工程地质及水文学笔记.docx
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工程地质及水文学笔记
工程地质及水文学总结
第一章
地球的宇宙环境
地质作用：
是由自然动力而引起地球的物质组成、内部构造和地表形态变化和发展的各种自然作用。
地壳运动（构造运动）：
由于地球的内部能量使组成地壳的物质发生变形、变拉的机械运动。
变质作用的类型
表现形式
能量来源
影响
二者关系
内动力地质作用
地壳运动
岩浆作用
变质作用
地震作用
来自地球能部
的热能
使地球隆起或坳陷，形成高山或盆地
在内外力的共同作用下，形成了地球上千姿百态的地形，一般来说内外力作用以地壳的发展变化起主导作用。
外动力地质作用
风化作用
剥蚀作用
搬运作用
沉积作用
固结成岩作用
来自地球外部
主要是太阳能
削低高山填平盆使地表趋于平坦
风化作用包括：
物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用、风的吹蚀作用。
第二章
岩石及其工程地质性质
自然界岩石的种类按成因可分为三类：
岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩。
第1节造岩矿物
一、矿物的概念及其类型
矿物的概念：
地壳中的化学元素，在一定的地质条件下结合而成的天然化合物或单质。
自然界的矿物按成因可分为三大类：
（1）原生矿物
（2）次生矿物
（3）变质矿物
矿物的基本特征：
天然产出的（自然作用形成的）人造矿物不属于地质学的范畴具有一定化学成分（每种矿物有比较稳定化学成分）
二、矿物的物理性质
矿物的形态：
主要受本身的内部结构和形成时环境的影响。
（1）矿物的单体形态：
矿物的单体形态：
矿物的单体形态是指矿物单个晶体的外形。
主要包括晶面聚合形态、晶体习性和晶面条纹三个方面
1.晶面聚合形态可分为两类：
一类是由形状相同、大小相等的晶面聚合而成形成的形体，称为单形。
另一类是有两个或两个以上的单形聚合而成的形体，称为聚形。
2.晶体习性可分为三类
（1）一向延伸型
（2）二向延展
（3）三向等长
3.晶面条纹
（2）矿物的集合体形态
见P27-28页
（3）矿物的光学性质
矿物的光学性质是指矿物对自然光的吸收、反射和折射所表现出的各种性质。
1.颜色
（1）自色：
是指由于矿物本身的化学成分中含有带色元素而呈现的颜色，即矿物本身所固有的颜色。
（2）他色：
是指当矿物中含有杂质时所出现的其他颜色。
（3）假色：
是指矿物内部的某些物理原因所引起的颜色。
2.光泽：
矿物表面对可见光的反射能力称为光泽。
依据反射能力的强弱可以分为：
金属光泽（如金、银、铜、辉锑矿）半金属光泽（如赤铁矿、褐铁矿）和非金属光泽。
（金刚光泽、玻璃光泽）。
造岩矿物一般呈现如下非金属光泽
（1）玻璃光泽
（2）油脂光泽
（3）珍珠光泽
（4）丝绢光泽
3.矿物的透明度：
由于矿物透光的能力不同，而表现出不同的明暗程度，这种性质称为透明度。
（四）矿物的力学性质
1.硬度：
矿物抵抗刻划摩擦压入的能力称为硬度。
在矿物的肉眼鉴定工作中通常采用摩氏硬度。
摩氏硬度表：
相对硬度等级
1
2
3
4
5
6
7
8
9
6555610
标准矿物
滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石
正长石
石英
黄玉
刚玉
金刚石
注：
为记忆这10种矿物，可用顺口溜方法，即只记矿物的第一个汉字：
“滑石方萤磷，长石黄刚金”或“滑石方、萤石长、石英黄玉、刚金刚”。
2.解理：
矿物受外力作用时，沿一定方向破裂成光滑平面的性质叫解理。
三、主要矿物简述（常见的造岩矿物）
1.石英：
SiO2贝壳状断口，油脂光泽，白色透明。
2.方解石：
CaCO3半透明、乳白色与稀盐酸反应剧烈生成CO2气泡。
3.白云母：
CaCO3.MgCO3与冷盐酸反应微弱，只能与热盐酸反应，粉末遇稀盐酸反应缓慢，这是与方解石的主要区别。
4.橄榄石：
（Mg，Fe）2SiO4不与石英共存，易风化，风化产物有蛇纹石、滑石等。
5.辉石：
Ca（Mg，Fe）Si2O6呈短柱状、致密块状、棕色至暗灰色，比角闪石难风化。
6.角闪石：
Ca（Mg，Fe）3Si4O12在岩石中呈现针状、细长柱状或纤维状，角闪石易风化。
7.斜长石：
Na（AlSi3O8）.Ca（Al2Si2O8）常呈板状和柱状晶体白色或灰白色。
8.正长石：
KAlSi3O8晶体短柱状、肉红色或浅黄色。
9.白云母:
KH2Al3Si3O12常见片状、鳞片状、白云母比较难风化。
10.黑云母：
KH2（Mg，Fe）3AlSi3O12深褐色或黑色，黑云母较白云母易于风化，风化物为碎片状。
第二节岩浆岩
一、岩浆岩的概念及产状
岩浆岩：
又称火成岩，是由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固而成的岩石
岩浆：
来源于地壳深部地段或软流圈高温熔融体。
岩浆作用:
岩浆形成演化、侵位至冷凝成岩的全过程。
根据运移的方式分为：
喷出作用（又称火山作用）和侵入作用。
喷出作用：
岩浆沿一定通道直至喷出地表，称为喷出作用
侵入作用：
岩浆沿断裂带或地壳薄弱地带侵入地壳上部岩层中称为侵入作用。
按照岩浆活动和冷凝成岩的情况，岩浆岩体可具有各种复杂的产状。
（详见P37）
1.深层侵入岩的产状——岩基、岩株
2.浅成岩侵入岩体的产状——岩脉、岩墙、岩床、岩盘。
3.喷出岩体的产状：
——火山锥、熔岩流。
二、岩浆岩的分类表
分类
超基性岩
基性岩
中性岩
酸性岩
SiO2含量
<45%
45~52%
52~65%
>65%
主要矿物成
分
橄榄石、辉石、角闪石
辉石、斜长石
斜长石、角闪石、黑云母
正长石、角闪石、黑云母
石英、长石、角闪石、黑云母
侵
入
岩
深成岩
橄榄岩
辉长岩
闪长岩
正长岩
花岗岩
浅成岩
金伯利岩
辉绿岩
闪长玢岩
正长斑岩
花岗斑岩
喷出岩
科马提岩
玄武岩
安山岩
粗面岩
流纹岩
按照矿物在岩石中的相对含量及其在分类中的作用，分为主要矿物、次要矿物、副矿物3类。
三、岩浆岩的结构和构造
（一）、岩浆岩的结构
根据岩石矿物的结晶程度可分为：
（1）全晶质结构。
（2）半晶质结构。
（3）非晶质结构。
根据岩石中矿物的晶粒大小可分为：
（1）显晶质结构
（2）隐晶质结构
（3）玻璃质结构
根据岩石中矿物颗粒的相对大小可分为：
（1）等粒结构。
等粒结构是指岩石中的矿物全部是显晶质粒状，同种主要矿物结晶颗粒大致相等。
等粒结构是深成岩特有的结构。
按矿物结晶颗粒大小可进一步划分为：
粗粒结构（矿物结晶颗粒平均直径大于5mm）中粒结构（矿物结晶颗粒平均直径5~1mm）细粒结构（矿物结晶颗粒平均直径小于1mm）.
（2）不等粒结构：
不等粒结构是指岩石中同种主要矿物结晶颗粒大小不等，相差悬殊。
（二）、岩浆岩的构造
岩浆岩常见的够着有以下几种：
（1）块状结构
（2）流纹状结构
（3）气孔状结构
（4）杏仁状结构
四、岩浆岩的分类
岩浆岩的分类方法甚多，最基本的是按组成物质中SiO2的含量多少将其分为酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。
然后再按照岩石的结构、构造和产状将每类岩石划分为深成岩、浅成岩和喷出岩等不同类型，并赋予相应的名称，所以是一种纵向与横向的双向分类方法！
五、常见的岩浆岩
详见P40
1.花岗岩：
花岗岩为酸性深成岩，分布十分广泛。
常为肉红色或灰白色，全晶质细粒、中粒或粗粒结构，块状构造。
2.花岗斑岩
3.流纹岩
4.正长岩
5.安山岩
6.玄武岩
第三节沉积岩
外力地质作用：
大气、水和生物在太阳辐射能和日月引力的影响下，产生的地质营力对地表所进行的各种作用。
能量来源：
地球外部
作用范围：
地表或地表附近
一、沉积岩的形成
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，一般分为4个阶段。
1.风化破坏阶段（物理、化学、生物）
2.搬运作用阶段
3.沉积作用阶段
4.固结成岩阶段（固结成岩包括：
1.压固作用2.胶结作用3.重结晶作用4.新矿物生成）。
二、沉积岩的组成
1.碎屑物质
2.黏土矿物
3.化学沉淀矿物
4.有机质及生物残骸（详见P42）
三、沉积岩的结构
1.碎屑结构
碎屑颗粒的来源
（1）岩石碎屑
（2）矿物碎屑（3）生物碎屑
2.泥质结构
3.晶粒结构（化学结构）
4.生物结构
分选性：
岩石中碎屑颗粒粗细的均匀程度。
四、沉积岩的构造和特征
（一）层理结构
1.平行层理
2.斜交层理
3.交错层理
4.递变层理
（二）层面结构
层面结构质岩层层面上由于水流、风、生物活动等作用留下的痕迹，如波痕、泥裂、雨痕等。
（1）波痕：
沉积物在沉积过程中，由于风力、水流或海浪等的作用，使沉积岩层面上保留下来的波浪痕迹。
（2）泥裂：
黏土沉积物表面，由于失水收缩而开裂成不规则的多边形裂隙，称为泥裂。
裂缝上宽下合，常被泥沙等物质填充。
（3）雨痕：
雨痕是指在沉积物表面经受雨滴打击遗留下来的痕迹。
（3）结核
在岩石中，含有一些在成分上与围岩有明显差别的物质块团，称为结核。
（4）生物成因构造
由于生物的生命活动和生态特征，而在沉积岩中形成的构造称生物成因构造。
五、沉积岩的分类及主要沉积岩
（一）碎屑岩类
1.砾岩和角砾岩
碎屑岩中大于2mm的碎屑颗粒，称为砾石或角砾。
圆状和次圆状砾石含量大于50%的岩石，又称为砾岩。
如果砾石韦棱角状或次棱角状，则称为角砾岩。
2.砂岩
砂岩石由于50%以上的沙粒胶结而成的岩石。
（2）黏土岩类
1.泥岩2.页岩
（3）化学岩和生物化学岩类
1.石灰岩2.白云岩3.泥灰岩
第四节变质岩
一、变质作用的因素及类型
变质作用概念：
指地壳中已经形成的岩石在高温高压和化学作用影响下，改变其结构、构造和矿物成分，成为一种新的岩石的转变过程。
变质作用的类型：
1.接触变质作用
（1）热接触变质作用
（2）接触交代变质作用
2.动力变质作用
3.区域变质作用
4.冲击变质作用（又称为混合岩化作用）
页岩——板岩——千枚岩——片岩——片麻岩
较低温度————300℃————600℃
变质程度浅————变质程度深
在区域变质岩中经常有同一类原岩在不同程度的变质条件下形成不同变质现象（表现为不同变质程度）
二、变质岩的矿物成分
常见的变质矿物有：
滑石、石榴子石、十字石、蓝晶石、硅线石、红柱石等。
除变质矿物外，变质岩的主要造岩矿物是长石、石英、云母、辉石、和角闪石等。
三、变质岩的结构
变质岩的结构按成因可分为：
变晶结构、变余结构、碎裂结构。
4、变质岩的构造
变成构造分为定向构造和非定向构造。
变余构造：
变质岩石中保留了原岩石的构造特征。
作用形式：
1.重结晶作用2.交代作用3.变质结晶作用
1.片麻状构造2.片状构造3.千枚状构造4.板状构造
5.块状构造
5、主要变质岩
1.片麻岩2.片岩3.千枚岩4.板岩5.石英岩6.大理岩
6、三大岩石的转化
第五节、岩石的工程地质及水文地质评述
一、火成岩的工程地质及水文地质评述
1.深层岩：
深层岩具有结晶联接结，具有晶粒粗大均匀，孔隙率小、裂隙较不发育，透水性小，力学强度高的特点。
2.浅成岩：
浅成岩和脉岩常呈斑状结构，也有呈中、细晶质和隐晶质结构，所以这一类岩石的力学强度各不相同。
2、沉积岩的工程地质及水文地质评述
1.碎屑岩：
碎屑岩包括砾岩、砂岩、粉砂岩，工程地质中性质一般较好，其特征主要取决于胶结物成分、胶结类型和碎屑颗粒成分。
2.黏土岩：
黏土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪切强度低，受力后变形量大，
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