水工地质1(矿物岩石)

1、工程地质与水文地质工程地质与水文地质Engineering Geology & Hydrogeology40学时（水利水电工程专业）学时（水利水电工程专业）严宝文水利与建筑工程学院水利与建筑工程学院 水资源与环境工程系水资源与环境工程系http:/ 适用专业与学时安排适用专业与学时安排本课程适用专业：水利水电工程本课程适用专业：水利水电工程 计划学时：计划学时：40学时学时 其中实验：其中实验：4学时学时 课堂讲授：课堂讲授：36学时学时 野外实习野外实习(综合）：综合）：1周周v 教材：教材： 张忠学张忠学 工程地质及水文地质工程地质及水文地质 中国农业出版社中国农业出版社 20092009

2、绪绪 论论 * 工程地质学：工程地质学：是以地壳物质组成和内部结构构造知识为是以地壳物质组成和内部结构构造知识为基础，研究与工程规划、设计、施工及运用有关的地质问基础，研究与工程规划、设计、施工及运用有关的地质问题的科学。题的科学。* *水文地质学（水文地质学（hydrogeologyhydrogeology）: :是研究地下水的数量和是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科。防治其危害的学科。绪绪 论论一、一、地质研究在工程建设中的作用地质研究在工程建设中的作用1.1.岩石性质与类型是各类工程建设最基

3、本的条件岩石性质与类型是各类工程建设最基本的条件 2. 2.地质构造条件是工程选址，结构类型确定和地基地质构造条件是工程选址，结构类型确定和地基处理方法确定的依据处理方法确定的依据 3. 3.地质研究还为天然建材的获取提供依据地质研究还为天然建材的获取提供依据 4. 4.环境地质问题，是工程建环境地质问题，是工程建设各阶段必须考虑的问题设各阶段必须考虑的问题1963年年10月月9号号22点点39分。连日大雨今天刚刚停息，这分。连日大雨今天刚刚停息，这是一个雨后晴朗的夜晚，静谧安宁。就在这一刻，瓦是一个雨后晴朗的夜晚，静谧安宁。就在这一刻，瓦依昂水库南坡一块南北宽超过依昂水库南坡一块南北宽超过5

4、00米、东西长约米、东西长约2 000米、平均厚度约米、平均厚度约250米的巨大山体忽然发生滑坡，超过米的巨大山体忽然发生滑坡，超过2.7亿立方米的土石以亿立方米的土石以100公里的时速呼啸着涌入水库，公里的时速呼啸着涌入水库，随即又冲上对面山坡，达到数百米的高度，整个时间随即又冲上对面山坡，达到数百米的高度，整个时间不超过不超过45秒。滑坡时发出的巨大轰鸣声几十公里以外秒。滑坡时发出的巨大轰鸣声几十公里以外都能听见。产生了两个高达都能听见。产生了两个高达250米的涌浪翻过大坝冲向米的涌浪翻过大坝冲向水库下游，彻底冲毁了下游沿岸的水库下游，彻底冲毁了下游沿岸的1个市镇和个市镇和5个村庄。个村庄

5、。1900余人在这场灾难中丧命，余人在这场灾难中丧命，700余人受伤。余人受伤。 灾难前灾难前后的意后的意大利瓦大利瓦依昂水依昂水库库绪绪 论论二、课程研究的主要内容二、课程研究的主要内容1.1.各类岩石的组份，结构构造及其工程地质水文地质各类岩石的组份，结构构造及其工程地质水文地质 性质性质2.2.地质构造现象，岩体及区域稳定性问题地质构造现象，岩体及区域稳定性问题3.3.各类水利工程建设过程中的相关地质现象各类水利工程建设过程中的相关地质现象及及 其工程地质分析其工程地质分析4.4.工程地质与水文地质勘察方法及程序工程地质与水文地质勘察方法及程序绪绪 论论三、课程学习方法三、课程学习方法1

6、.1.重视基本概念、基本理论的掌握重视基本概念、基本理论的掌握2.2.把握课程的总体脉络，建立工程相关地质学的系统线索把握课程的总体脉络，建立工程相关地质学的系统线索3.3.充分利用实践机会与环境，掌握工程地质学的应用充分利用实践机会与环境，掌握工程地质学的应用 体系。体系。1 1） 注意与注意与其它其它课程课程实习内容的融实习内容的融合；合；2 2）重视实验、实习过程中基本手段重视实验、实习过程中基本手段、程序和规范、程序和规范（标准）（标准）的掌握。的掌握。地质学基础地质学基础 专门地质学专门地质学 地质勘察地质勘察四、课程结构四、课程结构绪论绪论0.5第六章第六章 库坝区工程地质问题库坝

7、区工程地质问题3第一章第一章 矿物与岩石矿物与岩石5.5第七章第七章 地基与边坡稳定的工地基与边坡稳定的工程地质分析程地质分析 4第二章第二章 地质构造地质构造6第八章地下建筑的工程地质分第八章地下建筑的工程地质分析析 2第三章第三章 区域构造稳定区域构造稳定性和地表地质作用性和地表地质作用 5第九章渠道及闸址的工程地质第九章渠道及闸址的工程地质分析分析 3第四章第四章 地下水及其对地下水及其对工程的影响工程的影响 2第十章工程地质与水文地质勘第十章工程地质与水文地质勘察察2第五章第五章 岩体的工程地岩体的工程地质特性质特性2讲课总计讲课总计36第一章第一章 矿物与岩石矿物与岩石Chapter

8、 One : Mineral and Rock矿物与岩石矿物与岩石 固体固体地球地球具有类似煮熟的鸡蛋一样的内部结构，最具有类似煮熟的鸡蛋一样的内部结构，最外层相当于蛋壳部分的主要由岩石及其风化产物构成的部外层相当于蛋壳部分的主要由岩石及其风化产物构成的部分称为地壳，它是各类工程建筑的场所，也是地质学研究分称为地壳，它是各类工程建筑的场所，也是地质学研究的主要对象。的主要对象。第一节第一节 概述概述矿物与岩石矿物与岩石矿物与岩石矿物与岩石*地球的形状和大小地球的形状和大小形状：地球是一个非标准的旋转形状：地球是一个非标准的旋转椭球体。椭球体。 大小：大小： 赤道半径赤道半径a 6378.140

9、km 两极半径两极半径b 6356.755km 平均半径平均半径R 6371.004km 扁率扁率e=(a-b)/a l/298.253 表面积表面积4R2 510,110,934km2*地质作用地质作用：在内外地质营力作用下，地壳物质组成、在内外地质营力作用下，地壳物质组成、内部结构、构造和地表形态发生变化的过程。内部结构、构造和地表形态发生变化的过程。 按营力来源，地质作用可分为按营力来源，地质作用可分为:1.内动力地质作用内动力地质作用-地热能、重力能、地球旋转能地热能、重力能、地球旋转能 地壳运动地壳运动+岩浆作用岩浆作用+变质作用变质作用+地震地震 2.外动力地质作用外动力地质作用-

10、太阳的辐射能，日、月引力能、太阳的辐射能，日、月引力能、 生物能量生物能量 风化风化+剥蚀剥蚀+搬运搬运+沉积沉积+硬结成岩硬结成岩 人类对这些层圈的探索由来已久（人类对这些层圈的探索由来已久（1906-1970） 前苏联前苏联-科拉半岛科拉半岛12km超深钻超深钻 我国我国-江苏北部江苏北部5km入地计划等入地计划等 一、地球内部结构一、地球内部结构 大气圈、水圈、生物圈称为地球的三个外部层圈。在固体大气圈、水圈、生物圈称为地球的三个外部层圈。在固体地球内部，也存在着三个连续的层圈地球内部，也存在着三个连续的层圈(地壳、地幔、地核地壳、地幔、地核) ) 。矿物与岩石矿物与岩石但探索深度较之但

11、探索深度较之6370km的地球半径都的地球半径都是微不足道的，人类对地球内部结构是微不足道的，人类对地球内部结构的了解，还只有依据一些间接方法，的了解，还只有依据一些间接方法，其中主要是地震波方法获取。其中主要是地震波方法获取。纵波纵波横波横波 地表以下，平均厚度地表以下，平均厚度33km33km 洋壳厚洋壳厚-仅仅6km6km 陆壳最厚处陆壳最厚处-70-70余余kmkm 地壳的主要化学成份：地壳的主要化学成份： O O、SiSi、AlAl、FeFe、CaCa、NaNa、K K、MgMg、TiTi、H H等，等， 物质组成物质组成-以矿物和岩石为主。以矿物和岩石为主。1.1.地壳（地壳（Cr

12、ust) )：地幔地幔地核地核地壳莫莫霍霍面面表表 地壳主要元素的平均质量百分比地壳主要元素的平均质量百分比 莫霍面以下至莫霍面以下至2900km2900km的地球部分的地球部分“软流层软流层( (stratum of plastic) ”- ”-地幔上部分约地幔上部分约60-60-250km250km范围是一个塑性流动层。大陆漂移、板块运动范围是一个塑性流动层。大陆漂移、板块运动都被认为是软流层以上的固态地球部分（称岩石圈都被认为是软流层以上的固态地球部分（称岩石圈= =地壳地壳+ +地幔浅层）地幔浅层）“坐坐”在软流层物质上发生运动的在软流层物质上发生运动的结结 果。果。 地幔主要化学成分

13、是：地幔主要化学成分是： O O、MgMg、SiSi、FeFe、CaCa、AlAl、NaNa、TiTi、CrCr、 Mn Mn 物质密度高出地壳一倍（物质密度高出地壳一倍（5.6g/cm5.6g/cm3 3）以上。）以上。2.2.地幔地幔( (Mantle) )：地幔地幔地核地核地壳莫莫霍霍面面古登古登堡面堡面矿物与岩石矿物与岩石 2900km 2900km处的波速不连续界面称为古登堡（美国地质学处的波速不连续界面称为古登堡（美国地质学家）面，以下直至地心家）面，以下直至地心6370km6370km处的地球部分。处的地球部分。 地核外层地核外层-液态液态 中间中间-固液混合态固液混合态 内层内

14、层-固态。固态。 化学成份化学成份-Fe-Fe、NiNi比例极高比例极高 物质密度高达物质密度高达13g/cm13g/cm3 3（近似汞）。（近似汞）。3.3.地核地核( (Core) )：地幔地幔地核地核地壳莫莫霍霍面面古登古登堡面堡面二、地壳岩石类型二、地壳岩石类型 地壳是地质学研究的主要对象，其物质成份主要包括矿物地壳是地质学研究的主要对象，其物质成份主要包括矿物和岩石两大类（土壤及其母质是一种松散岩石）和岩石两大类（土壤及其母质是一种松散岩石）自然界矿物多达自然界矿物多达33003300余种，岩石则从成因上可分为：余种，岩石则从成因上可分为：1.1.岩浆岩岩浆岩( (magmatic

15、rock ) )：岩浆侵入地下浅层或直接喷出地：岩浆侵入地下浅层或直接喷出地表冷却形成的岩石。表冷却形成的岩石。 2.2.沉积岩沉积岩( (sedimentary rock ) )：松散沉积物在低洼盆地：松散沉积物在低洼盆地（多为水盆地）中堆积固结而成。（多为水盆地）中堆积固结而成。 3.3.变质岩变质岩( (metamorphic rock ) )：各类已有岩石在保：各类已有岩石在保持整体固态情况下成份、结构构造发生变化而成。持整体固态情况下成份、结构构造发生变化而成。 沉积岩在最上层，其下是变质岩，岩浆岩呈不定形状穿沉积岩在最上层，其下是变质岩，岩浆岩呈不定形状穿插分布于上述两大类岩石的各

16、种裂隙中。插分布于上述两大类岩石的各种裂隙中。沉积岩沉积岩岩浆岩岩浆岩变质岩变质岩 三类岩石在空间分布位置上的顺序：三类岩石在空间分布位置上的顺序：第二节第二节 矿物矿物石 盐 晶 体 地壳中的三大类岩石尽管成因不同，但其基本的物质构成单元地壳中的三大类岩石尽管成因不同，但其基本的物质构成单元都是矿物。自然界有都是矿物。自然界有33003300余种矿物，其中绝大多数是结晶（晶体）余种矿物，其中绝大多数是结晶（晶体）矿物，即理想状态下可形成规则几何外形的矿物。矿物，即理想状态下可形成规则几何外形的矿物。* *矿物矿物( (mineral ) )：是由地质作用：是由地质作用所形成的天然的单质或化合

17、物。所形成的天然的单质或化合物。 一、矿物的化学成份特征一、矿物的化学成份特征化学成分是决定矿物内部结构和外在性状的最根本原因。化学成分是决定矿物内部结构和外在性状的最根本原因。如绿柱石（如绿柱石（BeBe3 3AlAl2 2SiSi6 6O O1818 ）颜色）颜色 翠绿翠绿含含CrCr6+6+的称祖母绿的称祖母绿 天蓝天蓝含含CuCu2+2+的称海蓝宝石的称海蓝宝石 两类矿物化学成份特征。两类矿物化学成份特征。1.1.类质同象与同质多象类质同象与同质多象MgCOMgCO3 3FeMgCOFeMgCO3 3MgFeCOMgFeCO3 3FeCOFeCO3 3菱镁矿菱镁矿 铁菱镁矿铁菱镁矿 镁

18、菱铁矿镁菱铁矿 菱菱FeFe矿矿* *类质同象类质同象 指化学成份相似的矿物，在其它特征（内部结构、指化学成份相似的矿物，在其它特征（内部结构、外形）相近时，某些成份可以相互替代的现象。外形）相近时，某些成份可以相互替代的现象。矿物与岩石矿物与岩石如：如： C:C:石墨石墨金刚石金刚石 CaCOCaCO3 3：文石：文石方解石方解石 金刚石金刚石*同质多象同质多象 指同种化学成份在不同环境条件下形成不同矿物的现指同种化学成份在不同环境条件下形成不同矿物的现象象. . 水在不少矿物中作用显著，既充当成份又决定矿物的许多水在不少矿物中作用显著，既充当成份又决定矿物的许多性质性质, ,如如 蛭石（蛭

19、石（V V） 蛭石（蛭石（4040V V） CuSO CuSO4 45H5H2 2O(O(胆矾、蓝色胆矾、蓝色) CuSO) CuSO4 4( (白色白色)+5H)+5H2 2OO失水2.2.矿物中的水矿物中的水胆矾胆矾蛭石蛭石 吸附水：吸附于矿物晶体结构中，加热、振荡吸附水：吸附于矿物晶体结构中，加热、振荡矿物中的水矿物中的水 可放出。可放出。 非吸附水：参予矿物的晶体构成，失水后非吸附水：参予矿物的晶体构成，失水后 矿物结构瓦解或完全破坏，分结矿物结构瓦解或完全破坏，分结 晶水、沸石水、层间水、结构水晶水、沸石水、层间水、结构水 矿物与岩石矿物与岩石 无论是室内还是野外，特定化学成份的矿物

20、都表现出特殊无论是室内还是野外，特定化学成份的矿物都表现出特殊的物理特征，我们可以依据此特征对矿物加以识别。矿物的物理的物理特征，我们可以依据此特征对矿物加以识别。矿物的物理特征依据其属性可区分为形态特征，光学特征和力学特征。特征依据其属性可区分为形态特征，光学特征和力学特征。 二、矿物的物理识别特征二、矿物的物理识别特征可从两方面区分：可从两方面区分： 单体：单体：一种矿物的一个完整晶体一种矿物的一个完整晶体 集合体：集合体：同种矿物的多个单体集合产出同种矿物的多个单体集合产出1 1矿物形态矿物形态( (crystal form ) )单体单体集合体集合体片、板状矿物：片、板状矿物：晶体仅沿

21、两个坐标轴呈面状生长，如云母、晶体仅沿两个坐标轴呈面状生长，如云母、 片状石膏、石墨等。片状石膏、石墨等。针柱状矿物：针柱状矿物：晶体仅沿一个坐标轴生长，其余两轴受抑晶体仅沿一个坐标轴生长，其余两轴受抑制，制， 如石棉、绿柱石等。如石棉、绿柱石等。粒状矿物：粒状矿物：晶体沿三个坐标近似等速等量生长，如石英、晶体沿三个坐标近似等速等量生长，如石英、 FeSFeS、石榴子石等。、石榴子石等。 单体形态：依据矿物个体在三维坐标上生长单体形态：依据矿物个体在三维坐标上生长 发育的程度分：发育的程度分：肉眼不可见单体（隐晶）集合体肉眼不可见单体（隐晶）集合体 束针状、纤维状、放射状、晶簇等。束针状、纤维

22、状、放射状、晶簇等。 （鳞）片状集合体（鳞）片状集合体 粒状集合体粒状集合体结核状、树枝状、网纹状、葡萄状、豆状、肾状、鲕状等。（2 2）集合体形态）集合体形态肉眼可见单体（显晶）集合体肉眼可见单体（显晶）集合体 晶簇晶簇2 2矿物的光学特征矿物的光学特征 主要包括矿物的颜色、条痕和光泽三类。主要包括矿物的颜色、条痕和光泽三类。蔷蔷薇薇辉辉石石的的蔷蔷薇薇红红色色 矿物本色的形成机理主要是可变价离子核外矿物本色的形成机理主要是可变价离子核外d d电子轨道电子电子轨道电子跃迁释能的结果。常见跃迁释能的结果。常见呈色离子呈色离子包括：包括： FeFe3+3+赤红色（赤铁矿、紫牙乌等）赤红色（赤铁矿

23、、紫牙乌等） TiTi3+3+绿色（钛金云母）绿色（钛金云母） CrCr6+6+绿色（祖母绿、裴翠）绿色（祖母绿、裴翠） MnMn2+2+蔷薇红色（菱锰矿）蔷薇红色（菱锰矿） （1 1）颜色）颜色( (Color) )：是矿物对白光中不同光波吸收反：是矿物对白光中不同光波吸收反射的结果。从成因上可分为射的结果。从成因上可分为 自色（本色）自色（本色） 他色（杂质色）他色（杂质色） 假色（物理干扰色）假色（物理干扰色）（2 2）条痕）条痕( (streak) )：即矿物粉末的颜色，一般指不透明矿：即矿物粉末的颜色，一般指不透明矿物在白色素瓷板上划擦后留下的条痕颜色。物在白色素瓷板上划擦后留下的条

24、痕颜色。 特点：突现自色，抑制他色，消除假色。特点：突现自色，抑制他色，消除假色。举例：举例：赤铁矿（红色）赤铁矿（红色）镜铁矿（钢灰色）镜铁矿（钢灰色） 条痕一致为樱桃红色，显示化学成份一致。条痕一致为樱桃红色，显示化学成份一致。黄铁矿（粒状铜黄色）黄铁矿（粒状铜黄色） -条痕黑色条痕黑色 可明确区分可明确区分黄铜矿（粒状铜黄色）黄铜矿（粒状铜黄色） -条痕墨绿色条痕墨绿色黄铁矿黄铁矿黄铜矿黄铜矿（3 3）光泽）光泽( (luster ) )：矿物打光面反射和折射可见光的能：矿物打光面反射和折射可见光的能力。力。 折射率从小到大，反射率从大到小可将光泽从强到弱区分为折射率从小到大，反射率从大

25、到小可将光泽从强到弱区分为4 4个个标准光泽标准光泽级别：级别：金属光泽（方铅矿、黄金属光泽（方铅矿、黄FeFe矿）矿）半金属光泽（磁铁矿）半金属光泽（磁铁矿）金刚光泽（闪锌矿）金刚光泽（闪锌矿）玻璃光泽（长石、石英）玻璃光泽（长石、石英）金属光泽金属光泽玻璃光泽玻璃光泽半金属光泽半金属光泽金刚光泽金刚光泽特殊光泽特殊光泽，包括：包括：v丝绢光泽：透明半透时纤维状矿物，如石棉、石膏、角闪石。丝绢光泽：透明半透时纤维状矿物，如石棉、石膏、角闪石。v油脂光泽：透明矿物断裂面上，如石英、锡石等。油脂光泽：透明矿物断裂面上，如石英、锡石等。v珍珠光泽：透明矿物的极完全解理面上，如云母、蛭石。珍珠光泽：

26、透明矿物的极完全解理面上，如云母、蛭石。v蜡状光泽：半透明矿物的非晶质形式，如蛇纹石、叶腊石等。蜡状光泽：半透明矿物的非晶质形式，如蛇纹石、叶腊石等。v土状光泽：即无光泽，如高岭石、褐铁矿等。土状光泽：即无光泽，如高岭石、褐铁矿等。 丝绢光泽珍珠光泽土状光泽蜡蜡状光泽油脂光泽油脂光泽3 3矿物的力学性质矿物的力学性质主要包括矿物的解理和硬度两大类特征。主要包括矿物的解理和硬度两大类特征。 依据解理面出现的难易程度（比例）可将解理分为五种类型：依据解理面出现的难易程度（比例）可将解理分为五种类型：极完全解理：极完全解理：外力作用下极易剥裂出薄片，如云母、片状石膏等。完全解理：完全解理：外力作用下

27、形成的破裂面全部为光滑平整面，如方解石、萤石。中等解理：中等解理：外力作用下形成的裂面仅有半数左右为光滑面，如辉石、角闪石。不完全解理：不完全解理：外力作用下形成的裂面仅有个别为光滑面，如磷灰石等。极不完全解理（断口）：极不完全解理（断口）：所有裂面均呈现参差不齐状，如石英、锡石等。1 1）* *解理解理( (Cleavage) )：矿物晶体在外力作用下，严格按一定结晶：矿物晶体在外力作用下，严格按一定结晶方向破裂出光滑平整面的性质。方向破裂出光滑平整面的性质。极完全解理极完全解理完全解理完全解理中等解理中等解理不完全解理不完全解理极不完全解理（断口）极不完全解理（断口） 以刻划硬度（摩氏）最

28、为常用。它是以十种矿物作为标准硬以刻划硬度（摩氏）最为常用。它是以十种矿物作为标准硬度级别。度级别。等等级级1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010矿矿物物滑滑（石）（石）石石（膏）（膏）方方（解（解石）石）莹莹（石）（石）磷磷（灰（灰石）石）长长（石）（石）石石英英黄黄玉玉刚刚（玉）（玉）金刚金刚（石）（石）2 2）* *硬度硬度( (hardness) )：指矿物抵抗外来机械力（压入、刻划、研：指矿物抵抗外来机械力（压入、刻划、研磨）侵入的能力。磨）侵入的能力。滑石（硬度滑石（硬度1）石膏（硬度石膏（硬度2）方解石（硬度方解石（硬度3）萤石（硬度萤石（硬度4）磷灰石（

29、硬度磷灰石（硬度5）正长石（硬度正长石（硬度6）石英（硬度石英（硬度7）黄玉（硬度黄玉（硬度8）金刚石（硬度金刚石（硬度1010）刚玉（硬度刚玉（硬度9 9）矿物相对硬度矿物相对硬度 5 5含氧盐矿物：含氧盐矿物：依酸根类型又可分为碳酸盐亚类（方解石）、依酸根类型又可分为碳酸盐亚类（方解石）、硫酸盐亚类（石膏）、硅酸盐亚类（占自然界矿物硫酸盐亚类（石膏）、硅酸盐亚类（占自然界矿物80%80%以上，如长以上，如长石、云母等）其它如钨、铬、磷酸盐等等。石、云母等）其它如钨、铬、磷酸盐等等。三、矿物的分类三、矿物的分类按矿物化学成份的不同可分为五大类：按矿物化学成份的不同可分为五大类：1 1自然元素

30、矿物：自然元素矿物：即天然产生的单质矿物，如自然即天然产生的单质矿物，如自然AuAu、AgAg、HgHg、CuCu、S S等。等。2 2硫化物和复硫化物矿物硫化物和复硫化物矿物：如如Cu2 2S（辉铜矿（辉铜矿）、FeSFeS2 2（黄铁（黄铁 矿）、矿）、AsAs2 2S S3 3（雌黄）、（雌黄）、As4 4S4 4（雄黄）（雄黄）等。等。3 3卤化物矿物：卤化物矿物：如石盐如石盐NaClNaCl、萤石、萤石CaFCaF2 2等。等。4 4氧化物如氢氧化物矿物氧化物如氢氧化物矿物：如石英如石英SiOSiO2 2、锡石、锡石SnOSnO、刚玉、刚玉AlAl2 2O O3 3。第三节第三节 岩

31、浆岩岩浆岩火山爆发过程庞贝古迹1庞贝古迹2一、概述一、概述 1 1* *岩浆岩浆( (magma) )：地壳下部存在的高温高压富含挥地壳下部存在的高温高压富含挥发份的发份的RSiORSiO4 4熔融体。熔融体。2 2* *岩浆岩岩浆岩：岩浆沿地壳薄弱带侵入地表附近或直接喷出地表岩浆沿地壳薄弱带侵入地表附近或直接喷出地表冷凝而成的岩石。冷凝而成的岩石。 侵入岩 喷出岩喷出岩 I Intrusive Igneous Rocks Extrusive Igneous Rocks 0-5km 浅成侵入岩 5km 深成侵入岩1 1化学成份化学成份通常以氧化物形式表示，含量居前十位的氧化通常以氧化物形式表示

32、，含量居前十位的氧化物是：物是：SiOSiO2 2 Al Al2 2O O3 3 Fe Fe2 2O O3 3 FeO MgO CaO Na FeO MgO CaO Na2 2O KO K2 2O MnO COO MnO CO2 259%59% 99% 99%二、岩浆岩的成份二、岩浆岩的成份依据依据岩石中各种矿物的体积百分含量，岩浆岩矿物又可分为：岩石中各种矿物的体积百分含量，岩浆岩矿物又可分为：（1 1）主要矿物（主要矿物（10%10%） 暗色矿物：角闪石、辉石、黑云母等。暗色矿物：角闪石、辉石、黑云母等。 浅色矿物：石英、长石、白云母等浅色矿物：石英、长石、白云母等2.2.矿物成份矿物成份

33、 岩石是一种或多种矿物的集合体，岩浆岩中常见矿物有石英、岩石是一种或多种矿物的集合体，岩浆岩中常见矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等，基本都属于长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等，基本都属于RsiORsiO4 4类。类。（3 3）副矿物（副矿物（1%5mmd5mm）；）； 中粒等粒结构（中粒等粒结构（1-5mm1-5mm） 细粒等粒结构（细粒等粒结构（d1mmd1mm）3 3流纹构造：流纹构造：岩浆边流动边结晶、凝固，保留下来的流动迹象岩浆边流动边结晶、凝固，保留下来的流动迹象称流纹构造，一般由矿物顺流向排列和气孔被压扁拉长所显示。称流纹构造，一般由矿物顺流向排列和气孔被压扁拉长所

34、显示。 （二）构造（二）构造依各构成组份间的空间排列及充填方式，分为依各构成组份间的空间排列及充填方式，分为3 3种：种：1 1块状构造：块状构造：矿物颗粒紧密结合且均匀分布，无聚群现象，是矿物颗粒紧密结合且均匀分布，无聚群现象，是多数岩浆岩的构造形式。多数岩浆岩的构造形式。2 2气孔和杏仁构造：气孔和杏仁构造：一般一般仅见于喷出岩中仅见于喷出岩中，岩块中分布有圆形、，岩块中分布有圆形、椭圆形内壁大致光滑的孔洞称气孔，若气孔中充填了后期结晶物椭圆形内壁大致光滑的孔洞称气孔，若气孔中充填了后期结晶物称为杏仁。称为杏仁。块状构造块状构造气孔和杏仁构造气孔和杏仁构造流纹构造流纹构造四、岩浆岩的产状四

35、、岩浆岩的产状(Attitude) 产状是指岩石所处的空间状态。岩浆岩的产状指岩浆产状是指岩石所处的空间状态。岩浆岩的产状指岩浆岩的空间分布形态，规模及其与周边岩石的接触关系等。岩的空间分布形态，规模及其与周边岩石的接触关系等。岩浆岩的产状岩浆岩的产状（1 1）岩基、岩株与岩枝岩基、岩株与岩枝 地面出露面积较大的岩体，结晶程度高，岩性均一，强度大地面出露面积较大的岩体，结晶程度高，岩性均一，强度大，是极好的大型、高层水工建筑地基。，是极好的大型、高层水工建筑地基。（2 2）岩床、岩盘和岩盆岩床、岩盘和岩盆：层状、板状岩体夹于围岩中，产状与层状、板状岩体夹于围岩中，产状与围岩保持一致。围岩保持一

36、致。（3 3）岩墙、岩脉：岩墙、岩脉：岩体切穿围岩与围岩斜交的岩体（可造成地岩体切穿围岩与围岩斜交的岩体（可造成地基岩体力学性质各向异性）。基岩体力学性质各向异性）。 1 1侵入岩的产状侵入岩的产状侵入岩的产状侵入岩的产状岩基岩基岩墙岩墙岩脉岩脉2 2喷出岩的产状喷出岩的产状（1 1）火山口、火山锥：火山口、火山锥：是火山喷发堆积或爆裂留下的痕迹。火山是火山喷发堆积或爆裂留下的痕迹。火山口常积水形成火山口湖，如天山天池等。口常积水形成火山口湖，如天山天池等。（2 2）熔岩流熔岩流 熔岩被熔岩被 熔岩台地（高原）熔岩台地（高原）五、岩浆岩的分类及常见岩石五、岩浆岩的分类及常见岩石 岩浆岩的类型是

37、依据岩石成份中岩浆岩的类型是依据岩石成份中SiOSiO2 2成份含量的高低分为：成份含量的高低分为： SiOSiO2 2百分含量百分含量45%66%66%岩石类型岩石类型超基性岩超基性岩基性岩基性岩中性岩中性岩酸性岩酸性岩常见常见岩石岩石侵入岩侵入岩橄榄岩橄榄岩辉长岩辉长岩闪长岩闪长岩花岗岩花岗岩喷出岩喷出岩金伯利岩金伯利岩玄武岩玄武岩安山岩安山岩流纹岩流纹岩岩石中岩石中FeFe、MgMg含含量量岩石颜色岩石颜色深（黑）深（黑） 浅（灰白色）浅（灰白色）高高 低低玄武岩（斑状结构）玄武岩（斑状结构） 辉长岩辉长岩橄榄岩橄榄岩金伯利岩金伯利岩闪长岩闪长岩安山岩安山岩花岗岩花岗岩流纹岩流纹岩在地表

38、或近地表条件下，由母岩（岩浆岩、沉积岩或变在地表或近地表条件下，由母岩（岩浆岩、沉积岩或变质岩）风化剥蚀的产物经搬运，沉积和硬结作用而形成的质岩）风化剥蚀的产物经搬运，沉积和硬结作用而形成的一类岩石。是三大岩中分布面积最广（陆地一类岩石。是三大岩中分布面积最广（陆地75%，海洋近，海洋近100%）但质量最小（仅占地壳的）但质量最小（仅占地壳的5%）的一类岩石。）的一类岩石。 第四节第四节 沉积岩沉积岩 是沉积岩最显著的特征，由是沉积岩最显著的特征，由颜色、粒径、结构构造颜色、粒径、结构构造在垂在垂向上的明显分带性表现出来。另外，沉积岩还是唯一含有向上的明显分带性表现出来。另外，沉积岩还是唯一含

39、有大量化石的岩石，所有这些特征为后人提供了大量的地质大量化石的岩石，所有这些特征为后人提供了大量的地质历史信息，故它又被称为是历史信息，故它又被称为是“地质历史的书页地质历史的书页”。同时，。同时，也导致其工程地质性质具有明显的两向异性。也导致其工程地质性质具有明显的两向异性。 成层性成层性( (stratification) )包括三个连续过程：包括三个连续过程： 即风化（剥蚀），输移和硬结成岩作用过程。即风化（剥蚀），输移和硬结成岩作用过程。 Weathering(eroding) Tansportation Rock formation 一、沉积岩的形成过程一、沉积岩的形成过程（1 1）

40、碎屑：碎屑：即机械破碎物，按其粒径可分为砾（即机械破碎物，按其粒径可分为砾（d2mmd2mm），砂（），砂（2-0.05mm2-0.05mm）和粉砂（）和粉砂（0.05-0.005mm0.05-0.005mm）；）；（2 2）不溶残积物不溶残积物：即粒度小于粉砂，但不能以化学形式溶于水即粒度小于粉砂，但不能以化学形式溶于水的物质，主要是粘土矿物；的物质，主要是粘土矿物；（3 3）可溶盐类：可溶盐类：即分子、离子、原子类物质以化学形式溶于水即分子、离子、原子类物质以化学形式溶于水中，主要包括卤化物（卤化钠）、硫酸盐（中，主要包括卤化物（卤化钠）、硫酸盐（CaSO4CaSO4）和碳酸盐类）和碳酸盐

41、类( (如如CaCO3)CaCO3)。 1 1风化作用过程：风化作用过程：是沉积物的制备过程。此时，母岩发生物是沉积物的制备过程。此时，母岩发生物理崩解和化学分解，形成三类产物。理崩解和化学分解，形成三类产物。（1 1）化学输移：化学输移：可溶盐类的溶解输移方式；可溶盐类的溶解输移方式；（2 2）机械输移：机械输移：即动力携带，物质粒径不同，机械输移方式也即动力携带，物质粒径不同，机械输移方式也不同。不同。推（拖）移：推（拖）移：d2mmd2mm，砾在河床面上滑动，翻滚前进；，砾在河床面上滑动，翻滚前进；跃移：跃移：d=2d=20.05mm0.05mm砂，在水体中忽上忽下，弹跳前进；砂，在水体

42、中忽上忽下，弹跳前进；悬移：悬移：d0.05d0.05的物质，粉砂的物质，粉砂+ +粘土，在水体中长期、长途携带运粘土，在水体中长期、长途携带运动。动。2 2输移作用过程：输移作用过程：是风化产物从起动到最终停息的全过程，不是风化产物从起动到最终停息的全过程，不同风化产物、输移方式也不同。同风化产物、输移方式也不同。分选分选( (sorting): ): 在水动力条件变弱的地方（入海口、入湖口、山在水动力条件变弱的地方（入海口、入湖口、山前）三种机械输移物会依次沉积下来，可形成前）三种机械输移物会依次沉积下来，可形成“粒级层序粒级层序”，可用，可用于确定沉积周期，恢复地层的原有层位关系。于确定

43、沉积周期，恢复地层的原有层位关系。 3 3硬结成岩作用过程硬结成岩作用过程：指沉积物经层层累压、脱水、固结甚至结指沉积物经层层累压、脱水、固结甚至结晶形成坚固沉积岩的过程。也是化石形成的时刻。晶形成坚固沉积岩的过程。也是化石形成的时刻。 翼龙化石翼龙化石二、沉积岩的物质构成二、沉积岩的物质构成1 1碎屑碎屑( (debris) )：即以粒度为标尺，指矿物或岩石的机械破：即以粒度为标尺，指矿物或岩石的机械破碎物，主要是一些耐风化的石英岩、硅质岩、花岗岩及石英、碎物，主要是一些耐风化的石英岩、硅质岩、花岗岩及石英、长石、云母等的颗粒，可分为砾、砂、粉砂三类成份。长石、云母等的颗粒，可分为砾、砂、粉

44、砂三类成份。2 2粘土物质粘土物质( (clay) )：指粒径：指粒径0.005mm2mmd2mm的颗粒占体积百分比的颗粒占体积百分比30%30%以上，称砾岩。以上，称砾岩。砂状结构：砂状结构：d=2d=20.05mm0.05mm的颗粒占体积百分比的颗粒占体积百分比50%50%以上，称砂岩。以上，称砂岩。粉砂状结构：粉砂状结构：d=0.05d=0.050.005mm0.005mm的颗粒占体积百分比的颗粒占体积百分比50%50%以上，称以上，称 粉砂岩。粉砂岩。（2 2）泥质结构：泥质结构：又称粘土结构，成份以粘土为主，略带丝绢光又称粘土结构，成份以粘土为主，略带丝绢光 泽，如泥、页岩。泽，如泥

45、、页岩。（3 3）结晶（化学）结构：结晶（化学）结构：由化学沉积物为主构成的岩石，如石由化学沉积物为主构成的岩石，如石 灰岩、白云岩等。灰岩、白云岩等。 （4 4）生物结构：生物结构：主要由生物遗体或遗迹化石构成的岩石，如生物主要由生物遗体或遗迹化石构成的岩石，如生物 礁灰岩。礁灰岩。生生物物礁礁灰灰岩岩贝贝壳壳石石灰灰岩岩2 2沉积岩的构造沉积岩的构造 1 1）层理构造）层理构造( (bedding) )：即由颗粒大小、颜色变化、成份组合形：即由颗粒大小、颜色变化、成份组合形态等在垂直上的分带节律变化所显示的成层现象，可划分为：态等在垂直上的分带节律变化所显示的成层现象，可划分为：块状层理：

46、块状层理：即野外厚或巨厚的层埋，手标本上见不到层理形态显即野外厚或巨厚的层埋，手标本上见不到层理形态显示。示。 平行层理：平行层理：各细小层间互相平行。各细小层间互相平行。 斜层理斜层理：各细小层间互相斜交，细小层内水平延伸时未各细小层间互相斜交，细小层内水平延伸时未必等厚。又分必等厚。又分交错层理交错层理和和波状层理波状层理。 成层构造是沉积岩最显著的特征，可由剖面上的层理构造和成层构造是沉积岩最显著的特征，可由剖面上的层理构造和平面上的层面构造来体现。平面上的层面构造来体现。层层理理（2 2）层面构造：）层面构造：指保留在各细层指保留在各细层表面的沉积作用的痕迹。表面的沉积作用的痕迹。波痕

47、波痕( (ripple mark) )：浅水条件浅水条件下层面上保留的波浪纹路。下层面上保留的波浪纹路。泥裂泥裂( (mud crack) )：即保存下即保存下来的干裂或龟裂，呈浅水晒干条件来的干裂或龟裂，呈浅水晒干条件下形成的泥质开裂下形成的泥质开裂“口上尖下口上尖下”，可恢复构造。可恢复构造。化石化石( (fossil) )：即埋藏于沉积岩即埋藏于沉积岩中的动植物遗体，遗迹。中的动植物遗体，遗迹。 含三叶虫化石的石灰岩含三叶虫化石的石灰岩 沉积岩的波痕构造沉积岩的波痕构造 1 1分类依据：依据沉积物的来源分大类，又依据物质成分类依据：依据沉积物的来源分大类，又依据物质成份，结构构造划分小类

48、。份，结构构造划分小类。四、沉积岩的分类及常见岩石四、沉积岩的分类及常见岩石砾岩砾岩砂岩砂岩泥岩泥岩2 2分类方案分类方案类型类型火火山山碎碎屑屑岩岩陆源沉积岩陆源沉积岩内源沉积岩内源沉积岩碎屑岩碎屑岩泥质岩泥质岩蒸发蒸发岩岩非蒸发非蒸发岩岩可燃有可燃有机岩机岩常见常见岩石岩石集块岩集块岩火山角砾火山角砾岩岩凝灰岩凝灰岩砾岩砾岩砂岩砂岩粉砂岩粉砂岩泥岩泥岩粘土粘土页岩页岩石膏石膏盐岩盐岩石灰岩石灰岩白云岩白云岩硅质岩硅质岩磷块岩磷块岩煤煤油页岩油页岩 原先存在的岩石（三大岩均可）在地下受到各种物原先存在的岩石（三大岩均可）在地下受到各种物理、化学因素的作用而理、化学因素的作用而在保持整体固态的

49、前提下在保持整体固态的前提下发生发生成份和结构构造的变化后新形成的一类岩石成份和结构构造的变化后新形成的一类岩石-变质岩。变质岩。 第五节第五节 变质岩变质岩比如：比如：CaCOCaCO3 3( (石灰岩石灰岩) CaCO) CaCO3 3（大理岩，是方解石结晶）（大理岩，是方解石结晶） SiO SiO2 2（流体）（流体）+CaCO+CaCO3 3（石灰岩）（石灰岩） CaSiOCaSiO3 3（硅灰石）（硅灰石）+CO+CO2 2 1 1变质作用因素变质作用因素有三类因素引起变质作用发生。有三类因素引起变质作用发生。（1 1）T T、P P作用作用：显然显然T T、P P越高，变质作用越容易发生，作用方越高，变质作用越容易发生，作用方式是：式是：促使矿物重结晶；促使矿物重结晶； 形成特殊的变质矿物（如石榴子石）；形成特殊的变质矿物（如石榴子石）； 形成定向构造。形成定向构造。 一、变质作用因素与变质作用类型一、变质作用因素与变质作用类型（2）化学活动性流体：化学活动性流体：指地下岩缝中的弱酸性汽水溶液，它一指地下岩缝中的弱酸性汽水溶液，它一方面起媒介作用，促进物质运移交换；另一方面自身也参与变质方面起媒介作用，促进物质运移交换；另一方面自身也参与变质反应，如反应，如 3MgCO 3MgCO3 3+4S