土木工程地质知识点.docx
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土木工程地质知识点
第一章矿物和岩石
第一节主要造岩矿物
一、定义：
在地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的天然均质体，
矿物。
二、物理性质：
（一）晶体形态：
非晶体矿物（组成矿物的质点为无序排列）：
火山玻璃、胶体蛋白晶体矿物（组成矿物的质点为有序排列）：
单体：
针状、柱状
片状、板状
立方体、菱面体、菱形十二面体
集合体：
纤维状、鳞片状、粒状、块状、土状、钟乳状
（二）光学性质：
自色：
矿物吸收某一波长的光波后，其余光波的混合色。
1、颜色：
它色：
矿物中混入色素离子的颜色。
假色：
矿物表面氧化反应后的颜色。
2、条痕：
矿物粉末的颜色。
叫
3、光泽：
矿物表面反射光的能力：
单体光泽：
晶面光泽：
玻璃光泽、珍珠光泽
断口光泽：
油脂光泽
集合体光泽：
丝绢光泽、土状光泽
透明
4、透明度：
矿物透射光的程度：
半透明
不透明
（三）力学性质
1、硬度：
抵抗外力刻划的能力（在晶面上）
摩氏硬度：
滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石
12345678910
2、解理：
外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。
解理组数：
1组2组3组
解理交角：
角闪石：
124o，56o
辉石：
87o，93o
解理程度：
极完全解理：
解理面完全光滑
完全解理：
解理面大部分平整光滑
中等解理：
解理面平整光滑较小，断口发育
无解理：
解理面肉眼难见平整光滑处
3、断口：
外力敲击下，沿任意方向的裂开：
贝壳状
锯齿状
参差状
平坦状
弹性
挠性
滑感
（四）其它特殊性质：
可塑性
磁性
化学反应：
方解石：
遇HCL剧烈起泡
白云石：
遇镁试剂变兰
三、常见矿物的简易鉴定
1、浅色矿物：
石英正长石斜长石方解石白云石白云母石膏滑石
硬度大硬度中等硬度小
半透明肉红色灰白色菱面体弯曲菱面体薄片状丝绢光泽有滑感
断口油脂光泽两组解理遇HCL起泡遇镁试剂变兰珍珠光泽
无解理白色弹性
2、暗色矿物：
橄榄石
辉石
角闪石
黑云母绿泥石
硬度大
硬度小
颗粒状
半透明
橄榄绿色
短柱状
解理交角近90o
多为黑色
长柱状
解理交角
黑绿色
薄片状薄片状
124o弹性挠性
黑色墨绿色
珍珠光泽
第二节岩浆岩
岩石：
造岩矿物的天然集合体。
一、岩浆、岩浆作用、岩浆岩
1、岩浆：
地壳深处局部地段高温、高压的熔融物质。
2、岩浆作用：
岩浆形成、演化、运动、直到冷凝成岩的全过程。
3、岩浆岩：
岩浆冷凝后形成的岩石：
喷出岩（喷出地表面）
侵入岩：
浅成岩（地表面至地下3km）
深成岩（地下3km以下）
二、岩浆岩产状
侵入岩：
深成岩：
岩基>100km2
岩
岩株<100km2
浆
浅成岩：
岩床、岩盆（顺着岩层面）
岩
产
岩墙、岩脉（顺着断层面）
状
喷出岩：
熔岩被
熔岩原
（稀性岩浆）
熔岩流
火山锥、熔岩钟（粘性岩浆）
火山石块>100mm
附：
喷出物：
火山弹2-100mm
火山灰<2mm
1—岩基；2—岩株；
3—岩盘；
4—岩床；
5—岩墙；
6—火山颈；
7—岩钟；
8—岩流；
9—俘虏体_
三、岩浆岩的矿物成分、结构、构造
浅色矿物：
石英、正长石、斜长石、白云母
1、矿物成分：
共占92%
暗色矿物：
橄榄石、辉石、角闪石、黑云母
附：
矿物的共生组合关系（美国：
鲍文）
1300o暗色矿物
浅色矿物
岩类
橄榄石
超基性岩
辉石
基性斜长石
基性岩
角闪石
中性斜长石
中性岩
黑云母
酸性斜长石
正长石
白云母
酸性岩
570o
石英
2、结构：
指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、相互关系。
（1）结晶程度：
全晶质结构
半晶质结构
非晶质结构
粗粒结构：
>5mm
中粒结构：
=1-5mm
（2）颗粒大小：
绝对大小：
细粒结构：
=0.1-1mm
微粒结构：
<0.1mm
隐晶质结构：
肉眼不可见颗粒
等粒结构
相对大小：
斑状结构
似斑状结构
3、构造：
岩石中矿物或其它组分在空间的排列与充填方式。
块状构造：
矿物分布各向均一。
流纹状构造：
岩石中拉扁气孔、不同色带的平行排列。
气孔状构造：
岩石中含有的原状气孔。
杏仁状构造：
岩石中原状气孔被后期物质充填。
四、岩浆岩的分类：
酸性岩
中性岩
基性岩
超基性岩
结构
构造
喷出岩
非晶
气孔、流纹
流纹岩
安山岩
玄武岩
少见
半晶
杏仁状
隐晶
块状
浅成岩
花岗斑岩
闪长玢岩
辉绿岩
少见
斑状
块状
微粒
橄榄岩
细粒
深成岩
花岗岩
闪长岩
辉长岩
中粒
块状
辉岩
粗粒
主要矿物成
石英
角闪石
辉石
橄榄石
正长石
分（10%以上）
斜长石
斜长石
辉石
斜长石
第三节沉积岩
一、定义：
沉积岩是指在地表或近地表的常温常压条件下，原岩经风化、搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。
二、沉积岩形成过程
1、风化作用：
指原岩在自然因素作用下（如：
水、空气、太阳能、生物等），产生的机械破碎和化学成分改变的过程。
物理风化
化学风化
机械破碎成分改变
形成碎屑碎屑物质（形成胶体、细碎屑
＞0.005mm）碎屑岩
粘土物质（＜0.005mm，SiO2，Fe（OH）
2
等粘土岩
真溶液液解物质（Ca2,Mg2等）化学岩
生物风化生物物理风化
生物化学风化
2、搬运和沉积作用：
指各种外营力（如：
流水、风、冰川、重力、生物等），将风化产物搬到低凹地方沉积起来的过程。
机械搬运和沉积
流水的搬运和沉积
分选性
磨圆度
沿途重力沉积分异
搬运过程中被磨蚀球化的程
度
化学搬运和沉积
风的搬运和沉积流水来搬运和沉积
胶体浓度和电荷改变时絮凝。
（＝1~100m）
真溶液取决于溶解度，过饱和时
结晶（主要因湖、海蒸发、
水体浓缩）
沉
上游
中游
下游
海口
海盆地
积
漂石、卵
砾石、砂为
砂、土为主
土为主
盐类结晶矿物
分
石、砾石为
主
为主
异
主
现
矿物成分复杂
矿物成分单一
象
3、成岩作用：
指松散沉积物转变为坚硬岩石的过程。
压固脱水作用：
上覆压力使沉积物孔隙减小，水分排出，密度增大。
胶结作用：
松散颗粒被孔隙中化学沉淀物质或其它物质胶结在一起。
胶结物成分：
SiO2、Fe2O3、FeO、CaCO3、CaSO4、C、
粘土
胶结类型：
基底式孔隙式接触式
重结晶作用：
胶体在压力下脱水，胶体质点重新排列成晶体。
SiO2石英
真溶液：
因浓度过饱和而析出晶体。
生成新矿物：
沉积环境下，一些不稳定矿物转变成新的稳定矿物。
如：
文石方解石
三、沉积岩的矿物成分、结构、构造
1、矿物成分：
碎屑岩：
石英为主，可有长石（正长石、斜长石）、白云母等。
粘土岩：
粘土矿物为主（高岭石、蒙脱石、伊犁石），可有白
云母等。
化学岩：
方解石、白云石、石膏、岩盐、生物碎屑、有机质。
2、结构：
主要指颗粒大小和形态
角砾状结构＞2mm，棱角状
砾状结构圆砾状结构＜2mm，圆状
碎屑结构粗砂状结构＝2－0.5mm
砂状结构中砂状结构＝0.5－0.25mm
细砂状结构＝0.25－0.075mm
粉砂状结构＝0.075－0.005mm
泥状结构：
＜0.005mm
化学结构：
结晶粒状结构显晶化学结构＞0.005mm
隐晶化学结构＜0.005mm
同生砾状结构竹叶状结构
鲕状结构
生物化学结构（指含生物化石）
3、构造：
指组成部分在空间的排列组合方式
（1）岩层：
指一个基本稳定的物理条件（沉积环境和物质来源）下，形成的沉积单位，由成分基本均匀一致的岩石组成的岩石层，层与层之间由层面分开。
巨厚层D＞1m
厚层D＝1－0.5m
岩层按厚度划分中厚层D＝0.5－0.1m
薄层D＝0.1－0.001m
微层（纹层）D＜0.001m
（2）层理构造：
指岩层中因成分、粒度、颜色发生变化而表现出来的纹理。
水平层理
单斜层理
交错层理
波状层理
（3）块状构造：
无层理，各向均一。
（4）层面构造：
波痕
顶
泥裂
底
虫迹
（5）化石与结核：
化石：
生物遗体或遗迹被后期化学成分置换石化。
结核：
成岩时，某些胶体聚集而成。
四、沉积岩分类：
1．碎屑岩类砾状结构
（某一粒级颗粒
必须大于50％）
砂状结构
角砾状结构圆砾状结构粗砂状结构中砂状结构细砂状结构
角砾岩砾岩粗砂岩中砂岩细砂岩
再分
石英砂岩：
石英＞长石砂岩：
石英＞
95％
50％
岩屑长石＞25％
砂岩：
石英＞50％
粉砂状结构粉砂岩岩屑＞25％2．粘土岩类：
泥状结构无层理泥岩
有层理页岩
白云岩、泥质白云岩（含泥）
结晶粒状结构石灰岩、泥灰岩（含泥）
3．化学岩类：
同生砾状结构竹叶状结构竹叶状灰岩鲕状结构鲕状灰岩
生物化学结构生物碎屑灰岩
第四节变质岩
一、定义：
变质岩：
指在变质作用下形成的新岩石。
变质作用：
指变质因素作用下，岩石性质发生改变的过程。
二、变质作用因素：
地热增温
岩浆活动
1、温度：
150℃
断层运动
700℃~900℃
成岩作用
变质作用
融化成岩浆
矿物重结晶
非晶质→结晶质
温度变质结果
隐晶质→显晶质
如：
石灰岩→大理岩
细晶→粗晶
砂岩→石英岩
生成新矿物：
如：
高岭石→红柱石
2
深：
4-7km——35km
如：
红柱石→兰晶石
（比重3.1）（比重3.6）
定向压力：
由构造运动和岩浆侵入引起的具有一定方向的压力。
地壳浅层：
静压力小，岩石相对脆性。
→定向压力造成岩石、矿物变形、破碎。
地壳深层：
静压力大，岩石相对塑性。
→定向压力造成岩石中矿物平行定向排
列，形成片理构造。
即：
矿物在平行压力方向溶解（压溶），在垂直压力方向重结晶，并平行定向排列。
角闪石的排列
例如：
闪长岩闪长片麻岩
3、化学活泼性流体：
主要为岩浆中逸出的热水溶液和汽体。
→与围岩产生化学反应，生成新矿物。
如：
3MgCO3+4SiO2+H2O→Mg[Si4O10][OH]2+3CO2
三、变质作用类型：
热接触变质作用：
→主要由岩浆的温度引起。
交代变质作用：
→主要由岩浆逸出的化学流体引起。
动力变质作用：
→主要由地壳浅层的定向压力引起。
区域变质作用：
→主要由地壳深层的定向压力、
地温及热水溶液引起。
混合岩化作用：
→局部岩浆侵入变质岩引起的进一步变质作用。
四、变质岩的矿物成分、结构和构造。
1、矿物成分：
特征变质矿物：
滑石、绿泥石、绢云母、蛇纹石、石榴子石、
2、结构：
红柱石、兰晶石、阳起石、绿帘石、透闪石等。
岩浆岩、沉积岩中常见矿物：
石英、长石、云母、方解石、
白云石、角闪石、辉石等。
变余结构：
指仍保留原岩颗粒大小和形态，但有成分改变。
变晶结构：
指矿物成分及颗粒大大小：
粗粒变晶＞3mm
小和形态均发生变化中粒变晶＝3－1mm
细粒变晶＜1mm
显微变晶（肉眼不可见）
形态：
斑状变晶
鳞片状变晶
柱状变晶
3、构造：
碎裂结构：
压力使原岩破碎的结构
糜棱结构：
原岩破碎成小于0.25mm的微粒。
出现在断层破碎带。
片理构造：
岩石中的片、柱、针状矿物的平行排列现象。
板状构造：
平行薄板状。
千枚状构造：
波状起伏，丝绢光泽
片状构造：
片柱状矿物平行排列延伸长，粒状矿物少。
片麻状构造：
片柱状矿物平行排列延伸短，粒状矿物多。
块状构造：
矿物无平行定向排列。
（受温度、化学流体影响）混合岩化构造：
条带状构造：
岩浆体在变质岩中呈条带状分布
眼球状构造：
岩浆体在变质岩中呈透镜状分布。
五、变质岩分类：
（按成因分类）
1、热接触变质岩：
大理岩
石英岩
2、交代变质岩：
云英岩
蛇纹岩块状构造
3、动力变质岩：
断层角砾岩
糜棱岩
板岩
千枚岩
滑石片岩
4、区域变质岩：
片岩绿泥石片岩
云母片岩
角闪石片岩
片麻岩花岗片麻岩片理构造
闪长片麻岩
辉长片麻岩
5、混合变质岩：
条带状变质岩
眼球状变质岩
三大岩类简易区别
岩浆岩
花岗岩
石英、长石
正长石
斜长石
显晶质按矿
闪长岩
角闪石、斜长石
物共生组合关系分类
辉长岩
辉石、斜长石
流纹岩
流纹构造
紫红色
隐晶质按颜色分类
暗红、暗绿
安山岩
（有粗糙感）硬度大
黑色
玄武岩
沉积岩
砾岩
粗砂
碎屑岩有胶结物砂岩中砂
细砂
粉砂岩
泥岩
粘土岩颗粒细硬度小
页岩（书页状层理）
结晶灰岩
鲕状灰岩
化学岩有化学反应石灰岩类
竹叶状灰岩有胶结物
（有凝胶感）硬度中等
泥灰岩
白云岩
变质岩
板状板岩
千枚状千枚岩
云母片岩
片理构造片状角闪石片岩
滑石片岩
绿泥石片岩
花岗片麻岩
片麻状闪长片麻岩
辉长片麻岩
眼球状混合岩
混合岩条带状混合岩
肠状混合岩
大理岩硬度中等（颗粒大，矿物单一）
块状构造
石英岩硬度大
第二章地层与地质构造
第一节地壳运动及地质作用的概念
一、地壳运动的概念→指地球内力引起岩石圈产生的机械运动。
水平运动
1、基本运动形式
垂直运动
对流说
均衡说
2、运动成因理论
地球自转说
板块构造说
二、地质作用的概念
→指自然动力引起地球物质组成、内部结构、地表形态发生变化的作用。
构造运动又叫地壳运动
1、内动力地质作用岩浆活动
变质作用
风化作用
风的地质作用
2、外动力地质作用流水的地质作用
冰川的地质作用
重力的地质作用
第二节岩层及岩层产状
倾斜岩层
地质构造：
指构造运动引起地壳岩层变形变位后被保留下来的形态。
褶皱断裂
倾斜岩层
断层
褶皱
水平岩层：
0
30
缓倾岩层：
一、岩层倾斜岩层陡倾岩层：
正常岩层（顶面朝上）
30~60
陡立岩层：
倒转岩层（顶面朝下）
60
直立岩层：
90
走向
二、岩层产状：
指岩层在空间的产出状态。
走向：
岩层的延伸方向
（OA或OB）
1、产状要素
倾向：
岩层的倾斜方向
（OD'）
倾角：
岩层的倾斜程度
（）
A
α
B
O倾向D’
α
真倾角（α）：
岩层在野外的倾角。
D
视倾角（β）：
岩层在剖面上的倾角。
α
倾角
tgtgsin（θ为剖面线与岩层走向线所夹锐角）
2、产状要素的测量、记录和图示。
N
（1）测量：
用地质罗盘仪测量。
走向
相限角法
45o
W
E
30o
（2）记录
N
倾向
走向S
方位角法
135o
30o
倾向
N45oE∠30osE
走向倾角倾向
135o∠30o
倾向倾角
（3）图示：
正常岩层：
30o；倒转岩层：
30o
第三节地层概念
一、为什么要学习地层及地质年代：
确定构造形态：
如：
4321
32123
12321
2121
6521
单斜岩层
背斜
向斜
断层
断层
选择和评价建筑场地：
阅读地质图：
地层：
将各个地质历史时期形成的岩层，称为该时代的地层。
二、绝对年代法：
用岩石中放射性同位素蜕变规律来确定岩石形成时间。
（即蜕变时间）
蜕变：
放射性元素自形成之日起，就稳定地放射出
（粒子）、（电子）、
（电磁幅射量子）射线，并形成稳定的新元素。
如：
U238
蜕变后形成
Pb206
蜕变时间可用下式确定：
t
1ln1
D
P
式中：
——蜕变常数P——放射性同位素重量
D——蜕变后新元素重
量
最后：
用各岩石形成时间，排出各岩石形成的先后顺序。
（即新老关系）
（最老岩石：
南美洲圭亚挪地盾角闪岩（41.3亿年），最老化石：
蓝绿藻（35亿年））。
三、相对年代法：
通过比较各地层的沉积顺序、古生物化石特征、地层接触关系来确定其形成的先后顺序。
1、地层层序法：
（1）正常层序法：
对于正常沉积的岩层，老的在下，新的在上。
岩层倒转
时关系相反。
（2）标准剖面法：
将某地区的地层按新老关系排列的剖面，叫该地区的标
准剖面。
用标准剖面对比某工点的地层，从而确定该工点地层新老关系的方法。
（3）层面构造法：
用层面构造指示岩层新老关系的方法。
新岩层方向：
泥裂的开口方向、波峰方向。
老岩层方向：
泥裂的尖端方向、波谷方向。
2、古生物法：
根据生物化石，确定所在地层新老关系的方法。
新地层：
化石结构复杂。
老地层：
化石结构简单。
由量变到质变（递进性）：
缓慢量变：
环境稳定、生物繁衍。
生物进化：
急剧质变：
环境改变、生物质变。
由低级到高级（不可逆性）：
标准化石：
在各个环境稳定时期，分布广、生存时间短的化石。
3、地层接触关系法：
（1）沉积岩之间的接触关系：
5
4
①整合接触：
各地层时代连续，产状平行。
3
2
（反映地壳稳定下沉）1
②平行不整合接触：
各套地层时代不连续，但产状平行。
（又叫假整合）
反映地壳：
先下降沉积
6
5
再上升风化剥蚀（有缺失）
2
后下降沉积
1
③角度不整合接触：
各套地层时代不连续，产状不平行。
反映地壳：
先下降沉积
8
7
再挤压弯曲，并上升风化剥蚀
4
（有缺失，并且产状改变）
3
2
后下降沉积
1
新
老
新
底砾岩
老
新
底砾岩
老
（2）沉积岩与岩浆岩之间的接触关系：
①侵入接触：
先沉积、后侵入。
老
变质晕
新
②沉积接触：
先侵入、后沉积。
新
底砾岩
老
③岩浆岩之间的接触关系：
穿插关系：
新岩体穿插老岩体。
四、地质年代表
1、地质年代表：
（见投影表）→要求按顺序背诵地质年代表的符号。
群：
包括两个以上的组，常以不整合接触界面划分。
2、地方地层单位：
组：
同一岩相，或某一岩相为主间夹其它岩相的地层。
段：
组中的不同岩性段。
层：
段中对同一岩性的细分。
第四节褶皱构造
一、基本概念：
褶皱：
在构造运动作用下，岩层产生的连续弯曲现象。
褶曲：
褶皱中的单个弯曲。
背斜：
岩层向上弯曲。
地层对称重复，中间老，两边新。
向斜：
岩层向下弯曲。
地层对称重复，中间新，两边老。
二、褶曲要素：
核部：
褶曲中心部位的岩层。
翼部：
褶曲两侧部位的岩层。
轴面：
通过核部，大致平分两翼的假想平面。
轴线：
轴面与水平面的交线。
枢纽：
轴面与岩层面的交线。
（最大弯曲点的连线）。
脊线：
褶曲最高点的连线。
槽线：
褶曲最低点的连线。
三、褶曲分类：
直立褶曲：
1、按横剖面分类：
倾斜褶曲：
倒转褶曲：
平卧褶曲：
2、按纵剖面分类：
水平褶曲：
（按枢纽产状分类）（枢纽水平）
轴面直立，两翼倾向相反，倾角相等。
轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等。
轴面倾斜，两翼倾向相同，一翼岩层倒转。
轴面水平，两翼岩层水平，一翼岩层倒转。
地层界线平行延伸。
倾伏褶曲：
地层界线向一端
（枢纽倾伏）封闭弯曲。
四、褶曲的判别：
——（基本类型、按横剖面分类、按纵剖面分类）
判别步骤：
（很重要）
水平倾斜背斜
1.首先按地层对称重复关系
确定褶曲基本类型。
2.再按两翼岩层产状确定
褶曲横剖面分类
倾伏倾斜背斜
背斜：
中间老，两边新。
向斜：
中间新，两边老。
直立：
产状相反，倾角相等。
倾斜：
产状相反，倾角不等。
倒转：
产状相同，一翼产状为倒转。
3.最后按地层界线确定
水平：
地层界线平行延伸。
褶曲纵剖面分类
倾伏：
地层界线一端弯曲封闭。
复背斜：
复向斜：
五、褶皱的分类：
隔挡式：
隔槽式：
第五节断裂构造
节理：
岩层受力断开后，沿断裂面无明显相对位移。
定义：
断裂构造：
断层：
岩层受力断开后，沿断裂面有明显相对位移。
一、节理
1、节理分类
原生节理：
岩石形成过
程中形成的节理。
如玄武岩柱
45
状节理。
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