工程地质(一二章)

1、1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.1.1 地质学与工程地质学地质学与工程地质学 1.地质学地质学 是对是对地球的起源、物质组成、内部构造、外部特征、各地球的起源、物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史层圈之间的相互作用和演变历史进行研究的学科。进行研究的学科。 2.工程地质学工程地质学 研究研究与工程建筑活动有关的地质问题与工程建筑活动有关的地质问题的学科，就是研究的学科，就是研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理与

2、正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件与正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质等地质问题。问题。v地质环境地质环境广泛的含义广泛的含义可理解为人类生存与活动进程可理解为人类生存与活动进程中地壳表层的地形、地貌、岩土、水、地层构造、中地壳表层的地形、地貌、岩土、水、地层构造、矿产资源、地壳稳定性等矿产资源、地壳稳定性等自然因素的总称自然因素的总称。地质环境对地质环境对工程建设场地的选择工程建设场地的选择和和建筑物结构类型及施工建筑物结构类型及施工方法的确定方法的确定，起着，起着决定性决定性的影响。的影响。例：例：在淤泥质软基上修建高层建筑，常可采用桩基或人工在淤泥质软基上修建高层建筑，

3、常可采用桩基或人工加固地基，或者采用对不均匀沉降适应性较大的箱式基础加固地基，或者采用对不均匀沉降适应性较大的箱式基础及在建筑结构上采用工程加固措施等。及在建筑结构上采用工程加固措施等。 在工程地质学中，对人类工程活动的在工程地质学中，对人类工程活动的地质环境常用地质环境常用工程地质条件工程地质条件来描述。来描述。 工程地质条件工程地质条件是一个综合性概念，可是一个综合性概念，可理解为与工程建筑有关的地质条件的理解为与工程建筑有关的地质条件的总称。总称。 一般认为，它包括工程建设地区的：一般认为，它包括工程建设地区的：地层岩性；地质构造；水文地质条件；地层岩性；地质构造；水文地质条件；地表地质

4、作用；地形地貌等。地表地质作用；地形地貌等。工程地质条件的定义工程地质条件的定义3.工程地质条件与工程地质问题工程地质条件与工程地质问题 工程地质条件因地而异，千变万化。工程地质条件因地而异，千变万化。思考：平原地区与山区的工程地质条件的差异。思考：平原地区与山区的工程地质条件的差异。在平原地区在平原地区，一般土层较厚，且简单和均匀。，一般土层较厚，且简单和均匀。建筑物一般均匀沉降，只有当建筑物的荷重大大超出土建筑物一般均匀沉降，只有当建筑物的荷重大大超出土层的承载能力，则地基将会破坏，土体从基础下挤出，层的承载能力，则地基将会破坏，土体从基础下挤出，建筑物的安全受到威胁。建筑物的安全受到威胁

5、。对于对于山区山区的建筑场址，地质条件就比较复杂。的建筑场址，地质条件就比较复杂。对于图示情形，将出现三个问题：对于图示情形，将出现三个问题：（1 1）建筑物基础的不均匀沉降问题，将导致建）建筑物基础的不均匀沉降问题，将导致建筑物倾斜或开裂；筑物倾斜或开裂；（2 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 3）基岩滑坡问题。）基岩滑坡问题。人类工程活动和自然地质作用会改变地质人类工程活动和自然地质作用会改变地质环境，影响工程地质条件的变化。当工程地环境，影响工程地质条件的变化。当工程地质条件不能满足工程建筑上稳定、安全的要质条件不能满足工程建筑上稳定、安全的要求时，亦即

6、工程地质条件与工程建筑之间存求时，亦即工程地质条件与工程建筑之间存在矛盾时，就称为存在在矛盾时，就称为存在工程地质问题工程地质问题。 工程地质问题与工程地质问题与工程建筑的类型和规模有工程建筑的类型和规模有着密切的关系。着密切的关系。工业与民用建筑常遇到的工程地质问题是地基工业与民用建筑常遇到的工程地质问题是地基的变形、强度和稳定问题。的变形、强度和稳定问题。铁路、道路工程常遇到的有路基边坡、隧洞围铁路、道路工程常遇到的有路基边坡、隧洞围岩和桥墩桥台的稳定问题、道路的冻胀问题；岩和桥墩桥台的稳定问题、道路的冻胀问题；地下建筑工程常遇到的是围岩稳定、涌水及影地下建筑工程常遇到的是围岩稳定、涌水及

7、影响建筑施工的高地应力、高地热和有害气体问题、响建筑施工的高地应力、高地热和有害气体问题、岩爆问题；岩爆问题；海港工程常遇到的是码头地基、岸坡的稳定、海港工程常遇到的是码头地基、岸坡的稳定、海浪侵蚀及回淤问题；海浪侵蚀及回淤问题；矿山工程常遇到的是露天矿边帮及地下巷道的矿山工程常遇到的是露天矿边帮及地下巷道的稳定及涌水、采矿引起地面塌陷问题；稳定及涌水、采矿引起地面塌陷问题； 水利水电工程的工程地质问题更为复杂多水利水电工程的工程地质问题更为复杂多样，除与其他工程相类似的区域地壳稳定、样，除与其他工程相类似的区域地壳稳定、坝基、边坡和地下洞室岩土体的稳定问题外，坝基、边坡和地下洞室岩土体的稳定

8、问题外，还有库坝区渗漏、水库库岸稳定、水库淤积、还有库坝区渗漏、水库库岸稳定、水库淤积、滨库地区浸没、水库诱发地震等问题；滨库地区浸没、水库诱发地震等问题；在特种土地区如红土、黄土、淤泥、膨胀在特种土地区如红土、黄土、淤泥、膨胀土等同样会遇到特殊的工程地质问题。土等同样会遇到特殊的工程地质问题。由于大量抽取地下水、石油及天然气而造由于大量抽取地下水、石油及天然气而造成大范围地面沉降，放射性能源的应用而存成大范围地面沉降，放射性能源的应用而存在核废料的储存，采矿而产生的废矿渣的处在核废料的储存，采矿而产生的废矿渣的处理等则属于环境工程地质问题。理等则属于环境工程地质问题。工程岩土学工程岩土学是研

9、究岩体和土体的工程地质性质及其是研究岩体和土体的工程地质性质及其形成和变化规律以及改善这些性质的科学。形成和变化规律以及改善这些性质的科学。工程动力地质学工程动力地质学或称为工程地质问题分析，主要研或称为工程地质问题分析，主要研究各种工程地质问题产生的地质条件、力学机制和发究各种工程地质问题产生的地质条件、力学机制和发展演化规律；结合工程规划、设计、施工的要求进行展演化规律；结合工程规划、设计、施工的要求进行正确评价，并提出防治措施。正确评价，并提出防治措施。工程地质勘察工程地质勘察是运用地质学、岩土力学、工程地质学的是运用地质学、岩土力学、工程地质学的理论，按照科学的勘察程序与方法，利用有效

10、的测试仪器和理论，按照科学的勘察程序与方法，利用有效的测试仪器和技术，调查工程地质条件，评价存在的工程地质问题，为工技术，调查工程地质条件，评价存在的工程地质问题，为工程的规划、设计、施工和运营提供地质资料。程的规划、设计、施工和运营提供地质资料。 区域工程地质学区域工程地质学研究区域性工程地质条件形成的特点和规研究区域性工程地质条件形成的特点和规律，预报这些条件在人类活动影响下的变化，评价区域稳定律，预报这些条件在人类活动影响下的变化，评价区域稳定性，阐述工程地质分区和编制区域工程地质图的原则，为国性，阐述工程地质分区和编制区域工程地质图的原则，为国民经济建设规划及环境的开发、利用和保护提供

11、依据。民经济建设规划及环境的开发、利用和保护提供依据。1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.1.2 1.1.2 我国工程地质学的发展历程我国工程地质学的发展历程第一阶段第一阶段19521952年，工程地质专业和地质部的建立。年，工程地质专业和地质部的建立。 第二阶段第二阶段 19781978年至今，取得了重大发展。走进国际先进行列。年至今，取得了重大发展。走进国际先进行列。 6060年代，学科进入独立发展阶段。年代，学科进入独立发展阶段。第三阶段第三阶段 5050年来的科研成就：年来的科研成就：（1 1）岩体工程地质力学的建立与岩体力学研究）岩

12、体工程地质力学的建立与岩体力学研究（2 2）土体研究）土体研究（3 3）区域工程地质研究）区域工程地质研究（4 4）区域地壳稳定性研究）区域地壳稳定性研究（5 5）环境工程地质与地质灾害研究）环境工程地质与地质灾害研究1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.2 1.2 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1.2.1 工程地质学的主要任务工程地质学的主要任务1.2.2 工程地质学的研究方法工程地质学的研究方法电子计算机在工程地质学领域中的应用，电子计算机在工程地质学领域中的应用，不仅使不仅使复杂计算成为可能复杂计算成为可能，

13、而且使，而且使计算计算过程变得简单过程变得简单。传统的自然历史分析法（地质学方法）、室传统的自然历史分析法（地质学方法）、室内和现场试验、原位测试方法和经验判断法内和现场试验、原位测试方法和经验判断法。有限元法、边界元法及离散元法等数值方法有限元法、边界元法及离散元法等数值方法 概率论和数理统计、模糊数学、灰色系统理概率论和数理统计、模糊数学、灰色系统理论、分形几何等论、分形几何等 系统科学的思维方法，包括系统论、控制论系统科学的思维方法，包括系统论、控制论和信息论及其派生的新理论和信息论及其派生的新理论 地理信息系统（地理信息系统（GISGIS）、遥感信息系统）、遥感信息系统（RSRS）、计

14、算机网络系统）、计算机网络系统 3.好的学习效果好的学习效果321,)(MMMfeffecte1M正确的学习动力正确的学习动力（motivation)2M勤奋的学习态度勤奋的学习态度（manner)3M科学的学习方法科学的学习方法（method)1.3 1.3 工程地质学的特点和学习要求工程地质学的特点和学习要求1.工程地质学的特点工程地质学的特点介于地学与工程学之间的一门介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科边缘交叉学科。是为了解决。是为了解决地质条件与人类活动之间矛盾的一门地质条件与人类活动之间矛盾的一门实用性很强实用性很强的学科。的学科。2.学习要求学习要求(参见教材并思考参见教材并思考

15、）1.2 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1.2 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1.4 工程地质工作在土木工程中的作用工程地质工作在土木工程中的作用是设计之先驱；施工前要进行严密的工程地质勘察工作。是设计之先驱；施工前要进行严密的工程地质勘察工作。 中国致送给联合国的第一件礼物中国致送给联合国的第一件礼物成昆铁路象牙雕塑。成昆铁路象牙雕塑。 19701970年建成通车的成昆铁路，铁路沿线不良地质现象年建成通车的成昆铁路，铁路沿线不良地质现象不仅种类繁多，而且数量很大，不仅种类繁多，而且数量很大，较大的滑坡有较大的滑坡有183183处、危

16、岩处、危岩落石近落石近500500处、泥石流沟处、泥石流沟249249条、崩塌条、崩塌100100多处、岩堆多处、岩堆200200多处。多处。面对如此恶劣的地质条件，有人称为面对如此恶劣的地质条件，有人称为“修路禁区修路禁区”。为了选。为了选好线路位置，先后进行了好线路位置，先后进行了15001500平方公里的平方公里的地质测绘，地质钻地质测绘，地质钻探探21.221.2万米，挖探万米，挖探1.31.3万米，经过万米，经过11000km11000km的的比较线勘测比较线勘测（是（是建成线路的建成线路的1010倍），倍），大小大小300300多个方案的比选，历时多个方案的比选，历时1313年，年

17、，最后确定了线路最后确定了线路。采用了。采用了7 7处盘山展线，处盘山展线，1313跨牛日河，跨牛日河，8 8跨安跨安宁河，宁河，4949次跨过龙川江，以此克服巨大的地形高差和绕避重次跨过龙川江，以此克服巨大的地形高差和绕避重大不良地质地段。大不良地质地段。 一九五一九五0 0年中国人民解放军十九兵团和陕西军区于参加年中国人民解放军十九兵团和陕西军区于参加解放大西北诸战役之后，为响应毛泽东同志解放大西北诸战役之后，为响应毛泽东同志“人民军队参加人民军队参加国家经济建设国家经济建设”号召，从事号召，从事大西北交通咽喉大西北交通咽喉-西北铁路宝鸡西北铁路宝鸡到天水段艰巨的修建工程。到天水段艰巨的修

18、建工程。 宝天段全长一百五十三公里，宝天段全长一百五十三公里，有山洞一百余座。南临急湍的有山洞一百余座。南临急湍的渭河，西穿险峻的秦岭，全线地质恶劣，河汊纵横，群山林渭河，西穿险峻的秦岭，全线地质恶劣，河汊纵横，群山林立，施工艰险。立，施工艰险。 为修建宝天铁路，有五十六名解放军战士光荣牺牲，不为修建宝天铁路，有五十六名解放军战士光荣牺牲，不少同志负伤残疾，以鲜血写下了不朽的篇章。少同志负伤残疾，以鲜血写下了不朽的篇章。 地球的内部构造 地球的半径有6000多千米地震波在地球内部传播时，有两个明显的波速突界面 岩石圈岩石圈是地壳的岩石与上地幔顶部的岩石的总称。是地壳的岩石与上地幔顶部的岩石的总

19、称。 软流层上界距地面约软流层上界距地面约6060250km250km不等，下界约距地不等，下界约距地面面400km400km。在。在地幔上部地幔上部。 由于人类尚未直接接触此层，故对其性质都是推由于人类尚未直接接触此层，故对其性质都是推测的。科学家们测的。科学家们推测推测，此层变软的原因是地球内，此层变软的原因是地球内部放射性元素聚集，衰变产热。部放射性元素聚集，衰变产热。 软流层，软流层，经最新的测量经最新的测量，被认为仍是固体。这也，被认为仍是固体。这也是板块构造学说的一个是板块构造学说的一个“死穴死穴”。但在热量集中。但在热量集中的地方，可能有局部熔融，被认为是岩浆的源地。的地方，可能

20、有局部熔融，被认为是岩浆的源地。 元素在地壳中的重量百分比称为元素在地壳中的重量百分比称为克拉克值克拉克值。 地壳物质中包括了地壳物质中包括了元素周期表中的绝元素周期表中的绝大部分元素，但其大部分元素，但其含量极不均匀。其含量极不均匀。其中中氧、硅、铝、铁、氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾八钙、镁、钠、钾八种元素种元素占了地壳物占了地壳物质重量的质重量的98%98%以上。以上。2.1 主要造岩矿物主要造岩矿物1 1、概念、概念 地壳中的化学元素在某种地质作用下形成的具有一定地壳中的化学元素在某种地质作用下形成的具有一定物理性质和化学性质的单质和化合物。物理性质和化学性质的单质和化合物。 其中构成

21、岩其中构成岩石的矿物称石的矿物称造岩矿物造岩矿物。 自然界产出的矿物，已知的有自然界产出的矿物，已知的有30003000种种左右，但主要造左右，但主要造岩矿物则不岩矿物则不过数过数2020种种。2 2、矿物分类：矿物分类：矿物矿物自然元素矿物自然元素矿物卤化物石盐 湖或泻湖里的水逐渐干涸沉积形成的蒸发岩矿物。与其他蒸发岩矿物，如钾盐、石膏、白云石和硬石膏共生。其致密块状集合体称为岩盐. 萤石 浙江是萤石矿产资源大省，同时，浙江也是以萤石为原料的氟化工大省，氟化工基础产品、氟塑料、氟精细化学产品包括氟农药、氟医药、氟涂料等产业都十分发达。 硅酸盐矿物硅酸盐矿物普通辉石纯净滑石滑石矿在中国的保有储

22、量共计24777万吨，储量居世界第二位!资源比较丰富, 滑石具有良好的耐热、滑润、抗酸碱、绝缘及对油类有强烈的吸附性等优良特性。被广泛用于造纸、化工、医药、军工、陶瓷、油漆、橡胶等工业部门. 在工业上用得最多的是白云母,其次为黑云母。其广泛的应用于建材行业、消防行业、灭火剂、电焊条、塑料、电绝缘、造纸、沥青纸、橡胶、珠光颜料等化工工业。 斜长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，色泽美丽者可作斜长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，色泽美丽者可作宝玉石宝玉石材料材料，如，如日光石日光石。 正长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，也可用于制取钾肥。因晶体中含有赤铁矿、针铁矿和云母等矿物包裹体，对光反射因晶体中含有赤

23、铁矿、针铁矿和云母等矿物包裹体，对光反射而出现金黄色耀眼的闪光，即呈现而出现金黄色耀眼的闪光，即呈现“日光效应日光效应”，故称为日光，故称为日光石，又名石，又名“太阳石太阳石 。 玉髓，或隐晶质石英 硫化物矿物硫化物矿物赤铁矿刚玉（红宝石）刚玉（蓝宝石）成分为铝的氧化物（Al2O3）矿物。因莫氏硬度高达9，主要用作高档磨料。红宝石是指所有红色调的刚玉宝石，包括红、粉红、橙红、紫红、褐红等颜色，其红色主要是由化学成分中所含微量元素铬所造成的。 碳酸盐矿物碳酸盐矿物3 3、矿物的物理性质、矿物的物理性质（1）矿物的颜色：）矿物的颜色：是矿物吸收不同波长可见光的反映（黄色）（绿色）（无色）自色：矿物

24、固有的颜色他色：由矿物混入了某些杂质所引起假色：是矿物内部裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起。（2 2）矿物的光泽：）矿物的光泽：是矿物表面对光线反射和折射的程度按强弱程度分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。造岩矿物绝大多数属于非金属光泽。滑石（蜡状光泽）云母（丝绢光泽）金刚石（金刚光泽）软玉的油脂光泽（3）矿物的透明度矿物的透明与不透明不是绝对的，例如自然金是不透明矿物，但金箔亦能透过一部分光。因此，在研究矿物透明度时应以同一的厚度为准 （4 4）矿物的）矿物的条痕条痕： 是矿物粉末的颜色。 通过矿物在无釉瓷板上刻划出的痕迹（条痕），通过矿物在无釉瓷板上刻划出的痕迹（条痕），这痕迹

25、就是矿物粉末。而且矿物粉末的颜色更稳这痕迹就是矿物粉末。而且矿物粉末的颜色更稳定，更能代表矿物的真实颜色。比如块状赤铁矿定，更能代表矿物的真实颜色。比如块状赤铁矿表面的颜色可呈现红色、钢灰色等，但它条痕的表面的颜色可呈现红色、钢灰色等，但它条痕的颜色总是樱桃红色。颜色总是樱桃红色。（5 5）矿物的）矿物的硬度硬度 矿物的硬度：矿物的硬度：是矿物抵抗外力刻划的能力。 野外工作中我们常用指甲指甲和小刀小刀来判断矿物的硬度，并将其分为三级：软矿物三级：软矿物（指甲能刻划）；中等硬度矿物中等硬度矿物（硬度介于指甲与小刀之间）；硬矿物硬矿物（小刀不能刻划）。 在鉴别矿物的硬度时，是用两种矿物对刻的方法来

26、确定矿物的相对密度，矿物学中常用摩氏硬度计摩氏硬度计来测量矿物的硬度，并将矿物的硬度分为十级，十级，分别用十种硬度不同的矿物代表，称为摩氏硬度计。摩氏硬度计摩氏硬度计摩氏硬度只反映矿物相对硬度的顺序，不是矿物绝对硬度的等级（6 6）矿物的）矿物的解理解理矿物在受到机械力作用沿着一定方向裂开的性质。 裂开的光滑平面称为解理面；不具方向性的不规则破裂面称为断口。方解石（三组解理）角闪石（二组解理）云母（一组解理）a.贝壳状贝壳状断口：石英断口：石英 b. b.锯齿状锯齿状断口：自然铜断口：自然铜c. c.参差不齐参差不齐断口：黄铁矿断口：黄铁矿 d. d.土状土状断口：高岭土断口：高岭土断口：矿物

27、受敲击后，形成各种凹凸不平的断口：矿物受敲击后，形成各种凹凸不平的裂开面的性质。如锯齿状、贝壳状等。裂开面的性质。如锯齿状、贝壳状等。小结小结：常见矿物的简单区分常见矿物的简单区分岩石：岩石：自然（由地质作用）形成的，由一种自然（由地质作用）形成的，由一种或多种矿物，或有其他岩石碎屑所组成的或多种矿物，或有其他岩石碎屑所组成的集合体。集合体。 例如：石灰岩是由方解石组成的集合体；花岗岩是由例如：石灰岩是由方解石组成的集合体；花岗岩是由石英、长石、云母等多种矿物组成的集合体；砾岩是由岩石英、长石、云母等多种矿物组成的集合体；砾岩是由岩石碎屑所组成的集合体。石碎屑所组成的集合体。石灰岩花岗岩砾岩2

28、.2 岩石岩石 三大类岩石 岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。 岩浆（岩浆（MAGMAMAGMA）：目前比较公认的看法，认为岩浆是由地壳）：目前比较公认的看法，认为岩浆是由地壳和上地幔中形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、和上地幔中形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、富含挥发性的熔融体。富含挥发性的熔融体。条件条件: :温度温度600-1300600-1300C C；压力数千；压力数千MPa.MPa.岩浆作用岩浆作用：岩浆发育、运动、固结成火成岩的作用：岩浆发育、运动、固结成火成岩的作用. . 岩浆岩浆喷出地表的过程喷出地表的过程, ,称称喷出作用喷出

29、作用又称又称火山作用火山作用. .早期爆炸喷出早期爆炸喷出, ,晚期地表溢流晚期地表溢流. .未到达地壳而在地下某深处冷凝结晶固结的未到达地壳而在地下某深处冷凝结晶固结的过程过程, ,称为称为侵入作用侵入作用. .岩浆的概念岩浆的概念2.2.1 岩浆岩岩浆岩 由岩浆侵入地壳上部或喷出地表后冷凝而形成的岩石由岩浆侵入地壳上部或喷出地表后冷凝而形成的岩石. . 一般根据一般根据iO2的含量进行分类的含量进行分类、超基性岩浆及其喷发特征、超基性岩浆及其喷发特征、基性岩浆及其喷发特征、基性岩浆及其喷发特征、中性岩浆及其喷发特征、中性岩浆及其喷发特征 4、酸性岩浆及其喷发特征、酸性岩浆及其喷发特征岩浆的

30、类型岩浆的类型 相应地，岩浆岩这个家族中就出现了四个大的分支，也就相应地，岩浆岩这个家族中就出现了四个大的分支，也就是四大岩类是四大岩类 。 超基性岩类超基性岩类 基性岩类基性岩类 中性岩类中性岩类 酸性岩类酸性岩类 超基性岩浆超基性岩浆 二氧化硅含量小于二氧化硅含量小于45%。富铁镁，少钠钾。富铁镁，少钠钾。目前尚未见到喷发超基性熔岩的火山。目前尚未见到喷发超基性熔岩的火山。 科马提岩科马提岩： 基性岩浆基性岩浆 又称玄武岩浆。二氧化硅含量又称玄武岩浆。二氧化硅含量45%-52%。铁镁氧化物含量。铁镁氧化物含量低于超基性岩浆。粘度一般较小。低于超基性岩浆。粘度一般较小。 裂隙式喷发是其喷发特

31、征。裂隙式喷发是其喷发特征。黑龙江省东南部黑龙江省东南部,镜泊湖是镜泊湖是1万年万年前火山喷发出的前火山喷发出的玄武岩浆堵住牡玄武岩浆堵住牡丹江上游河道而丹江上游河道而形成的。形成的。 中性和酸性岩浆中性和酸性岩浆 中性、碱性岩：中性、碱性岩：SiO2=5265%；酸性岩：；酸性岩：SiO265%。 岩浆岩的矿物成分 以硅酸盐矿物为主，其中最多的是长石、石英(氧化物) 、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等、占岩浆岩矿物总含量的99，称为岩浆岩的重要造岩矿物。 其中颜色较浅的（长石、石英），称浅色(硅铝)矿物，颜色较深的（黑云母、角闪石、辉石），称暗色(铁镁)矿物。 侵入岩的产出状态 岩浆岩的产状是

32、反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征。1火山锥；火山锥；2熔岩流；熔岩流；3熔岩被；熔岩被；4岩基；岩基；5岩株岩株; 6岩墙；岩墙；7岩床；岩床；8岩盘；岩盘；9岩盆；岩盆；10捕虏体捕虏体 面积面积巨大巨大（大于大于100100平方公里），岩基主要由花岗岩组成，常平方公里），岩基主要由花岗岩组成，常有花岗岩岩基之称。有花岗岩岩基之称。大规模花岗岩岩基大规模花岗岩岩基 指岩石中矿物的形态、大小、和结晶程度以及颗粒之间的关系。常见的结构有： 一、岩浆岩的结构岩浆岩的结构和构造按结晶程度分按颗粒绝对大小分按颗粒相对大小分全晶质结构( (多见于深成多见于深成岩）岩）显晶质结构( (多见于多

33、见于深成岩）深成岩）等粒结构不等粒结构半晶质结构( (多见于喷出多见于喷出岩及部分浅成岩及部分浅成岩）岩）似斑状结构斑状结构（浅成岩（浅成岩及部分喷出岩所特及部分喷出岩所特有）有）玻璃质结构( (部分喷出岩部分喷出岩特有）特有）隐晶质结构( (多见于多见于浅成岩）浅成岩）n非晶质结构：又称玻璃质结构，岩石全部由熔岩冷凝的玻璃质组成；非晶质结构为部分喷出岩具有的结构。似斑状结构与斑状结构同为似斑状结构与斑状结构同为颗粒较大的颗粒较大的“斑晶斑晶”分布于分布于颗粒较小的颗粒较小的“基质基质”上，但上，但斑状结构的基质为斑状结构的基质为隐晶质或隐晶质或玻璃质玻璃质；而似斑状结构的基；而似斑状结构的基

34、质为质为显晶质显晶质，是比斑晶颗粒，是比斑晶颗粒小的晶体。小的晶体。和斑状结构不同，似斑和斑状结构不同，似斑状结构斑晶和基质是同时形状结构斑晶和基质是同时形成的，只是一种物质过剩而成的，只是一种物质过剩而形成斑晶，另一种物质较少形成斑晶，另一种物质较少形成基质。形成基质。 指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式及其在空间填充方式所表现出来的特点。 二、岩浆岩的构造常见构造常见于岩石块状构造各类侵入岩流纹构造酸性喷出岩（流纹岩）气孔构造杏仁构造基性喷出岩（玄武岩）枕状构造海底基性喷出岩（玄武岩）闪长岩：闪长岩：中性深成侵入中性深成侵入岩，主要由斜长石和岩，主要由斜长石和普通角闪石组成，可普通角闪石

35、组成，可有少量黑云母。颜色有少量黑云母。颜色较深，为深灰色及灰较深，为深灰色及灰绿色。全晶质粒状结绿色。全晶质粒状结构。闪长岩与花岗岩构。闪长岩与花岗岩的差别是其石英含量的差别是其石英含量少而暗色矿物含量高，少而暗色矿物含量高，所以颜色深。所以颜色深。 花岗岩花岗岩：地球上分布最广的结晶粒状地球上分布最广的结晶粒状深成岩，由石英、长石和云母组成深成岩，由石英、长石和云母组成.是是良好的建筑材料，尤其细粒均匀的花岗良好的建筑材料，尤其细粒均匀的花岗岩可以承担任何工程荷载，但一些粗粒岩可以承担任何工程荷载，但一些粗粒以及含黑云母等暗色矿物，甚至含黄铁以及含黑云母等暗色矿物，甚至含黄铁矿的花岗岩，因

36、易于风化而大大降低了矿的花岗岩，因易于风化而大大降低了其强度。其强度。 辉长岩辉长岩：基性深成侵入岩，矿物成分以普通辉石和斜长石为主，有时含少量橄榄石，极少有石英。颜色深，灰色至灰黑色。辉长岩具高力学强度，是很好的地基和建筑材料。基性侵入岩辉长岩 流纹岩流纹岩：酸性火山喷出岩。酸性火山喷出岩。矿物成分为石英、正长石矿物成分为石英、正长石和斜长石。通常为斑状结和斜长石。通常为斑状结构，常发育有构，常发育有流纹构造；流纹构造；流纹岩中还常见气孔构造流纹岩中还常见气孔构造和和石泡构造石泡构造，后者中间多，后者中间多为球形空腔，其间常充填为球形空腔，其间常充填有长英质矿物。有长英质矿物。玄武岩玄武岩：

37、地球上分布最广泛的岩浆地球上分布最广泛的岩浆岩，中文岩，中文“玄武玄武”二字代表中国古二字代表中国古代神话中的北方之神，意为黑色龟代神话中的北方之神，意为黑色龟蛇鳞甲之象。玄武岩主要由斜长石蛇鳞甲之象。玄武岩主要由斜长石和辉石组成，有时含橄榄石和火山和辉石组成，有时含橄榄石和火山玻璃，玄武岩力学强度相当高，是玻璃，玄武岩力学强度相当高，是稳固性相当好的地基和建筑材料。稳固性相当好的地基和建筑材料。 安山岩安山岩：中性喷出岩，一般为斑状结构；基质多为隐晶质，斑晶多是角闪石、辉石、黑云母和斜长石。颜色为灰、灰褐、紫色；力学性质比较强硬，可用作建筑材料。 辉绿岩辉绿岩：常见的浅成侵入岩，主要由斜长石

38、、辉石组成。； 辉绿岩是上等建筑材料。辉绿岩力学强度很大，是良好的地基，并可作建筑材料。 辉长岩中辉石与斜长石矿物晶体近乎等大称辉长结构。辉绿结构 橄榄岩、辉岩：深成超基性岩，由橄榄石、辉石，角闪石组成。橄榄岩是一种深色粗粒且比较重的岩石,它里面含有的橄榄至少在10%以上,并且还富含铁、镁等矿物。天然金刚石产于金伯利岩中,而金伯利岩则是由橄榄岩变成的,所以说橄榄岩是天然金刚石的基本来源。 粗面岩：矿物成分与正长石相近，浅灰或肉红色，具斑状或隐晶质结构，斑晶为正长石，致密，块状构造，表面粗糙的喷出岩。 黑曜岩-珠宝 沉积岩是在是在地表地表及地表附近及地表附近不太深不太深的地方，由的地方，由母母岩

39、岩经过经过风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩等外力地质作等外力地质作用所形成的。其占地壳岩石总体积的用所形成的。其占地壳岩石总体积的7.9%，是三大类，是三大类岩石中在地表分布最广的，占地壳表面积的岩石中在地表分布最广的，占地壳表面积的75。 沉积岩中由下赋存有煤、石油、天然气以及其它许多沉积岩中由下赋存有煤、石油、天然气以及其它许多金属和非金属矿产，具有很重要的经济价值。金属和非金属矿产，具有很重要的经济价值。 沉积岩的形成与外力地质作用密切相关。沉积岩的形成与外力地质作用密切相关。2.2.2 沉积岩沉积岩 固结（成岩）作用自然界的各种松散沉积物变为坚固岩石的作用。是否

40、经过固结是沉积岩与沉积物的区别。 成岩作用主要有：压固作用、胶结作用、重结晶作用、新矿物的生长。 胶结作用 常见的胶结作用主要是碎屑沉积物的成岩作用。一沉积岩的物质组成和分类一沉积岩的物质组成和分类沉积岩的物质组成碎屑物质粘土矿物化学沉积矿物有机质及生物残骸由先成岩石经物理风化作用产生的碎屑物质组成，大部分为化学性质比较稳定、难溶于水的原生矿物的碎屑，如石英、长石、白云母等，部分是岩石的碎屑。主要是一些由含铝硅酸盐类矿物的岩石，经化学风化作用形成的次生矿物，如高岭石、微晶高岭石及水云母等。这类矿物的颗粒极细(0.005mm)，具有很大的亲水性、可塑性及膨胀性。由纯化学作用或生物化学作用，从溶液

41、中沉淀结晶产生的沉积矿物，如方解石、白云石、石膏、石盐、铁和锰的氧化物或氢氧化物等。由生物残骸或有机化学变化而成的物质，如贝壳、泥炭及其他有机质等。在沉积岩的组成物质中，粘土矿物、方解石、白云石、有机质等，是沉积岩所特有的，是物质组成上区别于岩浆岩的一个重要特征。沉积岩的特征碎屑岩类粘土岩类化学及生物化学岩类注意粘土矿物、方解石、白云石、有机质等是沉积岩所特有的，是物质成分上区别于其它岩类的一个重要特征。主要由方解石、白云石等碳酸盐类的矿物及部分有机物组成的岩石，如石灰岩、白云岩等。主要由粘土矿物及其他矿物的粘土粒组成的岩石，如泥岩、页岩等。主要由碎屑物质组成的岩石，其中由先成岩石风化破坏产生

42、的碎屑物质形成的，称为沉积碎屑岩，如砾岩、砂岩及粉砂岩等；由火山喷出的碎屑物质形成的，称为火山碎屑岩，如火山角砾岩、凝灰岩等。沉积岩的分类沉积岩的分类根据物质组成的特点，沉积岩一般分为如下三类根据物质组成的特点，沉积岩一般分为如下三类沉积岩的结构和构造沉积岩的结构和构造沉积岩的结构指沉积岩颗粒的性质、大小、形态及其相互关系沉积岩的结构由碎屑物质被胶结物胶结而成。按碎屑粒径的大小，可分为砾状结构、砂质结构及粉砂质结构、泥状结构四类。按胶结物的成分，分为硅质胶结、铁质胶结、钙质胶结及泥质胶结四类。岩石中的颗粒由化学沉积作用或生物化学沉积作用形成。大多数为晶质的或隐晶质的。此外，某些岩石由呈生长状态

43、的生物骨骼构成格架，格架内部充填以其它性质的沉积物，称为生物骨架结构。非碎屑结构碎屑结构沉积岩的构造沉积岩的构造指其组成部分的空间分布及其相互间的排列关系，最主要的构造是层理构造。层理构造是沉积岩最基本最特别的构造，是岩石各组成部分在颜色、矿物是岩石各组成部分在颜色、矿物成分、碎屑颗粒大小等方面的差异变化所形成的成层性成分、碎屑颗粒大小等方面的差异变化所形成的成层性。层理是沉积岩成层的性质，如常见的有水平层理、交错层理等。楔状交错层理注意注意：沉积岩的层理构造、层面特征和含化石是沉积岩：沉积岩的层理构造、层面特征和含化石是沉积岩区别于其它岩类的一个重要特征。区别于其它岩类的一个重要特征。沉积岩

44、的特征沉积岩的沉积岩的原生构造原生构造除层理外除层理外，还有递变层理、波痕，还有递变层理、波痕，泥裂，缝合线，结核，印模。泥裂，缝合线，结核，印模。在沉积岩中还可看到许多化石，它们是经石化作用保在沉积岩中还可看到许多化石，它们是经石化作用保存下来的动植物的遗骸和遗迹，如三叶虫、树叶等，存下来的动植物的遗骸和遗迹，如三叶虫、树叶等，常沿层理面平行分布。根据化石可以推断岩石形成的常沿层理面平行分布。根据化石可以推断岩石形成的地理环境和确定岩层的地质年代。地理环境和确定岩层的地质年代。非构造变动非构造变动的构造特征的构造特征 砂岩上的波痕砂岩上的波痕鱼化石泥岩中的恐龙足迹利用沉积岩层原生构造确定岩层

45、的顶面和底面利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面 （一）斜层理（一）斜层理A-岩层是正常层序顶面在左边岩层是正常层序顶面在左边;B-岩层直立岩层直立,顶面在右边顶面在右边;C-岩层倒转岩层倒转,顶面在左边顶面在左边其判别特征是其判别特征是:每组细层理与层系顶部主层面成每组细层理与层系顶部主层面成截交关系截交关系，而与层系底部主，而与层系底部主层面呈层面呈收敛变缓而相切的关系收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面弧形层理凹向顶面。斜层理由一组或多组与主层面斜交的细层组成。斜层理由一组或多组与主层面斜交的细层组成。利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面

46、 （二）粒级层理（二）粒级层理A-水平岩层水平岩层,每层自底到顶由粗变细每层自底到顶由粗变细;B-正常倾斜岩层，顶面在左上方正常倾斜岩层，顶面在左上方C-直立岩层直立岩层,顶面在右顶面在右边边;D-倒转岩层，顶面在左下方倒转岩层，顶面在左下方又叫递变层理。其特点是在一单层肉，又叫递变层理。其特点是在一单层肉，从底到顶粒度由粗逐渐变细从底到顶粒度由粗逐渐变细，如底部是砾石或粗砂质，向上可递变为细砂、粉砂，以至泥质。如底部是砾石或粗砂质，向上可递变为细砂、粉砂，以至泥质。 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面 （三）波痕（三）波痕判别特点：这种波痕无论是

47、原型还是其印模，都是判别特点：这种波痕无论是原型还是其印模，都是波峰尖端指波峰尖端指向岩层的顶面，波谷的圆弧则是凹向底面。向岩层的顶面，波谷的圆弧则是凹向底面。波痕的成因和类型很多，能指示岩层顶、底面的主要是波痕的成因和类型很多，能指示岩层顶、底面的主要是对称型的浪成波痕对称型的浪成波痕a-a-波痕原型波痕原型, ,波痕指向左上方波痕指向左上方;b-;b-波痕印模波痕印模, ,波峰指向左上方波峰指向左上方; ;c-c-波痕印模波痕印模, ,波峰指向右下方波峰指向右下方;d-;d-波痕原型波痕原型, ,波峰指向右下方波峰指向右下方; ;I-I-正常岩层正常岩层;II-;II-倒转岩层倒转岩层利用

48、沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面 （四）泥裂（四）泥裂其判别特征是其判别特征是: :无论是楔形裂缝或脊形印模的尖端均指无论是楔形裂缝或脊形印模的尖端均指向岩层的底面。向岩层的底面。 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面 （五）雨痕、冰雹痕及其印模（五）雨痕、冰雹痕及其印模其判别特征是其判别特征是:凹坑总是分布在岩层的顶层凹坑总是分布在岩层的顶层，瘤状印模则出现在岩层的底面瘤状印模则出现在岩层的底面。雨点或冰雹落冲打出的凹坑被上覆沉积物填充掩埋，雨点或冰雹落冲打出的凹坑被上覆沉积物填充掩埋，成岩之后，遂在岩层

49、的成岩之后，遂在岩层的顶面上留下凹坑顶面上留下凹坑，而在上覆，而在上覆岩层的岩层的底面形成圆形或椭圆形瘤状突起印模底面形成圆形或椭圆形瘤状突起印模。 根据沉积岩的物质组成可分为碎碎屑屑岩岩类类火山碎屑 岩由火山喷发的碎屑物质在地表经短距离搬运，或就地沉积而成介于喷出岩和沉积岩之间的过渡类型。沉积碎屑 岩是由先成岩石风化剥蚀的碎屑物质，经搬运、沉积、胶结而成的岩石火山集块岩：主要由粒径大于100mm的粗火山碎屑物质组成火山角砾岩：火山碎屑占90以上，粒径一般为2l00mm，多呈棱角状，颜色常呈暗灰、蓝灰或褐灰色。凝灰岩：一般由小于2mm的火山灰及细碎屑组成，凝灰岩孔隙性高，重度小，易风化。砾岩及

50、角砾石：砾状结构，由50以上大于2mm的粗大碎屑胶结而成；由浑圆状砾石胶结而成的称为砾岩；由棱角状的角砾胶结而成的称为角砾岩。 砂岩：砂质结构，由50以上粒径介于0.052mm的砂粒胶结而成粉砂岩：粉砂质结构，常有清晰的水平层理，主要由粉砂胶结而成，结构较疏松，强度和稳定性不高。三、常见的沉积岩三、常见的沉积岩粘粘土土岩岩类类粘土岩夹于坚硬岩层之间，形成软弱夹层，浸水后易于软化滑动。泥岩页岩成分与页岩相似，没有层理，质地松软，固结程度较页岩弱，重结晶不明显。 由粘土脱水胶结而成，以粘土矿物为主，大部分有明显的薄层理，呈页片状，可分为硅质页岩、粘土质页岩、砂质页岩、钙质页岩及碳质页岩；除硅质页岩

51、强度稍高外，其余岩性软弱，易风化成碎片，强度低，与水作用易于软化而丧失稳定性。常见的沉积岩常见的沉积岩d页岩 a砾岩b角砾岩c砂岩 硅质岩 化学成分为二氧化硅，组成矿物为微粒石英或玉髓，少数情况下为蛋白石。化学及生物化学岩类石灰岩白云岩矿物成分以方解石为主，其次含有少量的白云石和粘土矿物，常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈白色；由纯化学作用生成的具有结晶结构，但晶粒极细，经重结晶作用即可形成晶粒比较明显的结晶灰岩；由生物化学作用生成的灰岩，常含有丰富的有机物残骸；石灰岩中一般都含有一些白云石和粘土矿物，当粘土矿物含量达2550%时，称为泥灰岩；白云石含量达2550时，称为白云质灰岩。石灰岩分布相当广泛，岩性均一，易于开采加工，是一种用途很广的建筑石料。主要矿物成分为白云石，也含有方解石和粘土矿物，结晶结构，纯质白云岩为白色，随所含杂质的不同，可出现不同的颜色；性质与石灰岩相似，但强度和稳定性比石灰岩为高，是一种良好的建筑石料。白云岩的外观特征与石灰岩近似，在野外难于区别，可用盐酸起泡程度辨认。 碎屑结构石灰岩 三种类型的碎屑：内碎屑，生物碎屑，球粒、团块、鲕粒或豆粒。 填隙物：亮晶，泥晶。 非碎屑结构石灰岩沉积岩地貌沉积岩石灰岩地貌石灰岩地貌 变质岩占地壳总体积的27.4%.在地面的分布范围较小,也不均匀.2