工程地質(zhì)第二章

1、工程地質(zhì)第二章第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征地球簡(jiǎn)介地球的總體特性：不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)橢球體。 赤道半徑：6378.14KM； 兩極半徑：6356.78KM。 陸地面積：29.2%， 海洋面積：70.8%。2第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征地球結(jié)構(gòu)示意圖31-地殼； 2-地幔； 3-地核； 4-液態(tài)外部地核； 5-固態(tài)內(nèi)部地核； 6-軟流圈； 7-巖石圈第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征4第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征地球的構(gòu)造：地殼、地幔、地核。 地殼：地球的固體外殼。大陸最厚處達(dá)70公里，海 洋最薄處僅為10公里，平均厚度在33km左右。 地殼中含有100多種元素，其中

2、氧、硅、鋁三 種元素占98%以上。 地幔：中間構(gòu)造層，富含鐵鎂的硅酸鹽物質(zhì)。 地核：主要化學(xué)成分是鐵、鎳，所以又稱(chēng)鐵鎳核心。5軟流圈：位于地幔頂部約50250km處，圈內(nèi)約有5的物質(zhì)為熔融狀態(tài)，易于發(fā)生塑性流動(dòng)；巖石圈：位于軟流圈以上，圈內(nèi)物質(zhì)均為固態(tài)；巖石圈具有較強(qiáng)的剛性，被分裂成若干板塊馱于軟流圈之上，并隨之產(chǎn)生板塊運(yùn)動(dòng)(德國(guó)科學(xué)家魏格納1912年提出大陸漂移假說(shuō))，它是地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生的根源。地殼主要元素百分比第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征6地殼是由巖石（按成因分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）組成的。而巖石是由一種或多種礦物自然組合而成的礦物集合體，因此評(píng)價(jià)巖石的工程性質(zhì)必須先了解礦

3、物的性質(zhì)。2.1.1礦物的基本概念礦物：存在于地殼中的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和化合物。構(gòu)成巖石的礦物，成為造巖礦物，其絕大部分是結(jié)晶質(zhì)。 2.1 主要造巖礦物第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征7第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征常見(jiàn)礦物晶體形態(tài)食鹽晶體 (b) 石英晶體 (c) 金剛石晶體 (d) 綠柱石聚形晶體 (e) 石榴子石聚形晶體 (f) 板鈦礦聚形晶體 (g) 紅柱石放射狀集合體 (h) 方解石鐘乳狀集合體 (i) 瑪瑙晶腺8第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征2.1.2 礦物的物理性質(zhì)礦物的物理性質(zhì)：包括礦物的顏色、光澤、硬度、解理、斷口等，取決于礦物的化學(xué)

4、成分和內(nèi)部構(gòu)造，是鑒別礦物的重要依據(jù)。一、顏色 礦物對(duì)可見(jiàn)光波的吸收作用產(chǎn)生的。按成色原因，分為自色、他色、假色三種。9第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征黃銅礦孔雀石（1）自色：由礦物的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)所形成的礦物本身的固有顏色。如：黃金的金黃色、黃銅礦的赤黃色、孔雀石的翠綠色等。含鐵、錳多的礦物，顏色較深。多呈灰綠、褐綠、黑綠以至黑色。如黑云母、普通角閃石、普通輝石等。含硅、鋁、鈣等成分多的礦物，顏色較淺。多呈白、灰白、淡紅、淡黃等各種淺色；如石英、長(zhǎng)石、方解石等。10第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征（2）他色：礦物混入某些雜質(zhì)所引起的顏色，與礦物本身性質(zhì)無(wú)關(guān)。 如：純凈的石英為

5、無(wú)色透明體，而含微碳粒時(shí)呈煙灰色(即墨晶)，含錳時(shí)呈紫色(即紫水晶)，含氧化鐵時(shí)呈玫瑰色（即玫瑰石英）等。由于他色不固定，對(duì)鑒定礦物沒(méi)有很大意義。（3）假色：由礦物內(nèi)部裂隙或表面氧化薄膜對(duì)光的折射、散射所引起的顏色。 如：方解石解理面出現(xiàn)的虹彩、斑銅礦表面斑駁的藍(lán)色和紫色等。11條痕：礦物粉末的顏色。通常將礦物在無(wú)釉瓷板上刻畫(huà)后進(jìn)行觀(guān)察，它對(duì)于鑒定某些金屬礦物具有重要意義。 例如：赤鐵礦可呈赤紅、鐵黑或鋼灰等色，而其條痕則均為櫻紅色；金的條痕為金黃色；黃銅礦的條痕為綠黑色等。第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征12第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征方鉛礦黃鐵礦二、光澤：礦物表面反射光線(xiàn)的

6、能力（光亮程度）。1、金屬光澤：反射很強(qiáng)，類(lèi)似鍍鉻的金屬平滑表面的反光。如黃鐵礦、方鉛礦。13第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征鉆石：金剛光澤托帕石：玻璃光澤磁鐵礦：半金屬光澤2、半金屬光澤：反射強(qiáng)，如同一般金屬的反光，如磁鐵礦的光澤。 3、金剛光澤：反射較強(qiáng)，如同金剛石的反光。4、非金屬光澤：絕大多數(shù)造巖礦物屬于此類(lèi)。（1）玻璃光澤：反光如鏡，如長(zhǎng)石、方解石解理面上呈現(xiàn)的光澤。14第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征珍 珠：珍珠光澤木變石：絲絹光澤纖維石膏云母（2）珍珠光澤：光線(xiàn)在解理面間發(fā)生多次折射和內(nèi)反射，如云母等。（3）絲絹光澤：纖維狀或細(xì)鱗片狀礦物，由于光的反射互相干擾，形成絲

7、絹般的光澤，如纖維石膏和絹云母等。15（4）油脂光澤：礦物表面不平，致使光線(xiàn)散射，如石英斷口上呈現(xiàn)的光澤。（5）蠟狀光澤：像石蠟表面呈現(xiàn)的光澤。如蛇紋石、滑石等致密塊體礦物表面的光澤。（6）土狀光澤：礦物表面暗淡如土，如高嶺石等松細(xì)粒塊體礦物表面所呈現(xiàn)的光澤。琥 珀：樹(shù)脂光澤蛇紋石滑石高嶺石第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征16第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征三、硬度 硬度：礦物抵抗外力機(jī)械作用(刻劃、研磨）的強(qiáng)度。是礦物的一個(gè)重要鑒定特征。 礦物硬度鑒別：摩氏硬度計(jì)法（十種標(biāo)準(zhǔn)礦物），用兩種礦物對(duì)刻的方法確定礦物的相對(duì)硬度。 十種標(biāo)準(zhǔn)礦物（由軟到硬）：l-滑石；2-石膏；3-方解石

8、；4-螢石；5-磷灰石；6-正長(zhǎng)石；7-石英；8-黃玉；9-剛玉；10-金剛石17常見(jiàn)造礦物的硬度為26.5左右，6.5以上的只有石英、橄欖石、石榴子等少數(shù)幾種。野外常用指甲（22.5）、鐵刀刃（3 5.5）、玻璃（55.5）、鋼刀刃（66.5）鑒別礦物的硬度。第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征18第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征四、解理和斷口 解理：礦物受打擊后，能沿一定方向裂開(kāi)成光滑平面的性質(zhì)，稱(chēng)為解理。裂開(kāi)的光滑平面稱(chēng)為解理面。不具方向性的不規(guī)則破裂面，稱(chēng)為斷口。 （1）極完全解理： 極易裂開(kāi)成薄片，解理面大而完整，平滑光亮，如云母。 （2）完全解理：常沿解理方向開(kāi)裂成小塊，解

9、理面平整光滑，如方解石。 （3）中等解理：既有解理面，又有斷口，如正長(zhǎng)石 （4）不完全解理：常出現(xiàn)斷口，解理面很難出現(xiàn)，如磷灰石。解理是造巖礦物的另一個(gè)鑒定特征。19第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征五、礦物鑒定1、鑒定依據(jù)：礦物形態(tài)和物理性質(zhì)（光學(xué)、物理及其他性質(zhì)）。如顏色、光澤、硬度、解理等。2、硬度鑒定：采用礦物硬度計(jì)（標(biāo)準(zhǔn)硬度礦物）進(jìn)行。3、注意事項(xiàng)：鑒定時(shí)必須依據(jù)礦物的新鮮面而不是風(fēng)化面。20黃鐵礦：FeS2，塊狀集合體；顏色為淺銅黃色，條痕為綠黑色；硬度6-6.5；性脆，斷口參差不齊；相對(duì)密度5.0。石 英：Si02 ，呈單晶或晶簇，致密或粒狀集合體；純凈的石英無(wú)色透明，稱(chēng)水晶

10、；石英晶面為玻璃光澤，斷口為油脂光澤；硬度7.0；無(wú)解理，貝殼狀斷口；相對(duì)密度2.65。常見(jiàn)的主要造巖礦物 第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征21第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征方解石褐鐵礦赤鐵礦：Fe2O3 ，致密塊狀及土狀集合體；鐵黑色或暗紅色，條痕呈櫻紅色；金屬、半金屬至土狀光澤；無(wú)解理；硬度56；相對(duì)密度4.05.3。褐鐵礦：FeO(OH)，含有泥質(zhì)及二氧化硅等；褐至黃褐色，條痕黃褐色；常呈土塊狀、葡萄狀；硬度不一。方解石：CaCO3，呈單晶或晶簇；粒狀、塊狀、纖維狀或鐘乳狀集合體；純凈的方解石無(wú)色透明；玻璃光澤；完全解理；硬度3.0；相對(duì)密度2.7；遇冷稀鹽酸強(qiáng)烈起泡。22

11、白云石：Ca CO3MgCO3，單晶為菱面體，常為塊狀或粒狀集合體；一般為白色，因含F(xiàn)e常呈褐色；玻璃光澤；硬度3.54；解理完全；相對(duì)密度2.853.1。石 膏：CaSO42H2O，單晶體常為板狀，集合體為塊狀、粒狀及纖維狀等；呈無(wú)色或白色，有時(shí)透明；玻璃光澤，纖維狀石膏為絲絹光澤；硬度2；有極好解理，易沿解理面劈開(kāi)成薄片,相對(duì)密度2.302.37。第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征23橄欖石：(MgFe)2SiO4，常為粒狀集合體；淺黃綠到橄欖綠色，隨含鐵量增高而加深；玻璃光澤；硬度67；不完全解理；相對(duì)密度3.24.4。輝 石：(Ca，Mg，F(xiàn)e，Al)2(Si，Al)2O6，單晶體

12、為短柱狀，集合體為粒狀；綠黑色或黑色；玻璃光澤；硬度5.56；有平行柱面的兩組解理；相對(duì)密度3.22.4。第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征24角閃石：Ca2，Na(Mg、Fe）4(Al、Fe)(Si , A1)4O11)2(OH)2，單晶體為長(zhǎng)柱狀、針狀；綠黑色或黑色；玻璃光澤；硬度56；有平行柱面兩組解理；相對(duì)密度3.023.45。斜長(zhǎng)石：NaAlSi3O8，Ca、Al2Si2O8；單晶體為板狀或板條狀；常為白色或灰白色；玻璃光澤；硬度66.52；兩組中等解理，近于正交；相對(duì)密度2.612.75；第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征25正長(zhǎng)石：KA1Si3O8，單晶體常為柱狀或板柱狀

13、；常為肉紅色，有時(shí)具有較淺的色調(diào)；玻璃光澤；硬度6；有兩組相互正交的解理；相對(duì)密度2.542.57。黑云母：K(MgFe)3(A1Si3O10)(OH)2，棕褐色或黑色；相對(duì)密度2.73.3；其形態(tài)及其它光學(xué)及力學(xué)性質(zhì)同白云母。第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征26綠泥石：(Mg、A1、Fe)(Si、A1)4O10(OH)8，常呈鱗片狀集合體；綠色，深淺隨含鐵量的變化而不同；解理面上為珍珠光澤；有平行片狀方向的解理；硬度23；相對(duì)密度2.63.3；薄片具撓性。蛇紋石：Mg6Si4O10(OH)8 ，細(xì)鱗片狀、顯微鱗片狀以及致密塊狀集合體；黃綠色；塊狀者具油脂光澤，纖維狀者為絲絹光澤；硬度2.53.5；相對(duì)密度2.83。綠泥石蛇紋石第二章：巖石的成因類(lèi)型及其工程地質(zhì)特征27石榴子石：Mg3Al2(SiO4)3，常形成等軸狀單晶體；集合體成粒狀和塊狀；淺黃白、深褐到黑色；玻璃光澤；硬度67.5；無(wú)解理；斷口油脂光澤，為貝殼狀或參差狀；相對(duì)密度4左右?；?石：Mg3Si4O10(OH)2，單晶體為片狀，通常為鱗片狀、放射狀、纖維狀、塊狀等集合體；無(wú)色或白色；解理面為珍珠光澤；硬度1；相對(duì)密度為2.582.55。石榴子石滑 石第二章：巖石的成因