工程地质测绘技术方法(第一稿)

绪论一、工程地质测绘的概念工程地质测绘是工程地质勘察中一项最重要最根本的勘察方法，也是诸勘察工作中走在前面的一项勘察工作。它是运用地质、工程地制裁理论对与工程建设有关的各种地质现象进行详细观察和描述，以查明拟定建筑区内工程地质条件的空间分布和各要素之间的内在联系，并按照精度要求将它们如实地反映在一定比例尺的地形设计图上。配合工程地质勘探、试验等所取得的资料编制成工程地质图，作为工程地质勘察的重要成果提供应建筑物规划、设计和施工部门参考。在切割强烈的基岩裸露山区，很好地进行工程地质测绘，就有可能较全面地说明该区的工程地质条件，得到岩土工程地质性质的形成和空间变化的初步概念，判明物理地质现象和工程地质现象的空间分布、形成条件和发育规律。即使在为第四系覆盖的平原区，工程地质测绘也仍然有着不可无视的作用，只不过这时的测绘工作重点应放在研究地貌和松软土上。由于工程地质测绘能够在较短时间内查明广阔地区的工程地质条件而费资不多，在区域性预测和比照评价中能够发挥重大作用，在其它工作配合下能够顺利地解决建筑区的选择和建筑物的合理配置等问题，所以在工程设计的初期阶段，它往往是工程地质勘察的主要手段。通过工程地质测绘对地面地质情况有了深入了解、对地下地质情况有了较准确的判断，初步掌握了某些地质规律和需要研究的问题，这就为进行其它类型的勘察工作奠定了根底，使进行这些工作的范围更集中、目的更明确，从而必然会节省勘察工作量、提高勘察工作的效率。根据研究内容的不同，工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘两种。综合性工程地质测绘是对工作区内工程地质条件的各要素全面研究并进行综合评价，为编制综合工程地质图提供资料；专门性工程地质测绘是为某一特定建筑物效劳的，或者是对工程地质条件的某一要素进行专门研究以掌握其变化规律，为编制专用工程地质图或工程地质分析图提供依据。无论那种工程地质测绘都是为建筑物的规化、设计和施工效劳的，都有其特定的研究目的，因此在测绘中主要是围绕着建筑物的要求对各种地制裁现象进行详细的观察描述，而对那些与建筑物无关的地质因素那么可以粗略一些甚至不予注意，这是与其它地质测绘的重要区别。例如，在沉积岩分布区应着重研究软弱岩层和次生泥化还将夹层的分布、层位、厚度、性状、接角关系，可溶岩类的岩溶发育特征等；在岩浆岩分布区，侵入岩的边缘接触带、平缓的原生节理、岩脉及风化壳的发育特征，喷出岩的喷发间断面、凝灰岩及其泥化情况、高强度玄武岩中的气孔等那么是主要的研究内容；在变质岩分布区萁主要的研究对象那么是软弱变质岩带和夹层等。工程地质测绘对各种有关地制裁现名胜的研究除要说明其成因和性质外，还要注意定量指针的取得。如断裂带的宽度和构造岩的改善，软弱夹层的厚度和性状、地下水位标高、裂隙发育程度、物理地质现象的规模、基岩埋藏深度等，以作为分析工程地质问题的依据。对与建筑物关系密切的不良地质现象还要详细的研究其发生开展过程及其对建筑物和地质环境的影响程度。为满足具体工程建筑物的设计、施工对工程地质条件的详细要求，工程地质测绘常采用大比例尺的专门性测绘。二、工程地质测绘的研究内容工程地质测绘是为工程建设效劳的，自始至终应以反映工程地质条件和预测建筑物与地质环境的相互作用为目的，深入地研究建筑区内工程地质条件的各个要素。1、工程地质测绘中对岩土的研究岩土是工程地质条件最根本的要素，产生各种地质现象的物质根底。它当然是工程地质测绘的主要研究内容。目前在工程地质测绘特别是小比例尺的工程地质测绘中对岩土的研究仍多采用地质学的方法，划分单位也与一般地质测绘根本相同。但在建筑物分布地区内的小面积大比例尺工程地质测绘中，可能遇到的地层常常只是一个“统〞、阶“甚至是一个〞带“，此时就必须根据岩土工程地质性质差异作进一步划分才能满足要求。特别是砂岩中的泥岩、石灰岩中的泥灰岩、玄武岩中的凝灰岩等夹层对建筑物的稳定和防渗有重大影响，常会构成坝基潜在的滑移控制面，更要突出地反映出来，这是工程地质测绘与其它地质测绘的一个重要区别。工程地质测绘对岩土的研究其特点还表现在既要查明不同性质岩土在地壳表层的分布岩性变化和它们的成因，也要测定它们的物理力学性质指标，并预测它在建筑物作用下的可能变化。这就必须把岩土的研究建立在地质历史成因根底上才能到达目的。在地质构造生产简单、岩相变化复杂的特定条件下，岩相分析法对查明岩土的空间分布是行之有效的。在查明岩土成因和分布的根底上还应根据野外观察和采取简易现场测试方法来获得的物理力学指标，初步判断岩土与建筑物相互作用时的性能。通过这种判断应分出那些能产生严重变形以致危及建筑物平安的岩土，即使这类岩土是很薄的夹层、透镜体、或是裂隙中的充填物也不能无视。2、工程地质测绘中对地质结构的研究地质结构一词的含义是比拟广泛的，有关岩土结构等内容在先修课程中已有论述，这里着重讨论对地质构造条件的研究。地质构造特别是新构造运动与活断层是决定区域稳定性的首要因素，所以修建大型水工建筑物和核电站等极重要建筑物时，就必须在很大范围内研究活断层和地震危险性，例如核电站选场，一般就要求在场地周围半径为300km的范围内进行研究。要预测大型水库存蓄水后能否诱发地震，也需要在库存区广阔范围内研究地质构造，鉴别是否有区域性活断层存在，并研究它们的错动方式和现代构造应力场。其次，地质构造限定了各种性质不同的结构面的空间分布、破坏了岩体的均一性和完整性。然而，岩体中各种结构面的空间位置和岩体的不均一性既取决于构成岩石的性质也取决于地质构造，所以要选出岩性均一完整的优良建筑场地，就必须深入地研究建筑区的地质构造掌握构造发育的根本特征，特别是在地质构造复杂的山区修建水工建筑物和地下洞室等大型工程时，就更需要进行详细的地质构造研究。在选定建筑场地内评价岩体的稳定性也需要研究地质构造才能判明岩体的结构特征，和各种不连续面的发育程度及其相互组合关系。此外，地质构造还控制着地貌、水文地质条件、特殊工程在工程地质测绘中研究地质构造既要运用地质力学的原理和方法，也要进行地质历史分析，这样才能查明各种结构面的力学组合和历史演化规律；既要对褶曲、断层等构造形迹进行研究，也要重视节理、裂隙等小构造的研究。断层破坏了岩体的完整性和连续性对建筑物影响最大，当然应是研究的重点，研究断裂带宽度及充填胶结情况、构造岩的性状及分带，断层的活动性及与建筑物的相对关系。实践证明，结合工程布置和地质条件选择有代表性的地段进行详细的节理裂隙统计，以便使岩体结构定量化是有重要意义的。其统计研究的内容包括：裂隙的产状和延伸情况，在不同构造部位和岩性中的变化情况，裂隙发育程度，裂隙特征及开口宽度，充填物的成因、性质和充填胶结程度，最后还应判明各组裂隙的成因和力学性质。对其中的缓倾角裂隙更要注意研究。3、工程地质测绘中对地貌的研究

地貌是岩性、地质构造和新构造运动的综合反映，也是近期外动力地质作用的结果。所以研究地貌就有可能判明岩性〔如软弱夹层的部位〕、地质构造〔如断裂带的位置〕、新构造运动的性质和规模、表层沉积物的成因和结构，据此还可了解各种外动力地质作用〔如滑坡、岩溶等〕的发育历史、河流发育史等等。相同的地貌单元其工程地质特征相似，并以地貌作为工程地质分区的根底。例如一个洪积扇可分为上部、中部和下部三个区来研究其工程地质特征。上部由砾石、卵石和漂石组成，强度高，压缩性小，为工业民用建筑的良好地基，但孔隙大、透水性强，假设建水工建筑物那么会产生严重渗漏；中部以砂土为主，开挖基坑时要特别注意细砂土的渗透稳定问题；下部为砂粘土过渡及主要为粘性土地带，地形平缓地下水埋藏浅，且往往有溢出泉和沼泽分布，形成泥炭层，强度低，压缩性大。

在中小比例尺工程地质测绘中研究地貌时，应以大地构造、岩性和地质结构等方面的研究为根底，并与水文地质条件和物理地质现象的研究联系起来，着重查明地貌单元的成因类型和形态特征，各个成因类型的分布高程及其变化、物质组成和覆盖层的厚度，以及各地貌单元在平面上的分布规律。

大比例尺工程地质测绘中，那么应侧重于与工程建筑物的布置、根底类型、上部结构型式等直接有关的微地貌的研究。

4、工程地质测绘中对水文地质条件的研究工程地质测绘中研究水文地质条件的主要目的在于研究地下水的赋存与活动情况，为评价由此导致的工程地质问题提供资料。例如兴建水库，研究水文地质条件为评价坝址、水库的渗漏问题提供依据；结合工业与民用建筑的修建而研究地下水的埋深和侵蚀性等，是为判明其对根底砌置深度和基坑开挖等的影响提供资料；修建道路时，研究地下水的埋深和毛细上长高度，是为了预测产生冻胀的可能性；研究岩溶水的交替条件，是为了判明岩溶的发育程度和分布规律；研究孔隙水的渗透系数，是为了判明产生渗透稳定问题的可能性等等。

在工程地质测绘中对水文地质条件的研究也应从地层岩性、地质构造、地貌特征和地下水露头的分布性质、水质、水量等入手，查明含水、透水层和相对隔水层的数目、层位，地下水的埋藏条件，各含水层的富水程度和它们之间的水力联系，各相对隔水层的可靠性。

泉、井等地下水的天然和人工露头以及地表水体的研究，有利于说明测区的水文地质条件。故在工程地质测绘中除对这些水点进行普查处，对其中有代表性的和对工程有密切关系的水点，还应进行详细研究，必要时还应取水样进行水质分析，并布置适当的长期观测点以了解其动态变化。

5、工程地质测绘中对物理地质现象的研究在工程地质测绘中研究物理地质现象，一方面是为了说明建筑区是否会受到现代物理地质作用的威胁；另一方面是研究物理地质现象有助于预测工程地质作用。研究物理地质现象要以岩性、地质构造、地貌和水文地质条件的研究为根底，着重查明各种物理地质现象的分布规律和发育特征，鉴别其形成时期，分析其产生原因和形成机制，追索其发育历史和开展、演变的趋势，以判明其目前所处的状态及其对建筑物和地质环境的影响。6、工程地质测绘中对工程地质现象的研究

在某一地质环境内已修建的任何建筑物都应被看作为一项重要的原型试验，研究该建筑物是否“适应〞这样的地质环境，往往可以得到很多用勘探、试验手段所未能得到的在理论和实践上都极有价值的资料。通过这种研究就可以划分出稳定性不同的地段，了解使建筑物受到损害的各种工程地质作用的开展情况、判明工程地质评价的正确性等。所以对建筑区已有建筑物的调查、研究勘察兴建后所产生的工程地质现象，乃是工程地质测绘所特有的工作内容。

在对已有建筑物进行调查时，不能限于研究个别已受影响的建筑物，而应调查区内所有的建筑物。研究技术文献了解建筑物的结构特征；观察描述建筑物的变形特征并绘制成草图；通过直接观察和查阅以往的勘探资料、施工编录或通过访问调查，判明建筑物所处的地质环境。根据建筑物的结构特征、所处的地质环境、出现的变形现象，结合长期观测资料，便可判定建筑物变形的原因。然后分以下四种情况进行具体分析。

〔1〕、建筑物位于不良地质环境内并有变形标志。此时应查明不良地质因素在什么条件下有害于哪一类建筑物，并调查各种防护措施的有效性，以便寻求更有效的防护措施。

〔2〕、建筑物位于不良地质环境内但无变形标志。此时应查清是否由于有了特殊结构或是以往对工程地质条件作了过低的评价。这些资料对建筑地区的合理利用和建筑物的结构设计以及防护措施的选择都有重要意义。

〔3〕、建筑物位于有利的地质环境内但有变形标志。这时就必须首先查明是否由于建材质量或工程质量不良而造成，以证实分析自然历史因素所得的工程地质结论是否正确。通过这种分析往往可以发现施工方法和施工组织方面的缺陷。否那么就需要进一步研究地质条件，看是否有某些隐蔽的不良地质因素存在。

〔4〕、建筑物位于有利的地质环境内也无变形标志。在这种情况下亦需要研究这些建筑物是否采取了特殊结构以致把某些不良地质因素隐蔽起来了。通过以上的调查分析，就可以更加具体而正确地评价建筑区的工程地质条件，预测建筑物兴建后发生变形的程度，以采取合理的防护措施。所以有的研究者认为，应把建筑物调查作为工程地质测绘中一项特殊的工作内容。三、工程地质测绘的方法和程序工程地质测绘的方法和一般地质测绘的方法相同。沿一定的测绘路线作沿途观察，在关键的点上进行详细观察和描述。观察线的布置应以最短的路线观察到最多的工程地质要素和现象为原那么。范围较大的中小比例尺工程地质测绘，一般以穿越岩层走向或地貌、物理地质现象单元来布置观察路线，以便能较准确地圈定各工程地质单元的边界。在工程地质测绘过程中，最重要的是要把点和点、线于线之间所观察到的现象联系起来，克服只孤立地在各个点上观察而不作沿途连续观察和不及时对观察到的现象进行综合分析的偏向。同时还要将工程地质条件和拟进行的工程活动的特点联系起来，以便能确切地预测工程地质问题的性质和规模。此外，还应在测绘过程中收集的实际资料和各种界线如实地反映在手图上，并逐日清绘于室内底图上进行必要的补充观察以提高测绘的质量。工程地质测绘的程序和其它的地质测绘工作相同。首先在室内查阅已有的研究资料，明确本次测绘需要重点研究的问题并编制出工作方案，而后进行航卫片的解释，对区域工程地质条件做出初步的总体评价，判明工程地质条件各因素的一些标志。进而进行现场踏勘选定测绘标准剖面的位置。测绘地质剖面掌握岩层层序、岩性特征、接触关系以及各类岩土的工程地质特征，以确定分层原那么、单位和标准层；测制地貌剖面以便划分地貌单元和各单元的特征。完成了以上工作后才进行面积测绘。四、航卫片和陆地摄影在工程地质测绘中的应用航卫照片、卫星照片和陆地摄影照片，真实地、集中地反映了较大范围内的岩土类型，地质结构、地貌、水文地质条件和物理地质现象，详细判释研究能给人一个宏观的总体认识。近年来国内外都已经渐渐将其应用于工程地质测绘，特别是用于研究区域稳定性、道路选择和滑坡等不良现象，实践证明效果是良好的。尤其是在人烟稀少、交通不便的偏远山区进行工程地质测绘，运用航卫片就更有特殊的意义，它能起到减少测绘工作量、提高测绘精度和速度的作用，值得进一步推广。卫片、航片和陆地摄影像片都是按照一定的比例尺缩小了的自然景观的综合立体影像图。各种不同的地质体和地质现象由于有不同的产状、结构和物理化学性质，并受到内外营力的不同形式、不同程度的改造，形成各式各样的自然景观，这些自然景观虽然都是表现现象却都包含有一定的地质内容。而这些自然景观的直接映象就是相片上的色调、各具特点的形态影像，因此影像中就包含着吩咐的地质现象。能区分出不同的地质体或地质现象间地质信息的差异，就能在相片上划分出地质体或地质现象。所以带有地质信息的各种影像特征也就是结实标志，如色调、形状、形式、结构、阴影等。作为直接影像的相片能客观、全面而准确地反映出地表的自然景观，不但可以直接解释地质现象而且准确性也远优于地形图。卫片视域广阔，能将大范围内的地质现象联系起来综合分析，对查明和评价区域稳定性有重要的意义，特别是对查明活断层更能收到良好的效果。航片主要是用作大中比例尺工程地质测绘的底图，以迅速而较准确地查明建筑区的工程地质条件；航片对研究崩塌、滑坡、泥石流、地震砂土液化、流动沙丘等物理地质想象也很有效，可以较迅速地判定各种不稳定地段，并可以用以对某些地质作用的开展进行监测。陆地摄影相片是以摄影经纬仪或立体照相机拍摄的，也成立体形式。这种相片可以把距离相机数十米至数百米范围内有地质细节精确地记录下来，并可以将相片转绘成详细的地质图，用以表示这局部岩体的结构细节。故用基坑编录最为理想。必须指出，由于自然景观回随气候、地形、植被等因素而变化，所以好多地质信息也回随地而异，因此相片的判释必须与室地观察互相配合、互相应证才能收到良好的效果，而决不能用相片判释代替必要的地面工作。相片的判释工作最好成绩是从有地质资料大地区开始，然后逐渐外推。第一章岩土根底内容提要：本章主要对岩石与土的工程地质分类及野外鉴别作了概述。通过本章的学习，使学生了解岩土方面的相关知识，掌握岩土野外鉴别方法，也为后续相关内容的学习打下一定的根底。第一节岩石的分类一、按成因分类岩石由一种或多种矿物组成。岩石按成因可分为：岩浆岩〔火成岩〕、沉积岩〔水成岩〕和变质岩三大类。岩石的形貌特征：岩石的结构：矿物的结晶程度，颗粒大小、形状及彼此间的组合方式。岩石的构造：矿物集合体之间排列及充填方式其中：岩浆岩—块状构造沉积岩—层状构造变质岩—片理构造矿物成分、结构和构造特征是识别岩石类型的主要依据〔一〕、岩浆岩岩浆在向地表上升过程中，由于热量散失逐渐经过分异等作用冷凝而成岩浆岩。在地下冷凝的称侵入岩；喷出地表冷凝的称喷出岩。岩浆岩占地壳岩石体积64.7%，大陆和海洋、地表及地下广泛分布。化学成分：99%以上是O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti九种元素，O、Si占质量75%，体积93%。矿物成分：最广泛的矿物6~7种—橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、钾长石和石英等，石英、长石类矿物颜色较浅称浅色矿物，橄榄石、辉石、角闪石及黑云母类矿物为暗色矿物。以下内容引自《地质学根底》韩运宴等编。岩浆岩的产状图1-1岩浆岩产状示意图〔据李叔达等，《动力地质学原理》〕1-岩基；2-岩株；3-岩床；4-岩盘；5-岩脉；6-火山锥；7-熔岩流；8-火山劲；9-熔岩被；10-破火山。岩浆岩的结构岩浆岩的结构是指其组成物质〔矿物和玻璃质〕的结晶程度、颗粒大小、自形程度及其相互关系。据此可将岩浆岩的结构划分以下几个类型：1．结晶程度是指岩石中结晶质与非晶质的含量比例。〔1〕全晶质结构岩石全部由结晶的矿物组成。它是岩浆在温度缓慢下降的条件下形成的，多见于侵入岩中。〔2〕半晶质结构岩石由结晶矿物和玻璃质两局部组成。它是岩浆在温度下降较快的条件下冷凝形成的，多见于喷出岩及局部浅成岩中。〔3〕玻璃质结构岩石全部由玻璃质组成。它是岩浆在温度下降很快的条件下，各种组分来不及结晶而急速冷凝形成的，多见于酸性喷出岩中。具此种结构的岩石外貌具玻璃光泽，贝壳状断口。2．矿物颗粒的大小包括岩石中矿物颗粒的绝对大小和相对大小两方面。按矿物颗粒的绝对大小可分为：〔1〕显晶质结构用肉眼或借助放大镜可分辨矿物颗粒。可细分为：粗粒结构矿物颗粒直径＞5mm中粒结构矿物颗粒直径5-细粒结构矿物颗粒直径2-〔2〕隐晶质结构岩石中矿物颗粒细微，用放大镜也无法分辨出矿物颗粒〔显微镜下可分辨〕。具此种结构的岩石外貌致密，断口呈瓷状〔与玻璃质结构的岩石外貌有何不同？〕按矿物颗粒的相对大小可分为：〔1〕等粒结构岩石中同种主要矿物颗粒大致相等。多见于深成侵入岩中。〔2〕不等粒结构岩石中同种主要矿物颗粒大小不等，其粒度大小依次渐变。〔3〕斑状结构及似斑状结构岩石由两类大小截然不同的矿物颗粒组成，大的称斑晶，小的称基质。假设基质为隐晶质或玻璃质时称斑状结构，多见于喷出岩和浅成岩中；假设基质为显晶质〔中粒、粗粒〕时那么称似斑状结构，此种结构常见于深成岩及局部浅成岩中。3．矿物的自形程度是指岩石中矿物颗粒外形发育的完善程度〔1〕自形结构岩石主要由晶面完整的矿物晶粒组成，这种结构是在良好的空间和时间条件下形成，但比拟少见。〔2〕半自形结构组成岩石的矿物晶粒，局部晶面发育完整，另一局部发育不完整，而呈不规那么状，称为半自形晶。该结构是在空间和时间条件都不够充分的条件下形成，是深成岩中最常见的一种结构。〔3〕他形结构岩石主要由不规那么的矿物〔见不到完整晶面〕晶粒组成。这说明各种矿物颗粒几乎是同时结晶，互相阻碍生长的结果。4．矿物间相互关系根据组成岩石颗粒间的相互关系，可划分多种结构类型，但肉眼下常见有两种：〔1〕文象结构石英晶体呈尖棱状或象形文字状，有规律地镶嵌在钾长石晶体中。多见于伟晶岩及局部花岗岩中。〔2〕条纹结构钾长石与斜长石呈有规律地交生所致。这种长石称条纹长石。岩浆岩的构造岩浆岩的构造是指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式和充填方式。岩浆岩的构造常见有以下几种：1．块状构造组成岩石的矿物均匀分布，无定向排列。是岩浆岩中最常见的一种构造。2．条带状构造岩石中不同的成分、结构和颜色等的矿物呈条带状分布〔图1-2〕。这种构造常见于基性岩中。3．流纹构造岩石中不同颜色的条纹、拉长的气孔以及长条状矿物呈定向排列所表现出的一种流动构造〔图1-3〕。流纹岩中常见。4．气孔构造和杏仁构造当岩浆溢出地表后，所含挥发分散逸出来，岩浆迅速冷凝而使孔洞保存在岩石中，形成气孔构造。此种构造多见于玄武岩中。当气孔被次生矿物充填后，那么称为杏仁构造〔图1-4〕。5．枕状构造这是海底溢出的基性熔岩中常见的一种构造。这种构造由大小不等的枕状体堆积而成〔图1-5〕。一般发育于熔岩顶部。图1-2条带状构造图1-3流纹构造〔据徐永柏主编《岩石学》〕〔据徐永柏主编《岩石学》〕图1-4杏仁构造图1-5枕状构造〔据叶俊林等编，《地质学概论》，1996〕〔据叶俊林等编，《地质学概论》，1996〕岩浆岩的种类繁多，目前已定名的岩石名称有1000多种。为了正确认识各类岩石间的差异与联系且便于应用，对岩浆岩进行系统的科学分类是很有必要的。岩浆岩的分类依据，一般考虑以下几方面因素：〔1〕．按化学成分的分类根据SiO2含量把岩石分为四大类：超基性岩类、基性岩类、中性岩类和酸性岩类；每一类又根据碱度分为钙碱性系列、碱性系列和过碱性系列。〔2〕．按矿物成分的分类矿物成分及含量是岩石分类命名的根底。矿物成分主要考虑石英的含量、暗色矿物的种类及含量、长石的种类及含量，以及似长石的有无及含量等。矿物成分的分类尤其适用于野外工作，只要肉眼能分辨出矿物并且估出含量来，就可进行分类命名。〔3〕．按产状和结构、构造的分类岩浆岩的产状，是决定岩浆岩结构、构造的重要因素。即使岩石的物质成分相同，如果产状不同，那么岩石的结构、构造也不同，所以产状、结构、构造也是分类的重要依据。本教材的分类为便于野外肉眼鉴定岩石，参照上述各分类方法，本教材对岩浆岩的分类见表1-1。表1-1岩浆岩分类表〔据叶俊林等，1996，有修改〕岩类超基性岩基性岩中性岩酸性岩碱性岩SiO2含量＜45%45－52%52%－65%＞65%52%－65%石英含量无无或很少＜20%＞20%无长石种类及含量一般无长石斜长石为主斜长石为主钾长石为主钾长石＞斜长石钾长石为主，含似长石暗色矿物种类及含量橄榄石、辉石＞90%主要为辉石，可有角闪石、黑云母、橄榄石等＜90%以角闪石为主，黑云母、辉石次之，15-40%以角闪石为主，黑云母、辉石次之，15-40%以黑云母为主，角闪石次之，＜15%主要为碱性辉石和碱性角闪石，＜40%岩石色产结构名称率状特征＞9035-9015-4015-40＜15＜40深成岩中粗粒结构或似斑状结构橄榄岩辉长岩闪长岩正长岩花岗岩霞石正长岩浅成岩细粒结构或斑状结构金伯利岩辉绿岩闪长玢岩正长斑岩花岗斑岩霞石正长斑岩喷出岩无斑隐晶质结构、斑状结构、玻璃质结构苦橄岩玄武岩安山岩粗面岩流纹岩响岩常见几种岩浆岩简介花岗岩多呈浅肉红色、灰白色；粗—细粒结构、似斑状结构，块状构造；主要矿物石英、碱性长石和酸性斜长石，次要矿物黑云母、角闪石等，副矿物常见的有磁铁矿、榍石、锆石等。密度2.7，致密坚硬、空隙小、强度大、良好的建筑材料。闪长岩中性深层侵入岩。由斜长石、角闪石组成，有少量黑云母。颜色较深—深灰色、灰绿色，全晶质粒状结构，密度2.6~3.1，强度大，良好的建筑材料辉长石基性深层侵入岩，由辉石、斜长石为主，少量橄榄石，颜色深—灰色至灰黑色，中粗粒全晶质等粒结构，具有力学强度，良好的建筑材料。流纹岩酸性火山喷出岩，斑状结构，常发育成流纹构造，颜色—灰红色，有时灰黑色和紫色，性脆。玄武岩分布最广泛的火成岩，主要由斜长石和辉石组成，呈暗灰色至黑色，隐晶质结构或斑状结构，具气孔和杏仁构造，力学强度高，良好的建筑材料花岗斑岩是成分相当于花岗岩的浅成岩。基质一般为细—微粒结构，块状构造。斑晶主要是碱性长石和石英，有时可见黑云母、角闪石等，基质成分与斑晶相同。安山岩、粗面岩及玄武岩均为喷出岩，且岩性上为过渡关系，它们的区分主要看斑晶的成分。斑晶主要为橄榄石或伊丁石和长板状基性斜长石，岩石色深，可定为玄武岩；斑晶主要为角闪石或黑云母和宽板状中性斜长石，可定为安山岩；斑晶主要为碱性长石〔透长石或正长石等〕，岩石色浅可定名粗面岩。〔二〕沉积岩1、概述沉积岩是在地表或地下浅处，在常温常压条件下，母岩经风化作用、生物作用和某些火山作用所形成的物质，经过搬运、沉积、成岩等地质作用而形成的层状岩石。如砂岩、页岩、石灰岩等。沉积岩与岩浆岩不同，它有以下特征：〔1〕．沉积岩的矿物组合比拟简单，每种岩石通常由1-3种矿物组成。其中有些矿物如粘土矿物、盐类矿物等为沉积岩所特有。〔2〕．沉积岩具有特殊的结构如碎屑结构、泥质结构、生物结构等，这些结构在岩浆岩中是没有的。〔3〕．沉积岩的成层构造、各种层面构造〔波痕、泥裂等〕、缝合线构造等为其特有。〔4〕．沉积岩中常含有生物化石。2、沉积岩的结构沉积岩的结构是指沉积岩物质的结晶程度、颗粒形状、大小及相互关系。不同类型的沉积岩由于形成的作用和方式不同，所以具有不同的结构类型。例如陆源碎屑岩具碎屑结构；泥质岩具泥质结构；化学及生物化学岩具晶粒和生物结构等。3、沉积岩的构造沉积岩的构造是指沉积岩各组成局部的空间分布和排列方式。沉积岩的构造是沉积岩最显著的特征之一，通过对沉积岩构造的研究，可以了解岩石形成时古地理、古气候等沉积环境，帮助确定沉积介质的营力及水动力状态，有些构造还可以用于确定地层顶底和层序等。〔1〕、层理构造---成层性两种类型:(a)平行层理(b)交错层理见图1-6图1-6层理的根本类型〔2〕递变层理〔如图1-7〕图1-8波痕图1-7递变层理图1-9泥裂〔3〕波痕与泥裂、层面上的构造〔如图1-8、图1-9〕〔5〕结核结核是指在成分、结构、颜色等与围岩有显著差异的矿物集合体。结核的形态常为球状、扁球状、透镜状或不规那么状等；结核的大小不一，小者几毫米，大者可达几十厘米；结核的成分有碳酸盐质、硅质、锰质、铁质和黄铁矿等。〔6〕缝合线缝合线是指在垂直沉积岩层理的断面上，呈不规那么的齿状接缝。它很象动物头盖骨的接合缝。缝合线呈波状起伏，高度有时可达十余厘米以上。缝合线一般认为是后生阶段由压溶作用形成的。固结岩石遭受压力后发生不均匀溶解，难溶的泥质和铁质残留下来形成缝合线。4、沉积岩的分类及常见的沉积岩沉积岩的分类主要根据岩石的成因〔沉积作用的性质和环境、沉积物质的来源、沉积分异作用的顺序、成岩方式等〕、成分、结构等进行划分的。一般以成因作为沉积岩大类的划分根底，而以成分、结构等作为划分岩石类型的依据〔表1-2〕表1-2沉积岩分类表〔据徐永柏等，《岩石学》，1985〕陆源碎屑岩类〔按粒度细分〕火山碎屑岩类〔按粒度细分〕泥质岩类〔按成分、固结程度分〕碳酸盐岩类〔按成分、结构-成因分〕其他岩类〔按成分细分〕砾岩〔角砾岩〕砂岩粉砂岩集块岩火山角砾岩凝灰岩成分：高岭石粘土蒙脱石粘土伊利石粘土固结程度：粘土泥岩页岩成分：石灰岩、白云岩、泥灰岩结构-成因：亮晶颗粒石灰岩泥晶颗粒石灰岩泥晶石灰岩结晶石灰岩礁灰岩铝质岩铁质岩锰质岩硅质岩磷质岩蒸发岩可燃有机岩常见沉积岩简介〔1〕碎屑沉积岩①砾岩：粒度大于2mm的陆源碎屑其含量大于50%的沉积岩称砾岩或角砾岩。砾石的成分以岩屑为主，有少量石英、长石等矿屑；填隙物多为＜2mm的砂和泥质等细碎屑物。②砂岩：粒径2-0.05mm的陆源碎屑其含量＞50%的沉积岩称为砂岩。砂岩主要由砂粒和填隙物组成，有时混入一定数量的砾石和粉砂。砂的成分以石英为主，其次是长石和岩屑及少量重矿物。③粉砂岩：粒径为0.05-0.005mm的陆源碎屑含量＞50%的沉积岩称为粉砂岩。其碎屑成分以石英为主，长石次之，岩屑少见，常含较多的白云母片，重矿物含量较高〔可达2%-3%〕。填隙物多为泥质、钙质。粉砂状结构，常具水平层理和波状层理。粉砂岩因颗粒细小，肉眼难以识别其矿物成分和形态特征，野外鉴定时可根据其粗糙的外貌和断口，以及用手搓捻粉末有砂感与泥质岩相区别。④粘土岩：是粒度＜0.005mm主要由粘土矿物组成的岩石。此类岩石是由母岩风化形成的粘土矿物，以悬浮状态搬运到水盆地后经机械沉积而成，属机械沉积分异的最细产物。〔2〕火山碎屑岩火山碎屑岩是火山爆发所形成的各种火山碎屑物质，经堆〔沉〕积后固结而形成的岩石。典型的火山碎屑岩含火山碎屑物质在90%以上，其中可混入一定数量的陆源碎屑或熔岩物质。火山碎屑物质主要来自岩浆或已固结的熔岩，其成分与岩浆岩相同；火山碎屑又在空气或水中搬运和沉积，这与沉积岩相仿，故火山碎屑岩具双重特征。①凝灰岩：由70%以上粒级＜2mm的火山碎屑物组成，具凝灰结构、块状构造。颜色浅而多变，疏松多孔，有粗糙感。火山碎屑成分多为玻屑，晶屑次之，岩屑较少见。由于粒度细小，常堆积在距火山口较远，是分布最广的一种火山碎屑岩。②火山角砾岩：由＞50%的粒径2-64mm的火山角砾组成的岩石。具火山角砾结构，斑杂或块状构造。火山角砾棱角明显，分选差，粒度变化大。火山角砾成分主要是熔岩碎块，也有晶屑、玻屑等。一般分布在火山口附近，常与集块岩共生。③火山集块岩：主要由＞50%的粒径＞64mm的火山碎屑组成。具集块结构、斑杂构造。火山碎屑主要为岩屑，填隙物为细粒的岩屑、晶屑和玻屑。分选差，不具层理。一般多绕火山口分布，是寻找古火山或火山口的重要标志。〔3〕碳酸盐岩类碳酸盐岩是由方解石、白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩。主要岩石类型为石灰岩和白云岩。碳酸盐岩分布很广，约占沉积岩分布面积的1/5，仅次于泥质岩和砂岩。据统计，碳酸盐岩在我国约占沉积岩总面积的55%，特别是西南地区，分布更为广泛。碳酸盐岩是石油、天然气、岩溶水的重要储集层，全世界约1/2的石油和天然气储存其中。同时，汞、锑、铜、铅、锌、磷、重晶石、石膏等多种矿产与碳酸盐岩共生；碳酸盐岩本身也是一种矿产；碳酸盐岩对工程建设和旅游事业等均有重要意义。石灰岩岩石主要由方解石组成，常含有白云石、粘土矿物等；颜色多样，有白色、灰色、黑色等；滴稀冷盐酸剧烈气泡。内碎屑灰岩内碎屑灰岩是由50%以上的内碎屑和充填其间的亮晶或泥晶构成。按粒度又可分为砾屑灰岩、砂屑灰岩等。生物碎屑灰岩生物碎屑含量在50%以上，具生物碎屑结构〔图4—32b〕；生物碎屑多为离解程度不一的碎片，并经过一定程度的磨圆和分选；填隙物可以是亮晶或泥晶。岩石命名可用生物名称，如亮晶海百合灰岩等。鲕粒灰岩是鲕粒含量在50%以上的灰岩，具鲕粒结构〔图4—32C〕；按填隙物的不同可分为亮晶鲕粒灰岩和泥晶鲕粒灰岩。由豆粒为主构成的那么称豆粒灰岩。泥晶灰岩又称微晶灰岩。主要由泥晶组成，根本上不含颗粒，是水动力条件最弱或静水环境的产物。岩石具隐晶质结构，呈致密块状，断口光滑，常为贝壳状。晶粒灰岩是具晶粒结构的灰岩。按晶粒大小可分为粗晶灰岩、中晶灰岩、细晶灰岩及微晶〔泥晶〕灰岩等。这里的微晶〔泥晶〕灰岩与上述水动力条件最弱或静水环境中形成的泥晶灰岩一般无法区分，可视为同一种岩石类型。白云岩岩石主要由白云石组成，但常混有方解石、粘土矿物等；颜色多呈浅灰色、浅黄色等；滴稀冷盐酸不起泡，粉末缓慢起泡。内碎屑白云岩岩石由内碎屑和填隙物构成，成分均为白云石。按内碎屑粒度，可进一步分为砾屑白云岩、砂屑白云岩等。泥晶白云岩由泥晶白云石组成，可含少量方解石、泥质、铁质等；泥晶结构，块状构造。细—粗晶白云岩岩石由细—粗晶的白云石组成；浅灰至灰色，断口呈砂糖状；是由较强烈的白云石化或重结晶作用形成的白云岩。泥灰岩泥灰岩是石灰岩和泥质岩之间的一个过渡类型。其中方解石含量在75%—50%，粘土矿物25%—50%；颜色多呈浅灰、浅黄、浅红、紫红等；泥晶—粉晶结构；加稀盐酸强烈起泡，反响后外表出现一层黄色泥质薄膜。硅质岩硅质岩是指由化学作用、生物化学作用、生物作用和某些火山作用形成的富含SiO2〔70%—90%〕的岩石。这里不包括由机械作用形成的石英砂岩。硅质岩的分布较广泛，在沉积岩中其数量仅次于泥质岩、砂岩和碳酸盐岩，居第四位。硅质岩的主要矿物成分有蛋白石、王髓和自生石英。此外还可混入有粘土矿物、碳酸盐矿物和氧化铁等。岩石多呈黑色，少数呈白色或红色。多为隐晶质结构，有时呈微晶、鲕粒或生物结构。常呈层状、条带状、结核状和透镜状产出。岩石致密坚硬、具贝壳状断口、化学性质稳定，不易风化。〔三〕变质岩变质岩是岩浆岩、沉积岩甚至是变质岩在地壳中受到高温、高压或其他因素作用下，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。原岩经变质作用后，不仅矿物重新结晶，或变成新矿物，同时岩石的结构、构造亦得到变化，一般情况下，仍保存着原岩的产状。1、变质岩的矿物成分特征矿物:红柱石、蓝晶石、硅绞石、硅灰石等岩浆岩、沉积岩中的矿物：石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等2、变质岩的结构变晶结构---原岩在固体状态条件下发生重结晶形成的结构变余结构---从早先岩石中保存的结构3、变质岩的构造变成构造---通过变质作用形成的构造，有：①片理构造②片麻构造③板状构造④斑点构造⑤块状构造变余构造---变质岩中残留原岩的构造如变余层理构造，变余气孔构等4、变质作用类型按引起岩石的地质条件和主导因素，变质作用分四种：〔1〕接触变质作用：发生在侵入体与围岩的接触带上，是由于温度升高及来自岩浆的化学活动组成的作用。矿物重结晶，物质成分重新组合而化学成分无显著变化为接触热变质作用。新的矿物产生，岩石化学成分显著变化为接触交代变质作用。〔2〕区域变质作用：高温、高压等因素联合作用于一个广阔地区范围。〔3〕混合岩化作用：区域变质作用进一步开展，高温作用下，石英长石等局部熔融，沿片理渗透、扩散、贯入形成混合岩。〔4〕动力变质作用：与断裂构造有关，出现在断裂带两侧，如角砾岩、碎裂岩5、变质岩分类表1-3变质岩分类简表6、常见的几种变质岩〔1〕、大理岩大理岩是碳酸盐岩〔石灰岩、白云岩〕经热接触变质作用形成的。一般呈白色或灰白色。具粒状或斑状变晶结构，块状或条带状构造。矿物成分主要为方解石、白云石，常见特征变质矿物透闪石、硅灰石、透辉石等。按特征变质矿物不同，可进一步分为透闪石大理岩、硅灰石大理岩等。〔2〕、石英岩石英岩是由石英砂岩或硅质岩等受热接触变质形成的。一般为白色或灰白色，粒状变晶结构。矿物成分主要为石英，有时含少量绢云母、白云母、绿泥石等变质矿物。〔3〕、蛇纹岩蛇纹岩是由镁质超基性岩经气成热液作用，原岩中的橄榄石和辉石发生蛇纹石化所形成的。岩石一般呈黄绿色至黑绿色，有时因色调深浅不均而形成斑驳状花纹。常见为隐晶质结构，致密块状或条带状构造；质软、具滑感。蛇纹岩的主要矿物为蛇纹石，含少量透闪石、滑石、磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿等。与蛇纹岩有关的矿产有铬、镍、钴、铂、石棉、滑石、菱镁矿等。〔4〕、构造角砾岩构造角砾岩是由构造运动使原岩破碎成角砾〔＞2mm〕，经再胶结而形成的一种岩石。岩石中角砾呈棱角状，大小悬殊，排列杂乱无定向；基质由细碎屑〔碎基〕或铁质、钙质胶结组成。具角砾状结构，块状结构。本类岩石通常沿断裂带分布，是断裂带的显著标志之一〔5〕、板岩板岩为具板状构造的低级区域变质岩。板岩中原岩的矿物成分根本上没有重结晶，有时在板理面上有少量新生矿物绢云母、绿泥石等。岩石外貌呈致密隐晶质状，具变余结构，板状构造。板岩按颜色或含杂质的不同详细命名，如黑色炭质板岩。板岩一般由泥质岩、粉砂岩、中酸性凝灰岩经低级变质而成。〔6〕、千枚岩千枚岩是变质程度略高于板岩，具千枚状构造的区域变质岩。原岩的矿物成分根本上全部重结晶，主要由微小的绢云母、绿泥石、石英、钠长石等新生矿物组成。具有细粒鳞片变晶结构，矿物颗粒粒径多小于0.1mm。岩石的片理面上多具丝绢光泽，并常见小皱纹。千枚岩可按颜色和可判别的矿物成分进一步命名，如银灰色千枚岩，硬绿泥石绢云千枚岩等。〔7〕、片岩片岩是具片状构造的区域变质岩，其分布极为广泛。片岩多具鳞片变晶结构，矿物粒度多大于0.1mm.，肉眼可识别矿物成分。主要由片状矿物〔云母、绿泥石、滑石等〕、柱状矿物〔阳起石、透闪石、角闪石等〕组成，其中片、柱状矿物常＞30%，长石含量＜25%。常见特征变质矿物石榴石、十字石、蓝晶石等。〔8〕、片麻岩片麻岩是具有片麻状构造的区域变质岩。多具中——粗粒粒状变晶结构。其矿物成分石英和长石的含量一般＞70%，长石含量＞25%，片状、柱状矿物主要是云母、角闪石、辉石等，含量多＜30%；此外常含矽线石、蓝晶石、石榴石、堇青石等特征变质矿物。〔9〕混合花岗岩是混合岩化最强烈的产物。其特点是脉体含量大于85%，基体与脉体界线已完全消失。岩性与岩浆成因的花岗岩相似，但矿物分布不如花岗岩均匀，局部地方尚有因暗色矿物较为集中而形成的斑点、团块及条痕，因而出现阴影状或块状构造。这类岩石的进一步命名方法是：构造形态+暗色矿物+混合花岗岩，如阴影状黑云母混合花岗岩等。二、岩石按坚硬程度分类《岩土工程勘察标准》〔GB50021—2001〕中提出用新鲜岩块的饱和单轴抗压强度值来对岩石的坚硬程度进行分类。1．岩石坚硬程度按饱和单轴抗压强度分类，如表1-4表1-4岩石按坚硬程度分类坚硬程度坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩饱和单轴抗压强度〔Mpa〕＞6060≥＞3030≥＞1515≥＞5≤5〔摘自工程地质手册〔第四版〕2007〕注：1.当无法取得饱和单轴抗压强度数据时，可用点荷载试验强度换算，换算方法按现行国家标准《工程岩体分级标准》〔GB50218〕执行。2．当岩体完整程度为极破碎时，可不进行坚硬程度分类。3．岩石坚硬程度定性划分，如表1-5。表1-5岩石按坚硬程度的定性分类坚硬程度定性鉴定代表性岩石硬质岩坚硬岩锺击声清脆，有回弹，震手，难击碎，根本无吸水反响未风化~微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等较硬岩锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反响微风化的坚硬岩；未风化~微风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩等软质岩较软岩锤击声不清脆，无回弹，较易击碎，浸水后指甲可刻出印痕中等风化~强风化的坚硬岩或较硬岩；未风化~微风化的凝灰岩、千枚岩、泥灰岩、砂质泥岩等软岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎，浸水后手可掰开强风化的坚硬岩或较硬岩；中等风化~强风化的较软岩；未风化~微风化的页岩、泥岩、泥质砂岩等极软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎，浸水后可捏成团全风化的各种岩石；各种半成岩〔摘自《工程地质手册》〔第四版〕2007〕三、岩石按风化程度分类国标《岩土工程勘察标准》GB50021-2001提出，用岩体纵波速度〔Vp〕波速比〔〕及风化系数来评价、划分岩体的风化程度，这是一种较完整的划分〔表1-6〕。表1-6岩石按风化程度分类风化程度野外特征风化程度参数指标波速比风化系数Kf未风化岩质新鲜，偶见风化痕迹0.9～1.00.9～1.0微风化结构根本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙0.8～0.90.8～0.9中等风化结构局部破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，岩芯钻方可钻过0.6～0.80.4～0.8强风化结构大局部破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进0.4～0.6＜0.4全风化结构根本破坏，但尚可识别，有剩余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进0.2～0.4－残积土组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性＜0.2－注：1．波速比为风化岩石与新鲜石压缩波速度之比；2．风化系数Kf为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。3．岩石风化程度，除按表列野外特征和定量指标划分外，也可根据当地经验划分；4．花岗岩类岩石，可采用标准贯入试验划分，N≥50为强风化；50＞N≥30为全风化；N＜30为残积土；5．泥岩和半成岩，可不进行风化程度划分。第二节土的分类自然界的土是在各种不同环境里形成的，其组成、结构、成分以及物理、水理、力学性质千差万别，加之成土作用所经历的年代不同，因而土的种类繁多，性质各异。考虑其工程地质性质的差异，对各种土按一定的原那么进行分类，在工程实践中十分重要。一、《岩土工程勘察标准》〔GB50021—2001〕中土的分类该分类体系首先按堆积年代和地质成因进行划分，并将某些特殊条件下形成的具特殊工程性质的区域性特殊土与一般性土区别开来。再按颗粒级配或塑性指数进行分类分为碎石土、砂土、粉土和粘性土四大类，并结合堆积年代、成因和某种特殊性质综合定名。其划分原那么与标准分述如下：〔一〕根据地质成因可将士分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土、风积土等。〔二〕按沉积时代分类：1．老沉积土：第四纪晚更新世及其以前沉积的土，一般呈超固结状态，具有较高的强度；2．新近沉积土：第四纪全新世中近期堆积的土，一般处于欠压密状态，强度较低。〔三〕按颗粒级配和塑性指数分类：土按颗粒级配和塑性指数可将土分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。1．碎石土：粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50％。根据颗粒级配和颗粒形状，按表5-2分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。表5-2碎石土分类土的名称颗粒形状颗粒级配漂石圆形及亚圆形为主粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量50%块石棱角形为主卵石圆形及亚圆形为主粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量50%碎石棱角形为主圆砾圆形及亚圆形为主粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%角砾棱角形为主注：定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。2、砂土：粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50％，且粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50％的土。根据颗粒级配，按表5-3表5-3砂土分类土的名称颗粒级配砾砂粗砂中砂细砂粉砂粒径大于2mm的颗粒质量占总质量25%—50%粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量50%粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量50%粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量85%粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%注：定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。3．粉土：粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50％，且塑性指数等于或少于10的土，如表5-4表5-4粉土分类土的名称颗粒级配砂质粉土粒径小于0.005mm的颗粒含量不超过全重10%黏质粉土粒径小于0.005mm的颗粒含量超过全重10%4、粘性土：为塑性指数大于10的土，根据塑性指数又分为粉质粘土〔10＜≤17〕和粘土〔＞17〕。〔四〕按工程特性分类具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土称特殊性土，根据工程特性分为湿陷性黄土、红粘土、软土、填土、冻土、膨胀土、盐渍土、污染土、混合土。〔五〕根据有机质含量分类根据有机质含量〔按灼失量试验确定〕可将士分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭，其含量分别为＜5％，5％≤≤l0％，l0％＜≤60％，＞60％。二、特殊类土的分类特殊土是指某些具有特殊物质成分和结构，而工程地质性质也较持殊的土。这些特殊土一般都是在一定的条件下形成的，或是由于所处自然环境逐渐变化形成的。特殊土的性质都表现出一定的区域性，有其特殊的规律，在工程上应充分考虑其特殊性，采取相应的治理措施。特殊土的种类甚多，主要有静水沉积的软土、湿热气候条件下形成的红土、西北、华北等干旱气候条件下形成的黄土类土，盐渍土、冻土及人工填土。这些特殊土的性质不同于常见的一般土，故其研究内容、研究方法也常有特殊要求。1、黄土第四纪干旱和半干旱气候下形成的特殊沉积物，颜色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色；黄土以粉土〔0.05~0.005〕为主，平均含量50%以上；黄土孔隙率高达40%~50%，大孔隙—虫孔、植物根孔、潜蚀空洞等，具湿陷性。2、红粘土碳酸盐岩经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。特点：ＷＬ〉50%，上硬下软，收缩性，裂隙发育物理力学性质：〔1〕天然含水量、孔隙比、界限含水量都很高，但有较高力学强度和较低的压缩性；〔2〕各种指标变化幅度大。3、软土一般指天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状态的粘性土；如淤泥、淤泥质土及其它高压缩性饱和粘性土、粉土等。工程性质：〔1〕触变性〔2〕流变性〔3〕高压缩性〔4〕低强度〔5〕低透水性〔6〕不均匀性4、膨胀土对环境〔湿热〕变化敏感的土；发生膨胀和收缩，膨胀力；强度较高、压缩性中偏低—误当好土；当含水量增加和受扰动后，强度明显降低，压缩性增加5、冻土指温度等于或低于零度、且含有冰的各类土；分：季节性冻土和多年冻土。季节性冻土的工程性质：冻结状态时，较高强度和低压缩性；融化后，承载力降低，压缩性增加。6、盐渍土指含有较多〔>0.5%〕易溶盐类的土，具吸湿、松胀等特性。形成原因：干旱半干旱地区，水蒸发量大，降雨量小，毛细作用强，盐分在地表聚集盐渍土的工程性质：不同类型有不同特点，一般有腐蚀性。第三节岩石的野外鉴别一、岩浆岩的鉴别方法1、先看岩石整体颜色的深浅岩浆岩颜色的深浅，是岩石所含深色矿物多少的反映。一般来说，从酸性到基性，深色矿物的含量是逐渐增加的，故岩石的颜色由浅变深。如果岩石是浅色的，那就可能是花岗岩或正长岩等酸性或偏于酸性的岩石。2、分析岩石的结构和构造岩浆岩的结构和构造特征，是岩石生成环境的反映，如果岩石是全晶质粗粒、中粒或似斑状结构，说明很可能是深成岩：如果是细粒、微粒或斑状结构，那么可能是浅成岩或喷出岩；如果斑晶细小或为玻璃质结构，那么为喷出岩；如果具有气孔、杏仁或流纹状构造，那么为喷出岩。3、分析岩石的主要矿物成分，确定岩石的名称二、沉积岩的鉴别方法鉴别沉积岩时，可以先从观察岩石的结构开始，结合岩石的其他特征，先将所属的大类分开，然后再作进一步分析，确定岩石的名称。触摸有明显含砂感的，一般是属于碎屑岩类的岩石。断裂面暗淡呈土状，硬度低，触摸有滑腻感的，一般多是粘土类的岩石。具结晶结构的可能是化学岩类。1、碎屑岩可先观察碎屑粒径的大小，其次分析胶结物的性质和碎屑物质的主要矿物成分。2、粘土岩常见的粘土岩主要的有页岩和泥岩两种，页岩层理清晰，一般沿层理能分成薄片，风化后呈碎片状，而泥岩层理不清晰、风化后呈碎块状。3、化学岩常见的化学岩，主要的有石灰岩、白云岩和泥灰岩等，它们的外观特征都很类似，区别在于方解石、白云石及粘土矿物的含量有差异，故采用盐酸试剂进行鉴别。石灰岩遇盐酸起泡强烈，泥灰岩遇盐酸起泡，但泡沫混浊，干后往往留有泥点，白云岩遇盐酸不起泡，或者反响微弱，但当粉碎成粉末之后，那么发生显著泡沸现象，并常伴有咝咝的响声。三、变质岩的鉴别方法鉴别变质岩时，可以先从观察岩石的构造开始。根据构造，首先将变质岩区分为片理构造和块状构造的两类。然后可进一步根据片理特征和主要矿物成分，分析所属的亚类，确定岩石的名称。第四节土的野外鉴别参照《工程地质手册》粘性土及粉土的野外鉴别第二章新构造运动第一节概述新构造运动，是相对地史期间的构造运动而言的，其下限各家认识不一，有说上新世以来的叫新构造，有说第四纪以来的叫新构造〔第四纪的下限认识也不一致，国外放在1.64Ma，中国现置于2.48Ma〕，有人那么认为只有几千年或上万年，直接与人类的生存和活动有关。新构造研究的内容也较广泛，除水平运动、垂直运动及保存在第四系里的构造变动外，还涉及火山，地震，和为构造作用控制〔或与构造作用关联的〕外力地质作用，象地表侵蚀、河流袭夺、温泉和地下水活动等。新构造研究的意义是显而易见的：它直接关系到人类的生存环境和各项工程建设，因为人不是树栖穴居的动物。日本可能是世界上新构造活动最强的国家。今天，九重、阿苏、云仙岳等火山还在冒烟，也经常喷点火山弹出来；富士、箱根等可能是休眠火山。日本是个多地震的国家，以至有传说日本的房子是带轱辘的，一地震房子就跑了。这种新构造活动性来自太平洋板块的俯冲和对亚洲的挤压，日本列岛构造上是一岛弧。意大利的西海岸也是著名的新构造活动区，维苏威火山是全球著名的“灾害型〞火山，还有一座埃特纳火山，前不久还喷发了一次〔与我国的张家口地震大致同时〕。不过，意大利西海岸火山岩带喷溢的火山岩是高钾的碱性熔岩，与日本岛弧的安山岩迥异。这说明该区不是处于挤压环境而是张裂环境中。该区多地震，除构造地震外还有火山地震，但烈度较低。美国西海岸是西半球最强烈的新构造活动区，尤其以地震令人胆寒，也有活火山，象圣海伦斯火山等。美国西海岸最主要的构造是圣安德列斯断裂，是一条巨大的平移断裂，它分开了美洲板块和太平洋板块。换言之，因为洋壳的消减，一局部详中脊及连接洋中脊的转换断层跑到陆地上来了。陆内也有许多新构造活动区。中国黑龙江的五大连池、吉林长白山和云南腾冲等是第四纪火山活动区，京津唐、川西、云南等那么是地震多发区。青藏高原现今的地貌，也是新构造运动造成的，被视作地球的第三极。青藏高原的大面积隆起对大气圈环流、印度洋暖湿气流的北行都有重要影响。当然，新构造运动除造成灾害和对工程建设带来了不利外，也有它积极的一面。在陆内，新构造活动中蕴含了地热、温泉或矿泉、旅游等资源。在沿海地区，强烈的沉积可造成数千米厚的第四系沉积，在高地热的背景下，这些沉积中的有机质会很快转变成烃类而形成具经济价值的油气资源。第二节新构造运动特征新构造运动是指晚第三纪以来的地质构造活动，它与地震活动的关系比地质历史上其它时期的构造运动更为密切。安徽区域内新构造运动是在以断裂和岩浆活动为主的燕山运动的根底上，地壳进一步的开展和演化而形成的。新构造运动遗迹在全省较为普遍，形式也多种多样，大致可归纳为大面积的沉降运动、大面积的上升运动、断裂活动及其相伴的岩浆活动、温泉出露、地震活动等。一、大面积的沉降运动从现代地形来看，安徽北部地区地势低平，河渠纵横交错，属华北平原的东南缘。根据新第三、第四系的沉积，现代地貌水系特征及近代地形变测量等方面资料的综合分析，皖北地区在新构造时期处于沉降过程之中，但沉降幅度和方式均表现出明显的区域性差异。【沉降幅度的差异】从新第三系和第四系的沉积等厚度线分析，皖北地区在新构造时期的沉降幅度总体上存在着东西、南北的差异。北部的淮北地区沉降幅度大，一般在几百米至千米，南部的合肥盆地沉降幅度小，仅几十米至几百米。这两个地区都具有西部沉降幅度大、东部沉降幅度小的特点，在皖北地区的西北部界首—亳县一带，最大沉降幅度达千米以上。【沉降方式的差异】在新构造运动期间，淮北地区持续沉降，普遍接受了新第三系至第四系的沉积。合肥盆地在新构造运动早期〔晚第三纪〕普遍上升，一般缺失新第三系的沉积。第四纪时，合肥盆地轻微下降，第四系的沉积厚度一般在几十米左右。根据对现代地貌水系、地形变测量资料的分析研究，淮北地区在整体沉降过程中，存在着近代的由西北向东南的掀斜运动，具体表现在：皖北地区在新构造运动早期和挽近时期，沉降运动的方式发生了变异，沉降中心由过去的西北部迁至现今的东南部靠淮河一线。沿淮河发育了众多的湖泊、沼泽和洼地，淮河以北的支流大多从西北平行流向淮河，呈现出现代地形西北高、东南低的大趋势。淮河在长淮卫和浮山集一段〔长70公里〕低于海平面的河槽有10处，最深达－14．4米。从1953年至1980年，淮北地区的西北部界首至亳县一带上升了约30毫米，东南部靠淮河的五河—二、大面积的上升运动安徽总的地貌特征是南部高，北部低，呈阶梯状过渡。南部的大别山区和皖南山区大面积的整体抬升，主要表现在多级夷平面和阶地、成层岩溶，深切河谷及新第三系和第四系地层缺失或不发育等几个方面。在整体上升的内部，同样存在上升幅度和方式的地区性差异。【上升运动的间歇性】大别山区和皖南山区普遍发育了4—5级夷平面和3—4级阶地及成层岩溶现象。上述两地区在整体上升的过程中至少存在着几次较大的稳定时期，表现出间歇性的特征。安徽沿江地区在上升运动中也表现出间歇性，除局部山麓地区有新第三系堆积外，一般都缺失其沉积，第四系的沉积也很薄，且多分布在低洼的盆地内。该区广泛存在标高为—100米的夷平面及—【上升幅度的差异】大别山和皖南山区在整体上升过程中，因受其内部及边缘的老断裂新活动的影响，造成了各块体上升幅度的不一致，其明显特征是呈阶梯状地貌，由隆起的中心〔即现代水系分水岭的部位〕向北依次由中山过渡到低山丘陵、丘陵平原。三、断裂活动新构造时期安徽省断裂活动有两种情况：一是老断裂的继承性活动，但性质发生了变化，在一定程度上反映了老断裂具有的区域性或深成性。二是产生新的断裂，即具有新生性，这种断裂在规模上一般较小，并且是断断续续地出现。上两种情况中，以老断裂的继承性活动为主，主要有北北东、北东、北西、北西西向四组。这些断裂常分布在断块与断块之间，或山区与平原的交接地带，对全省现代地貌水系发育、晚新生代的沉积、岩浆活动、温泉分布、地震活动及新构造分区均起重要作用。新构造时期的活动断裂，特别是具有继承性活动的深大断裂，它们在三度空间上的展布、结构演化、活动历史、活动方式、活动速率及运动性质等方面都是极其复杂的。一条断裂在不同地段也往往具有不同的活动性，但是在晚新生代构造应力场的统一作用下，上述断裂系统中不同走向的断裂具有一定的活动方式，即郯—庐断裂带以西的北北东向断裂以右旋剪切挤压为主，北西西及北西向断裂具有左旋张扭活动性质，郯—庐断裂带以东的北东向断裂具有右旋挤压性质。郯—庐断裂带是斜贯中国东部大陆一条规模巨大。分割了不同大地构造单元的构造活动带，在新构造运动期间活动十分强烈。展露在安徽的郯—庐断裂带南段在新构造时期的构造活动主要表现在显著的地貌水系特征、卫星影象特征、控制新生代盆地的发育及岩浆活动、多处出露第四纪断层等几个方面。四、岩浆活动新构造时期，安徽境内岩浆活动以玄武岩喷溢为主，伴随着一些岩脉和次山岩的侵入，主要分布于皖东北地区嘉山、来安、天长三县，现有的火山口共有八处，其中女山、团山、小横山、鲁山、小嘉山、中嘉山六处较为典型。从玄武岩的喷发韵律及岩相特征分析，存在着两个较长的喷发间断，可划为三个喷发旋回，每个旋回又有屡次喷发的特点，喷发期主要在中新世和上新世。从玄武岩的分布特征分析，皖东地区和邻省主要呈北西和北北东向两个条带展布，分别受北西和北北东向断裂活动的控制，其中以北西向带条为主。玄武岩的喷发方式为裂隙——中心式。女山火山口，不同于邻近地区的中—上新世火山锥，具有完整的火山锥体、发育的羊尾沟、碱性的玄武岩成分〔碧玄岩〕、缺乏塌陷构造和次火山岩相侵入体等特征，时代属早更新世。五、温泉安徽境内温泉出露点有27个，其中21个点的位置较为确切，17个点的资料较为完整。温泉的地域上的分布，多集中在大别山、皖南山区及沿江巢县—含山一带，在成因上是深循环地下水受地热及岩浆残留高温热液活动的影响，并通过断裂带上升溢出。全省温泉的地质环境特征，一是循其深大断裂派生的断层或破碎带出露，如庐江县东汤池、舒城县西汤池等；二是和燕山期〔晚期为主〕岩浆岩及脉岩关系密切，如黄山温泉位于花岗岩体内，沿北西向断裂破碎带溢出。舒城县西汤池、山七里河、岳西县黄尾河等温泉出露于燕山早期或晚期花岗岩中；三是多在断裂构造的复合部位出露，如和县香泉、巢县半汤等温泉；四是新构造上升区温泉数量较多，如大别山和皖南山区的温泉。六、构造应力场根据晚第三纪以来，安徽境内断裂活动性质及组合关系、震源机制解特征和地应力测量成果的综合分析，全省晚新生代构造应力场大致以郯—庐断裂带为界分为北部和南部两个大区。北部区主压应力方向为北东东—南西西〔或北东—南西〕，南部区为北西西—南东东〔或北西—南东〕方向。北部区表现为北北东向断裂的右旋剪切挤压，北西、北西西向断裂的左旋张扭运动，南部地区主要是北东向断裂的右旋挤压逆冲。全省37个震源机制解的统计分析说明，现代构造应力场继承了晚新生代构造应力场的主要特点，以水平挤压为主，主压应力轴仰角为29°±16°。在肥中断裂以北的皖北地区主压应力轴优势方位为北东78°，这一地区以南，主压应力轴以北西55°为优势取向。在金寨、霍山、巢县、桐城一带存在着上述两种应力场的转化过渡地带，这里发生的地震主压应力轴有两种取向，有时北东东，有时北西西方向。全省现代构造应力场的背景是挽近时期太平洋板块和菲律宾板块对中国东部大陆的共同作用。这两大板块对中国东部大陆作用的分界线大约在北纬31°左右，在安徽即是金寨、霍山、巢县、桐城一带。小结新构造运动：1、岩石圈的快速颤抖---地震2、岩石圈的水平运动。岩石圈的水平移动已通过地质，地球物理的方法及仪器测量证实。大陆在漂移，海底扩张间在相互作用已经成为地球科学中的事实。3、岩石圈的升降运动。多层溶洞，河流阶地，深切河曲均为新构造上升的证据，沿海地区利用海岸线变迁的遗迹也可以确定构造运动地存在。古构造运动：1、地层厚度及岩相特征沉积物地存在，如山前磨拉石的沉积可以显示造山带快速隆生过程。地层厚度是地壳下降的标志。2、地层接触关系。分为整合关系和不整合关系。整合关系反映了一个地区构造运动长期处于相对稳定的状态。不整合解除关系分为平行不整合和角度不整合。都说明地壳的抬升运动。3、地质构造地址构造的两种根本类型，褶皱构造以及断裂构造，是研究故构造运动的可靠证据。一般来说，大型平缓的隆起，坳陷，穹隆，断陷盆地构造等及一些高角度倾向滑移断层是发生区域性隆生运动的证据，而线性褶皱和大规模逆冲推覆断层及一些走向滑动断层等石发生水平运动的记录第三章地貌及第四纪地质第一节概述地球历史的最新阶段，新生代最后一个纪。关于其下限一直存在争议，支持较多的有1.8Ma和2.6Ma。虽然国际地层委员会推荐的第四纪的下界年龄为1.80Ma，但是由于2.6〔开始为2.48〕Ma是黄土开始沉积的年龄，因而我国地质学家，尤其是第四纪地质学家根本都采用后者。这一时期形成的地层称第四系。第四系一名是法国学者J.德努瓦耶于1829年提出的〔见新生代〕。从第四纪开始，全球气候出现了明显的冰期和间冰期交替的模式。第四纪生物界的面貌已很接近于现代。哺乳动物的进化在此阶段最为明显，而人类的出现与进化那么更是第四纪最重要的事件之一。哺乳动物在第四纪期间的进化主要表现在属种而不是大的类别更新上。第四纪前一阶段——更新世早期哺乳类仍以偶蹄类、长鼻类与新食肉类等的繁盛、开展为特征，与第三纪的区别在于出现了真象、真马、真牛。更新世晚期哺乳动物的一些类别和不少属种相继衰亡或灭绝。到了第四纪的后一阶段——全新世，哺乳动物的面貌已和现代根本一致。大量的化石资料证明人类是由古猿进化而来的。古猿与最早的人之间的根本区别在于人能制造工具，特别是制造石器。从制造工具开始的劳动使人类根本区别于其它一切动物，劳动创造了人类。另一个主要特点是人能直立行走。从古猿开始向人的方向开展的时间，一般认为至少在1000万年以前。第四纪的海生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、小型有孔虫、六射珊瑚等占主要地位。陆生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、介形类为主。其它脊椎动物中真骨鱼类和鸟类继续繁盛，两栖类和爬行类变化不大。高等陆生植物的面貌在第四纪中期以后已与现代根本一致。由于冰期和间冰期的交替变化，逐渐形成今天的寒带、温带、亚热带和热带植物群。微体和超微的浮游钙藻对海相地层的划分与比照仍十分重要。第四纪包括更新世和全新世，相应地层称更新统和全新统。第四纪下限确实定，意见分歧较大。1948年第十八届国际地质大会确定，以真马、真牛、真象的出现作为划分更新世的标志。陆相地层以意大利北部维拉弗朗层，海相以意大利南部的卡拉布里层的底界作为更新世的开始。中国以相当于维拉弗朗层的泥河湾层作为早更新世的标准地层。其后，应用钾氢法测定了法国和非洲相当于维拉弗朗层的地层底界年龄约为180万年。因此，许多学者认为第四纪下限应为距今180万年。1977年国际第四纪会议建议，以意大利的弗利卡剖面作为上新世与更新世的分界，其地质年龄约为170万年。对中国黄土的研究说明，约248万年前黄土开始沉积，反映了气候和地质环境的明显变化，认为第四纪约开始于248万年前。还有学者认为，第四纪下限应定为330～350万年前。第二节第四纪的特征一、地层划分第四纪地层的划分主要依据沉积物的岩石性质及地质年龄。第四纪沉积物分布极广，除岩石裸露的陡峻山坡外，全球几乎到处被第四纪沉积物覆盖。第四纪沉积物形成较晚，大多未胶结，保存比拟完整。第四纪沉积主要有冰川沉积、河流沉积、湖相沉积、风成沉积、洞穴沉积和海相沉积等。其次为冰水沉积、残积、坡积、洪积、生物沉积和火山沉积等。二、生物进化第四纪生物与第三纪相比，在分布和组成上发生了明显的变化。哺乳动物与上新世相比有很大进化，如欧洲及邻近的亚洲局部现生的119个种中只有6个在上新世生存过。植物界的进化比拟缓慢，西北欧的植物约80％在第四纪开始时即已存在。第四纪冰期时，大陆冰盖向南扩展，动植物也随之向南迁移。间冰期期间动植物向北迁移。冰期和间冰期植被带的移动范围最大可达纬度30°，在地层剖面中可明显地看到喜冷和喜暖动植物群的交替现象。第四纪后期，大型陆生哺乳动物发生过大规模绝灭。在北美，大型哺乳动物的属有70％绝灭，欧洲和非洲比例小得多。这一大规模绝灭发生于距今15000～9000年。发生大规模绝灭的原因主要是人类的狩猎活动，其次是自然环境的变迁。第四纪不同时期出现不同的动物群。欧洲早更新世具代表性的是维拉弗朗动物群，出现了真马、真牛、真象；中更新世以克罗默尔动物群为代表；晚更新世时出现了许多极地动物。北美早更新世有布朗克动物群，中更新世有伊尔文顿动物群，晚更新世有兰错伯累动物群。中国北方那么有早更新世泥河湾动物群，中更新世周口店动物群，晚更新世萨拉乌苏动物群。三、第四纪冰川第四纪大冰川期，距今约200万年。地球史上最近一次大冰川期。冰川的发生是极地或高山地区沿地面运动的巨大冰体。由降落在雪线以上的大量积雪，在重力和巨大压力下形成，冰川从源头处得到大量的冰补给，而这些冰融化得很慢，冰川本身就发育得又宽又深，往下流到高温处，冰补给少了，冰川也愈来愈小，直到冰的融化量和上游的补给量互相抵消。一般冰川为舌状，冰川面往往上下不平，有的地方有深的裂口，即冰隙。冰川可分为大陆冰川和山岳冰川两大类。第四纪时欧洲阿尔卑期山山岳冰川至少有5次扩张。在我国，据李四光研究，相应地出现了鄱阳、大姑、庐山与大理4个亚冰期。现代冰川覆盖总面积约为1630万平方公里，占地球陆地总面积的11％。我国的现代冰川主要分布于喜马拉雅山〔北坡〕、昆仑山、天山、祁连山和横断山脉的一些顶峰区，总面积约57069平方公里。四、海平面变化第四纪期间由于气候变化、地壳运动等原因引起的海平面升降。包括绝对变化和相对变化两方面含义。目前的研究多从相对变化入手，即以陆地为基准，按不同时期海平面与陆地基准的相对高度关系来判别海平面的变动。其变化原因很多。1841年麦克拉伦〔C.Maclaren〕首先提出更新世海平面的振荡性，认为海平面变化是气候变化所致，并称之为冰川型海面变化。1865年杰米森〔TJamieson〕提出冰川均衡运动理论，认为气候变化引起冰盖消长，使地壳发生变形。他将海平面变化曲线主要归结于区域构造运动的性质和幅度，以及沉积物压缩性等原因。1906年，休斯〔E.Suess〕提出〔全球〕海面升降〔eustasy〕理论，认为沉积物增加会引起全球性海面上升；地壳沉降形成洋盆时，那么引起海面下降。意指，海进和海退是洋盆容积变化的结果，全球性海面变化并不包括海水量的增减。20世纪50年代末至70年代早期，海平面变化研究工作迅速地由定性阶段开展到定量阶段。大量14C数据说明，最后一次冰川作用始于70000年前，距今18000年左右到达最盛期，约止于10000年前。冰川最盛期的最低海面位置，随着冰盖厚度研究的深入而有较大进展：1950年以前估算值为-100米左右；1969年弗林特〔R.F.Flint〕根据1953年以后南极大冰盖厚度，修正为-132米；中国黄、东海大陆架，距今15000年前的最低海面为-150～-160米。对全新世早期海平面迅速上升运动，已获得比拟一致的看法；对近6000多年来的海面变化，主要有3种不同的观点：①大西洋期结束时海平面比现在高约3米；②全新世不存在高海面；③3600年来海平面是稳定的。有人从地球流变学观点出发，认为地球是粘弹性体，冰盖消长引起的冰川均衡作用〔glacio-isostasy〕对远距离地区也是重要的；冰盖消长引起的洋盆