工程地质课件：第1讲 绪论与地壳及其物理组成（第一、二章）

1、工工 程程 地地 质质 第一章第一章 绪论绪论 11地质学与工程地质学地质学与工程地质学 地质学（地质学（Geology）是一门关于地球的科学，是一门关于地球的科学，主要有以下方面内容：主要有以下方面内容：研究组成地球的物质。研究组成地球的物质。阐明地壳及地球的构造特征，研究岩石或岩石组合的空间分布。阐明地壳及地球的构造特征，研究岩石或岩石组合的空间分布。研究地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变。研究地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变。地质学的研究方法与手段，如同位素地质学、遥感地质学。地质学的研究方法与手段，如同位素地质学、遥感地质学。研究应用地质学以解决资源探寻、环境地质和工

2、程防灾问题。研究应用地质学以解决资源探寻、环境地质和工程防灾问题。 从应用方面来说，从应用方面来说，地质学对人类社会担负着重地质学对人类社会担负着重大使命，大使命，主要有两方面：主要有两方面： 一是以地质学理论和方法指导人们一是以地质学理论和方法指导人们寻找各种矿寻找各种矿产资源产资源，这是矿床学、煤田地质学、石油地质学、，这是矿床学、煤田地质学、石油地质学、铀矿地质学等研究的主要内容；铀矿地质学等研究的主要内容； 二是运用地质学理论和方法研究地质环境，二是运用地质学理论和方法研究地质环境，查明地质灾害的规律和防治对策查明地质灾害的规律和防治对策，以确保工程建，以确保工程建设安全、经济和正常运

3、行。这就是设安全、经济和正常运行。这就是工程地质学工程地质学研研究的主要内容。究的主要内容。12工程地质学的主要任务和研究方法工程地质学的主要任务和研究方法 工程地质学工程地质学（Engineering geology）是地质学的重要分支学）是地质学的重要分支学科，是把地质学原理应用于工程实际的一门学问，科，是把地质学原理应用于工程实际的一门学问，它研究土木工程中它研究土木工程中的地质问题，即在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处的地质问题，即在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理和正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件。理和正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件。一、工

4、程地质学的发展一、工程地质学的发展 在在20世纪世纪30年代已发展成为一门独立的学科。年代已发展成为一门独立的学科。 我国工程地质学的发展始于建国初期，经过我国工程地质学的发展始于建国初期，经过50多年的努力，建多年的努力，建立了具有我国特色的学科体系。立了具有我国特色的学科体系。 随着生产的发展和研究的深入，形成一些新的分支学科，随着生产的发展和研究的深入，形成一些新的分支学科，如环如环境工程地质、海洋工程地质与地震工程地质境工程地质、海洋工程地质与地震工程地质等。等。 人类工程活动作为环境演化的积极而活动的因素及工程和环境人类工程活动作为环境演化的积极而活动的因素及工程和环境的密切关联性已

5、成为当今研究的重要方向。的密切关联性已成为当今研究的重要方向。二、工程地质学的主要任务二、工程地质学的主要任务研究的基本任务，可归结为三方面：研究的基本任务，可归结为三方面： 区域稳定性研究与评价区域稳定性研究与评价，是指由内力地质作用引起的，是指由内力地质作用引起的断裂活动，地震对工程建设地区稳定性的影响；断裂活动，地震对工程建设地区稳定性的影响； 地基稳定性研究与评价地基稳定性研究与评价，是指地基的牢固、坚实性；，是指地基的牢固、坚实性； 环境影响评价环境影响评价，是指人类工程活动对环境造成的影响。，是指人类工程活动对环境造成的影响。 工程地质学的具体任务是：工程地质学的具体任务是： 评价

6、工程地质条件，评价工程地质条件，阐明地上和地阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利因下建筑工程兴建和运行的有利和不利因素，素，选定建筑场地和适宜的建筑型式，选定建筑场地和适宜的建筑型式，保证规划、设计、施工、使用、维修顺保证规划、设计、施工、使用、维修顺利进行；利进行； 从地质条件与工程建筑相互作用的从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发，角度出发，论证和预测有关工程地质问论证和预测有关工程地质问题发生的可能性、发生的规模和发展趋题发生的可能性、发生的规模和发展趋势；势； 提出及建议提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施、加固岩土体和防治地下水的方案方案； 研究岩体、土体分类岩

7、体、土体分类和分区及区域性特点； 研究人类工程活动与地质环境人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。三、工程地质学的研究方法三、工程地质学的研究方法 工程地质学的研究对象是复杂的地质体，所以其研究方法研究方法应是地质分析法与力学分析法、地质分析法与力学分析法、工程类比法与实验法工程类比法与实验法等的密切结合。即通常所说的定性分析与定量分析定性分析与定量分析相结合的综合研究方法。 13土木工程对地基的基本要求土木工程对地基的基本要求一、明确几个概念一、明确几个概念 （1 1）建筑物：）建筑物：本文的本文的“建筑物建筑物”含义很广，含房屋建筑和构筑物含义很广，含房屋建筑和构筑物两大类。两大类。

8、 （2 2）建筑场地：）建筑场地：指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积的指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积的土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围的建筑物所土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围的建筑物所在地。在地。 （3 3）建筑物地基：）建筑物地基：指在土和岩层中修建建筑物，承受建筑物全部指在土和岩层中修建建筑物，承受建筑物全部重量的那部分土和岩层，地基分持力层与下卧层两部分。重量的那部分土和岩层，地基分持力层与下卧层两部分。 （4 4）天然地基：）天然地基：指未经加固处理、直接支承基础的地基。指未经加固处理、直接支承基础的地基。 （5 5）软弱地基：）软弱地基：

9、指主要由淤泥、淤泥质土、松散的砂土、冲填土、指主要由淤泥、淤泥质土、松散的砂土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层所构成的地基。杂填土或其他高压缩性土层所构成的地基。 （6 6）人工地基：）人工地基：指经过人工加固处理过的地基。指经过人工加固处理过的地基。 （7 7）地基承载力：）地基承载力：指地基所能承受由建筑物基础传递来的荷载的指地基所能承受由建筑物基础传递来的荷载的能力，地基与基础设计必须满足两个基本条件：要求作用于地能力，地基与基础设计必须满足两个基本条件：要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力；控制基础沉降使之不超过地基的荷载不超过地基的承载能力；控制基础沉降使之不超过地基的变形容许

10、值。基的变形容许值。二、工程地质在土木工程中的应用二、工程地质在土木工程中的应用 任何工程建筑物都是营造在一定的场地与地基之上，所有工程建设方式、任何工程建筑物都是营造在一定的场地与地基之上，所有工程建设方式、规模和类型都受建筑场地的工程地质条件所制约，会遇到各种各样的自然条件规模和类型都受建筑场地的工程地质条件所制约，会遇到各种各样的自然条件和地质问题，如青藏公路、三峡工程、南水北调工程等都是以地质条件复杂著和地质问题，如青藏公路、三峡工程、南水北调工程等都是以地质条件复杂著称于世。因此，在设计之前，必须进行场地与地基的岩土工程勘察，充分了解称于世。因此，在设计之前，必须进行场地与地基的岩土

11、工程勘察，充分了解建筑场地与地基的工程地质条件，论证和评价场地、地基的稳定性和适宜性、建筑场地与地基的工程地质条件，论证和评价场地、地基的稳定性和适宜性、不良地质现象、软弱地基处理与加固等岩土工程的技术决策和实施方案。不良地质现象、软弱地基处理与加固等岩土工程的技术决策和实施方案。 Example 1-1 简单地质条件的地基简单地质条件的地基 Example 1-2 斜坡上的建筑地基斜坡上的建筑地基 Example 1-3 城市地面沉降灾害城市地面沉降灾害 Example 1-4 我国的地质灾害我国的地质灾害 Example 1-1 简单地质条件的地基简单地质条件的地基1-1-建筑物建筑物2-

12、2-粘土层粘土层h-基坑深度基坑深度s-建筑物沉降建筑物沉降思考的问题思考的问题：建筑物是否安全？建筑物是否安全？思考角度：思考角度： （1）强度问题）强度问题 （2）变形问题）变形问题解决方法：解决方法：对建筑场地进行工程地质勘察，即查明土层的分布、厚度、对建筑场地进行工程地质勘察，即查明土层的分布、厚度、均匀性和其物理力学性质以及地下水等的工程地质条件，并评估地基承载均匀性和其物理力学性质以及地下水等的工程地质条件，并评估地基承载能力和建筑物沉降量以及土体被挤出的可能性。能力和建筑物沉降量以及土体被挤出的可能性。1-1-砂页岩砂页岩 2-2-坡残积粘土坡残积粘土 3-3-建筑物建筑物 4-

13、4-挡土墙挡土墙解决方法：解决方法：对建筑场地进行工程地质勘察，对可能出现的问题进行分析，对建筑场地进行工程地质勘察，对可能出现的问题进行分析，从而采取相应的措施，如设置挡墙和加强排水等。从而采取相应的措施，如设置挡墙和加强排水等。Example 1-2 斜坡上建筑的稳定问题斜坡上建筑的稳定问题思考的问题思考的问题： （1）建筑物基础的不均匀沉降问题；）建筑物基础的不均匀沉降问题； （2）粘土层在基岩面上的稳定问题；）粘土层在基岩面上的稳定问题； （3）基岩的稳定问题。）基岩的稳定问题。评语：评语：人类工程活动显著地影响环境，既可恶化环境，亦能改善环境人类工程活动显著地影响环境，既可恶化环境，

14、亦能改善环境-环环境工程地质学。境工程地质学。Example 1-3 城市地面沉降灾害城市地面沉降灾害 美国内华达州美国内华达州 Las Vegas城早在城早在1905年开始抽取地下水供给，从年开始抽取地下水供给，从1935年开始进行了达年开始进行了达60多年的地面沉降观测研究，结果表明多年的地面沉降观测研究，结果表明该城地面沉降影响范该城地面沉降影响范围已达围已达1030km2。抽取地下水量超过地下水的补给量，导致地面逐年下沉，。抽取地下水量超过地下水的补给量，导致地面逐年下沉，地面沉降及伴生的地裂缝和断层活动一起构成地面沉降及伴生的地裂缝和断层活动一起构成Las Vegas城市地区严重的环

15、城市地区严重的环境工程地质问题，且形成灾害，如境工程地质问题，且形成灾害，如各类地面建筑物损坏、井管折断，部分排各类地面建筑物损坏、井管折断，部分排水管道和煤气管道切断。水管道和煤气管道切断。 我国上海等城市地面沉降。我国上海等城市地面沉降。Example 1-4 我国的地质灾害我国的地质灾害 中国国土资源公报说，中国国土资源公报说，2002年全国发生各类突发性地质灾害年全国发生各类突发性地质灾害40246起，起，造成造成853人死亡，人死亡，109人失踪，直接经济损失人失踪，直接经济损失51亿元。亿元。目前，我国已完成目前，我国已完成168个县市调查，建立了相应的信息系统和群测群防个县市调查

16、，建立了相应的信息系统和群测群防网络，它们成功预报地质灾害网络，它们成功预报地质灾害703次，避免人员伤亡近两万人，避免直接经次，避免人员伤亡近两万人，避免直接经济损失济损失2.36亿元。亿元。 三峡库区地质灾害治理和监测工程已全面实施。三峡库区地质灾害治理和监测工程已全面实施。 可见，工程地质工作很重要，是设可见，工程地质工作很重要，是设计之先驱，没有足够考虑工程地质条件计之先驱，没有足够考虑工程地质条件而进行设计，这是盲目的设计，不仅会而进行设计，这是盲目的设计，不仅会导致建筑费用增高、工程量增大、施工导致建筑费用增高、工程量增大、施工期限拖长，而且产生安全隐患，在个别期限拖长，而且产生安

17、全隐患，在个别的情况下，建筑物将发生变形或破坏，的情况下，建筑物将发生变形或破坏，甚至废弃使用。甚至废弃使用。14工程地质条件和工程地质问题工程地质条件和工程地质问题 工程地质条件工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。 这些因素包括： 地层岩性地层岩性 地质构造地质构造 水文地质条件水文地质条件 地表地质作用地表地质作用 地形地貌地形地貌 地层岩性地层岩性 是最基本的工程地质因素，包括它们是最基本的工程地质因素，包括它们的的成因、时代、岩性、产状、成岩作成因、时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质

18、夹层和接触带以及物理力学性质等。等。地质构造地质构造 是工程地质工作研究的基本对象，包括是工程地质工作研究的基本对象，包括褶皱、断层、节理构造的分布和特征褶皱、断层、节理构造的分布和特征。 地质构造，特别是形成时代新、规模地质构造，特别是形成时代新、规模大的大的优势断裂优势断裂，对地震等灾害具有控制作，对地震等灾害具有控制作用，因而对建筑物的安全稳定、沉降变形用，因而对建筑物的安全稳定、沉降变形等具有重要意义。等具有重要意义。水文地质条件水文地质条件 是重要的工程地质因素，包括地下水的是重要的工程地质因素，包括地下水的成因、埋藏、分布、动态和化学成分等。成因、埋藏、分布、动态和化学成分等。地表

19、地质作用地表地质作用 是现代地表地质作用的反映，与建筑是现代地表地质作用的反映，与建筑区地形、气候、岩性、构造、地下水和地区地形、气候、岩性、构造、地下水和地表水作用密切相关。表水作用密切相关。 主要包括主要包括滑坡、崩塌、岩溶、泥石滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积流、风沙移动、河流冲刷与沉积等等，等等，对评价建筑物的稳定性和预测工程地质条对评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大件的变化意义重大。 地形地貌地形地貌 地形地形是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形态特征等。与沟谷宽窄及形态特征等。 地貌地貌则说明地形形成的

20、原因、过程和时代。则说明地形形成的原因、过程和时代。 平原区、丘陵区和山岳地区的地形起伏、土平原区、丘陵区和山岳地区的地形起伏、土层厚薄和基岩出谋露情况、地下水埋藏特征和地层厚薄和基岩出谋露情况、地下水埋藏特征和地表地质作用现象都具有不同的特征，这些因素都表地质作用现象都具有不同的特征，这些因素都直接影响到建筑场地和线路的选择。直接影响到建筑场地和线路的选择。工程地质问题工程地质问题 已有的工程地质条件在工程建筑和运已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变化和发展，构成行期间会产生一些新的变化和发展，构成威胁影响工程建筑安全的地质问题称为威胁影响工程建筑安全的地质问题称为工工程地

21、质问题程地质问题。 就土木工程而言，主要的工程地质问题包括： 地基稳定性问题地基稳定性问题 斜坡稳定性问题斜坡稳定性问题 洞室围岩稳定性问题洞室围岩稳定性问题 区域稳定性问题区域稳定性问题 地基稳定性问题地基稳定性问题 是工业与民用建筑工程常遇到的主要是工业与民用建筑工程常遇到的主要工程地质问题，它包括工程地质问题，它包括强度和变形强度和变形两个方两个方面。面。 此外岩溶、土洞等不良地质作用和现此外岩溶、土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳定。铁路、公路等工程象都会影响地基稳定。铁路、公路等工程建筑则会遇到路基稳定性问题。建筑则会遇到路基稳定性问题。斜坡稳定性问题斜坡稳定性问题 自然界的天然

22、斜坡是经受长期地表地质自然界的天然斜坡是经受长期地表地质作用达到相对协调平衡的产物。作用达到相对协调平衡的产物。 人类工程活动尤其是道路工程需开挖和人类工程活动尤其是道路工程需开挖和填筑人工边坡（路堑、路堤、堤坝、基坑等），填筑人工边坡（路堑、路堤、堤坝、基坑等），斜坡稳定对防止地质灾害发生及保证地基稳定斜坡稳定对防止地质灾害发生及保证地基稳定十分重要。十分重要。 斜坡地层岩性、地质构造特征是影响其斜坡地层岩性、地质构造特征是影响其稳定性的物质基础稳定性的物质基础，风化作用、地应力、地震、，风化作用、地应力、地震、他表水和地下水等对斜坡软弱结构面的作用往他表水和地下水等对斜坡软弱结构面的作用往

23、往破坏斜坡稳定，而地形地貌和往破坏斜坡稳定，而地形地貌和气候条件气候条件是影是影响其稳定的重要因素响其稳定的重要因素 洞室围岩稳定性问题洞室围岩稳定性问题 地下洞室被包围于岩土体介质（围岩）中，在洞地下洞室被包围于岩土体介质（围岩）中，在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件，室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件，便会出现一系列不稳定现象，便会出现一系列不稳定现象，常遇到围岩塌方、地下常遇到围岩塌方、地下水涌水等水涌水等。 一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性评价，研究地质体在地质历史中受力状况和变形过程，评价，研究地质体在地质历

24、史中受力状况和变形过程，做好山体稳定性评价，研究岩体结构特性，预测岩体做好山体稳定性评价，研究岩体结构特性，预测岩体变形破坏规律，进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物变形破坏规律，进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物和岩体结构的相互作用。这些都是防止工程失误和事和岩体结构的相互作用。这些都是防止工程失误和事故、保证洞室围岩稳定所必要和必需的工作。故、保证洞室围岩稳定所必要和必需的工作。 区域稳定性问题区域稳定性问题 地震、震陷和液化以及活断层地震、震陷和液化以及活断层对工程对工程稳定性的影响，自稳定性的影响，自1976年唐山地震后越来年唐山地震后越来越引起土木工程界的注意。越引起土木工程界的注意。 对

25、于大型水电工程、地下工程以及建对于大型水电工程、地下工程以及建筑群密布的城市地区，区域稳定性问题应筑群密布的城市地区，区域稳定性问题应该是需要首先论证的问题。该是需要首先论证的问题。 在我国的技术分工中，工程地质勘察由工程地质在我国的技术分工中，工程地质勘察由工程地质技术人员进行的，但是土木工程人员应当对工程地质技术人员进行的，但是土木工程人员应当对工程地质勘察的任务、内容和方法有足够的知识基础。勘察的任务、内容和方法有足够的知识基础。学习本课程的基本要求是：学习本课程的基本要求是：u系统学习和掌握工程地质基础知识和理论系统学习和掌握工程地质基础知识和理论u了解工程地质勘察的基本内容、工作方法

26、了解工程地质勘察的基本内容、工作方法u能正确提出勘察任务及要求能正确提出勘察任务及要求u能运用勘察数据和资料进行设计与施工能运用勘察数据和资料进行设计与施工u以及依据工程地质勘察成果进行一般的工程地质问题以及依据工程地质勘察成果进行一般的工程地质问题分析和采取处理措施分析和采取处理措施主要内容及课时安排（1）第一章第一章 绪论绪论 0.5（第（第1周）周）第二章第二章 地壳及其物质组成地壳及其物质组成 1.51、地壳是固体地球的外部层圈；、地壳是固体地球的外部层圈；2、矿物；、矿物；3、岩石、岩石第三章第三章 地质年代与第四纪地质概述地质年代与第四纪地质概述 2（第（第2周）周） 1、地质年代

27、；、地质年代；2、第四纪地质概述、第四纪地质概述第四章第四章 地质构造地质构造 4（第（第3、4周）周）1、岩层产状与地层接触关系；、岩层产状与地层接触关系；2、褶皱；、褶皱；3、节理；、节理；4、断层；、断层；5、活断层；、活断层；6、地质图、地质图主要内容及课时安排（2） 第五章第五章 地下水地下水 2（第（第5周）周）1、地下水的基本概念；、地下水的基本概念；2、地下水的类型；、地下水的类型；3、地下水的补给、径流与排泄、地下水的补给、径流与排泄 第六章第六章 地表地质作用地表地质作用 4（第（第6、7周）周）1、风化作用；、风化作用；2、河流的侵蚀、搬运与沉积作用、河流的侵蚀、搬运与沉

28、积作用3、岩溶（喀斯特）作用；、岩溶（喀斯特）作用；4、斜坡与边坡地质作用、斜坡与边坡地质作用5、海岸带的地质作用、海岸带的地质作用 第七章第七章 工程地质勘察工程地质勘察 2（第（第8周）周） 1、概述；、概述；2、工程地质测绘；、工程地质测绘；3、工程地质勘探；、工程地质勘探； 4、现场原位测试；、现场原位测试；5、现场监测；、现场监测；6、工程地质勘察报告、工程地质勘察报告第二章第二章 地壳及其物质组成地壳及其物质组成 21 地壳地壳 22 矿物矿物 23 岩石岩石 21 地壳地壳1、地球的层圈构造、地球的层圈构造 地球包括外部层圈（即大地球包括外部层圈（即大气圈、水圈及生物圈）和固气圈

29、、水圈及生物圈）和固体地球（地壳、地幔、地核）体地球（地壳、地幔、地核）两部分。两部分。地壳地壳 密度为密度为2.72.9gcm3，厚度大，平均约，厚度大，平均约35km。 高山区可达 7080 km，其下层为深变质岩，表层多为沉积岩，陆壳形成年代老，内部构造很复杂。 位于大洋底部的大洋地壳，厚度较小，平均78 km，由玄武岩组成，表层有不厚的沉积物。地幔地幔 密度为密度为 3.324.64gcm3，位为地壳以下至大约 2900 km深处。由富含 Fe、Mg的硅酸盐物质组成。 地核地核 密度为密度为 1116 gcm3，位为地幔以下直到地心。由Fe、Ni的物质组成。地核由液态外核和固态内核组成

30、。 2、地质作用、地质作用 将塑造地壳面貌的自然作用将塑造地壳面貌的自然作用称为地质作用。称为地质作用。 地质作用的动力来源地质作用的动力来源，一是一是由地球内部放射性元素蜕变产生内热内热；二是二是来自太阳辐射热太阳辐射热，以及地球旋转力和重力地球旋转力和重力。 考虑动力来源部位，地质作用地质作用常被划分为常被划分为内力地质作用内力地质作用与与外外力地质作用力地质作用两大类。两大类。 地质作用常常引发引发灾害，按地质灾害成因的不同，工程地质工程地质学把地质作用划分为学把地质作用划分为物理地质作用物理地质作用和和工程地质作用工程地质作用两种两种。 物理地质作用物理地质作用即自然地质作用包括内力与

31、外力地质作用。 工程地质作用工程地质作用即人为地质作用。物理地质作用物理地质作用 1）内力地质作用）内力地质作用 内力地质作用的动力来自地球本身并主要发内力地质作用的动力来自地球本身并主要发生在地球内部生在地球内部 2）外力地质作用）外力地质作用 外力地质作用主要由太阳辐射热引起并主要发外力地质作用主要由太阳辐射热引起并主要发生在地壳的表层生在地壳的表层工程地质作用工程地质作用（人为地质作用）（人为地质作用） 指由人类活动引起的地质效应指由人类活动引起的地质效应 构造运动构造运动 是地壳的机械运动是地壳的机械运动。 当当发生水平方向运动发生水平方向运动时，常使岩层受到挤压产生时，常使岩层受到挤

32、压产生褶皱，或是使岩层拉张而破裂。褶皱，或是使岩层拉张而破裂。 垂直方向的构造运动垂直方向的构造运动使地壳发生上升或下降。使地壳发生上升或下降。青藏高原最近数百万年以来的隆升是垂直运动的表现。青藏高原最近数百万年以来的隆升是垂直运动的表现。岩浆作用岩浆作用 是指岩浆沿地壳软弱破裂地带上升造成火是指岩浆沿地壳软弱破裂地带上升造成火山喷发形成火山岩或是在地下深处冷凝形成侵山喷发形成火山岩或是在地下深处冷凝形成侵入岩的过程。入岩的过程。变质作用变质作用 是指构造运动与岩浆作用过程中，使原有原有的岩石受温度、压力和化学性质活泼的流体作的岩石受温度、压力和化学性质活泼的流体作用，在固体状态下发生物质成分

33、和特征的改变，用，在固体状态下发生物质成分和特征的改变，转变成新的岩石，即变质岩的形成过程。地震地震 是接近地球表面岩层中构造运动以弹性波形式释放应变能而引起地壳的快速颤动和震动。风化作用风化作用 暴露于地表的岩石，在温度变化以及暴露于地表的岩石，在温度变化以及水、二氧化碳、氧气及生物等因素的长期水、二氧化碳、氧气及生物等因素的长期作用下，发生作用下，发生化学分解和机械破碎化学分解和机械破碎。剥蚀作用剥蚀作用 河水、海水、湖水、冰川及风等在其河水、海水、湖水、冰川及风等在其运动过程中对地表岩石造成破坏，破坏产运动过程中对地表岩石造成破坏，破坏产物随其运动而搬走。物随其运动而搬走。 例如海岸、河

34、岸因受海浪和流水的撞例如海岸、河岸因受海浪和流水的撞击、冲刷而发生后退。斜坡剥蚀作用是斜击、冲刷而发生后退。斜坡剥蚀作用是斜坡物质在重力以及其它外力因素作用下产坡物质在重力以及其它外力因素作用下产生滑动和崩塌，又称块体运动。生滑动和崩塌，又称块体运动。搬运作用搬运作用 风化与剥蚀造成的破坏产物被搬运到它处。风化与剥蚀造成的破坏产物被搬运到它处。沉积作用沉积作用 搬运物在适宜场所堆积。搬运物在适宜场所堆积。固结成岩作用固结成岩作用 刚堆积的物质是松散多孔的且富含水分，被后来刚堆积的物质是松散多孔的且富含水分，被后来的沉积物覆盖埋藏后，在重压下排出水分，孔隙减小的沉积物覆盖埋藏后，在重压下排出水分

35、，孔隙减小并被胶结，由松散堆积物渐变为坚硬的岩石，也就是并被胶结，由松散堆积物渐变为坚硬的岩石，也就是沉积岩。沉积岩。工程地质作用工程地质作用 采矿采矿特别是露天开采移动大量岩体引特别是露天开采移动大量岩体引起地表变形、崩塌、滑坡；起地表变形、崩塌、滑坡； 人类在人类在开采石油开采石油、天然气天然气和和地下水地下水时时因岩土层疏于排水造成地面沉降；因岩土层疏于排水造成地面沉降； 特别是特别是兴建水利工程兴建水利工程，造成土地淹没、，造成土地淹没、盐渍化、沼泽化或是库岸滑坡、水库地震。盐渍化、沼泽化或是库岸滑坡、水库地震。22 矿物矿物 矿物是天然产出的均匀固体。矿物是天然产出的均匀固体。它是各

36、它是各种地质作用的产物，是岩石的基本组成部种地质作用的产物，是岩石的基本组成部分。分。 矿物都具有一定的化学成分和有确定矿物都具有一定的化学成分和有确定的内部结构（晶体）。的内部结构（晶体）。 1、矿物的形态、矿物的形态 绝大多数矿物都是绝大多数矿物都是晶体晶体，具有各自，具有各自特定的晶体结构，当生长条件合适时，特定的晶体结构，当生长条件合适时，同种矿物的单个晶体往往都有自己常见同种矿物的单个晶体往往都有自己常见的形态，称的形态，称晶体习性晶体习性，如，如针状、柱状、针状、柱状、粒状、板状、片状粒状、板状、片状等习性。等习性。 同种矿物具有相同的晶体习性，其同种矿物具有相同的晶体习性，其集合

37、体也常具特征形态，如集合体也常具特征形态，如粒状集合体、粒状集合体、针状集合体、鳞片状集合体针状集合体、鳞片状集合体等。等。 2、矿物的物理性质、矿物的物理性质 借助于小刀等简单工具，即可以观察或测定的矿物性质。 1）颜色和条痕）颜色和条痕 2）光泽）光泽 3）硬度）硬度 4）解理与断口）解理与断口 5）密度）密度 6）弹性、挠曲、延展性）弹性、挠曲、延展性1）颜色和条痕）颜色和条痕 颜色颜色是矿物最直观的一种性质，最常见是矿物最直观的一种性质，最常见的有的有自色自色与与他色他色两种类型。两种类型。 自色自色是由矿物的化学成分和晶体结构所是由矿物的化学成分和晶体结构所形成的矿物本身的固有颜色，

38、如黄金的金黄形成的矿物本身的固有颜色，如黄金的金黄色、黄铜矿的赤黄色、孔雀石的翠绿色等。色、黄铜矿的赤黄色、孔雀石的翠绿色等。 他色他色是矿物混入某些杂质所引起的颜色。是矿物混入某些杂质所引起的颜色。纯净的石英是无色透明的，但含碳的微粒时纯净的石英是无色透明的，但含碳的微粒时呈烟灰色（即墨晶），含锰就呈紫色（即紫呈烟灰色（即墨晶），含锰就呈紫色（即紫水晶），含氧化铁则呈玫瑰色（即玫瑰石水晶），含氧化铁则呈玫瑰色（即玫瑰石英）。英）。 1）颜色和条痕）颜色和条痕 条痕条痕是矿物粉末的颜色，通常将矿是矿物粉末的颜色，通常将矿物在无釉瓷板上刻画后进行观察，它对物在无釉瓷板上刻画后进行观察，它对于某些

39、金属矿物具有重要鉴定意义。于某些金属矿物具有重要鉴定意义。 例如：赤铁矿可呈赤红、铁黑或钢例如：赤铁矿可呈赤红、铁黑或钢灰等色，而它的条痕则恒为樱红色；金灰等色，而它的条痕则恒为樱红色；金的条痕为金黄色，而黄铜矿的条痕为绿的条痕为金黄色，而黄铜矿的条痕为绿黑色。黑色。2）光泽）光泽 金属光泽金属光泽反射很强，类似镀铝的金属平反射很强，类似镀铝的金属平滑表面的反光，如方铝矿、黄铁矿的光泽。滑表面的反光，如方铝矿、黄铁矿的光泽。 半金属光泽半金属光泽反射强，如同一般金属的反反射强，如同一般金属的反光，如磁铁矿的光泽。光，如磁铁矿的光泽。 金刚光泽金刚光泽反射较强，如同金刚石的反光。反射较强，如同金

40、刚石的反光。 玻璃光泽玻璃光泽反射较弱，如同玻璃表面的反反射较弱，如同玻璃表面的反光。光。2）光泽）光泽 油脂光泽与树脂光泽油脂光泽与树脂光泽 油脂光泽油脂光泽见于浅见于浅色矿物，如同涂上油脂的反光，如石英断口色矿物，如同涂上油脂的反光，如石英断口处的光泽。处的光泽。树脂光泽树脂光泽见于较深色的矿物，如见于较深色的矿物，如部分闪锌矿。部分闪锌矿。 丝绢光泽丝绢光泽如同丝绢的反光，为纤维状集如同丝绢的反光，为纤维状集合体矿物所具有，如石棉的光泽。合体矿物所具有，如石棉的光泽。 珍珠光泽珍珠光泽如同珍珠的反光，柔和多彩，如同珍珠的反光，柔和多彩，如云母的光泽。如云母的光泽。 土状光泽土状光泽光泽暗

41、淡，如同土块，如高岭光泽暗淡，如同土块，如高岭土所具有的光泽。土所具有的光泽。3）硬度）硬度 硬度硬度是矿物抵是矿物抵抗外力机械作用的抗外力机械作用的强度。强度。 通常采用摩氏通常采用摩氏硬度，它是以选定硬度，它是以选定的十种矿物为标准，的十种矿物为标准，最软的是一度，最最软的是一度，最硬的是十度。硬的是十度。这十种矿物这十种矿物由软到硬由软到硬依次为：依次为：1一滑石一滑石2一石膏一石膏3一方解石一方解石4一萤石一萤石5一磷灰石一磷灰石6一正长石一正长石7一石英一石英8一黄玉一黄玉9一刚玉一刚玉10一金刚石一金刚石3）硬度）硬度 测定某矿物的硬度，只须将待定矿物同测定某矿物的硬度，只须将待定

42、矿物同硬度计中的标准矿物相互刻画，进行比较。硬度计中的标准矿物相互刻画，进行比较。 例如，某矿物可以刻画正长石，而又被例如，某矿物可以刻画正长石，而又被石英划破，则该矿物的硬度介于六度与七度石英划破，则该矿物的硬度介于六度与七度之间。之间。 通常以简便的工具来代替摩氏硬度计中通常以简便的工具来代替摩氏硬度计中的矿物。如的矿物。如指甲的硬度约为指甲的硬度约为22.5，铜钥匙，铜钥匙为为3，小钢刀为，小钢刀为5，窗玻璃为，窗玻璃为5.5，钢挫为，钢挫为6.5。4）解理与断口）解理与断口 矿物受外力作用时，能沿矿物受外力作用时，能沿一定方向破裂成平面的性质称为一定方向破裂成平面的性质称为解理解理。

43、通常根据晶体受力时是否通常根据晶体受力时是否易于沿解理面破裂，以及解理面易于沿解理面破裂，以及解理面的大小和平整光滑程度，将解理的大小和平整光滑程度，将解理分成完全、中等和不完全分成完全、中等和不完全等级别。等级别。 例如：例如：云母沿解理面可剥离云母沿解理面可剥离成极薄的薄片，为极完全解理；成极薄的薄片，为极完全解理；石盐沿解理面破裂成立方体具有石盐沿解理面破裂成立方体具有完全解理。完全解理。 4）解理与断口）解理与断口 矿物受外力打击后无规则矿物受外力打击后无规则地沿着解理面以外方向破裂，其地沿着解理面以外方向破裂，其破裂面称作破裂面称作断口断口。 根据断口的形态特征有贝壳根据断口的形态特

44、征有贝壳状断口、参差状断口、锯齿状断状断口、参差状断口、锯齿状断口和平坦状断口。口和平坦状断口。 5）密度）密度 矿物密度变化幅度很大，矿物密度变化幅度很大，例如琥珀例如琥珀的相对密度小于的相对密度小于1，而铂族自然元素矿物，而铂族自然元素矿物相对密度可达约相对密度可达约23。 一般根据经验用手掂量，将矿物的一般根据经验用手掂量，将矿物的密度分为轻、中等和重三级。重的，如密度分为轻、中等和重三级。重的，如方铅矿（方铅矿（7476），感到很重。），感到很重。大多数大多数矿物密度中等，介于矿物密度中等，介于2.54之间。之间。6）弹性、挠曲、延展性）弹性、挠曲、延展性 z矿物受外力作用后发生弯曲变

45、形，外力解矿物受外力作用后发生弯曲变形，外力解除后仍能恢复原状的性质称为除后仍能恢复原状的性质称为弹性弹性，如云，如云母的薄片具有弹性。母的薄片具有弹性。z矿物受外力作用发生弯曲变形，当外力解矿物受外力作用发生弯曲变形，当外力解除后不能恢复原状称为除后不能恢复原状称为挠性挠性，如绿泥石、，如绿泥石、滑石具有挠性。滑石具有挠性。z矿物能锤击成薄片或拉长成细丝的特性称矿物能锤击成薄片或拉长成细丝的特性称为为延展性延展性，如自然金、自然银、自然铜。，如自然金、自然银、自然铜。用小刀刻画时，这些矿物表面留下光亮的用小刀刻画时，这些矿物表面留下光亮的刻痕而不产生粉末。刻痕而不产生粉末。 3、常见矿物常见

46、矿物 黄铁矿黄铁矿FeS2 大多呈块状集合体，有些发育成立方体单晶，立方体的晶大多呈块状集合体，有些发育成立方体单晶，立方体的晶面上常有平行的细密纹。颜色为浅铜黄色，面上常有平行的细密纹。颜色为浅铜黄色，条痕为绿黑色。条痕为绿黑色。硬度硬度6 66.56.5。性脆，断口参差状。相对密度。性脆，断口参差状。相对密度5 5。石英石英SiO2 常发育成单晶并形成晶簇，或成致密状或粒状集合体。纯常发育成单晶并形成晶簇，或成致密状或粒状集合体。纯净的石英无色透明，称水晶；含有细小分散的气态或液态物净的石英无色透明，称水晶；含有细小分散的气态或液态物质是乳白色老，称乳石英。质是乳白色老，称乳石英。石英晶面

47、为玻璃光泽，断口为油石英晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽。硬度脂光泽。硬度7 7。无解理，贝壳状断口。相对密度。无解理，贝壳状断口。相对密度 2.652.65。赤铁矿赤铁矿Fe2O3 常为致密块状及土状集合体。铁黑色或暗红色，条痕呈榴常为致密块状及土状集合体。铁黑色或暗红色，条痕呈榴红色。红色。金属、半金属到土状光泽，不透明。硬度金属、半金属到土状光泽，不透明。硬度5 56 6。无解。无解理。相对密度理。相对密度4.04.05.35.3。褐铁矿褐铁矿 实际上是多种成分的混合物，主要成分是针铁矿实际上是多种成分的混合物，主要成分是针铁矿FeOFeO（OHOH），并含有泥质及二氧化硅等。褐至黄褐色，

48、），并含有泥质及二氧化硅等。褐至黄褐色，条痕黄褐色。常呈土块状、葡萄状，硬度不一。条痕黄褐色。常呈土块状、葡萄状，硬度不一。方解石方解石CaCO3 常发育成单晶或晶簇。粒状、块状、纤维状或钟乳状集常发育成单晶或晶簇。粒状、块状、纤维状或钟乳状集合体。纯净的方解石无色透明；因杂质渗入而常呈白、灰、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、绿、蓝等色。黄、浅红、绿、蓝等色。玻璃光泽，硬度玻璃光泽，硬度 3 3，完全解理。相，完全解理。相对密度对密度 2.722.72。遇冷稀盐酸强烈起泡。遇冷稀盐酸强烈起泡。白云石白云石 CaMgCO3（OH）2 单晶为麦面体。通常为块状或粒状集

49、合体。一般为白色，单晶为麦面体。通常为块状或粒状集合体。一般为白色，因含因含FeFe常呈褐色。常呈褐色。玻璃光泽。硬度玻璃光泽。硬度 3 53 54 4。解理完全。相对。解理完全。相对密度密度 2.852.853131，随含铁量增高而增大。，随含铁量增高而增大。石膏石膏CaSO42H2O 单晶体常为板状，集合体为块状、粒状及纤维状等。单晶体常为板状，集合体为块状、粒状及纤维状等。为无色或白色，有时透明。玻璃光泽，纤维状石膏为丝绢光为无色或白色，有时透明。玻璃光泽，纤维状石膏为丝绢光泽，泽，硬度硬度 2 2，有极好解理，易沿解理面劈开成薄片。薄片具，有极好解理，易沿解理面劈开成薄片。薄片具挠性。

50、相对密度挠性。相对密度 2.302.30一一2.372.37。橄榄石（橄榄石（Mg，Fe）2SiO4 常为粒状集合体。浅黄绿到橄榄绿色，随含铁量增高常为粒状集合体。浅黄绿到橄榄绿色，随含铁量增高而加深。玻璃光泽。而加深。玻璃光泽。硬度硬度6 67 7。不完全解理。相对密度为。不完全解理。相对密度为3.23.24.44.4，随含铁量增高而增大。，随含铁量增高而增大。辉石（辉石（Ca，Mg，Fe，AI）2（Si，AI）2O6 单晶体为短柱状，集合体为粒状。绿黑色或黑色单晶体为短柱状，集合体为粒状。绿黑色或黑色c c玻璃玻璃光泽。光泽。硬度硬度5.55.56 6。有平行柱面的两组解理，其交角为。有平

51、行柱面的两组解理，其交角为 8787。相对密度。相对密度 3.23.22.42.4。角闪石角闪石 单晶体为长柱状，常见针状。绿黑色或黑色。玻璃光单晶体为长柱状，常见针状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。泽。硬度硬度5 56 6。有平行柱面两组解理，交角为有平行柱面两组解理，交角为124124。相对相对密度密度 3.023.023.453.45，随含铁量增高而增大。随含铁量增高而增大。斜长石斜长石 单晶体为板状或板条状。常为白色或灰白色。玻璃光单晶体为板状或板条状。常为白色或灰白色。玻璃光泽。泽。硬度硬度 6 66.526.52。两组中等解理，近于正交。两组中等解理，近于正交。相对密度相对密度 2.61

52、2.612.752.75。斜长石是钠长石与钙长石的固溶体。斜长石是钠长石与钙长石的固溶体。正长石正长石 单晶体常为柱状或极柱状。常为肉红色，有时具有较单晶体常为柱状或极柱状。常为肉红色，有时具有较强的色调。玻璃光泽。强的色调。玻璃光泽。硬度硬度6 6。有两组相互正交的解理。有两组相互正交的解理。相相对密度对密度 2.542.542.572.57。正长石与钾微斜长石、透长石等一起正长石与钾微斜长石、透长石等一起构成钾长石的不同变种。构成钾长石的不同变种。白云母白云母 单晶体为短柱状及极柱状，横切面常为六边形。集合单晶体为短柱状及极柱状，横切面常为六边形。集合体为鳞片状，其中晶体细微者称绢云母。有

53、平行片状的极完体为鳞片状，其中晶体细微者称绢云母。有平行片状的极完全解理。薄片为无色透明。具珍珠光泽。全解理。薄片为无色透明。具珍珠光泽。硬度硬度2.52.53 3。薄片。薄片有弹性。有弹性。相对密度相对密度2.772.772.882.88。 黑云母黑云母 棕褐色或黑色。棕褐色或黑色。相对密度相对密度2.72.73.33.3。其形。其形态及其它光学及力学性质同白云母。态及其它光学及力学性质同白云母。绿泥石绿泥石 常呈鳞片状集合体。绿色，深浅随合铁常呈鳞片状集合体。绿色，深浅随合铁量的变化而不同。解理面上为珍珠光泽。有平量的变化而不同。解理面上为珍珠光泽。有平行片状方向的解理。行片状方向的解理。

54、硬度硬度2 23 3。相对密度。相对密度2.62.63.33.3，薄片具挠性。薄片具挠性。蛇纹石蛇纹石 一般为细鳞片状、显微鳞片状以及致密一般为细鳞片状、显微鳞片状以及致密块状集合体，呈纤维状集合体者称蛇纹石石棉。块状集合体，呈纤维状集合体者称蛇纹石石棉。黄绿色，或深或浅。块状者常具油脂光泽，纤黄绿色，或深或浅。块状者常具油脂光泽，纤维状者为丝绢光泽。维状者为丝绢光泽。硬度硬度 2.52.53.53.5。相对密度。相对密度 2.832.83。 石榴子石石榴子石 常形成等轴状单晶体。集合体成粒状和块状。常形成等轴状单晶体。集合体成粒状和块状。浅黄白、深褐到黑色，随含铁量增高而加深。玻璃光泽。硬浅

55、黄白、深褐到黑色，随含铁量增高而加深。玻璃光泽。硬度度67.5。无解理。断口油脂光泽，为贝壳状或参差状。相。无解理。断口油脂光泽，为贝壳状或参差状。相对密度对密度4左右。左右。 滑石滑石 单晶体为片状。通常为鳞片状、放射状、纤维状、单晶体为片状。通常为鳞片状、放射状、纤维状、块状等集合体。无色或白色。解理面为珍珠光泽。硬度块状等集合体。无色或白色。解理面为珍珠光泽。硬度1。平行片状方向有一组中等解理。薄片具挠性。相对密度为平行片状方向有一组中等解理。薄片具挠性。相对密度为 2.582.55。 高岭石高岭石 土状或块状集合体。白色，常因含杂质而呈其土状或块状集合体。白色，常因含杂质而呈其它色调。

56、土状者光泽暗淡，块状者具蜡状光泽。硬度它色调。土状者光泽暗淡，块状者具蜡状光泽。硬度2 2。相。相对密度对密度 2.612.612.682.68。具可塑性。具可塑性。 蒙脱石蒙脱石 土状或显微鳞片状集合体。白色或灰白色。因土状或显微鳞片状集合体。白色或灰白色。因含杂质杂有黄、浅玫瑰红、蓝或绿色。土状者光泽暗淡。硬含杂质杂有黄、浅玫瑰红、蓝或绿色。土状者光泽暗淡。硬度度1 12 2。相对密度。相对密度2 23 3。具可塑性，遇水剧烈膨胀。具可塑性，遇水剧烈膨胀。23 岩石岩石 岩石是地壳的基本组成物质，是内、岩石是地壳的基本组成物质，是内、外动力地质作用的产物，外动力地质作用的产物，岩石是由矿物

57、岩石是由矿物组成的。组成的。 岩石按其形成方式分三大类：岩石按其形成方式分三大类： 火成岩（又称岩浆岩）火成岩（又称岩浆岩） 沉积岩沉积岩 变质岩。变质岩。1、岩石的结构与构造、岩石的结构与构造岩石的结构岩石的结构 是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及彼此间的组合方式；小、形状及彼此间的组合方式；岩石的构造岩石的构造 是指岩石中矿物集合体之间或矿物是指岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组成部分之间的排列集合体与岩石其它组成部分之间的排列和充填方式。矿物成分和结构、构造特和充填方式。矿物成分和结构、构造特征是识别岩石类型的主要依据。征是识别岩石类型的

58、主要依据。2、火成岩、火成岩 火成岩的物质成分分为：火成岩的物质成分分为： 化学成分和矿物成分。化学成分和矿物成分。 化学成分：化学成分：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等。等。 矿物成分：矿物成分：石英、长石、橄榄石、云石英、长石、橄榄石、云母等。母等。火成岩的结构与构造火成岩的结构与构造 火成岩的结构火成岩的结构主要指组成火成岩矿物颗粒的主要指组成火成岩矿物颗粒的大小和结晶程度等。大小和结晶程度等。 显晶质结构显晶质结构 是指岩石中的矿物全部为肉眼或放大是指岩石中的矿物全部为肉眼或放大镜能分辨的晶体颗粒。镜能分辨的晶体颗粒。 斑状结构斑状结构 是指岩石中较大的晶体（称班晶）

59、散布是指岩石中较大的晶体（称班晶）散布在较细物质（称基质）之间的结构。在较细物质（称基质）之间的结构。 隐晶质结构隐晶质结构 矿物颗粒只有在显微镜下才能分辨。矿物颗粒只有在显微镜下才能分辨。用肉眼和放大镜观察，岩石断面十分粗糙。用肉眼和放大镜观察，岩石断面十分粗糙。 玻璃质结构玻璃质结构 矿物由玻璃质组成，岩石断面光滑具矿物由玻璃质组成，岩石断面光滑具玻瑶光泽。玻瑶光泽。 火成岩的构造火成岩的构造是指岩石外表的整体特征，常见是指岩石外表的整体特征，常见的有：的有：块状构造块状构造 组成岩石的各种矿物均匀分布于岩石之组成岩石的各种矿物均匀分布于岩石之中；中；气孔与杏仁构造气孔与杏仁构造 岩石中分

60、布着大小不等圆形或椭岩石中分布着大小不等圆形或椭圆形空洞，称气孔构造。它是岩浆中的气体逸散后圆形空洞，称气孔构造。它是岩浆中的气体逸散后留下的孔洞。当气孔被后来的硅质、钙质所充填便留下的孔洞。当气孔被后来的硅质、钙质所充填便形成杏仁构造，为喷出岩特有；形成杏仁构造，为喷出岩特有； 流纹构造流纹构造 指不同颜色的条纹或拉长的气孔，长条指不同颜色的条纹或拉长的气孔，长条状矿物沿一定方向排列，系粘度大的火山熔岩流的状矿物沿一定方向排列，系粘度大的火山熔岩流的流动构造。流动构造。 火成岩的产状火成岩的产状 指岩体的形态、大小、深度以及与围岩指岩体的形态、大小、深度以及与围岩的关系。的关系。 一般可分为