工程地質(zhì)室內(nèi)試驗(yàn)指導(dǎo)書

1、UNIVERSITY工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（土木工程專業(yè)用）武夷學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院二。一三年二月、人刖百一、實(shí)驗(yàn)簡介室內(nèi)實(shí)驗(yàn)是工程地質(zhì)課的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，由于工程地質(zhì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，必須在不斷提高課堂理論教學(xué)的同時(shí)，大力加強(qiáng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，使理論結(jié)合實(shí)際，以加深對地質(zhì)理論的理解和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。按照教學(xué)大綱的規(guī)定，本課程的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)共有四次，其內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如下：實(shí)驗(yàn)一、主要造巖礦物鑒別2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)二、巖漿巖鑒別1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)三、沉積層鑒別1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)四、變質(zhì)巖鑒別及三大巖類綜合鑒別1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)五、地質(zhì)圖及其閱讀3學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)要求：1 .愛護(hù)實(shí)驗(yàn)室的國家財(cái)產(chǎn)2 .保持室內(nèi)清潔衛(wèi)生

2、3 .愛護(hù)礦物、巖石標(biāo)本及實(shí)習(xí)用具，用完恢復(fù)原狀4 .按時(shí)遞交實(shí)習(xí)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一主要造巖礦物鑒別一、實(shí)習(xí)要求與目的通過本次實(shí)習(xí)，要求同學(xué)們學(xué)會(huì)使用一些簡單的工具來確定礦物的一般物理性質(zhì)，最后達(dá)到能夠用肉眼鑒別主要造巖礦物的目的。正確鑒別礦物是為下一步鑒別各類巖石打下基礎(chǔ)。二、實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容和方法（一）使用簡單的工具：小刀、指甲、瓷板、放大鏡、稀鹽酸等，認(rèn)識(shí)礦物的一般物理性質(zhì)，如硬度、解理、顏色、形態(tài)、條痕、比重、磁性、斷口、光澤、透明度及與稀鹽酸反應(yīng)等。標(biāo)本盒中的常見礦物標(biāo)本的各項(xiàng)物理特征見表1:表1主要造巖礦物的物理性質(zhì)編力顏色形態(tài)條痕光澤硬度解理斷口比重其它礦物名稱1白色塊狀無油脂7無貝殼狀2

3、.5-2.8半透明石英2肉紅色板狀無玻璃6-6.52組階梯狀2.57正長石3灰白色板狀無玻璃6-6.52組階梯狀2.61-2.76斜長石4白色薄片狀無珍珠2-31組鋸齒狀2.79-3.1薄片具有彈性白云母5黑色薄片狀淺黑珍珠2-31組鋸齒狀3.02-3.12薄片具有彈性6黑綠色長柱狀淺綠玻璃5.5-62組經(jīng)差狀3.1-3.3普通角閃后7黑色短柱狀棕紅玻璃5-62組經(jīng)差狀3.2-3.6普通輝石8淺黃色粒狀無玻璃6.5-7無貝殼狀3.3-3.5橄欖石9白色菱面體無玻璃33組2.6-2.8滴鹽酸起泡方解石10白色塊狀無玻璃3.5-43組經(jīng)差狀2.0-2.1鎂試劑變藍(lán)白玄后11灰白色鱗片狀白色油脂11

4、組2.7-2.8有滑感滑石12白色纖維狀白色玻璃21組鋸齒狀2.3右高13白色土狀白色無1無土狀2.58-2.6遇水可塑高嶺石（二）掌握主要造巖礦物的鑒定特征。一種礦物與其它礦物相比較，該礦物所特有的某些物理性質(zhì)稱為它的鑒定特征。例如，白云母為具有彈性的薄片狀，方解石與稀鹽酸反應(yīng)起泡等。按標(biāo)本盒里的標(biāo)本順序，依次描述各礦物的物理性質(zhì)并完成作業(yè)。最后經(jīng)過對比掌握常見礦物的鑒定特征。三、注意事項(xiàng)（一）觀察礦物的顏色、條痕、光澤以及測試硬度時(shí)，必須在礦物的新鮮面上進(jìn)行，才能得出正確結(jié)論。（二）本次實(shí)習(xí)從礦物的一般物理性質(zhì)著手，但不要求把這些物理性質(zhì)都死記硬背下來，而是通過對比牢記這些主要礦物的鑒定特

5、征。實(shí)驗(yàn)二巖漿巖鑒別一、實(shí)習(xí)的目的與要求通過手標(biāo)本肉眼鑒定方法，根據(jù)礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造來認(rèn)識(shí)各種主要的巖漿巖，牢記主要巖漿巖的鑒定特征。二、實(shí)習(xí)的內(nèi)容及方法（一）鑒別巖漿巖中的各種礦物成分巖漿巖中的礦物成分反映了該巖漿巖的化學(xué)性質(zhì)，其中二氧化硅的含量具有決定性的作用。當(dāng)二氧化硅的含量大于65%時(shí)，為酸性巖漿巖，其主要特征是富含石英；當(dāng)二氧化硅的含量飽和，即為65%-52%時(shí)，為中性巖漿巖，具特征為少含或不含石英，而富含長石；當(dāng)二氧化硅的含量較少，即為52%-40%時(shí)，為基性巖漿巖，其特征為不含或少含石英，除長石外，開始出現(xiàn)大量深色鐵鎂礦物；當(dāng)二氧化硅的含量極少，即少于40%時(shí)，則為超基性巖漿

6、巖，其特征為既不含石英，也不含長石，以大量深色鐵鎂礦物為主。因此，我們可以按照順序觀察石英、長石和鐵鎂礦物的含量大致確定巖石屬于哪一類巖漿巖，且熟記各類巖漿巖中常見的幾種礦物成分。（二）鑒別巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造由于巖漿巖生成的條件不同，則反映這種生成條件的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造也并不相同。肉眼鑒別巖石結(jié)構(gòu)主要觀察其結(jié)晶程度、晶粒大小及晶粒間組合方式。結(jié)晶程度可分為：全晶質(zhì)（分顯品質(zhì)、隱品質(zhì)）、半品質(zhì)、非品質(zhì)（玻璃質(zhì)）三種。全品質(zhì)（指顯晶質(zhì)）的巖石又可根據(jù)晶粒大小分為粗粒（晶粒直徑大于5毫米）、中粒（15毫米）、細(xì)粒（小于1毫米）三種；按晶粒間組合方式可分為等粒和斑狀結(jié)構(gòu)兩種。巖漿巖的構(gòu)造大多數(shù)為致密塊狀，少

7、數(shù)為氣孔狀、杏仁狀、流紋狀。（三）巖漿巖的顏色對于結(jié)晶不好或沒有結(jié)晶的巖漿巖，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其顏色來判斷它所含的礦物成分和化學(xué)成分。酸性巖漿巖主要成分是石英和長石，顏色較淺，包括淺灰、玫瑰、紅、黃色等；基性巖漿巖主要成分為鐵鎂礦物，顏色較深，如深灰、深黃、棕、深綠、黑色等。根據(jù)巖漿巖的上述主要特征，經(jīng)仔細(xì)觀察，標(biāo)本盒里的巖漿巖的主要礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造見表2。（四）根據(jù)標(biāo)本盒中的標(biāo)本順序，仔細(xì)觀察，依次描述每塊巖漿巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造并完成作業(yè)2,最后經(jīng)過對比掌握每種巖漿巖的鑒定特征。表2:主要巖漿巖特征表編R主要礦物成分結(jié)構(gòu)構(gòu)造巖石名稱1石英、止長石、斜長石、角閃石、黑云母粗粒結(jié)構(gòu)塊狀粗?；◢?/p>

8、石2石英、止長石、斜長石、角閃石、黑云母中粒結(jié)構(gòu)塊狀中?；◢徥?石英、止長石、斜長石、角閃石、黑云母細(xì)粒結(jié)構(gòu)塊狀細(xì)?；◢徥?石英、止長石、斜長石、黑云母（紫紅）隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)流紋狀流紋巖5斜長石、角閃后中粒結(jié)構(gòu)，塊狀閃長巖6正長石、斜長石斑狀結(jié)構(gòu)塊狀正長斑巖71斜長石、角閃后斑狀結(jié)構(gòu)塊狀1閃長粉巖8斜長石、角閃右黑綠色隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)含少量斜長石斑晶塊狀安山巖91斜長石、輝石中粒結(jié)構(gòu)塊狀:輝長巖10斜長石、輝石微粒結(jié)構(gòu)（輝綠結(jié)構(gòu)）塊狀輝綠巖111斜長石、輝石黑色隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)塊狀:幺武石12火山灰灰綠色隱晶質(zhì)塊狀火山泥球巖131火山玻璃非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)塊狀黑曜巖14火山玻璃非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)多孔狀15斜長石、輝石灰綠色隱

9、晶質(zhì)氣孔狀氣孔狀玄武巖三、注意事項(xiàng)（一）實(shí)習(xí)前應(yīng)復(fù)習(xí)教材上的巖漿巖分類表，通過實(shí)習(xí)加深對此表的理解與記憶。（二）實(shí)習(xí)中要注意按教材中分類表上所列的巖石的行和列進(jìn)行對比，同一行的巖石，具結(jié)構(gòu)、構(gòu)造應(yīng)當(dāng)相似，而礦物成分不同。同一列的巖石，具礦物成分相同，而結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不相同。實(shí)驗(yàn)三沉積巖的鑒別一、實(shí)習(xí)的目的與要求通過對手標(biāo)本的肉眼鑒定，根據(jù)礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造來認(rèn)識(shí)各種主要的沉積巖，牢記主要沉積巖的鑒定特征。二、實(shí)習(xí)的內(nèi)容及方法（一）、由于沉積巖多為碎屑或隱晶的，故沉積巖的結(jié)構(gòu)側(cè)重于它的顆粒大小和形狀。顆粒直徑大于0.005毫米者為碎屑巖類，小于0.005毫米者為粘土巖類。在碎屑巖中，顆粒直徑大于2

10、毫米者為礫狀結(jié)構(gòu)，據(jù)顆粒形狀又可分為磨圓度較好的圓礫狀結(jié)構(gòu)和磨圓度不好的角礫狀結(jié)構(gòu)；直徑在2-0.005毫米之間的是砂狀結(jié)構(gòu)。按直徑大小又可分為粗、中、細(xì)、粉砂狀結(jié)構(gòu)四級(jí)；直徑小于0.005毫米者為泥狀結(jié)構(gòu)。顆粒大小及形狀對碎屑巖及粘土巖的定名及性質(zhì)起決定性作用，而對化學(xué)巖的重要性則小得多。化學(xué)巖多為隱晶結(jié)構(gòu)。（二）、沉積巖的構(gòu)造特征可從宏觀（大構(gòu)造）和微觀（小構(gòu)造）兩個(gè)方面來看：大構(gòu)造主要指層狀構(gòu)造，除非是薄層的沉積巖，一般不易在手標(biāo)本上觀察到，多在野外進(jìn)行觀察：小構(gòu)造則指層理構(gòu)造、尖滅或透鏡構(gòu)造、層面構(gòu)造及均勻塊狀構(gòu)造等。總的說來，構(gòu)造特征是區(qū)別三大類巖石中的沉積巖的最重要的特征之一，但對

11、于鑒別具體沉積巖的名稱及性質(zhì)作用較小。（三）、沉積巖的礦物成分和膠結(jié)物是決定沉積巖的名稱和性質(zhì)的另一個(gè)重要特征。對于碎屑巖來說，顆粒的礦物成分和膠結(jié)物的礦物成分是同等重要的，例如某種粗砂顆粒主要為長石組成，膠結(jié)物為碳質(zhì)，則定名為碳質(zhì)粗粒長石砂巖。膠結(jié)物為硅質(zhì)，則定名為硅質(zhì)粗粒長石砂巖。兩者工程性質(zhì)相差較大。對于泥質(zhì)頁巖及泥巖來說，由于其顆粒直徑多在0.005毫米以下，顆粒礦物多為粘土類礦物如高嶺石等，故其命名和性質(zhì)在很大程度上取決于膠結(jié)物。按鑒別礦物的方法對各種常見的膠結(jié)物進(jìn)行鑒別，見特征見表3:表3膠結(jié)物主要特征鑒別表膠結(jié)物類型顏色硬度其它特征硅質(zhì)色淺（灰白等）堅(jiān)硬，小刀劃不動(dòng)鈣質(zhì)色淺（灰白

12、等）較硬，小力可劃動(dòng)滴鹽酸起泡鐵質(zhì)色深（紫紅等）較硬，小力可劃動(dòng)泥質(zhì)色深（紫紅等）軟，易刻劃，易碎對于化學(xué)巖及生物化學(xué)巖來講，礦物成分則是最重要的鑒別特征。現(xiàn)按室內(nèi)實(shí)習(xí)的要求，對每塊標(biāo)本進(jìn)行仔細(xì)觀察，它們的礦物成分、膠結(jié)物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造見表4:表4主要沉積層的鑒定特征表編R主要礦物成分膠結(jié)物結(jié)構(gòu)構(gòu)造巖石名稱1石灰?guī)r碎屑鈣質(zhì)角礫狀塊狀角礫巖2石英、燧石硅質(zhì)圓礫狀塊狀*3石英硅質(zhì)粗砂狀塊狀粗砂巖4石英硅質(zhì)中砂狀塊狀石英中砂巖5石英鐵、鈣質(zhì)細(xì)砂狀塊狀紅砂巖6石英鐵質(zhì)細(xì)砂狀層理細(xì)砂巖7粘土礦物鐵質(zhì)泥狀層理紫色白云質(zhì)頁巖8粘土礦物碳質(zhì)泥狀層理炭質(zhì)頁巖9粘土礦物鈣質(zhì)泥狀層理黑色鈣質(zhì)頁巖10方解石鈣質(zhì)竹葉

13、狀塊狀竹葉狀灰?guī)r11方解石鈣質(zhì)酬?duì)顗K狀鮑狀灰?guī)r12方解石、生物碎屑鈣質(zhì)生物化學(xué)結(jié)構(gòu)塊狀生物碎屑灰?guī)r13二氧化硅化學(xué)結(jié)構(gòu)塊狀燧石14方解石、粘土礦物泥質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)塊狀泥灰?guī)r15方解石化學(xué)結(jié)構(gòu)塊狀石灰?guī)r（四）、按標(biāo)本盒里的標(biāo)本編號(hào)順序，依次描述每塊沉積巖的礦物成分、膠結(jié)物、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征并做作業(yè)3。最后經(jīng)過對比找出每種沉積巖的鑒定特征。三、注意事項(xiàng)（一）、注意觀察顆粒大小與顆粒礦物成分的關(guān)系，隨著顆粒逐漸減小，深色礦物首先消失，然后是長石，最后剩下的多為細(xì)小的石英顆粒。這與沉積物的形成、搬運(yùn)過程對碎屑物風(fēng)化、侵蝕有關(guān)。沉積巖碎屑顆粒的礦物成分如石英、長石、云母等都是原巖經(jīng)過風(fēng)化后保留下來的。止匕外，

14、在沉積巖生成過程中又產(chǎn)生了一些新礦物稱沉積礦物。最常見的沉積礦物有方解石、白云石、石膏、高嶺石、燧石等，含有這些沉積物是沉積巖鑒定特征之一。（二）、在觀察碎屑巖類時(shí)，結(jié)合復(fù)習(xí)教材有關(guān)部分的內(nèi)容，注意觀察沉積的碎屑巖系與火山碎屑巖系的異同。（三）、沉積巖覆蓋地球表面四分之三，是我們野外工作中遇到的最多的巖石，故要求牢記礫巖、角礫巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r、白云巖、燧石等幾種最常見沉積巖的鑒定特征。（四）、關(guān)于松散土的鑒別不進(jìn)行室內(nèi)實(shí)習(xí)，有關(guān)的鑒別方法及特征參看教材有關(guān)內(nèi)容，具體實(shí)踐結(jié)合野外實(shí)習(xí)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)四變質(zhì)巖鑒別及三大巖類鑒別小結(jié)一、實(shí)習(xí)的要求與目的通過變質(zhì)巖實(shí)習(xí)理解并掌握各種主要變質(zhì)巖的鑒別特征

15、，通過三大巖類實(shí)習(xí)后，要求能夠把巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖清楚的區(qū)別開，然后正確的定出巖石的名稱。二、實(shí)習(xí)的內(nèi)容及方法（一）、變質(zhì)巖內(nèi)常見的礦物有：淺色的：石英、長石、白云母、絹云母、方解石及滑石等；深色的：角閃石、輝石、黑云母、綠泥石等。其中除絹云母、滑石及綠泥石等為變質(zhì)作用生成的變質(zhì)巖所特有的礦物外，其余的為原巖所具有的礦物。（二）、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖中除少數(shù)巖石（如板巖、干枚巖等輕變質(zhì)巖）具有隱晶結(jié)構(gòu)外，其余大多數(shù)變質(zhì)巖均為顯晶結(jié)構(gòu)。故可根據(jù)礦物鑒別特征把每種巖石中的主要礦物成分鑒別出來。結(jié)晶程度的好壞反應(yīng)了巖石變質(zhì)程度的深淺。（三）、變質(zhì)巖的構(gòu)造變質(zhì)巖的構(gòu)造特征是變質(zhì)巖區(qū)別于其它巖石的最重

16、要的特征。除石英、大理巖為塊狀構(gòu)造外，其余均以片理構(gòu)造為特征。具片理構(gòu)造的稱片巖，具片麻狀構(gòu)造的稱片麻巖，具千枚狀構(gòu)造的稱千枚巖，具板狀構(gòu)造的稱板巖。這四種片理構(gòu)造的特征對比如下：1 .片狀：多為一種主要礦物（片狀、針狀、柱狀）占絕對優(yōu)勢，并以此礦物命名，可有少量粒狀礦物。巖石中的礦物（片狀、針狀、柱狀）成平行定向排列，一般顏色較雜，硬度較低。2 .片麻狀：多為兩種以上既有深色又有淺色的礦物組成，其中粒狀礦物占多數(shù)，常為淺色。片狀、針狀、柱狀礦物成平行定向排列，一般顏色較深。巖石硬度較高。在片麻巖中，若個(gè)別淺色礦物顆粒聚集成呈眼球狀（兩眼球角連線方向與變質(zhì)作用受力方向垂直），則稱眼球狀構(gòu)造。若

17、片麻巖中礦物沿受力垂直的方向平行延伸排列，礦物顆粒深淺顏色有較明顯的變化，呈相間排列，則此時(shí)稱條帶狀構(gòu)造。3 .千枚巖和板巖為輕變質(zhì)巖石，原巖中的礦物成分未能全部結(jié)晶出來，故其礦物成分不易辨認(rèn)，但干枚狀構(gòu)造及板狀構(gòu)造則能把它們與其它巖石區(qū)別開來。對于變質(zhì)巖的鑒定，通過仔細(xì)觀察，正確的鑒別巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，其主要鑒定特征見表5。表5主要變質(zhì)巖特征表編P主要礦物成分結(jié)構(gòu)構(gòu)造巖石名稱61粘土礦物、絹云母等變余結(jié)構(gòu)板狀板巖62后央、絹八母、綠泥七顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)千枚狀千枚巖63角閃后、石英中粒柱狀變晶結(jié)構(gòu)片狀角閃石片巖64黑云母、石英中粒片狀變晶結(jié)構(gòu)片狀65白女母、石英中粒片狀變晶結(jié)構(gòu)片狀白

18、云母巖66滑石中粒片狀變晶結(jié)構(gòu)片狀滑石片巖67綠泥石中粒片狀變晶結(jié)構(gòu)片狀綠泥石片巖68角閃右、石英、長石粗粒變晶結(jié)構(gòu)片麻狀閃長片麻巖69角閃右、石英、長石粗粒變晶結(jié)構(gòu)片麻狀化岡片麻后70角閃右、石英、長石粗粒變晶結(jié)構(gòu)條帶狀條帶狀片麻巖71石英粗粒變晶結(jié)構(gòu)塊狀石英巖72方解石、白方后粗粒變晶結(jié)構(gòu)塊狀大理巖（四）、在室內(nèi)實(shí)習(xí)中，按標(biāo)本盒里的標(biāo)本編號(hào)順序，依次描述每塊變質(zhì)巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征并做作業(yè)4。最后經(jīng)過對比找出每種變質(zhì)巖的鑒定特征。三、注意事項(xiàng)由于片理構(gòu)選使巖石具有明顯的方向性，故在觀察標(biāo)本時(shí)，必須注意觀察巖石面與片理構(gòu)造方向的關(guān)系。例如閃長片麻巖，其主要礦物成分為角閃石、石英、長石

19、，角閃石為長柱狀礦物，當(dāng)觀察面與其片理面平行、垂直、斜交時(shí)，角閃石分別呈長柱狀、點(diǎn)狀、短柱狀。而黑云母片巖和金云母片巖主要由云母組成，在垂直云母薄片的面上能觀察到其片狀特征，而在平行云母片的面上則不能觀察到這種特征四、三大巖類鑒別小結(jié)經(jīng)過前面四次室內(nèi)實(shí)習(xí)以后，對于所給的任意一塊巖石標(biāo)本，首先要根據(jù)三大類巖石之間的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，首先鑒定屬于哪一類巖石類型。然后在每一大類巖石中，根據(jù)其顏色的深淺、顆粒的大小、形態(tài)、礦物成分區(qū)分為哪一種巖石類型，例如巖漿巖可分為淺色的和深色的礦物，具結(jié)構(gòu)有全品質(zhì)、半品質(zhì)、非晶質(zhì)三類；沉積巖可分為碎屑巖、粘土巖、化學(xué)巖三大類，從宏觀上講沉積巖均具有層理狀構(gòu)造，碎屑巖的碎屑顆