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第第1章章 矿物与岩石矿物与岩石返回总目录1上次课复习内容上次课复习内容绪论绪论工程地质学的任务及在工程建设中的作用：工程地质学的任务及在工程建设中的作用：1.1.地质学；地质学；2.2.工程地质学；工程地质学；3.3.工程地质学的任务；工程地质学的任务；4.4.工程地质在工程建设中的作用工程地质在工程建设中的作用 地球概述地球概述 地地球球具具有有层层圈圈构构造造，地地壳壳是是固固体体地地球球最最外外部部的的层层圈圈。塑塑造造地地壳壳面面貌貌的的自自然然作作用用称称地地质质作作用用。元元素素、矿矿物物、岩岩石石是是组组成成地地壳壳的的基基本本单位。单位。1.1.地球的层圈构造地球的层圈构造外部圈层外部圈层:大气圈、水圈和生物圈大气圈、水圈和生物圈内部圈层内部圈层:地壳、地幔及地核地壳、地幔及地核2 地球的内部圈层地球的内部圈层3 喜马拉雅山的形成喜马拉雅山的形成42.2.地壳物质的组成地壳物质的组成 基基本本物物质质:各各种种化化学学元元素素,如如氧氧、硅硅、铝铝、铁铁、钙钙、钠钠、钾、镁钾、镁 （养闺女贴给哪家美）（养闺女贴给哪家美）基本单位：岩石和地层基本单位：岩石和地层3.3.地质作用地质作用内力地质作用内力地质作用:(1)(1)能能量量来来源源:地地球球自自转转产产生生的的动动能能和和放放射射性性元元素素蜕蜕变变产产生的热能生的热能;(2)(2)表现形式表现形式:地壳运动岩浆活动、变质作用和地震地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震(3)(3)作用结果作用结果:塑造山岭与凹地，是地形变化主导因素塑造山岭与凹地，是地形变化主导因素外力地质作用外力地质作用:(1)(1)能能量量来来源源:太太阳阳辐辐射射热热能能以以及及重重力力位位能能、日日月月及及天天体体引力引力(2)(2)表现形式表现形式:风化、剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩风化、剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩(3)(3)作用结果作用结果:削平高山，填平凹地削平高山，填平凹地 5第第1章章 矿物与岩石矿物与岩石教学目的教学目的：1.掌握矿物、造岩矿物的概念及矿物的主要物理性质掌握矿物、造岩矿物的概念及矿物的主要物理性质；矿物的肉矿物的肉眼鉴定眼鉴定;2.2.掌握岩石的形成，物质组成，结构与构造。掌握岩石的形成，物质组成，结构与构造。本章重点本章重点:矿物的物理性质；岩石的矿物成分、结构和构造；肉眼鉴定矿物、矿物的物理性质；岩石的矿物成分、结构和构造；肉眼鉴定矿物、岩石的方法。岩石的方法。本章难点本章难点:矿物的物理性质；岩石的结构和构造。矿物的物理性质；岩石的结构和构造。6矿物矿物是是指地壳中的化学元素在地质作用下形成的、具有一指地壳中的化学元素在地质作用下形成的、具有一定化学成分和物理性质的单质或化合物。定化学成分和物理性质的单质或化合物。自然界的矿物按其成因可分为三大类型：自然界的矿物按其成因可分为三大类型：1.1.原生矿物原生矿物 :岩浆冷却岩浆冷却2.次生矿物次生矿物 :外力风化外力风化3.变质矿物变质矿物:内力变质作用内力变质作用 第第1节节 造岩矿物造岩矿物一、矿物一、矿物7造岩矿物造岩矿物目前已发现的矿物在3 000种以上，但构成岩石的主要成构成岩石的主要成分并对岩石性质起决定性影响的矿物分并对岩石性质起决定性影响的矿物不过30多种，它们占岩石成分的90%。一般把这些矿物称为造岩矿物造岩矿物，其中又以长石、石英、辉石、角闪石、橄榄石、黑云母、方解石、白云石最重要，它们的含量决定了岩石的名称及主要性质。81.晶形：单晶和集合体晶形：单晶和集合体2.颜色颜色（1）自）自色色：矿物本身所固有的颜色，如赤铁矿多呈红色，黄铁矿矿物本身所固有的颜色，如赤铁矿多呈红色，黄铁矿多呈铜黄色等。多呈铜黄色等。（2 2）假色假色：矿物中含有杂质矿物中含有杂质。如石英，一般为无色或白色，含杂如石英，一般为无色或白色，含杂质时可呈黄、红、棕、绿等色质时可呈黄、红、棕、绿等色 3.条痕条痕：矿物粉末的颜色。如：矿物粉末的颜色。如赤铁矿，整块的颜色可呈红、黑、赤铁矿，整块的颜色可呈红、黑、钢灰等色，但其粉末只是樱红色；黄铁矿的颜色为铜黄色，粉末钢灰等色，但其粉末只是樱红色；黄铁矿的颜色为铜黄色，粉末为黑绿色。为黑绿色。二、矿物的物理性质二、矿物的物理性质是鉴别矿物的重要依据94.光泽光泽：矿物表面对可见光的反射能力。矿物表面对可见光的反射能力。依据反射的强弱可以分为依据反射的强弱可以分为金属光泽金属光泽(如金、银、铜，辉锑矿如金、银、铜，辉锑矿)；半金属光泽半金属光泽(如赤铁矿，褐铁矿如赤铁矿，褐铁矿)；非金属光泽非金属光泽（玻璃光泽玻璃光泽 ，水晶水晶；油脂光泽油脂光泽 ，石英断口石英断口；珍珠光珍珠光泽泽 ，云母，云母；丝绢光泽丝绢光泽 ，纤维石膏及石棉，纤维石膏及石棉；金刚光泽，闪锌矿。；金刚光泽，闪锌矿。5.5.硬度：硬度：矿物抵抗机械作用矿物抵抗机械作用(如刻划、压入、研磨如刻划、压入、研磨)的能力。的能力。德国矿德国矿物学家摩氏物学家摩氏(FMobs)(FMobs)取自然界常见的取自然界常见的1010种矿物作为标准种矿物作为标准（表表1-21-2）。摩氏硬度。摩氏硬度计计:滑石滑石、石膏石膏、方解石方解石、萤石萤石、磷灰石磷灰石、长石长石、石英石英、黄玉黄玉、刚玉刚玉、金刚石金刚石注注：为为记记忆忆这这1010种种矿矿物物，可可用用顺顺口口溜溜方方法法，即即只只记记矿矿物物的的第第一一个个汉汉字字：“滑滑石石方萤磷；长石黄刚金方萤磷；长石黄刚金”。或。或“滑石方、萤石长、石英黄玉、刚金刚滑石方、萤石长、石英黄玉、刚金刚”。野外野外:软铅笔软铅笔1,1,指甲指甲2,2,小刀小刀3-4,3-4,玻璃玻璃5,5,钢刀刃钢刀刃6-7.6-7.106.解理解理：矿物受敲击后，常沿一定方向裂开成光滑平面，这种特矿物受敲击后，常沿一定方向裂开成光滑平面，这种特性称为解理，裂开的光滑平面称为解理面。性称为解理，裂开的光滑平面称为解理面。解理分为一组解理解理分为一组解理(如云母如云母)、二组解理、二组解理(如长石如长石)、三组解理、三组解理(如方如方解石解石)及多组解理。及多组解理。解理又可分为：极完全解理（云母）、完全解理解理又可分为：极完全解理（云母）、完全解理(如方解石如方解石)、中、中等解理等解理(正长石正长石)、不完全解理（磷灰石）。、不完全解理（磷灰石）。7.断口断口:若矿物受敲击后，裂开面无一定方向，呈各种凹凸不平的若矿物受敲击后，裂开面无一定方向，呈各种凹凸不平的形状，如锯齿状形状，如锯齿状(石膏石膏)、贝壳状、贝壳状(石英石英)、平坦状（石引石）、土、平坦状（石引石）、土状（铝土矿）、粒状（大理石）等，则称为断口。状（铝土矿）、粒状（大理石）等，则称为断口。8.8.特性特性:如磁性如磁性(磁铁矿磁铁矿)、弹性、弹性(云母云母)、挠性、挠性(绿泥石绿泥石)、滑感、滑感(滑石滑石)、咸味、咸味(岩盐岩盐)、比重大（重晶石）、嗅味（硫磺）等物理性质以、比重大（重晶石）、嗅味（硫磺）等物理性质以及与冷稀盐酸发生化学反应而产生气泡及与冷稀盐酸发生化学反应而产生气泡(CO)(如方解石、白云石如方解石、白云石)等现象。等现象。11常见造岩矿物：常见造岩矿物1.石英石英122.长石长石斜长石斜长石正长石正长石13 3.角闪石角闪石角闪石角闪石144 .辉石辉石辉石辉石155.滑石滑石6.橄榄石橄榄石167.云母云母 17 第第 2节节 岩石岩石自然界岩石的种类很多，根据成因可分为三自然界岩石的种类很多，根据成因可分为三大类，即：岩浆岩大类，即：岩浆岩(火成岩火成岩)、沉积岩、沉积岩(水成岩水成岩)和变质岩。和变质岩。一、一、岩浆岩的概念及产状岩浆岩的概念及产状18岩岩石石:是是在在地地质质作作用用下下产产生生的的，由由一一种种矿矿物物或或多多种种矿矿物物以以一一定定的的规规律律组组成成的的自自然然集集合合体体。由由于于地地质质作作用用的的性性质质和和所所处处环环境境不不同同，不不同同的的岩石的矿物成分、化学成分、结构和构造等内部特征也有所不同。岩石的矿物成分、化学成分、结构和构造等内部特征也有所不同。岩浆岩岩浆岩沉积岩沉积岩变质岩变质岩岩石岩石19一、一、岩浆岩岩浆岩 岩浆岩岩浆岩,又称火成岩又称火成岩，是由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固，是由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固而成的岩石。岩浆是熔融体，具有流动性。而成的岩石。岩浆是熔融体，具有流动性。岩浆沿断裂带或地壳薄弱地带侵入到地壳上部称为侵入作用；岩浆沿断裂带或地壳薄弱地带侵入到地壳上部称为侵入作用；岩浆喷出地表，称为喷出作用。岩浆喷出地表，称为喷出作用。在地壳较深的地方在地壳较深的地方(一般是距地表一般是距地表3km以下以下)由侵入作用形成的岩石由侵入作用形成的岩石称为称为深成岩深成岩；在地表由喷出作用形成的岩石称为在地表由喷出作用形成的岩石称为喷出岩喷出岩；在地壳浅处在地壳浅处(通常是地表以下通常是地表以下3km以内以内)形成的岩石称为形成的岩石称为浅成岩浅成岩。20岩浆岩是怎样形成的岩浆岩是怎样形成的21（一）岩浆岩的矿物成分（一）岩浆岩的矿物成分浅色矿物和暗色矿物两类。浅色矿物和暗色矿物两类。浅色矿物富含硅、铝，如正长石、斜长石、石英、白云母等；浅色矿物富含硅、铝，如正长石、斜长石、石英、白云母等；暗色矿物富含铁、镁，如黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。暗色矿物富含铁、镁，如黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。（二）岩浆岩的结构和构造（二）岩浆岩的结构和构造1.结结构构：指指构构成成岩岩石石的的(单单个个)矿矿物物的的结结晶晶程程度度、颗颗粒粒的的大大小小和和形形态及彼此之间的组合方式。态及彼此之间的组合方式。按颗粒大小：绝对大小，粗，中，细；相对大小，等粒，不等粒按颗粒大小：绝对大小，粗，中，细；相对大小，等粒，不等粒按结晶程度：全晶质、半晶质、隐晶质、非晶质按结晶程度：全晶质、半晶质、隐晶质、非晶质2.构构造造：指指构构成成岩岩石石的的矿矿物物集集合合体体之之间间或或矿矿物物集集合合体体与与岩岩石石的的其其他组成部分之间的排列及充填方式，反映出岩石的外貌特征。他组成部分之间的排列及充填方式，反映出岩石的外貌特征。块状；流纹、气孔、杏仁块状；流纹、气孔、杏仁(三三)岩浆岩的分类（双向）岩浆岩的分类（双向）横方向：横方向：按按sio2含量（酸性含量（酸性65、中性、中性65-50、基性、基性50-45、超基性、超基性45）；）；纵纵方方向向：按按形形成成环环境境产产状状：深深成成岩岩（岩岩基基、岩岩株株），浅浅成成岩岩（岩岩盘盘、岩岩床床、岩岩脉与岩墙脉与岩墙），喷出岩（火山锥、熔岩流），喷出岩（火山锥、熔岩流）22(四四)、常见岩浆岩、常见岩浆岩（1）花岗岩，（）花岗岩，（2）流纹岩）流纹岩，（3）闪长岩，（）闪长岩，（4）辉长岩，）辉长岩5）玄武岩，（）玄武岩，（6）橄榄岩。）橄榄岩。23花岗岩花岗岩24流纹岩流纹岩流纹岩流纹岩25安山岩安山岩安山岩安山岩安山岩安山岩26玄武岩玄武岩27黑耀岩黑耀岩28浮石浮石29二、沉积岩二、沉积岩 沉沉积积岩岩是是指指在在地地表表或或接接近近于于地地表表的的岩岩石石遭遭受受风风化化剥剥蚀蚀破破坏的产物，经搬运、沉积和固结成岩作用而形成的岩石。坏的产物，经搬运、沉积和固结成岩作用而形成的岩石。沉积岩在地表分布极广，出露面积约占陆地表面积的沉积岩在地表分布极广，出露面积约占陆地表面积的75%。沉积岩的形成过程是一个长期而复杂的外力地质作用过程，沉积岩的形成过程是一个长期而复杂的外力地质作用过程，一般可分为一般可分为四个阶段四个阶段：1.松散破碎阶段；松散破碎阶段；2.搬运作用阶段；搬运作用阶段；3.沉积作用阶段；沉积作用阶段；4.固结成岩阶段固结成岩阶段。30 沉积岩是怎样形成的沉积岩是怎样形成的31(一一)沉积岩的成分沉积岩的成分 1.碎屑矿物碎屑矿物(石英、长石石英、长石)2.粘土矿物（高岭石、粘土矿物（高岭石、蒙脱石、蒙脱石、伊利石）伊利石）3.化学沉积矿物（方解石、化学沉积矿物（方解石、白云石白云石、石膏、石膏）（二）沉积岩的（二）沉积岩的结构结构和构造和构造 1.结构结构 砾状砾状 2mm(1)碎屑结构碎屑结构：砂质砂质 20.05mm 粉砂质粉砂质 0.05mm0.005mm胶结类型：硅质胶结类型：硅质 泥质泥质 铁质铁质 钙质钙质(2)泥质结构泥质结构 (0.005mm)(3)结晶结构结晶结构(4)生物结构生物结构32沉积岩的结构特征沉积岩的结构特征砂粒粉粒粘粒砂粒孔隙胶结物332.构造构造平行层理斜层理波状层理印模粒序层理交叉层理沉积岩的层理构造沉积岩的层理构造343.沉积岩的其它构造沉积岩的其它构造层面构造 化石结核(黄土钙质结核、石灰岩硅质结核）35(三三)沉积岩分类沉积岩分类 1.碎屑岩：碎屑岩：2.砂岩、砾岩砂岩、砾岩3.粘土岩：泥岩、页岩粘土岩：泥岩、页岩4.化学岩及生物化学岩：石灰岩、白云岩、生物屑灰岩化学岩及生物化学岩：石灰岩、白云岩、生物屑灰岩常见岩石常见岩石砾岩砾岩36砂岩砂岩(d=2-0.05mm)37页岩页岩(d0.005mm)38石灰岩石灰岩39白云岩白云岩40三、三、变质岩变质岩 地壳中先成岩石，由于构造运动和岩浆活动等所地壳中先成岩石，由于构造运动和岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化，使原来岩石的成分、造成的物理、化学条件的变化，使原来岩石的成分、结构、构造等发生一系列改变而形成的新岩石，称为结构、构造等发生一系列改变而形成的新岩石，称为变质岩变质岩。这种使岩石发生质的变化的过程，称为这种使岩石发生质的变化的过程，称为变质变质作用作用。引起变质作用的因素有温度、压力及化学活动性引起变质作用的因素有温度、压力及化学活动性流体。流体。41 根据变质作用的地质成因和变质作用因素，根据变质作用的地质成因和变质作用因素，变质作用分为变质作用分为：1、接触变质作用、接触变质作用岩岩浆浆活活动动的的侵侵入入，使使接接触触带带的的围围岩岩发发生生重重结结晶晶或或产产生生新矿物。新矿物。2、动力变质作用（又称碎裂变质作用、动力变质作用（又称碎裂变质作用)构构造造运运动动使使原原岩岩及及其其组组成成矿矿物物发发生生变变形形、机机械械破破碎碎及及轻微的重结晶。轻微的重结晶。3、区域变质作用、区域变质作用大大规规模模地地壳壳运运动动和和岩岩浆浆活活动动使使地地下下深深处处广广大大地地区区岩岩石石发生变质。发生变质。42变质岩的变质岩的矿物成分矿物成分：变变质质矿矿物物有有：滑滑石石、石石榴榴子子石石、十十字字石石、蓝蓝晶晶石石、红柱石等红柱石等。除除变变质质矿矿物物外外，变变质质岩岩的的主主要要造造岩岩矿矿物物是是长长石石、石英、云母、辉石和角闪石等。石英、云母、辉石和角闪石等。有有时时，绿绿泥泥石石、绢绢云云母母、刚刚玉玉、蛇蛇纹纹石石和和石石墨墨等等矿矿物物能能在在变变质质岩岩中中大大量量出出现现，这这也也是是变变质质岩岩的的一一个鉴定特征。个鉴定特征。43变质岩的变质岩的结构结构：按成因可分为变晶结构、变余结构、碎裂结构。按成因可分为变晶结构、变余结构、碎裂结构。变质岩的变质岩的构造构造：片片理理构构造造指指构构成成变变质质岩岩的的片片状状、板板状状及及柱柱状状矿矿物物在在定定向向压压力力作作用用下下呈呈相相互互平平行行排排列列，沿沿此此排排列列方方向易使岩石裂开成薄片的特性。向易使岩石裂开成薄片的特性。根据片理面特征、变质程度等特点，分为：根据片理面特征、变质程度等特点，分为：片麻状构造、片状构造、千枚状构造和板状构造。片麻状构造、片状构造、千枚状构造和板状构造。44变质岩的形成45接触变质接触变质侵入变质侵入变质侵入变质侵入变质接触变质岩的形成46按成因分为接触变质岩、动力变质岩和区域变质岩。按成因分为接触变质岩、动力变质岩和区域变质岩。区区域域变变质质岩岩再再按按构构造造、矿矿物物成成分分定定名名。如如具具片片状状构构造造的的岩岩石石叫叫片片岩岩，若若片片岩岩中中含含绿绿泥泥石石较较多多，可可定名为绿泥石片岩。定名为绿泥石片岩。具具有有块块状状构构造造和和变变晶晶结结构构的的岩岩石石，按按矿矿物物成成分分命命名名，如如石石英英岩岩。也也有有按按地地名名命命名名的的，如如大大理理岩岩。变质岩分类归变质岩分类归纳于表纳于表1-91-9。变质岩分类变质岩分类47主要的变质岩主要的变质岩(1)片麻岩；片麻岩；(2)片岩片岩 ；(3)千枚岩；千枚岩；(4)板岩板岩 ；(5)石英岩石英岩 ；(6)大理岩。大理岩。大理岩大理岩48石英岩石英岩49岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类岩石的肉眼岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类岩石的肉眼鉴定，应结合岩石标本在实习课中进行。鉴定，应结合岩石标本在实习课中进行。综综上上所所述述，地地壳壳是是由由各各种种各各样样的的岩岩石石组组成成的的，岩岩石石是是在在地地壳壳发发展展过过程程中中内内、外外动动力力地地质质作作用用的的必必然然产产物物。由由于于各各类类岩岩石石形形成成条条件件不不同同，它它们们在在产产状状、矿矿物物组组成成、结结构构、构构造造等等方方面面也也各各具具特特点点。据据此此，可可对对三三大大类类岩岩石进行属性比较和分类鉴定石进行属性比较和分类鉴定(表表1-8)1-8)。50小小 结结地球具有圈层构造，地壳是固体地球最外部的圈层。塑造地壳面貌的自然作用称地质作用。元素、矿物、岩石是组成地壳的基本单位。火成岩是岩浆作用的产物，变质岩是变质作用的产物，沉积岩是沉积作用的产物，它们都有各不相同的矿物成分、结构构造特征和代表性岩石。外部：大气圈、水圈和生物圈1.地球的圈层构造地球的圈层构造 内部：地壳、地幔及地核51小小 结结2.地质作用地质作用内力地质作用内力地质作用能量来源:地球自转产生的动能和放射性元素蜕变产生的热能表现形式:地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震等作用结果:塑造山岭与凹地，是地形变化的主导因素外力地质作用外力地质作用 能量来源:太阳辐射热能以及重力位能、日月及天体引力表现形式:风化、剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩作用等作用结果:削平高山，填平凹地 3.地壳物质的组成地壳物质的组成基本物质：各种化学元素，如氧、硅、铝、铁等基本单位：岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）和地层52小小 结结4.造岩矿物的物理性质造岩矿物的物理性质造岩矿物的物理性质主要有形态、颜色、条痕、光泽、解理、造岩矿物的物理性质主要有形态、颜色、条痕、光泽、解理、断口、透明度、硬度以及特性等，它们是肉眼鉴定矿物的重断口、透明度、硬度以及特性等，它们是肉眼鉴定矿物的重要标志。通过学习，要认识常见的要标志。通过学习，要认识常见的10多种造岩矿物（表多种造岩矿物（表1-4）。）。5.岩石岩石岩石是矿物的天然集合体。岩浆岩多为结晶结构。沉积岩主岩石是矿物的天然集合体。岩浆岩多为结晶结构。沉积岩主要是由岩矿碎屑的机械沉积物和溶液的化学沉积物胶结、固要是由岩矿碎屑的机械沉积物和溶液的化学沉积物胶结、固结而成的。变质岩多为重结晶结构。结而成的。变质岩多为重结晶结构。6.地层岩性地层岩性岩石的物理性质、力学性质和水理性质指标，是定量评价岩岩石的物理性质、力学性质和水理性质指标，是定量评价岩石工程地质性质的可靠依据。岩石的工程地质分类，通常是石工程地质性质的可靠依据。岩石的工程地质分类，通常是以力学强度指标为基础，如根据湿抗压强度以力学强度指标为基础，如根据湿抗压强度Rb将岩石分为：将岩石分为：坚硬的岩石（坚硬的岩石（Rb30MPa）和软弱的岩石（）和软弱的岩石（Rb30 MPa）。）。到第二章53