《工程地质》试验指导书

《工程地质》试验指导书合肥学院建筑工程系土木工程教研室2008年9月1目录1.试验一：主要造岩矿物的鉴别··································································22.试验二：常见三大类岩石的鉴别与比较························································73.试验三：地质构造的鉴别及其地质图的阅读··············································194.试验四：工程地质勘察报告的编写与阅读··················································245.试验五：野外实习··························································································322试验一：主要造岩矿物的鉴别一．试验目的1．了解肉眼鉴别矿物的方法和步骤；2．熟悉常见矿物的鉴别特征和观察方法；二．试验内容鉴定矿物的方法很多，有差热分析法、光谱分析法和偏、反光显微镜鉴定法等。野外工作中通常采用肉眼鉴定法，它是其它鉴定方法的基础。肉眼鉴定法是凭借肉眼和一些简单工具(如放大镜、小刀等)来区别矿物的物理性质，从而达到鉴别的目的。一般应先找出矿物的新鲜面，从观察矿物的颜色、光泽、硬度、解理，再进一步观察矿物的其它性质以及矿物对化学试剂(如HCL)的反应，综合观察结果，便可将矿物的名称定出来。矿物的主要特征表现在下面几个方面。（一）矿物的形态特征1．单体形态：根据单个晶体三度空间相对发育的比例不同，可将晶体形态特征分为一向延长、二向延长和三向等长三种。一向延长晶体柱状——石英（水晶）、角闪石；毛发状——石棉。二向延长晶体片状——云母、绿泥石；厚板状——重晶石。三向等长晶体粒状——石榴子石、黄铁矿、橄榄石、方铅矿。2．集合体形态显晶集合体柱状集合体——普通角闪石、电气石、红柱石；纤维状集合体——石膏、石棉；片状集合体——云母、镜铁矿；粒状集合体——橄榄石、石榴子石；晶簇——石英、方解石。隐晶及胶态集合体3结核状——钙质结核、黄铁矿结核；鲕状及豆状——赤铁矿；钟乳状——方解石；土状——高岭土。（二）矿物的光学性质1．颜色根据颜色产生的相理不同可分为自色、他色、假色，但具有鉴定意义的主要为自色。2．条痕条痕是指矿物粉末的颜色，一般是指点矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的痕迹的颜色。条痕色可能深于、等于或浅于矿物的自色。条痕色对不透明的金属、半金属光泽矿物的鉴定很重要，而对透明、玻璃光泽矿物来说，意义不大，因为它们的条痕都是白色或近于白色。3．光泽指矿物表面的光亮程度，是由矿物表面对光的反射率的大小所决定的，可将矿物的光泽分为金属光泽、半金属光泽、非金属光泽三类。非金属光泽中，由于矿物表面不平整或在某些集合体表面会产生特殊的变异光泽。如油脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽等。一般地、察矿物光泽时，一定要在新鲜面上观察，主要观察晶面和解理面上的光泽。4．明度：矿物透明度是指矿物透过光线的程度，一般是以矿物厚度0.03mm的薄片为准。分为透明、半透明和不透明三级。（三）矿物的力学性质1．解理解理是指矿物在外力作用能够沿着特定的方向裂开成光滑平面的性质，是矿物的重要鉴定特征之一。解理按其发育程度分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和极不完全解理五级。（1）观察解理等级根据解理面的完好和光滑程度以及大小，确定其解理等级。注意观察、白云母、方解石、普通角闪石、磷灰石、石英的解理发育情况。（2）观察解理组数矿物中相互平行的一系列解理面称为一组解理。注意观察云母、正长石、方解石、萤石的解理组数。（3）观察解理面间的夹角两组及两组以上的解理，其相邻两解理面间的夹角亦是鉴定矿物的标志之一。注意观察正长石、辉石、角闪石、萤石的解理夹角。（4）注意要点：肉眼观察矿物的解理只能在显晶质矿物中进行。确定解理组数和解理夹角必须在一个矿物单体上观察。2．断口根据矿物受力后不规则裂开的形态，可分为贝壳状断口、参差状断口、土状断口、锯齿状断口等类型。观察石英、黄铁矿、高岭土和断口，并确定其类型。3．硬度肉眼观察的是矿物的相对硬度，通过以莫氏硬度计了解不同硬度的矿物为标准进行比较而确定的。表1摩氏硬度计摩氏硬度级别１２３４５６７８９１０4矿物名称滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石野外工作中为了方便，常采用指甲（硬度为2.5±）、小刀（硬度为5.5±）等作为标准测定相对硬度。（四）矿物的其它物理性质1．矿物的其它物理性质可包括：磁性、导电性、发光性、放射性、延展性、脆性、弹性和挠性等。2.并非大多数矿物都能表现出很典型的上述物理性质。注意观察：磁铁的磁性、磷铁矿的发光性、自然金的延展性、云母的弹性等。三、常见矿物的主要特征黄铜矿CuFeS2常为致密块状或粒状集合体。颜色铜黄，条痕为绿黑色。金属光泽。硬度3—4，小刀能刻破。性脆，相对密度4.1-4.3。黄铜矿以颜色较深且硬度小可与黄铁矿相区别。方铅矿PbS单晶常为立方体，通常成致密块状或粒状集合体。颜色铅灰，条痕为灰黑色。金属光泽。硬度2—3。有三组解理，沿解理面易破裂成立方体。相对密度7.4—7.6。黄铁矿FeS2大多呈块状集合体，也有发育成立方体单晶者。立方体的晶面上常有平行的细条纹。颜色为浅黄铜色，条痕为绿黑色。金属光泽。硬度6-6.5。性脆，断口参差状。相对密度5。闪锌矿ZnS常为致密块状或粒状集合体。颜色自浅黄到棕黑色不等（因含Fe量增高而变深），条痕为白色到褐色。光泽自松脂光泽到半金属光泽。透明至半透明。硬度3.5-4。解理好。相对密度3.9-4.1（随含铁量的增加而降低）。赤铁矿Fe2O3常为致密块状、鳞片状、鲕状者为暗红色，条痕呈樱红色。金属、半金属到土状光泽。不透明。硬度5－6，土状者硬度低。无解理。相对密度4.0-5.3。石英SiO2常发育成单晶并形成晶簇，或成致密块状或粒状集合体。纯净的石英无色透明，称为水晶。石英因含杂质可呈各种色调。例如含Fe+3呈紫色者，称为紫水晶；、含有细小分散的气态或液态物质呈乳白色者，称为乳石英。石英晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽，无解理。硬度7。贝壳状断口。相对密度2.65。隐晶质的石英称为石髓（玉髓），常呈肾状、钟乳状及葡萄状等集合体。一般为浅灰色、淡黄色及乳白色，偶有红褐色及苹果绿色。微透明。5具有多色环状条带的石髓称为玛瑙。褐铁矿实际上不是一种矿物而是多种矿物的混合物，主要成分是含水的氢氧化铁（Fe2O3·nH2O），并含有泥质及二氧化硅等。褐至褐黄色，条痕黄褐色。常呈土块状、葡萄状，硬度不一。磁铁矿Ｆe3O4常为致密块状或粒状集合体，也常见八面体单晶。颜色为铁黑色。条痕为黑色。半金属光泽。不透明。硬度5.5-6.5。无解理。相对密度5。具强磁性。萤石ＣaF2常能形成块状、粒状集合体，或立方体及八面体单晶。颜色多样，有紫红、蓝、绿和无色等。透明。玻璃光泽。硬度4。解理好。易沿解理面破裂成八面体小块。相对密度3.18。白云石ＣaMg[CO3](OH)2单晶为菱面体，通常为块状或粒状集合体。一般为白色，因含Ｆe常呈褐色。玻璃光泽。硬度3.5-4。解理好。相对密度2.86，含铁高者可达2.9-3.1。白云石以在冷稀盐酸中反应微弱，以及硬度稍大而与方解石相区别。方解石CaCO3常发育成单晶，或晶簇、粒状、块状、纤维状及钟乳状等集合体。纯净的方解石无色透明。因杂质渗入而常呈白、灰、黄、浅红（含Ｃo、Ｍn）、绿（含Ｃu）、蓝（含Ｃu）等色。玻璃光泽。硬度3。解理好。易沿解理面分裂成为菱面体。相对密度2.72。遇冷稀盐酸强烈起泡。孔雀石Cu[CO3](OH)2常为钟乳状、块状集合体，或呈皮壳附于其它矿物表面。深绿或鲜绿色。条痕为淡绿色。晶面上为丝绢光泽或玻璃光泽。硬度3.5-4。相对密度3.5-4.0。遇冷稀盐酸剧烈起泡。孔雀石以其特有颜色而易与其他矿物相区别。白云母Kal2[AlSi3O10](OH,F)2单晶体为短柱状及板状，横切面常为六边形。集合体为鳞片状。其中晶体细微者称为绢云母。薄片为无色透明。具珍珠光泽。硬度2.5-3。有平行片状方向的极好解理，易撕成薄片，具弹性。相对密度2.77-2.88。黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2单晶体为短柱状、板状，横切面常为六边形，集合体为鳞片状。棕褐色或黑色，随含Fe量增高而变暗。其它光学性质同白云母相似。相对密度2.7-3.3。普通辉石(Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]单晶体为短柱状,横切面呈近正八边形(图示),集合体为粒状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5－6。有平行柱状的两组解理，交角为56。。相对密度3.02-3.45，随着含Fe量增高而加大。高岭石Al4[Si4O10](OH)3一般为土块或块状集合体。白色，常因含杂质而呈其它色调。土状者光泽暗淡，块状者具蜡状6光泽。硬度2。相对密度2.61-2.68。具有可塑性。长石包括三个基本类型：钾长石K[AlSi3O8]，钠长石Na[AlSi3O8]，钙长石Ca[Al2Si2O8]，其中钾长石与钠长石常称为碱性长石；钠长石与钙长石常按不同比例混溶在一起，组成类质同象系列，统称为斜长石（包括钠长石、更长石、中长石、拉长石，培长石、钙长石）。斜长石有许多共同的特征。如单晶体为板状或板条状。常为白色或灰白色。玻璃光泽。硬度6-6.52。有两组解理，彼此近于正交。相对密度2.61-2.75，随钙长石成分增大而变大。正长石是常见的钾长石的变种，单晶为柱状或板柱状，常为肉红色，有时具较浅的色调。玻璃光泽。硬度为6。有两组方向相互垂直的解理。相对密度2.54-2.57。四、思考题1．无色透明矿物可呈现深色条痕吗？2．肉眼观察到的光学性质与矿物的发光性是否一样？3．观察矿物的解理时，是否必须打击矿物？应怎样观察？4．有些标本很容易捏碎，是否表明该矿物一定硬度低？为什么？五、试验记录表标本矿物形态物理性质力学性质其它7矿物的物理力学性质号码名称颜色条痕光泽透明度解理断口硬度性质8试验二：常见三大类岩石的鉴别与比较一．试验目的1.通过对典型岩石标本的观察与鉴别，了解岩石的成因、分类，掌握火成岩、沉积岩与变质岩三大岩类的基本特征；2.通过岩石标本的鉴定，掌握每一种岩石的成分、结构与构造等基本特征，初步了解其工程性质。二．试验内容岩石是矿物的集合体，是构成地壳的最基本的单位。正确认识不同类型岩石的基本性质，对建筑物基础的稳定性及建筑材料的选择都具有较重要的工程意义。沉积岩、火成岩、变质岩三大类岩石的成因不同，其矿物成分、结构构造特征也各不相同，综合它们的主要特征列于表2。表2沉积岩、火成岩、变质岩的主要特征对比特性沉积岩火成岩变质岩产状层状产出侵入岩：岩基、岩株、岩床、岩墙；喷出岩：熔岩流、熔岩被一般与变质前原岩产状相同矿物成分碎屑矿物：石英、粘土矿物、长石、云母；化学(生物化学)矿物：方解石、白云母、燧石、石膏等石英、长石、角闪石、辉石、云母、橄榄石等除石英、长石、云母外，还有变质过程中形成的石榴子石、红柱石、十字石、滑石等变质矿物结构碎屑结构：砾状结构、砂状结构、粉砂状结构、泥状结构；化学(生物化学)结构：晶粒结构、致密状、胶体状、生物骨架等显晶质粗、中、细粒结构斑状结构隐晶质结构玻璃质结构变晶结构变余结构碎裂结构构造层理构造：平行、交错层理等；层面构造：波痕、泥裂等块状构造气孔构造杏仁构造流纹构造片理构造片麻状构造块状构造下面分别对沉积岩、火成岩、变质岩三大类岩石的基本特征进行描述。（一）、沉积岩的基本特征1、沉积岩的分类根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可将沉积岩分为碎屑岩、粘土岩、化学及生物化学岩等。如表3所示。9表3沉积岩分类表分类结构特征岩石名称岩石亚类碎屑岩类碎屑结构砾状结构d2.0mm砾岩砾岩(磨圆度高,圆浑状)；角砾岩(磨圆