工程地質(zhì)與橋涵水.ppt

返回總目錄,書名：工程地質(zhì)與橋涵水文 ISBN： 7-111-18319-3 作者：盛海洋 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 本書配有電子課件,第1章 礦物與巖石,返回總目錄,上次課復(fù)習(xí)內(nèi)容 緒論 工程地質(zhì)學(xué)的任務(wù)及在工程建設(shè)中的作用： 1.地質(zhì)學(xué)；2.工程地質(zhì)學(xué)；3.工程地質(zhì)學(xué)的任務(wù)； 4.工程地質(zhì)在工程建設(shè)中的作用 地球概述 地球具有層圈構(gòu)造，地殼是固體地球最外部的層圈。塑造地殼面貌的自然作用稱地質(zhì)作用。元素、礦物、巖石是組成地殼的基本單位。 1.地球的層圈構(gòu)造 外部圈層: 大氣圈、水圈和生物圈 內(nèi)部圈層: 地殼、地幔及地核,地球的內(nèi)部圈層,喜馬拉雅山的形成,2.地殼物質(zhì)的組成 基本物質(zhì): 各種化學(xué)元素,如氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂 （養(yǎng)閨女貼給哪家美） 基本單位：巖石和地層 3.地質(zhì)作用 內(nèi)力地質(zhì)作用: (1)能量來源: 地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)能和放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱能; (2)表現(xiàn)形式: 地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用和地震 (3)作用結(jié)果: 塑造山嶺與凹地，是地形變化主導(dǎo)因素 外力地質(zhì)作用: (1)能量來源: 太陽輻射熱能以及重力位能、日月及天體引力 (2)表現(xiàn)形式: 風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積和硬結(jié)成巖 (3)作用結(jié)果: 削平高山，填平凹地,第1章 礦物與巖石 教學(xué)目的 ： 1.掌握礦物、造巖礦物的概念及礦物的主要物理性質(zhì) ；礦物的肉眼鑒定; 2.掌握巖石的形成，物質(zhì)組成，結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。 本章重點(diǎn): 礦物的物理性質(zhì)；巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造；肉眼鑒定礦物、巖石的方法。 本章難點(diǎn): 礦物的物理性質(zhì)；巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。,礦物是指地殼中的化學(xué)元素在地質(zhì)作用下形成的、具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的單質(zhì)或化合物。 自然界的礦物按其成因可分為三大類型： 1.原生礦物 :巖漿冷卻 2. 次生礦物 :外力風(fēng)化 3. 變質(zhì)礦物 :內(nèi)力變質(zhì)作用,第1節(jié) 造巖礦物 一、礦物,造巖礦物 目前已發(fā)現(xiàn)的礦物在3 000種以上，但構(gòu)成巖石的主要成分并對(duì)巖石性質(zhì)起決定性影響的礦物不過30多種，它們占巖石成分的90%。一般把這些礦物稱為造巖礦物，其中又以長石、石英、輝石、角閃石、橄欖石、黑云母、方解石、白云石最重要，它們的含量決定了巖石的名稱及主要性質(zhì)。,1. 晶形：單晶和集合體 2. 顏色 （1）自色：礦物本身所固有的顏色，如赤鐵礦多呈紅色，黃鐵礦多呈銅黃色等。 （2）假色：礦物中含有雜質(zhì)。如石英，一般為無色或白色，含雜質(zhì)時(shí)可呈黃、紅、棕、綠等色 3.條痕 ：礦物粉末的顏色。如赤鐵礦，整塊的顏色可呈紅、黑、鋼灰等色，但其粉末只是櫻紅色；黃鐵礦的顏色為銅黃色，粉末為黑綠色。,二、礦物的物理性質(zhì)是鑒別礦物的重要依據(jù),4.光澤 ：礦物表面對(duì)可見光的反射能力。 依據(jù)反射的強(qiáng)弱可以分為 金屬光澤(如金、銀、銅，輝銻礦)； 半金屬光澤(如赤鐵礦，褐鐵礦)； 非金屬光澤（玻璃光澤 ，水晶；油脂光澤 ，石英斷口；珍珠光澤 ，云母；絲絹光澤 ，纖維石膏及石棉；金剛光澤，閃鋅礦。 5.硬度：礦物抵抗機(jī)械作用(如刻劃、壓入、研磨)的能力。德國礦物學(xué)家摩氏(FMobs)取自然界常見的10種礦物作為標(biāo)準(zhǔn)（表1-2）。摩氏硬度計(jì):滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石 注：為記憶這10種礦物，可用順口溜方法，即只記礦物的第一個(gè)漢字：“滑石方螢磷；長石黃剛金”?；颉盎?、螢石長、石英黃玉、剛金剛”。 野外:軟鉛筆1,指甲2,小刀3-4,玻璃5,鋼刀刃6-7.,6.解理：礦物受敲擊后，常沿一定方向裂開成光滑平面，這種特性稱為解理，裂開的光滑平面稱為解理面。 解理分為一組解理(如云母)、二組解理(如長石)、三組解理(如方解石)及多組解理。 解理又可分為：極完全解理（云母）、完全解理(如方解石)、中等解理(正長石)、不完全解理（磷灰石）。 7.斷口 :若礦物受敲擊后，裂開面無一定方向，呈各種凹凸不平的形狀，如鋸齒狀(石膏)、貝殼狀(石英)、平坦?fàn)睿ㄊ?、土狀（鋁土礦）、粒狀（大理石）等，則稱為斷口。 8.特性:如磁性(磁鐵礦)、彈性(云母)、撓性(綠泥石)、滑感(滑石)、咸味(巖鹽)、比重大（重晶石）、嗅味（硫磺）等物理性質(zhì)以及與冷稀鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氣泡(CO)(如方解石、白云石)等現(xiàn)象。,常見造巖礦物： 1 .石英,2 .長石,斜長石,正長石,3 .角閃石,角閃石,4 .輝石,輝石,5 .滑石,6 .橄欖石,7 .云母,第 2節(jié) 巖石 自然界巖石的種類很多，根據(jù)成因可分為三大類，即：巖漿巖(火成巖)、沉積巖(水成巖)和變質(zhì)巖。 一、巖漿巖的概念及產(chǎn)狀,巖石:是在地質(zhì)作用下產(chǎn)生的，由一種礦物或多種礦物以一定的規(guī)律組成的自然集合體。由于地質(zhì)作用的性質(zhì)和所處環(huán)境不同，不同的巖石的礦物成分、化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等內(nèi)部特征也有所不同。,巖漿巖 沉積巖 變質(zhì)巖,巖石,一、巖漿巖 巖漿巖,又稱火成巖，是由巖漿侵入地殼上部或噴出地表凝固而成的巖石。巖漿是熔融體，具有流動(dòng)性。 巖漿沿?cái)嗔褞Щ虻貧け∪醯貛秩氲降貧ど喜糠Q為侵入作用； 巖漿噴出地表，稱為噴出作用。 在地殼較深的地方(一般是距地表3km以下)由侵入作用形成的巖石稱為深成巖； 在地表由噴出作用形成的巖石稱為噴出巖； 在地殼淺處(通常是地表以下3km以內(nèi))形成的巖石稱為淺成巖 。,巖漿巖是怎樣形成的,（一）巖漿巖的礦物成分 淺色礦物和暗色礦物兩類。 淺色礦物富含硅、鋁，如正長石、斜長石、石英、白云母等； 暗色礦物富含鐵、鎂，如黑云母、輝石、角閃石、橄欖石等。 （二）巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 1.結(jié)構(gòu)：指構(gòu)成巖石的(單個(gè))礦物的結(jié)晶程度、顆粒的大小和形態(tài)及彼此之間的組合方式。 按顆粒大小：絕對(duì)大小，粗，中，細(xì)；相對(duì)大小，等粒，不等粒 按結(jié)晶程度：全晶質(zhì)、半晶質(zhì)、隱晶質(zhì)、非晶質(zhì) 2.構(gòu)造：指構(gòu)成巖石的礦物集合體之間或礦物集合體與巖石的其他組成部分之間的排列及充填方式，反映出巖石的外貌特征。 塊狀；流紋、氣孔、杏仁 (三)巖漿巖的分類（雙向） 橫方向：按sio2含量（酸性65、中性65-50、基性50-45、超基性45）； 縱方向：按形成環(huán)境產(chǎn)狀：深成巖（巖基、巖株），淺成巖（巖盤、巖床、巖脈與巖墻 ），噴出巖（火山錐、熔巖流）,(四)、常見巖漿巖 （1）花崗巖，（2）流紋巖 ， （3）閃長巖，（4）輝長巖， （5）玄武巖，（6）橄欖巖。,花崗巖,流紋巖,流紋巖,安山巖,安山巖,安山巖,玄武巖,黑耀巖,浮石,二、沉積巖,沉積巖是指在地表或接近于地表的巖石遭受風(fēng)化剝蝕破壞的產(chǎn)物，經(jīng)搬運(yùn)、沉積和固結(jié)成巖作用而形成的巖石。 沉積巖在地表分布極廣，出露面積約占陸地表面積的75%。 沉積巖的形成過程是一個(gè)長期而復(fù)雜的外力地質(zhì)作用過程，一般可分為四個(gè)階段： 1.松散破碎階段； 2.搬運(yùn)作用階段； 3.沉積作用階段； 4. 固結(jié)成巖階段 。,沉積巖是怎樣形成的,(一)沉積巖的成分 1.碎屑礦物(石英、長石) 2.粘土礦物（高嶺石、 蒙脫石、 伊利石） 3.化學(xué)沉積礦物（方解石、 白云石 、石膏 ） （二）沉積巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 1.結(jié)構(gòu) 礫狀 2mm (1)碎屑結(jié)構(gòu) ： 砂質(zhì) 20.05mm 粉砂質(zhì) 0.05mm0.005mm 膠結(jié)類型：硅質(zhì) 泥質(zhì) 鐵質(zhì) 鈣質(zhì) (2)泥質(zhì)結(jié)構(gòu) ( 0.005mm) (3)結(jié)晶結(jié)構(gòu) (4)生物結(jié)構(gòu),沉積巖的結(jié)構(gòu)特征,砂粒,粉粒,粘粒,砂粒,孔隙,膠結(jié)物,2.構(gòu)造 平行層理,斜層理,波狀層理,印模,粒序?qū)永?交叉層理,沉積巖的層理構(gòu)造,3.沉積巖的其它構(gòu)造,層面構(gòu)造,化石,結(jié)核(黃土鈣質(zhì)結(jié)核、石灰?guī)r硅質(zhì)結(jié)核）,(三)沉積巖分類 1.碎屑巖： 2.砂巖、礫巖 3.粘土巖：泥巖、頁巖 4.化學(xué)巖及生物化學(xué)巖：石灰?guī)r、白云巖、生物屑灰?guī)r 常見巖石 礫巖,砂巖 (d=2-0.05mm),頁巖(d0.005mm),石灰?guī)r,白云巖,三、變質(zhì)巖 地殼中先成巖石，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)等所 造成的物理、化學(xué)條件的變化，使原來巖石的成分、 結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等發(fā)生一系列改變而形成的新巖石，稱為 變質(zhì)巖。這種使巖石發(fā)生質(zhì)的變化的過程，稱為變質(zhì) 作用。 引起變質(zhì)作用的因素有溫度、壓力及化學(xué)活動(dòng)性 流體。,根據(jù)變質(zhì)作用的地質(zhì)成因和變質(zhì)作用因素， 變質(zhì)作用分為： 1、接觸變質(zhì)作用 巖漿活動(dòng)的侵入，使接觸帶的圍巖發(fā)生重結(jié)晶或產(chǎn)生新礦物。 2、動(dòng)力變質(zhì)作用（又稱碎裂變質(zhì)作用) 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使原巖及其組成礦物發(fā)生變形、機(jī)械破碎及輕微的重結(jié)晶。 3、區(qū)域變質(zhì)作用 大規(guī)模地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)使地下深處廣大地區(qū)巖石發(fā)生變質(zhì)。,變質(zhì)巖的礦物成分： 變質(zhì)礦物有：滑石、石榴子石、十字石、藍(lán)晶石、紅柱石等 。 除變質(zhì)礦物外，變質(zhì)巖的主要造巖礦物是長石、石英、云母、輝石和角閃石等。 有時(shí)，綠泥石、絹云母、剛玉、蛇紋石和石墨等礦物能在變質(zhì)巖中大量出現(xiàn)，這也是變質(zhì)巖的一個(gè)鑒定特征。,變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)： 按成因可分為變晶結(jié)構(gòu)、變余結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)。 變質(zhì)巖的構(gòu)造： 片理構(gòu)造指構(gòu)成變質(zhì)巖的片狀、板狀及柱狀礦物在定向壓力作用下呈相互平行排列，沿此排列方向易使巖石裂開成薄片的特性。 根據(jù)片理面特征、變質(zhì)程度等特點(diǎn)，分為： 片麻狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造和板狀構(gòu)造。,變質(zhì)巖的形成,接觸變質(zhì),侵入變質(zhì),侵入變質(zhì),接觸變質(zhì)巖的形成,按成因分為接觸變質(zhì)巖、動(dòng)力變質(zhì)巖和區(qū)域變質(zhì)巖。 區(qū)域變質(zhì)巖再按構(gòu)造、礦物成分定名。如具片狀構(gòu)造的巖石叫片巖，若片巖中含綠泥石較多，可定名為綠泥石片巖。 具有塊狀構(gòu)造和變晶結(jié)構(gòu)的巖石，按礦物成分命名，如石英巖。也有按地名命名的，如大理巖。變質(zhì)巖分類歸納于表1-9。,變質(zhì)巖分類,主要的變質(zhì)巖 (1)片麻巖；(2)片巖 ；(3)千枚巖； (4)板巖 ；(5)石英巖 ；(6)大理巖。,大理巖,石英巖,巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類巖石的肉眼鑒定，應(yīng)結(jié)合巖石標(biāo)本在實(shí)習(xí)課中進(jìn)行。 綜上所述，地殼是由各種各樣的巖石組成的，巖石是在地殼發(fā)展過程中內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用的必然產(chǎn)物。由于各類巖石形成條件不同，它們在產(chǎn)狀、礦物組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等方面也各具特點(diǎn)。據(jù)此，可對(duì)三大類巖石進(jìn)行屬性比較和分類鑒定(表1-8)。,小 結(jié) 地球具有圈層構(gòu)造，地殼是固體地球最外部的圈層。塑造地殼面貌的自然作用稱地質(zhì)作用。元素、礦物、巖石是組成地殼的基本單位?；鸪蓭r是巖漿作用的產(chǎn)物，變質(zhì)巖是變質(zhì)作用的產(chǎn)物，沉積巖是沉積作用的產(chǎn)物，它們都有各不相同的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征和代表性巖石。 外部：大氣圈、水圈和生物圈 1.地球的圈層構(gòu)造 內(nèi)部：地殼、地幔及地核 ,小 結(jié) 2.地質(zhì)作用 內(nèi)力地質(zhì)作用 能量來源: 地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)能和放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱能 表現(xiàn)形式: 地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用和地震等 作用結(jié)果: 塑造山嶺與凹地，是地形變化的主導(dǎo)因素 外力地質(zhì)作用 能量來源: 太陽輻射熱能以及重力位能、日月及天體引力 表現(xiàn)形式: 風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積和硬結(jié)成巖作用等 作用結(jié)果: 削平高山，填平凹地 3.地殼物質(zhì)的組成 基本物質(zhì)：各種化學(xué)元素，如氧、硅、鋁、鐵等 基本單位：巖石（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）和地層,小 結(jié) 4.造巖礦物的物理性質(zhì) 造巖礦物的物理性質(zhì)主要有形態(tài)、顏色、條痕、光澤、解理、斷口、透明度、硬度以及特性