公路工程地质实验指导书

0/56《公路工程地质》实验指导书1/56河南城建学院土木工程学院20137/39目录试验一：主要造岩矿物的认识和鉴定·····················································1试验二：常见岩浆岩、沉积岩、变质岩的认识和鉴定·········1/56················6试验三：地质图的阅读与分析································································174.实验报告及成绩评定·············································································213/56实验一：主要造岩矿物的认识和鉴定一、实验目的与要求矿物的肉眼鉴定是一种简便、迅速而又易掌握的方法，是野外地质工作的基本功之一。矿物的形态和矿物的物理性质，乃是肉眼鉴定矿物的两种主要依据，必须学会使用简便工具，认识、鉴别、描述矿物的这些性质。本实验的目的是全面地观察矿物形态及物理性质等特征：初步掌握肉眼鉴定的基本方法和步骤；熟悉常见矿物的鉴别特征和观察方法。本实验的要求是学生能够通过矿物的识别与鉴别进行野外矿物的判断。能够识别常见矿物并写出矿物的鉴定报告。二、实验方法与步骤肉眼鉴定矿物的大致过程是从观察矿物的形态着手，然后观察矿物的光学性质、力学性质，进而参照其他物理性质或借助于化学试剂与矿物的反应，最后综合上述观察结果，查阅有关矿物特征鉴定表，即可查出矿物的定名。但对常见矿物的鉴定特征还需要记忆。矿物的物理性质是多种多样的。为便于运用肉眼鉴别常见的造岩矿物，这里要求掌握以下几方面特征：颜色、光泽、解理、硬度。三、实验内容安排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，本实验主要采用肉眼鉴定法，它是其它鉴定方法的基础。3/56 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，通过肉眼和简单的工具根据矿物的形态特征进行鉴别。（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。隐晶及胶态集合体结核状——钙质结核、黄铁矿结核；4/56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。6/56（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１２３４５６７８９１０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。6/56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。7/56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。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)28/56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。10/56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。实验二：常见岩浆岩、沉积岩、变质岩的认识和鉴定一、实验目的与要求岩浆岩、沉积岩、变质岩的认识和鉴定是野外地质工作的基本功之一。本次实验的目的是通过实验加强课程中有关内容的理解；帮助同学全面地观察岩浆岩的矿物成分和结构构造10/56以及基本特征；初步掌握肉眼鉴定岩浆岩、沉积岩、变质岩的基本方法；学会常见岩浆岩、沉积岩、变质岩的鉴定，并能做出简单的鉴定报告。二、实验方法与步骤肉眼描述和鉴定岩浆岩、沉积岩、变质岩的基本内容为矿物成分和结构构造，这是岩石分类命名的基础。拿到一块岩石，一般描述的顺序是：首先是颜色，其次为结构、矿物成分、构造及次生变化等。沉积岩分为碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩三类。在对沉积岩进行鉴定时，应着重注意其颜色、矿物成分、结构和胶结类型及生物化石等。肉眼鉴定时，同岩浆岩鉴定一样可借助放大镜、小刀、条痕板等用具外，对碳酸盐岩石的鉴定还需用（HCL）滴试。变质岩是由原先已形成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，经过变质作用使岩石的矿物成分和结构、构造等发生改变而形成的新的岩石。变质岩同岩浆岩一样多为结晶质岩石，其描述和鉴定方法略同于岩浆岩的侵入岩。变质岩的结构、构造反映变质作用的类型、变质作用因素及作用方式、变质程度等；而变质岩的矿物成分可反映原岩的性质及变质时的物理化学条件，特别是那些新生成的变质矿物有特殊的指示意义。三、实验内容与安排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。11/56表2沉积岩、岩浆岩、变质岩的主要特征对比特性沉积岩岩浆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。13/56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d>2.0mm砾岩砾岩(磨圆度高,圆浑状)；角砾岩(磨圆度低,棱角状)砂状结构d=2.0~0.05mm砂岩石英砂岩(颗粒成分中石英>90%)长石砂岩(颗粒成分中长石>25%)杂砂岩(石英25~50%)，长石(15~25%)及暗色碎屑粉砂状结构d=0.05~0.005mm粉砂岩粉砂岩(石英、长石及粘土矿物)粘土

岩类泥状结构d<0.005mm泥岩碳质泥岩，钙质泥岩，硅质泥岩页岩碳质页岩，钙质页岩，硅质页岩化学

及生

物化

学岩化学结构或生物结构硅质岩燧石(岩)，燧石结核，条带状燧石层碳酸盐岩石灰岩(方解石90~100%)白云岩(白云石90~100%)泥灰岩(粘土25~50%)，泥质白云岩(粘土25~50%)13/562、沉积岩的鉴定各类沉积岩由于形成条件不同，其颜色、结构、构造和矿物成分亦不同，因此，反映出的特征也不相同，这些特征是鉴定沉积岩的主要标志。

(1)、颜色

沉积岩的颜色是肉眼鉴定时最直观的标志。它不仅取决于沉积物的矿物成分，而且还反映着成岩时的古地理环境的特征。

①白色：常常是不含色素矿物的本色，如方解石、石英、高岭土等矿物构成的岩石。但自然界纯白色的沉积岩少见，多数都以浅淡的杂色或暗深色出现。

②灰色、黑色：是因含有有机质(碳质、沥青质)或硫化物等所呈现出的颜色。这些物质的含量愈高，颜色愈深。灰一黑色表明岩石形成于还原或强还原的环境条件下。

③褐黄色、褐红色、紫红色、红色：多数为大陆或海陆过渡相沉积岩的颜色。在沉积物中同时沉淀了含水氧化铁的色素物质，使沉积物呈现褐黄色；在成岩后期含水氧化铁因脱水由低价铁Fe2+转为高价铁Fe3+，使沉积物呈现红色。红色表明岩石形成于强氧化的环境条件之下。如果在成岩后期处于还原状态的条件下，即由Fe3+还原为Fe2+时，便呈现出灰绿色。

④绿色：多半是那些含有Fe2+和Fe3+的硅酸盐类矿物，如海绿石、绿泥石等，处于弱氧化或弱还原的环境条件下所呈现出的颜色。

(2)、结构特征

15/56①凭肉眼直观能见其碎屑颗粒者均可判定为碎屑岩类，当碎屑颗粒很细小，视力不易辨识，而触摸时有粗糙感的一般也属碎屑岩类。

②颗粒细小到用放大镜也不易看清，但触摸时有滑腻感，硬度低、具塑性、断裂面暗淡呈土状者多属粘土岩类。

③结构致密，甚至有重结晶现象，性脆，通常为化学岩类。

(3)、主要矿物成分

①碎屑岩类，按碎屑粒径大小，划分为砾岩、砂岩和粉砂岩，见表4。砾岩与角砾岩的区别在颗粒形状，外形呈圆或浑圆状者为砾岩；呈棱角或次棱角状者为角砾岩。表4砂岩分类表砂砾成分岩石名称石英长石岩屑石英砂岩>90<10长石砂岩<75>25<10岩屑砂岩<75<10>25

砂粒的主要矿物成分是石英，其次是长石及一些岩屑。石英、长石、岩屑三者的数量比，是砂岩亚类定名的依据。见表5。表5碎屑岩按粒径分类表粒径（mm）>22～0.50.5～0.250.25～0.0740.074～0.002

砾粒砂粒粉砂粒岩石名称砾岩角砾岩粗砂岩中砂岩细砂岩粉砂岩观察经验颗粒粗大

显而易见砂粒明显肉眼可见颗粒不显

但触摸有粗糙感用放大镜

可见其颗粒用手沾水触摸有细砂感外，还有泥质粘污手指现象石英在砂岩中呈烟灰色、不规则的颗粒状、半透明、油脂光泽、硬度大；长石在砂岩中颜色暗淡、光泽不显，多为酸性斜长石及正长石，易风化成高岭土；岩屑具棱角状或次棱角状。三者含量百分比的观察方法与岩浆岩色率百分比的观察方法相同。

粉砂粒的矿物成分仍以石英为主，其次为白云母、长石及粘土矿，岩屑极少见。但因其粒度细小，肉眼不易分辨。

②粘土岩类：因颗粒极细小，粒径均<0．16/56002mm，肉眼无法鉴别其成分。经分析，主要是由化学风化后形成的胶体质点凝聚后水化物重结晶形成粘土矿物：如高岭石、伊利石、蒙脱石。

粘土岩通常根据泥质结构和页理构造分为页岩和泥岩两种。两者之间的主要区别在于有无明显的层理。页岩的层理清晰、具有明显的极薄(厚度<lmm)的叶片状或纸片状的页理(极薄的层理称为页理构造)，泥岩无明显的页理构造。而页岩风化后或破损后呈页片状碎块；而泥岩风化、破损后呈不规则的团块。

③化学岩及生物化学岩类：这类岩石是由真溶液、胶体溶液和生物等的化学作用形成的。常见矿物的主要成分有方解石、白云石、石英、蛋白石，其次有海绿石、绿泥石、水铝石；生物化学岩中有古生物遗骸、生物碎屑等。

这一类岩石常见的有两种：石灰岩和白云岩。区分这种岩石的依据是方解石和白云石在岩石中的含量变化。但在肉眼观察时，主要看它们对稀盐酸的反应情况：石灰岩(包括鲕状灰岩、竹叶状灰岩)强烈起泡；白云质灰岩徐徐起泡；灰质白云岩微微起泡；白云岩不起泡或起泡甚微，但刮成粉末后也能起泡；泥灰岩起泡，但泡沫混浊，干后留有泥点；硅质灰岩或燧石条带状灰岩起泡甚微或不起泡，但硬度大于小刀。

(4)、观察胶结物

在分析各类及亚类的矿物成分时，应仔细观察对沉积岩尤其是碎屑岩的形成及其特性有着重大影响的胶结物。

胶结物是指胶结碎屑颗粒的化学成因物质或固结碎屑的陆源泥质物质，常见的：硅质、铁质、钙质、泥质等。其肉眼鉴别的方法如下：

硅质：凡被硅质胶结的岩石以其坚硬为最大特征；铁质：被铁质胶结的虽也称坚硬，但易风化显得不稳定常使岩石呈现褐红色或红点斑点及红色浸染现象；钙质：滴上稀HCI起泡；泥质：泥质胶结的岩石显得松软、容易捏散，常有泥质粘污手指现象。

16/56(5)、沉积岩的命名

①沉积岩的基本名称主要是按其结构特征分类来命名的，如碎屑岩类的角砾岩、砾岩、粗砂岩、中粒砂岩、细砂岩、粉砂岩等；粘土岩类的泥岩和页岩等；化学生物岩类的石灰岩(简称灰岩)和白云岩等。

②在基本名称的基础上再加上一些其它方面的特征描述：

a．按颜色命名，如红色砾岩、暗紫色砂岩、灰绿色粉砂岩、黑色页岩、褐黄色泥岩、深灰色灰岩、黄褐色白云岩等。

b．按其组成矿物成分的含量比命名，如长石砂岩、石英岩屑砂岩、水云母页岩、高岭石泥岩、白云质灰岩等。

c．按胶结物命名，如粘土质砾岩、铁质砂岩、钙质粉砂岩、灰质页岩、钙质泥岩、硅质灰岩等。

d．在野外工作中，对实际露头的沉积岩，还得对岩层厚度(按单层)作出具体描述。一般规定的岩层厚度标准列表如表6。表6沉积岩岩层厚度标准列表岩层厚度微细层中层薄层中厚层厚层巨厚层厚度（cm）<0.20.2～22～1010～5050～100>10018/56

碎屑岩类的命名格式：颜色+构造(层厚)+胶结物+结构+成分及基本名称，如：紫红色中厚层钙质细粒石英砂岩；粘土岩类因成分很难用肉眼鉴别，故常偏重于构造和胶结程度来命名，其格式：颜色十粘土矿物+混入物及基本名称，如：砖红色钙质泥岩；化学岩及生物化学岩类的综合描述常偏重于化学结晶的程度。对胶结物，除硅质外一般不参加描述，而是把它们列为成分含量比作为定名的依据。化学岩类命名格式：颜色+构造+结构(含石生物化石)+成分及基本名称，如：浅灰色中厚层细晶灰岩，浅黄色巨厚层粗晶白云岩。3、常见沉积岩的基本特征(见表7)表7常见沉积岩的基本特征序号岩石

名称结构特征构造其它特征成因

类型1凝灰岩火山碎屑结构，粒径<2mm块状层状颜色为紫红、辉绿等色，碎屑颗粒为熔岩或围岩的碎块，其中常含有石英、长石、云母等矿物晶体，胶结物是凝灰质或泥质，岩石外贸很像细砂岩、粉砂岩，但颜色不同火山碎屑岩类2砾岩碎屑结构，碎屑直径>2mm层状砾石多为石英与岩屑，磨圆度较好；岩屑未经磨圆而带棱角，为角砾岩，胶结物主要为钙质或硅质、铁质、泥质正常碎屑岩类3砂岩碎屑结构，

碎屑直径

2～0.005mm层状砂砾主要为石英、长石、胶结物为钙质、硅质、铁质等。

①石英砂岩：基质少。石英含量大于95%，一般为硅质胶结，色白而硬。磨圆度、分选均较好。

②长石砂岩：长石含量大于25%，岩石呈浅红色或浅灰色。颗粒圆度和分选均较差。胶结物主要为钙质或铁质。

③杂砂岩：石英含量25～50%，长石15～25%，并有大量的暗色矿物；胶结物主要为粘土矿物，颜色为灰色、深灰色、浅红色、浅绿色等。18/564页岩泥质结构，

直径<0.005mm页状矿物成分主要为粘土矿物，也含有较多的碎屑矿物，颜色一般为黑、灰、棕、绿、黄等色。其工程性质较差，尤其遇水时更差。按混入物成分不同有：①钙质页岩富有CaCO3；②硅质页岩富含SiO2；③碳质页岩，含有大量植物碎片；④黑色页岩，富含硫化铁和有机质；⑤油页岩，含沥青质粘土岩类5泥灰岩泥质结构，隐晶或微晶结构块状颜色：浅黄、浅灰、浅绿、红、棕、灰、褐等色。矿物成分主要为方解石，但粘土矿物含量达25～50%，与盐酸反应后有泥质残积物出现，其工程性质也较差。化学岩类6石灰岩碎屑、结晶、生物结构层状矿物成分主要为方解石，颜色多样，遇冷稀盐酸起泡，与含CO2的水作用时被溶蚀，岩溶化后工程性质变差。7白云岩隐晶－结晶结构层状矿物成分主要为白云石，岩石表面有形似刀砍纹，与盐酸反映微弱。（二）、岩浆岩的基本特征1.岩浆岩的分类

岩浆岩分类的基本依据是：岩石的化学成分、矿物成分、岩石的结构和构造、岩石的形成条件和产状等。按岩浆岩的化学成分（主要是SiO2的含量）和矿物组成，划分为酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩四大类。进一步综合考虑岩石的结构、构造及其成因产状等因素，对每一大类又分成深成、浅成、喷出各种不同的岩石（表19/568）。表8岩浆岩分类表

岩石类型酸性中性基性超基性化学成分

SiO2含量(%)富含Si、Al富含Fe、Mg>6565~5252~45<45颜色浅色————→深色矿物成分

成因结构构造含正长石为主含斜长石为主不含长石石英

黑云母

角闪石黑云母

角闪石

辉石角闪石

辉石

黑云母辉石

角闪石

橄榄石橄榄石

辉石喷出岩玻璃质

火山碎屑

斑状

隐晶质气孔

流纹

杏仁

块状黑曜岩、浮岩、火山凝灰岩、火山角砾岩、火山集块岩流纹岩粗面岩安山岩玄武岩

浅成岩半晶质

全晶质

粒状块状伟晶岩、细晶岩煌斑岩

花岗斑岩正长斑岩闪长玢岩辉绿岩深成岩全晶质

粒状块状花岗岩正长岩闪长岩辉长岩橄榄岩

辉岩22/562.岩浆岩的鉴定

鉴定时，可根据颜色来初步判断岩石的类型，识别主要的矿物组成并估计其含量，初步确定岩石的名称，进一步结核岩石的结构和构造特征，综合分析最后定出岩石的具体名称。

（1）观察岩石的颜色

决定岩石颜色的主要因素是其中所含暗色矿物的含量。含暗色矿物多，颜色较深的一般为超基性或基性岩。含暗色矿物少，颜色较浅的一般为酸性或中性岩。此外，岩石的颜色还与岩石结晶程度有关。一般隐晶质结构的岩石，要比具有相同成分的粒度较粗的结晶岩石颜色要深些。

根据深色矿物的含量比(色率)将岩浆岩分为四类：

浅色岩-——色率：0－35%——为酸性岩类；中色岩——色率：35%－65%——为中性岩类；深色岩——色率：65%－90%——为基性岩类；暗深色岩——色率：90%－100%——为超基性岩类。

色率百分比的观察方法：用眼睛估测岩石表面可见深色矿物的颗粒在浅色矿物中所占面积多少的大概百分数。估测时还可简化：岩石表面深色矿物约占1／3者为浅色岩；约2／3者为中色岩；大于2／3者为深色岩；在深色矿物中散布极少的浅色矿物者为暗深色岩。

在观察岩石的颜色时，要注意标本总的颜色，还应尽量观察新鲜岩石的本色或标本新鲜面的颜色。

（2）观察岩石的矿物成分

按鉴定矿物的方法，确定岩石中矿物的成分、组合及特征，并估计每种矿物的含量，确定哪些是主要矿物，哪些是次要矿物。如花岗岩的主要矿物石英含量约占25%，长石约占70%，次要矿物黑云母和角闪石约占5%。

（3）观察岩石的结构和构造

岩浆岩的结构、构造，不仅是区别另外两大岩类很重要的特征，而且也是分析岩浆岩生成环境的依据。

根据岩石的结构和构造特点，区别是喷出岩还是侵入岩。一般侵入岩为全晶质的粒状结构，块状构造；而喷出岩大多数是隐晶质或玻璃质结构，具有气孔构造。但也应当特别注意，结构相似而成因不同的岩石的区别，例如具有细粒结构的岩石，它们可以产在喷出岩中，也可以产在侵入岩体的边缘部位。因此在鉴定岩石时，应考虑岩石的野外产状、分布规律等特征。

（4）岩浆岩定名

①根据岩石中含量最多的主要矿物命名。主要矿物是指岩石中含量多(>20%)对岩浆岩大类划分及命名起决定作用的矿物。例如：以长石和石英为主要矿物组合的岩石可命名为花岗岩；以辉石和斜长石组合而成的岩石，便命名为辉长岩。

②除主要矿物外，还可见某些含量较少的次要矿物，对岩浆岩的种属命名可起补充作用。次要矿物是指岩石中含量较少(3%-20%)，对分类和命名不起主要作用，但可作为确定种属依据的矿物。例如，闪长岩中含有一定数量的石英，虽不影响命名，但应称为石英闪长岩。次要矿物放在岩石名称之前。

③岩浆岩除了以组成矿物为命名的根据外，还有一些其他命名的方法：如以岩石外貌特征命名的(粗面岩)；以发源地命名的(安山岩——安的斯山、金伯利岩——南非一地名)、以结构命名的(闪长玢岩)、以构造命名的(流纹岩、浮岩)等等。3．常见岩浆岩的基本特征(见表10)（三）、变质岩的基本特征1.变质岩的分类

变质岩与其它种类岩石最明显的区别是具有特殊的构造、结构和变质矿物。变质岩的分类命名较复杂，一般可采用以下原则：区域变质岩主要根据岩石的构造，块状构造的变质岩主要根据矿物成分，动力变质岩主要根据反映破碎程度的结构来分类定名，如表9所示。表9变质岩分类表22/56变质作用结构构造定名主要矿物成分区域变质板状构造板岩粘土矿物、云母、绿泥石、石英、长石等千枚状构造千枚岩绢云母、石英、长石、绿泥石、方解石等片状构造片岩云母、绿泥石、滑石、角闪石、石榴子石等片麻状构造片麻岩石英、长石、云母、角闪石、辉石等区域变质

接触变质变晶结构

块状构造石英为主石英岩石英方解石为主大理岩方解石、白云石动力变质碎裂结构

糜棱结构块状构造碎裂岩

糜棱岩岩石碎屑、矿物碎屑

长石、石英、绢云母、绿泥石表10常见的岩浆岩的基本特征序号岩石名称颜色矿物成分结构特征构造鉴别特征生成环境1花岗岩肉红、浅黄、灰白色石英、正长石、斜长石为主，黑云母、角闪石少量全晶质、粒状块状含大量正长石、石英、质地坚硬深成侵入岩2正长岩浅红、浅黄色或灰白色正长石、斜长石为主，角闪石、黑云母次之全晶质、粒状块状与花岗岩的区别是不含或含有少量石英23/563闪长岩灰色、灰绿色和灰黑色斜长石、角闪石为主全晶质、粒状块状斜长石晶形多为板状及粒状，角闪石为长柱状或针状4辉长岩深灰色、深绿色或黑色主要为斜长石、辉石，少量橄榄石、角闪石、黑云母等全晶质、粒状或辉长结构块状斜长石多呈厚板状及等轴粒状，聚片双晶发育5橄榄岩浅黄色、黄绿色、暗绿色主要是橄榄石、含有不定量的辉石、角闪石全晶质、粒状块状特有的颜色6花岗斑岩浅红、灰红等浅色同花岗岩斑状结构、斑晶为正长石块状结构上可与花岗岩区别浅成侵入岩7闪长玢岩灰和灰绿色及灰褐色同闪长岩斑状结构、斑晶为斜长石，有时是柱状角闪石块状结构上可与闪长岩区别8辉绿岩暗绿色或灰绿色同辉长岩细粒或中粒结构，或辉绿结构块状特殊结构9流纹岩浅红、浅黄、灰紫色或棕色同花岗岩斑状结构、斑晶为细小的石英或长石流纹状气孔状流纹状构造喷出岩10安山岩灰、红、棕、绿等色同闪长岩斑状结构、斑晶多为斜长石，有时为角闪石块状、气孔状、杏仁状特征与玄武岩相似，但颜色较浅，多灰－灰绿色23/5611粗面岩灰色、浅红或淡黄色同正长岩斑状结构、斑晶以正长石为主，少量角闪石、黑云母等块状表面粗糙12玄武岩深灰色、黑色、墨绿色、暗紫色同辉长岩斑状、细粒或隐晶质结构，斑晶多位斜长石，有时见有辉石斑晶气孔状杏仁状气孔状、杏仁状构造最发育，岩体中垂直节理发育13黑曜岩黑或黑灰色在镜下才能看到，通常多见酸性矿物非晶质（玻璃质）结构块状玻璃光泽和贝壳状断口14浮岩白、灰黑、浅黄色同黑曜岩玻璃质气孔状杏仁状轻可浮于水上，具有气孔，似蜂窝状2.变质岩的鉴定

鉴定变质岩，可先从变质岩的构造开始，然后再观察主要矿物成分和特征矿物，最后确定岩石名称。

（1）构造27/56变质岩的构造有着特殊的鉴定意义，它是岩浆岩和沉积岩所不具备的。分析变质岩构造时应区分片理构造和块状构造。

①变成构造：是变质结晶和重结晶过程中所形成的构造，在变质岩中占重要地位，常见的有：

板状构造：页岩等柔性岩石受到区域低温动力变质时，常出现一组相互平行的破裂面——劈理，劈理面常整齐而光滑，有时有少量绢云母、绿泥石等，新生矿物数量很少，一般为低级区域变质形成，常见于板岩中。

千枚状构造：变质重结晶程度不高，矿物颗粒较细，肉眼不易分辨，仅在片理面上见有强烈的丝绢光泽，此系绢云母、绿泥石密集排列所致，经常还出现许多小皱纹，这种微片理常常细而薄，镜下见新生变质矿物微粒呈密集的连续排列或呈现微皱纹。

片状构造——岩石主要由云母、角闪石等片状矿物和部分粒状矿物所组成，片理面可以较平直，页可以波状弯曲。有时岩石中仅有粒状矿物定向排列，则称为线理。变质过程中片理往往发生揉皱，称为褶纹构造。某些变质地区，经受不止一次的构造作用叠加影响，可能出现次生破片理，与早期形成的片理构造之间有着角度的差别，反映了两次构造作用应力的不同方向。

片麻状构造——又称“片麻理”。岩石中除主要由粒状矿物组成外，还有一定数量的呈定向排列的片状，柱状矿物在其中呈不均匀的断续分布。若片状、柱状矿物分布较集中而连续，就能成为粒度不同或色调不同的条带状构造。如暗色片柱状矿物在浅色粒状矿物中分布不连续，可以出现条痕状构造。

块状构造：岩石中的矿物成分和结构都很均匀，没有定向排列，呈致密块状。如石英岩、大理岩等。

②变余构造：即仍保留有原岩构造特征，由沉积岩所形成的变质岩，最常见的是变余层理构造，此外还有变余交错层、变余波痕，泥裂及生物遗骸等。由侵入岩和火山熔岩所形成的变质岩中，最常见的是变余气孔构造、变余杏仁构造、变余枕状构造以及条带状构造等，在原岩构造特征之前加上变余二字。

（2）结构

变质岩的结构类型繁多，一般按变质作用的成因和变质程度主要分为四种：

①变余结构(残余结构)

有些岩石经过变质以后，重结晶作用不完全，原岩的矿物成分和结构特征一部分被保留下来，形成所谓的变余结构。如泥质砂岩变质以后，泥质胶结物变质成绢云母和绿泥石，而其中碎屑矿物如石英不发生变化，被保留下来，形成变余砂状结构。其它类型如与沉积岩有关的变余砾状结构，与岩浆岩有关的变余斑状结构、变余花岗结构等。

②变晶结构

是岩石在变质作用过程中重结晶所形成的结构，它是变质岩中最主要的结构。变晶结构和岩浆岩中的结晶结构有些相似，但因重结晶是在固态条件下进行的，因此变晶结构与岩浆岩结晶结构相比，有些不同之处。如变晶结构的岩石均为全晶质，没有玻璃质和非晶质成分；矿物结晶没有先后顺序，故矿物颗粒紧密排列；变质成因的斑晶中，常有大量基质矿物包裹体，表明其结晶生长时间与基质同时或更晚，这与岩浆岩中的斑晶形成较早的情况相反。

根据变质矿物的形态又可分为：（a）粒状变晶结构(分等粒、不等粒、斑状)，如大理岩、石英岩常具有这种结构。（b）鳞片状变晶结构，常见于结晶片岩、片麻岩。（c）纤维状变晶结构，多见于角闪片岩中。

③碎裂结构

是由于岩石受挤压应力作用，使矿物发生弯曲、破裂，甚至成碎块或粉末状后，又被粘结在一起形成的结构。碎裂结构具有明显的条带和片理，是动力变质中常见的结构，如糜棱结构、碎斑结构等。

④交代结构

交代作用所形成。它们是确定交代作用的性质和程度的重要标志，也是区分变质岩石种的矿物世代的重要依据之一。交代作用的特点是：岩石中原有矿物的溶解消失和新矿物的产生是同时进行的，既可置换原有矿物而保持原来矿物的结构形成假象矿物，页可以交代重结晶的方式形成新矿物。常见的交代结构类型有交代假象结构、交代蚕蚀结构、交代残留结构、交代穿孔结构等。

（3）主要矿物成分和特征矿物

(a)分清浅色矿物和暗色矿物。岩石中以浅色矿物为主，其中石英含量较多而长石较少或不含长石，通常为片岩。如石英片岩、云母片岩等；若岩石中以暗色矿物为主，且长石含量较多，通常为片麻岩。如角闪斜长片麻岩、黑云母片麻岩等。

(b)特征矿物是指变质作用后产生新的特有的变质矿物，以此将变质岩与其它岩石区别开来。常见的变质矿物有红柱石、硅线石、兰晶石、黄玉、石榴子石、硅灰石、绿泥石、绿帘石、绢云母、滑石、蛇纹石、石墨等。这些矿物具有变质分带指示作用，如绿泥石、绢云母多出现在浅变质带，兰晶石代表中变质带，而硅线石则代表深变质带。这类矿物称为标准变质矿物。

3．常见变质岩25/56的基本特征(见表11)。26/56表11常见变质岩的基本特征

序号岩石名称构造主要矿物成分其它特征变质类型1片麻岩片麻状浅色－长石、石英，暗色－云母、角闪石浅色矿物与暗色矿物成条带状富集相间排列区域变质

（由板岩至片麻岩变质程度逐渐加深）2片岩片状片状矿物－云母、绿泥石等粒状石英和柱状角闪石等片状（或针状）矿物定向排列，常见的岩石有白云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、角闪石片岩等3千枚岩千枚状绢云母、绿泥石泥质结构4大理岩块状白云石、方解石由碳酸盐岩石变质而成，具变晶粒状结构，遇盐酸时起泡接触变质

区域变质5石英岩块状石英由石英砂岩变质而成，分不出碎屑与胶结物，岩质坚硬6蛇纹岩块状蛇纹石暗绿色、黄绿色或浅黄色，光滑热液变质7构造角砾岩块状由原岩而定由任何成分的坚硬岩石经构造错动破碎再胶结而成动力变质8糜棱岩块状成分与围岩相同颜色多样，糜棱结构，岩石在剪应力作用下被扭擦成粉末后，又在压力作用下使其彼此结合起来动力变质27/569板岩板状云母、石英及长石、绿泥石等（肉眼不易认出）颜色为深灰色、黑色、变晶致密状，版面平滑，其上有时可见不同颜色的条带，敲之发清脆声，主要由泥质岩受压变质而成区域变质学生根据三大类岩石的特征观察分析实验室的岩石标本，首先利用肉眼进行分析，再次，结合岩石的特性利用简单的工具进行识别和鉴别，掌握三大类岩石的各自特点以及三者之间的异同点。实验三：地质图的阅读与分析一、实验目的与要求地质图是反映一定范围内地质构造的平面图件。因此，图中应包括下列内容：图名、图例、比例尺、岩层的性质、地质年代及其分布规律；地质构造形态特征（向斜、背斜、断层等）；岩层的接触关系以及地形特征等，特别要掌握地质构造在地质图上的表示方法。本实验是通过实验让学生掌握地质图的相关知识，熟悉掌握地质图件的阅读、分析能力，学会描绘简单地质图件，撰写地质图的分析报告。二、实验方法及步骤地质图的全面分析：明确地质图的比例尺，据此算出地质图的范围；仔细阅读图例，了解该区出现那些地质年代的岩石，其岩性特征如何？具体分析地质图所描绘范围内的地形特征，最高点及最低点，地势走向等；地层分布情况，从地质图看出不同年代地层所分布的区域，地层接触情况；通过对地质图件的阅读对地质构造形成进行分析，主要包括褶曲分析，断层分析等。29/56三、实验内容及安排1、已知地层层面(顶或底)的地质分界线，在地质图上确定岩层的产状要素。2、不同倾斜程度的岩层在地质图上的特征。

(1)水平岩层。岩层的层面基本上是水平的，在没有发生倒转的情况下，水平岩层具有如下特征：时代较新的岩层叠置在较老的岩层之上，如果岩层只遭受了轻微的剥蚀，则地面上只出露最上部的一套新岩层。随着地面遭受切割程度的加剧，下部的岩层逐渐暴露于沟谷等地形低洼处，新岩层则分布于山顶或分水岭地带。即时代越老的岩层，出露的高程越低，时代越新的岩层，出露的高程越高；在地质图上，地质界线(岩层层面在地表的出露线)平行或重合地形等高线，彼此互不相交。在沟谷中，地质分界线呈“V”字形，其转折端指向沟谷上游。在山丘上，地质分界线呈同心环状围绕着山顶。在斜坡上，岩层分界线呈条带状展布。

(2)倾斜岩层。原来呈水平状态的岩层，如受到地壳运动的影响产生倾斜，则可形成倾斜岩层，在一定范围内，如一系列岩层大致平行向一个方向倾斜，就是单斜岩层：在地质图上，倾斜岩层露头分布形态决定于岩层产状、地形及二者间的关系。地质分界线与地形等高线呈相交的曲线延伸。当倾斜岩层穿越沟谷或山脊时，地质界线均呈“V”字形态。根据岩层倾向、倾角和地形坡向、坡度间的不同组合，有以下三种情况。A、当岩层倾向与地面坡向相反时，地质分界线与地形等高线呈相同方向弯曲，且地质界线的弯曲度总是比地形等高线的弯曲度要小，也就是说，地质界线的形态更为开阔(在沟谷中“V”字形露头线的尖端指向沟谷的上游；穿越山脊时，“V”字形露头线的尖端指向山脊的下坡)。30/56B、当岩层倾向与地面坡向相同、且岩层倾角大于地面坡角时，在地质图上，地质分界线与地形等高线呈相反方向弯曲(地质分界线的“V”字形尖端和地形等高线的突出方向相反，即在沟谷中，地质分界线的“V”字形尖端指向沟谷的下游，在山脊上，则指向山脊的上坡)。C、当岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角小于地面坡角时，地质分界线与地形等高线也是呈相同方向弯曲(在沟谷中，地质分界线的“V”字形尖端指向沟谷上游；在山脊上，“V”字形尖端指向山脊的下坡)。但地质界线的弯曲度明显地大于地形等高线的弯曲程度。

(3)直立岩层。直立岩层(倾角为90°或近于90°的岩层)在地表的出露情况完全不受地形的影响，其地质分界线在地质图上是一条直线，只有当直立岩层的走向发生改变时，其地质分界线在平面图上才有相应的转折或弯曲。3、各种地质构造在地质图上的特征

(1)褶皱构造在地质图上的特征

褶皱构造的基本形态为背斜和向斜。由于风化剥蚀作用，使具有背斜和向斜构造的岩层在地面上常呈条带状分布。背斜从核部到两侧，岩层从老到新，对称重复出露；向斜从核部到两侧，岩层从新到老，亦对称重复出露。

从地质图上分析褶皱构造时，首先要从所附图例或地层柱状图了解图区出露地层的层序关系，概括了解新老地层分布特征，初步分析地形条件和地形对岩层露头形态、宽度的影响，在此基础上，再在横穿地层总体延伸方向上观察地层新老分布是否有对称重复现象。

31/56若在老地层两侧，依次对称地排列着新地层，则可能存在有背斜构造。相反，在新地层两侧，依次对称排列着老地层，则可能有向斜构造存在。同一序次的褶皱，形成于被其弯曲的最新地层之后的地质年代。

(2)断裂构造在地质图上的特征。

在地质图上，除用专门符号表示断层位置及其性状特征外，尚可根据地质界线沿走向方向的突然中断、岩层沿倾向方向呈不对称重复出露或缺失等现象进行判断。下面着重分析断层的性质和形成时代。A.断层性质及类型的确定：断层在地质图上的特点同地质界线一样，符合“V”字形法则。因而可用作图法求出断层面的产状要素。断层两盘位移的情况，通常可依照下述方法判定：

对于与地层走向基本平行的断层(即走向断层或纵断层)，一般是地层较老的一盘是上升盘。但当断层倾向与岩层倾向一致且断层倾角小于岩层倾角，或地层倒转时，则与上述情况相反，新地层分布在上升盘。对于与地层走向基本垂直的断层(即倾向断层或横断层)，以及与地层走向斜交、倾角小于90°的断层，当其切过两翼地层层序正常的褶皱时，背斜核部地层出露较宽、向斜核部地层出露较窄的一盘为上升盘。反之，背斜核部地层出露较窄或向斜核部出露较宽的一盘为下降盘。而平移断层则两盘核部地层出露宽度基本一致。

倾斜岩层中的横断层，当断距较大时，在地质图上往往形成同一地质界线在断层两侧有一定错距。这种现象既可以是由断层两盘间的垂直位移所形成，也可以是由断层两盘间的水平位移所形成。若系前者，则岩层界线向该岩层倾向方向移动的一盘为相对上升盘。32/56B．断层形成时代的确定

断层总是形成于被其错断的最新地层形成之后、上覆不整合面上最老地层形成之前。

当其切割火成岩体或其他地质构造时，被切割者时代较老。

同期的褶皱、断层、火成岩体，在形成过程中，处于同一应力场，因而具有一定的共生组合规律。

(3)岩层接触关系在地质图上的特征

当一个地区较长时期处于地壳运动相对稳定的条件下，即沉积盆地不断缓慢下降，或者虽然处于上升，但未超出沉积基准面，或地壳的升降与沉积处于相对平衡，而沉积物一层层的连续堆积，这样形成的一套岩层，它们之间的接触关系称为整合接触。

如果一个地区在沉积了一套岩层之后，因受地壳运动影响而升出水面，沉积作用发生中断，并在或长或短的时间内遭受剥蚀，然后再次下降接受沉积，这样一个过程反映在地质剖面内，表现为先后沉积的两套地层之间缺失了部分时代的地层，也就是说上下两套地层在时代上不连续，中间有沉积间断。这样的两套地层之间的接触关系称为不整合。沉积间断面为不整合面。不整合面在地表的出露线为不整合线。每一个不整合面都代表着一次强烈的地壳运动。如我国的“燕山运动”，由于火成岩大规模侵入活动，使中生代侏罗纪前后的地层间存在着不整合面。

若两套地层之间仅仅缺失了一定时代的地层，(即时间上不连续)，但其产状彼此平行