1、第1章 巖石和地質(zhì)構(gòu)造工程地質(zhì)學(xué)第1章 巖石和地質(zhì)構(gòu)造工程地質(zhì)學(xué)第1章 巖石和地質(zhì)構(gòu)造地球與巖石1.1造巖礦物1.2巖石1.3地質(zhì)年代表1.4地質(zhì)構(gòu)造1.5巖石與巖體的工程性質(zhì)1.6第四紀(jì)沉積物的成因、類型與特征1.7土與土層1.8第1章 巖石和地質(zhì)構(gòu)造地球與巖石1.1造巖礦物1.2巖石1.巖石是由一種或多種礦物自然組合而成的礦物集合體。按其成因可分為：巖石概述三大類巖石占地殼體積的比例1.巖漿巖(火成巖)原生巖石，巖漿冷卻；2.沉積巖(水成巖)次生巖石，外力風(fēng)化；3.變質(zhì)巖變質(zhì)巖石，內(nèi)力變質(zhì)作用。巖石是由一種或多種礦物自然組合而成的礦物集合體。按其成因可分1.3.1 巖漿巖巖漿噴出地表，在地

2、表冷卻凝固稱為噴出作用；也叫火山作用。侵入作用噴出作用巖漿作用 巖漿上升未達到地表，在地殼中冷卻凝固，稱為侵入作用。巖漿巖是巖漿冷凝形成的巖石，又叫火成巖，占地殼總質(zhì)量的95%。一、巖漿巖的形成與產(chǎn)狀巖漿作用是地殼深部的巖漿受地殼運動影響，沿著地殼中薄弱、開裂地帶向地表方向運行、冷凝、固結(jié)成巖的過程。巖漿是存在于上地幔和地殼深處、以硅酸鹽為主要成分、富含揮發(fā)性物質(zhì)、處于高溫（高達700-1300）、高壓（高達數(shù)千MPa）狀態(tài)下的熔融體。1.3.1 巖漿巖巖漿噴出地表，在地表冷卻凝固稱為噴出作用以硅酸鹽為主要成分、富含揮發(fā)性物質(zhì)、高溫高壓。一、巖漿巖的形成與產(chǎn)狀深成巖 形成深度大于3km淺成巖

3、形成深度小于3km噴出巖 噴出地面凝固而成壓力減小，熱量散失，最后冷卻凝結(jié)。巖漿沿構(gòu)造薄弱帶上升按冷凝的地質(zhì)環(huán)境，巖漿巖分為以硅酸鹽為主要成分、富含揮發(fā)性物質(zhì)、高溫高壓。一、巖漿巖的形一、巖漿巖的形成與產(chǎn)狀巖漿巖的產(chǎn)狀 是指巖漿巖的形態(tài)、大小及其與周圍巖體間的相互關(guān)系。一、巖漿巖的形成與產(chǎn)狀巖漿巖的產(chǎn)狀 是指巖漿巖的形態(tài)、大小及二、巖漿巖的礦物成分 組成巖漿巖的礦物主要是硅酸鹽類礦物；造巖礦物主要為石英、長石、云母、角閃石、輝石、橄欖石等。二、巖漿巖的礦物成分 組成巖漿巖的礦物主要是三、巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1.巖漿巖的結(jié)構(gòu) 指構(gòu)成巖石的(單個)礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形態(tài)及彼此之間的組合方式。

4、 全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：巖石全部由結(jié)晶的礦物組成。多見于深成侵入巖中，結(jié)晶條件好，緩慢結(jié)晶的產(chǎn)物 玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)：巖石幾乎全部由未結(jié)晶的火山玻璃所組成。多見于火山巖中，是快速冷凝結(jié)晶的產(chǎn)物 半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：巖石由部分晶體和部分玻璃質(zhì)組成。多見于淺成巖和火山巖中1. 按結(jié)晶程度劃分 粗粒結(jié)構(gòu)（粒徑5mm） 中粒結(jié)構(gòu)（粒徑2-5mm）2. 按顆粒的相對大小劃分細(xì)粒結(jié)構(gòu)（粒徑2-0.2mm） 微粒結(jié)構(gòu)（粒徑2mm。碎屑粒徑0.25-0.5mm碎屑粒徑0.0050.075mm由粒徑0.005mm的粘土礦物顆粒組成，是泥巖、頁巖等粘土巖的主要結(jié)構(gòu)。由溶液中沉淀或經(jīng)重結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu)。由生物遺體或碎片所組成，如貝殼結(jié)構(gòu)、珊

5、瑚結(jié)構(gòu)等。巖石中有50%以上的碎屑顆粒被膠結(jié)物所膠結(jié)，是沉積巖特有的結(jié)構(gòu)碎屑粒徑0.5-2mm。細(xì)砂結(jié)構(gòu)碎屑粒徑0.075-0.25mm2.沉積巖的結(jié)構(gòu)碎屑結(jié)構(gòu)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)晶狀結(jié)構(gòu)生物結(jié)構(gòu)一、沉積巖的特點 是指硅質(zhì)膠結(jié)成分為石英及其他二氧化硅，顏色淺，強度高。鐵質(zhì)鈣質(zhì)泥質(zhì)膠結(jié)成分為鐵的氧化物及氫氧化物。顏色深，呈紅色，強度僅次于硅質(zhì)膠結(jié)。膠結(jié)成分為碳酸鈣一類的物質(zhì)。顏色淺，強度低，具可溶性。膠結(jié)成分為粘土。膠結(jié)松散，強度低，易濕軟、風(fēng)化。石膏質(zhì)膠結(jié)成分為CaSO4。硬度小，膠結(jié)不緊密，遇水易膨脹。碎屑結(jié)構(gòu)的膠結(jié)物一、沉積巖的特點硅質(zhì)膠結(jié)成分為石英及其他二氧化硅，顏色淺，強度高。鐵質(zhì)鈣質(zhì)泥2.3.

6、2 沉積巖的地質(zhì)特征是指各組成部分的空間分布和排列方式。 水平層理、斜交層理、波狀層理、波狀層理、交錯層理2. 塊狀構(gòu)造1.層理構(gòu)造3.層面構(gòu)造4.結(jié) 核5.化 石巖石層理不清楚，礦物顆粒排列無一定規(guī)律 埋藏在沉積巖中的古代生物遺體或遺跡 波痕、雨痕、泥裂 與沉積巖成分不同的，圓球狀或不規(guī)則狀的無機包裹體3.沉積巖的構(gòu)造水平層理單斜層理交錯層理波痕泥痕結(jié)核化石2.3.2 沉積巖的地質(zhì)特征是指各組成部分的空間分布和排二、沉積巖的分類1.按組成成分、結(jié)構(gòu)和形成條件，分為：二、沉積巖的分類1.按組成成分、結(jié)構(gòu)和形成條件，分為：二、沉積巖的分類續(xù)上表二、沉積巖的分類續(xù)上表碎屑巖類粘土巖類化學(xué)及生物化學(xué)

7、巖類火山碎屑巖沉積碎屑巖頁巖泥巖石灰?guī)r白云巖泥灰?guī)r礫巖及角礫巖砂巖粉砂巖二、沉積巖的分類2.常見的沉積巖火山角礫巖凝灰?guī)r碎屑巖類粘土巖類化學(xué)及生物化學(xué)巖類火山碎屑巖沉積碎屑巖頁巖泥 (1)礫巖及角礫巖 礫狀結(jié)構(gòu)，50以上粒徑大于2mm的礫或角礫膠結(jié)而成，塊狀構(gòu)造。硅質(zhì)膠結(jié)的石英礫巖，非常堅硬，開采加工較困難，泥質(zhì)膠結(jié)的則相反。常見的沉積巖 (2)砂巖 砂粒主要成分為石英、長石及巖屑等，砂狀結(jié)構(gòu)，層理構(gòu)造。砂巖為多孔巖石，孔隙愈多，透水性和蓄水性愈好。是石油、天然氣和地下水的聚集所。 (3)粉砂巖 粉砂巖質(zhì)結(jié)構(gòu)，水平層理清晰，由50以上粒徑在0.0020.074mm的粉砂粒膠結(jié)而成的。由石英、長

8、石和粉粒及粘土礦物所組成，膠結(jié)物多為泥質(zhì)。結(jié)構(gòu)疏松，強度和穩(wěn)定性不高。麗江礫巖麗江礫巖 (1)礫巖及角礫巖 礫狀結(jié)構(gòu)，50以上粒徑大于2mm的常見的沉積巖 （5）頁巖 是泥質(zhì)巖的一種。頁巖是分布最為廣泛的一種沉積巖，約占大陸沉積物的69%。主要由粘土礦物經(jīng)脫水固結(jié)而形成，粘土結(jié)構(gòu)，頁理構(gòu)造，富含化石。一般情況下，頁巖巖性松軟，易于風(fēng)化呈碎片狀，強度低，遇水易軟化而喪失其穩(wěn)定性。 （4）泥巖 主要由粘土礦物經(jīng)脫水固結(jié)而形成，具粘土結(jié)構(gòu)，層理不明顯，呈塊狀構(gòu)造，固結(jié)不緊密、不牢固。強度較低，一般干試樣的抗壓強度約在530MPa之間。常見的沉積巖 （5）頁巖 （4）泥巖 （6）石灰?guī)r 主要由方解石組

9、成，次要礦物有白云石、粘土礦物等?；瘜W(xué)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，生物結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。石灰?guī)r致密、性脆，一般抗壓強度較差。是燒制石灰和水泥的重要原材料，也是用途很廣的建筑石材。常見的沉積巖 （7）泥灰?guī)r 主要由方解石和粘土礦物(含量在25-50)組成，化學(xué)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，滴稀鹽酸劇烈起泡，留下土狀斑痕。抗壓強度低，遇水易軟化，可做水泥的原料。泥灰?guī)r（6）石灰?guī)r 主要由方解石組成，次要礦物有白云石、粘土礦物1.3.4 變質(zhì)巖 地殼中的原巖受構(gòu)造運動、巖漿活動、高溫、高壓及化學(xué)活動性很強的氣體和液體影響，其礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等發(fā)生一系列的變化，這些變化稱為變質(zhì)作用。一、變質(zhì)作用與變質(zhì)巖 溫度高溫引起巖石重結(jié)晶

10、或使巖石中某些礦物成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。壓力靜壓力，引起礦物體積變??；定向壓力，使巖石發(fā)生柔性變形或機械破碎，或使礦物定向生長?；瘜W(xué)活潑性流體與原巖中的礦物接觸發(fā)生化學(xué)交替或分解作用，形成新的礦物。原有巖石經(jīng)變質(zhì)作用后形成的新巖石，稱為變質(zhì)巖。1.變質(zhì)作用的影響因素 1.3.4 變質(zhì)巖 地殼中的原巖受構(gòu)造運動、巖漿活動、一、變質(zhì)作用與變質(zhì)巖變質(zhì)作用形成于地殼一定的深度，發(fā)生于一定的溫度和壓力范圍；沉積巖是在地表或近地表常溫常壓條件下；巖漿巖形成是高溫高壓條件；變質(zhì)作用中的礦物轉(zhuǎn)變是在固態(tài)情況下完成的，巖漿巖那種從液態(tài)的巖漿中結(jié)晶形成的。變質(zhì)巖與沉積巖和巖漿巖區(qū)別一、變質(zhì)作用與變質(zhì)巖變質(zhì)作用形成于地

11、殼一定的深度，發(fā)生于一定熱液變質(zhì)作用接觸變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用動力變質(zhì)作用由于巖漿的侵入，在巖漿高溫的條件下，使接觸帶的圍巖產(chǎn)生重結(jié)晶或產(chǎn)生新的礦物 。大規(guī)模地殼運動和巖漿活動使地下深處廣大地區(qū)巖石發(fā)生變質(zhì)。巖石因構(gòu)造運動而產(chǎn)生的變質(zhì)作用，成動力變質(zhì)作用。常與較大的斷層帶伴生，產(chǎn)生的巖石有斷層角礫巖和糜棱巖。 巖漿侵入地殼時巖漿與圍巖相互作用，揮發(fā)出氣體和分離出熱液，在高溫高壓條件下，使圍巖的化學(xué)成分改變，形成新的礦物。2.變質(zhì)作用的類型 一、變質(zhì)作用與變質(zhì)巖熱液變質(zhì)作用接觸變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用動力變質(zhì)作用由于巖漿的侵1.變質(zhì)巖的礦物成分 二、變質(zhì)巖的特點 巖漿巖殘留：石英、長石、角閃石、黑云母

12、等； 沉積巖殘留：方解石、白云石、粘土礦物等。原巖殘留的礦物變質(zhì)作用產(chǎn)生的新礦物 絹云母、紅柱石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、陽起石、蛇紋石、石墨等。為變質(zhì)巖所特有1.變質(zhì)巖的礦物成分 二、變質(zhì)巖的特點 巖漿巖殘2.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu) 變余結(jié)構(gòu)變質(zhì)作用后，重結(jié)晶作用不完全，原巖的一部分成分和結(jié)構(gòu)被保留下來。如變余砂狀結(jié)構(gòu)。變晶結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)是變質(zhì)巖最常見的結(jié)構(gòu)，是巖石變質(zhì)作用過程中重結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu)。如粒狀變晶結(jié)構(gòu)。巖石受力后合礦物發(fā)生彎曲、破裂甚至粉碎，后又被膠結(jié)起來的結(jié)構(gòu)，如糜棱結(jié)構(gòu)。3.變質(zhì)巖的構(gòu)造 片理構(gòu)造非片理構(gòu)造塊狀構(gòu)造板狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造和片麻狀構(gòu)造為變質(zhì)巖所特有二、變質(zhì)巖

13、的特點2.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu) 變余結(jié)構(gòu)變質(zhì)作用后，重結(jié)晶作用不完全，原1.變質(zhì)巖分類三、變質(zhì)巖的分類及主要變質(zhì)巖1.變質(zhì)巖分類三、變質(zhì)巖的分類及主要變質(zhì)巖二、主要變質(zhì)巖簡介三、變質(zhì)巖分類及主要變質(zhì)巖（1）片巖 具有片狀構(gòu)造，鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)。主要由片狀或柱狀礦物(云母、綠泥石、滑石、角閃石等)呈定向排列構(gòu)成。很多片巖都具有平行的皺紋，這是因為各個方向的作用力不同引起的。 （3）板巖 板塊構(gòu)造，隱晶變晶結(jié)構(gòu)。主要礦物成分為粘土礦物及絹云母、石英、綠泥石等，晶粒極細(xì)，不易肉眼辨識，片理厚。 （2）片麻巖 具典型的片麻狀構(gòu)造，粒狀變晶或變余結(jié)構(gòu)，晶粒粗大，肉眼可辨識。片麻巖可做建筑石材和鋪路原料。片麻巖上的

14、條狀是由巖石中不同比例的礦物分布形成的，另外，顆粒大小也可產(chǎn)生條帶狀。 片巖 片麻巖板巖二、主要變質(zhì)巖簡介三、變質(zhì)巖分類及主要變質(zhì)巖（1）片巖 具二、主要變質(zhì)巖簡介 （5）大理巖 塊狀構(gòu)造，等粒狀變晶結(jié)構(gòu)。主要成分為方解石、白云石等碳酸鹽類礦物，其方解石和白云石含量在50%以上。因云南大理盛產(chǎn)此巖石而得名。大理巖具有各種美麗的顏色和花紋，常見的顏色有淺灰、淺紅、淺黃、蘭色、褐色、黑色等，產(chǎn)生不同顏色和花紋的主要原因是大理巖中含有少量的有色礦物和雜質(zhì)。 （6）石英巖 塊狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)。主要由石英組成的變質(zhì)巖。是石英砂巖及硅質(zhì)巖經(jīng)變質(zhì)作用形成。質(zhì)地堅硬，強度很高，抗風(fēng)化能力強，是良好的建筑石

15、料。 （4）千枚巖 顯微變晶片理發(fā)育面上呈絹絲光澤的低級變質(zhì)巖。典型的礦物組合為絹云母、綠泥石和石英，可含少量長石及碳質(zhì)、鐵質(zhì)等物質(zhì)。千枚巖大理巖石英巖BACK二、主要變質(zhì)巖簡介 （5）大理巖 塊狀構(gòu)造，等粒狀變晶結(jié)1.3.5 三大類巖石的關(guān)系一、三大類巖的轉(zhuǎn)換關(guān)系1.3.5 三大類巖石的關(guān)系一、三大類巖的轉(zhuǎn)換關(guān)系二、三大類巖的異同二、三大類巖的異同1.4 地質(zhì)年代表 一、地質(zhì)年代及劃分原則 地球形成至今已有46億年，對整個地質(zhì)歷史時期，地球的發(fā)展演化及地質(zhì)事件記述需要一套相應(yīng)的時間的概念，即地質(zhì)年代。 工程地質(zhì)及土力學(xué) 1.4地質(zhì)年代表 地質(zhì)年代的表示方法相對地質(zhì)年代絕對地質(zhì)年代 確定方法：一般根據(jù)放射性同位素的蛻變規(guī)律，來測定巖石和礦物的年齡。地層層序法生物層序法地層接觸關(guān)系1.4 地質(zhì)年代表 一、地質(zhì)年代及劃分原則 工程地質(zhì)及土力學(xué) 1.4地質(zhì)年代表二、地質(zhì)年代表地質(zhì)年代單位地層年代單位宙、代、紀(jì)、世、期宇、界、系、統(tǒng)、階工程地質(zhì)及土力學(xué)