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工程地质实验指导书工程地质实验指导书北京工业大学北京工业大学土力学地基基础教研室土力学地基基础教研室19981998 年年 2 2 月月目目录录前言(1)工程地质实验守则(1)实验一主要造岩矿物的认识与鉴定(2)实验二岩浆岩主要类型的认识与鉴定(7)实验三沉积岩与变质岩主要类型的认识与鉴定(11)实验四裂隙测量资料的整理(16)实验五地质图的阅读与分析(20)实验六根据地质图编制地质剖面图(26)实验七编制潜水等水位线图(29)实验八阅读工程地质图(31)前前言言工程地质学的室内实验作业，是工程地质学课程的重要组成部分之一。根据工程地质教学大纲要求，有关实验作业包括矿物、岩石、及阅读地质图、工程地质资料整理和阅读等两个部分，由实验及作业组成。室内实验的主要目的在于：巩固和提高课堂所学理论，增加感性认识，掌握某些基本的操作技能和分析整理工程地质资料的能力。因此室内实验与作业的具体任务是：1、能认识最重要的岩石及组成岩石的主要造岩矿物，并掌握用肉眼鉴定这些岩石和矿物的方法。2、能够整理和分析裂隙统计资料和岩体结构的赤平极射投影资料。3、能够懂得编制地质图及工程地质图的原理，井具有阅读和分析这些图件的能力。完成了以上任务，就能为今后的野外实习和实际工作奠定基础，所以室内实验及作业是理论联系实际，具有承上启下的重要教学环节。同学们均应按照规定要求认真完成。为保证能较好完成上述目的和任务，使各次实验课顺利进行同学们均应执行如下实验守则。工程地质实验守则工程地质实验守则1、学生应了解本实验室各规章制度、并严切实执行。2、每次上实验课前，按要求认真预习，做出预习报告(包括实验内容、方法及报告格式)上课前由教师进行抽查，凡没有很好预习者不得参加本次实验。3、学生进入实验室后，应保持肃静，按组入座，凡不是实验必须品，不得任意摆在实验桌上，其它书籍物品应放置在指定地点。4、爱护标本、图表、模型及所用仪器和用具、如有损坏和丢失，应及时报告并登记，不得隐瞒。5、实验室内陈列物品等未经许可，不得随意挪动和摆弄。6、实验中要独立操作，认真观察思考并按一定格式做好记录和实验报告，实验报告必须在规定时间交齐。7、注意整洁，实验完后将所用物品按原样摆置整齐，并经检查后方得离室。8、每次上实验前必须带齐实验报告纸，课堂笔记及指定带用物品。9、如有补做实验者，由指导教师向实验室提出，由实验室统一安排，若无故不按时补做者，以旷课论。实验一主要造岩矿物的认识与鉴定造岩矿物是组成岩石的基本物质。岩石的命名、物理力学性质及其稳定性，主要取决干矿物组成、性质及其在岩石中相互结合情况，因此认识和鉴定主要造岩矿物，是进而认识和鉴定岩石的基础。矿物虽然多种多样，但由于各种矿物都具有一定的化学成分和内部构造，从而使矿物具比较固定的形态特征和物理性质、而这些矿物的形态特征和物理性质，就成了认识和鉴定矿物的基础。一、目的要求1 学习肉眼鉴定矿物的方法和步骤；2 掌握几种主要造岩矿物的物理性质及其鉴定特征；3 学习矿物的描述方法。二、内容、方法(一)先对下述各项物理性质和特征按各表列中的标本和性质逐一观察、互相对比，找出特点，建立矿物形态和物理性质的感性认识。1 形态矿物的形态可分为单体形态和集合体形态。矿物的单体形态有：针状、柱状、鳞片状、片状、板状、粒状等。集合体形态有：纤维状、放射状、层状、土状、致密块状等。试观察下列矿物的形态，并注意石英(水晶)、黄铁矿晶面上的晶面条纹的方向。表 1矿物名称矿物名称单体形态单体形态集合体形态集合体形态石英石英柱状柱状块状块状云母云母片状片状层状层状石膏石膏橄榄石橄榄石（纤维石膏）（纤维石膏）板状、针状板状、针状纤维状纤维状粒状粒状高岭石高岭石土状土状绿泥石绿泥石阳起石阳起石鳞片状鳞片状针状针状放射状放射状2颜色矿物的颜色是矿物对光线(指普通光)中不同波长的光波的选择吸收的结果。按成色原因有自色、它色、假色之分。其中自色是矿物固有的颜色，具有鉴定意义。试观察下列矿物的标准颜色作为鉴定矿物颜色的基础。表 2矿物名称矿物名称正长石正长石方解石方解石黑云母黑云母颜色颜色肉红色肉红色白色白色褐黑褐黑或黑或黑绿泥石绿泥石绿或绿或暗绿暗绿橄榄石橄榄石橄榄橄榄绿色绿色黄铁矿黄铁矿金黄色金黄色赤铁矿赤铁矿赤色赤色雄黄雄黄橙色橙色矿物的颜色是指新鲜块体或晶体表面呈现的颜色而不是粉末的颜色。观察时应注意风化对矿物色调的影响。此外矿物的颜色可随形成时的温度的降低而变浅。一般而言，高温矿物色深而单涸。如岩浆岩矿物多黑、绿、暗灰色；低温矿物及由地表溶液中析出的矿物，一般色浅而多变。有的矿物如石英萤石在同一矿物上有时可出现几种不同的颜色，由此可见矿物的颜色变化很大它并不是矿物唯一的特征。3条痕观察矿物的条痕、是将矿物在素瓷板上刻划后留下来的粉末的颜色。矿物的条痕比颜色固定，对颜色探、硬度低的矿物有重要的鉴定意义。但当矿物硬度较素瓷板大时，一般条痕很浅或不具条痕。矿物的条痕有时与其外观的颜色一致，有时却不一致。通过下面的实验操作，观察下列矿物的条痕，并比较与外观颜色的异同。表 3矿物名称矿物名称颜色颜色条痕条痕石膏石膏白白白白赤铁矿赤铁矿块状石英块状石英赤赤红红白白无无绿泥石绿泥石绿绿淡绿淡绿黄铁矿黄铁矿铜黄铜黄灰黑灰黑褐铁矿褐铁矿褐红褐红土黄土黄4 光泽光泽是光线投射于矿物表面产生的反射光在矿物表面上所呈现的光亮程度。矿物光泽的特点，一方面决定于矿物的光学性质，同时与矿物表面性质和集合方式有关。如断口、风化、潮解等会影响反光程度，发生一定程度的散射，呈现油脂状；层片状的集合体多呈珍珠光泽；疏松土状集台体多呈土状光泽；致密状集合体多呈腊状光泽。试观察下列矿物的光泽特征、并注意与矿物集合体的关系。表 4矿物名称矿物名称光泽光泽黄铁矿黄铁矿金属金属云母云母珍珠珍珠钾长石钾长石玻璃玻璃纤维石膏纤维石膏绢丝绢丝石英断口石英断口油脂油脂滑石滑石高岭石高岭石蜡状蜡状土状土状5 硬度矿物的硬度为矿物抵抗外力刻划或研磨的能力，是鉴定矿物的重要特征。一般采用摩氏硬度计中规定的 lO 种矿物做标准，其它矿物可以与之比较而确定其相对硬度。硬度计中的矿物由软而硬依次分为下列十级：滑石滑石 1 1长石长石 6 6石膏石膏 2 2石英石英 7 7方解石方解石 3 3黄玉黄玉 8 8萤石萤石 4 4刚玉刚玉 9 9金刚石金刚石 10 10磷灰石磷灰石 5 5这些矿物的绝对硬度并不是按等级成倍增加，而是软硬程度相对比较的顺序。事实上如以滑石和石膏的硬度差作为一个单位，则石英与滑石之间将要差 3500 个单位，而金刚石的硬度又为石英的 1150 倍。在确定未知矿物的硬度时，是拿硬度计中已知硬度的矿物与要测定的矿物彼此刻划，以比较软硬。被刻伤者硬度小。例如用 4 度的萤石与要测硬度的自云石刻划，白云石被萤石刻伤，而白云石未划伤萤石，则知白云石硬度小于 4。再用 3 度的方解石与之相互刻划，结果方解石被刻伤，而未刻伤白云石，则知白云石的硬度大于 3 而小于 4，可定为 3.5。在实际工作中常用指甲与小刀检验矿物的硬度(指甲的硬度是 2.53，小刀的硬度是 55.5)、将矿物的硬度区别为大中小三类：指甲能划动者属“小”。指甲不能划动而小刀能刻伤者属于“中”，小刀刻不动者属于“大”。试验下列主要造岩矿物的硬度：表 5矿物名称矿物名称硬度硬度矿物的硬度不仅取决于矿物的成分和结构，同时也取决于风化、杂质、孔隙、裂隙等。所以检验矿物硬度时，应在矿物新鲜断口或解理面上进行，用力不要过大，刻划不宜过长。而隐晶质、孔隙性和粉末状的或被风化过的矿物常具虚假的低硬度。此外有些矿物的硬度具有异向性。如兰晶石同一矿物的不同方向上具有不同的硬度。石榴子石、石英石榴子石、石英橄榄石、辉石橄榄石、辉石角闪石、长石角闪石、长石大大白云石、方解石白云石、方解石中中滑石、高岭土滑石、高岭土云母、绿泥石云母、绿泥石小小6 解理、断口矿物受外力作用后发生的断裂能沿结晶方向裂成规则光滑平面的性质称解理；而不按一定方向破裂成不规则的断裂面称为断口。矿物的解理按方向分为；一组解理，二组解理，三组解理。按发育程度分为：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理等。断口可按其表面的形状分为贝壳状断口、参差状断口、土状断口、平坦状断口等。矿物的解理、断口特点，决定于矿物晶体内部构造。不同矿物的内部构造不同，因此不同矿物解理的多少、发育程度各不相同，从而成为鉴定矿物的特征。试观察表 6 所列矿物的解理和断口，并注意解理组数和完全程度。表 6矿物名称矿物名称解理解理断口断口解理的完全程度取决于晶体构造异向性的显著程度，层状构造者解理常为极完全，链状者次之，当构造各向的键力相似者往往无解理只有断口。所以在同一矿物上，解理的完全程度与断口是互为消长的，解理极完全时则无断口。云母云母一组极完全一组极完全方解石方解石正长石正长石平坦状平坦状石英石英不完全不完全贝壳状贝壳状纤维石膏纤维石膏参差状参差状高岭石高岭石土状土状三组完全三组完全二组中等二组中等7其它特性如方解石遇盐酸会起泡，磁铁矿具磁性，云母具弹性等。(二)当掌握了上述矿物形态和物理性质后，就可对下列常见的主要造岩矿物进行细致的观察和鉴定，归纳出它们各自的主要特征，并对带星号的标本进行记录和记忆。石英*辉石*方解石*正长石*绿泥石橄榄石斜长石*滑石黄铁矿*云母*石膏石榴子石角闪石*高岭石白云石观察和鉴定矿物时先从矿物的形态、颜色、光泽等外观最直接的标志入手，然后根据硬度、解理、断口、条痕等一系列物理性质及其特征逐一检验、反复对比，找出每个矿物的基本特征。在鉴定矿物时，要对矿物的形态，物理性质和其它特征作全面的描述，使别人能通过描述的资料对该矿物有一个完全正确的了解。矿物描述，是将所观察检验到的矿物的全部性质，按照一定的顺序，如实的，准确的，通顺而简练的语言和矿物学的术语，形象地描绘出来。具体描述要求如下：1、形态描述矿物的形态要接所鉴定的具体矿物，是单体即说明单体形态，如片状、板状等：是集合体即说明集合体的形态，如纤维状，放射状等。2、颜色常利用标准色谱(红、橙、黄、青、兰、紫)来对比描述矿物的颜色，如前面所列的标准矿物的颜色，可作为描述时对比的基础。有时根据日常生活所熟悉的东西对比而命名如玫瑰红、苹果绿、橄榄绿、天蓝、桔黄、乳白色等。对于同种颜色而深浅不同的色调时，常采用二名法来命名，如褐红色、黄绿色、灰白色(其中红包、绿色、白色是基本色，写在后面，褐色、黄色、灰色是次要的颜色写在前面)有时也可这样形容：红中微黄、绿色带微蓝色、带绿的灰色。3、条痕如矿物有条痕时，可指出它的基本色，如白、黑、浅灰等。4、光泽只描述光泽的特征，如金属光泽、油脂光泽等。当矿物解理面上的光泽与断口上的光泽有显著差别时可分别说明如石英的晶面为玻璃光泽，断 13 为油脂光泽。5、硬度写出与该矿物相当于硬度计中所列矿物的硬度数。如长石硬度写 6。6、解理、断口因为解理和断口在同一个矿物上其发育程度经常是互为消长的，当解理显著时可不说断口，断口显著时需说说断口的特征，如石英为贝壳状断口。描述矿物的解理时，不仅要说明解理的组数，还要说明其完全程度，如云母、一组极完全解理。描述举例如下；2 号钾长石：呈板状晶体，肉红色，玻璃光泽，二组完全解理、平坦断口、硬度 6。12 号纤维石膏：纤维状集合体、浅灰色、丝绢光泽、参差断口、硬度 2。三、实验前准备工作1.由实验室准备下列工具：条痕板、硬度计、小刀、放大镜、稀盐酸等。2.预习：系统复习造岩矿物的全部讲课内容和本次实验讲义。四、思考题1.怎样用肉眼鉴定矿物?2.解理和断口为什么在同一矿物上是互为消长的?试通过实验体会与验证。3条痕为什么只适用于硬度较低的矿物?4.你是如何理解矿物的物理性质与化学成分之间关系的?5.浅色矿物的主要化学成份与暗色矿物的主要化学成份。其主要区别何在?6.如何区别角闪石与辉石、正长石与斜长石、石英与方解石、方解石与白云石、云母与绿泥石?五、实验结束后按下列规定格式交出实验报告。实验一实验一 主要造岩矿物的认识与鉴定主要造岩矿物的认识与鉴定学号标本号码姓名矿物名称日期表 7其它形态颜色条痕光泽硬度解理断口审核实验二岩浆岩主要类型的认识与鉴定岩石是构成地壳的主要物质、是地质作用的发生与发展的物质基础。作为建筑环境和建筑材料之一的岩石。它们的建筑条件稳定性以及在各种地质作用下发生的变化，与岩石本身的性质、结构构造和在地壳中的产生状态有密切关系。自地面到地下六十公里的地壳，有 95是岩浆岩，可见认识和研究组成地壳主体的岩浆岩，在工程地质学中是十分必要的。一、目的、要求1.学习肉眼鉴定岩石的步骤和方法；2.观察和鉴别岩浆岩的结构、构造、酸度与颜色、矿物成份，从而认识和掌握岩浆岩的几种主要类型；3.学会岩性描述方法。二、内容、方法(一)认识岩浆岩的结构和构造岩浆岩的结构构造不仅是鉴定岩浆岩的重要特征，而且也是影响岩石物理力学性质的基本因素。1结构岩浆岩的结构按矿物的结晶程度和晶粒大小，可分为全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构以及等粒状结构和斑状结构。等粒状结构接晶粒大小可分为：粗粒(5mm)、中粒(52mm)、细粒(2mm)。班状结构按石基结晶程度又可分为：斑状与似斑状。具体认识结构可按下表对照岩石标本逐一进行。表 8岩石名称岩石名称粗粒花岗岩粗粒花岗岩中粒花岗岩中粒花岗岩细粒花岗岩细粒花岗岩花岗斑岩花岗斑岩流纹岩流纹岩黑曜岩黑曜岩半晶质半晶质全晶质全晶质等等粒粒斑斑状状玻璃质玻璃质结晶程度结晶程度颗粒大小颗粒大小粗粒粗粒中粒中粒细粒细粒似斑状似斑状斑状斑状侵侵入入岩岩深成岩深成岩岩浆岩类型岩浆岩类型浅成岩浅成岩喷出岩喷出岩2 构造常见的岩浆岩的构造有：块状、流纹状、气孔状和杏仁状等。在认识构造时可按表 9 对着标本逐一进行：表 9岩石名称岩石名称构造构造岩石类型岩石类型花岗岩花岗岩块状块状深成岩深成岩花岗斑岩花岗斑岩块状块状浅成岩浅成岩流纹岩流纹岩流纹状流纹状玄武岩玄武岩气孔状气孔状喷出岩喷出岩辉绿岩辉绿岩杏仁状杏仁状(二)岩浆岩主要类型的认识本次实验着重对下列最常见的数种岩浆岩进行仔细的观察和鉴定，以掌握肉眼鉴定岩浆岩的一般方法，并要求认真记忆这几种岩浆岩。花岗岩花岗闪长岩闪长岩花岗岩花岗闪长岩闪长岩辉长岩花岗斑岩流纹岩辉长岩花岗斑岩流纹岩安山岩辉绿岩玄武岩安山岩辉绿岩玄武岩观察和鉴定时，可按表 10 对着标本有次序按步骤地进行，即先按岩石中 SiO2的含量、颜色、矿物成分等分为酸性、中性、基性、超基性等四类，然后再按岩石的结构、构造等将这四类又分为深成岩、浅成岩、喷出岩等三类。这样对某种未知岩石来说，通过两种分类，得到表中交叉点所指的岩石名称就为该未知岩石的名称。具体观察和鉴定的步骤如下：1颜色岩浆岩一般是由深色矿物和浅色矿物组合成的，且不同类型的岩石由于所台深或浅两类矿物的比例不同，因此反映出不同类型的岩石的外观颜色就有深浅的差别。一般说偏于基性岩石的颜色深，偏于酸性岩石的颜色浅，所以根据岩石的颜色，就可以对岩石所属类型作出初步的判断。岩石的颜色是指探浅两类矿物在岩石外观上所表现的综合色调，以岩石中所古深色矿物的体积百分比，即所谓色率表示之。而并不是指岩石中个别矿物的颜色。一般岩石的色率55的为超基性2.矿物组成分析岩石中矿物组成的特点是鉴定岩石的决定性步骤、是判定岩石所属类别和确定岩石名称的基本依据。组成岩浆岩的最主要造岩矿物有石英、长石、云母、辉石、角闪石橄榄石等。这些矿物在岩石中不是任意组成的，而是按岩浆的结晶顺序有它一定的共生规律，这些矿物在岩石中的不同共生组合，构成了不同类型的各种岩石。各种矿物的共生规律一般有如下几点：(1)石英绝对不与橄榄石共生；(2)辉石、角闪石常与斜长石共生；(3)石英常与正长石共生；(4)辉石多出现于基性岩中；角闪石主要出现在中性岩中；石英绝大部分只生于酸性岩中；橄榄石绝大部分其生于超基性岩中；正长石主要出现于偏酸性岩中；斜长石主要出现于偏基性岩中；超基性岩中一般不存在长石。根据这些岩浆岩的共生规律，在观察和鉴定岩石矿物时首先应分析岩石中有无石英和橄榄石，如石英颗粒很多，则表示岩石属于酸性岩类，橄榄石很多则属于超基性岩类。中性和基性岩中石英或橄榄石只有极少量存在或完全没有，较难判定。这时应特别注意长石，并且一定要把正长石与斜长石分开。若岩石中主要含斜长石者则属于基性岩类或中性偏基性的闪长岩类。这时一定要把辉石与角闪石鉴别清楚，并进一步说明分类依据。如岩石中主要古角闪石者为中性闪长岩类，主要含辉石者为基性辉长岩类。此外在观察时也要把其它矿物成份鉴别清楚，如云母等。还要注意矿物的各种变化，如深色矿物中出现绿泥石，长石变为高岭土等，都是岩石遭受风化的标志。表 10岩浆岩分类鉴定表岩岩类类SiOSiO2 2的含量（的含量（%）颜色颜色有色矿物含量（有色矿物含量（%）有无石英有无石英有无橄榄石有无橄榄石酸性酸性6565中性中性65-5265-52基性基性52-4052-40超基性超基性405555无无有有不含或不含或不含或含很少的石英不含或含很少的石英不含或含很少的橄榄石不含或含很少的橄榄石有无长石有无长石含正长石为主含正长石为主含斜长石为主含斜长石为主含少量含少量长石长石主要矿物成分主要矿物成分产状产状深深成成浅浅成成块状块状等粒状等粒状及少数及少数似斑状似斑状块状块状流纹状流纹状喷喷出出气孔状气孔状杏仁状杏仁状似斑状似斑状或斑状或斑状隐晶质隐晶质或斑状或斑状石英、石英、正长石、正长石、云母云母角闪石角闪石正长石、正长石、云母、云母、角闪石、角闪石、辉石辉石斜长石、斜长石、角闪石、角闪石、黑云母、黑云母、辉石辉石斜长石斜长石辉石辉石角闪石角闪石黑云母黑云母橄榄石、橄榄石、辉石、辉石、角闪石角闪石花岗岩花岗岩（花岗（花岗闪长岩）闪长岩）花岗花岗斑岩斑岩正长斑正长斑岩岩玢岩玢岩闪长玢岩闪长玢岩辉绿岩辉绿岩正长岩正长岩闪长岩闪长岩辉长岩辉长岩橄榄岩橄榄岩辉辉岩岩苦橄苦橄斑岩斑岩流纹岩流纹岩粗面岩粗面岩安山岩安山岩玄武岩玄武岩苦橄岩苦橄岩玻璃质玻璃质浮岩、黑曜岩、火山玻璃浮岩、黑曜岩、火山玻璃少见少见3.结构、构造岩石的结构、构造特征是岩石生成环境条件的反映根据岩石结构和构造特点，可以推断岩石是深成的、浅成的还是喷出的。如表 10 中所示。一般而言，全晶质、等粒状结构、块状构造是深成的；全晶质、斑状结构、块状构造是浅成的；半晶质或玻璃质结构、气孔状、流纹状、杏仁状构造是喷出的；这只是一般情况，岩石在侵入体中所处的部位不同，经常有一些过渡性或特殊的结构生成，在观察和推断时，必须结合其它特征具体分析。按上述步骤将岩浆岩的鉴定举例如下：某一块岩石，颜色较浅。色率22砾岩砾岩砂状砂状2 20.050.05砂岩砂岩粉砂状粉砂状0.050.050.0050.005粉砂岩粉砂岩泥质泥质0.0052 毫米、中粒结构 2-1 毫米、细粒结构 1-0.5 毫米、微晶结构0.5毫米。此外还有生物结构、碎屑结构及鲕状结构等。2构造沉积岩具有层理构造，组成岩石的物质成份，颗粒大小发生变化而使岩石显示层状，层理构造是野外鉴定特征，有时在标本上也可以观察到。此外，沉积岩还有化石、波痕(风成的、水流的、波浪的)、斜层理、泥裂等构造。3沉积岩的矿物成份沉积岩主要造岩矿物为：石英、长石、方解石，白云石、白云母、粘土矿物、有机质等。沉积岩常以其所含主要矿物成份命名，如长石砂岩、石英砂岩、自云岩等。4.沉积岩的颜色沉积岩的颜色变化很大，从白色到黑色都有，它取决于组成岩石的矿物的颜色及散布于岩石里的杂质的颜色。通过对沉积岩的颜色的研究，可以推断沉积物的形成环境。如富含二氧化硅、方解石、高岭石、白云母等矿物的岩石多呈浅灰或白色、以正长石为主的多呈内红色，台碳质、锰质、硫化铁的多呈黑色。含氧化铁呈红色、红褐色为的炎热气候条件下形成。5沉积岩主要类型的认识本实验着重对砾岩、砂岩粉砂岩、页岩、石灰岩、白云岩作仔细的观察和鉴定。观察和鉴定沉积岩时，先从结构着手，判明是碎屑岩类，还是粘土岩类，还是化学岩类与生物化学岩类。对碎屑岩类，尚须进一步检验碎屑粒径大小，确定它是碎屑岩类中的那种岩石定出基本名称。对于砾岩要注意碎屑的形状大小和组成砾岩的碎屑的岩性成份以及胶结物的成份，胶结型式。当组成砾岩的碎屑带有未经过搬运的棱角时即称为角砾岩。对于砂岩(及粉砂岩)要注意它的矿物组成，胶结物的性质。当组成砂岩的主要矿物成份为长石时，则称为长石砂岩，是石英时则称为石英砂岩等。当含有大量暗色矿物，胶结物成份主蛆是粘土矿物，颗粒较粗时则称为硬砂岩或杂砂岩。粘土岩是介于碎屑沉积岩和化学沉积岩之闻的过渡类型，它的矿物成份是粘土矿物和碎屑矿物，主要类型有泥岩和页岩。对于泥岩主要是鉴定其矿物戚份，常借助偏光显微镜和高倍的电于显微镜和其它仪器来进行。泥岩为块状、性脆、有滑感遇水成可塑性或具强烈膨胀性。对于页岩可根据其薄层理(页理)确定。加盐酸强烈起泡的为钙质页岩，坚硬致密的为硅质页岩，黑色且能脏手的为碳质页岩，有粗糙感的具砂质结构的为砂质页岩，用火烧之有煤油气味的为油页岩。页岩有时又根据颜色束命名如黄色页岩、紫色页岩，红色页岩黑色页岩等。化学岩与生物化学岩多是单矿岩。其中分布最广的是石灰岩和白云岩，石灰岩与白去岩外观上十分相似，鉴定时可根据硬度和对盐酸的反应加以区别。泥灰岩加稀盐酸起泡反应后残留有泥点有粘土味与石灰岩区别。沉积岩的颜色变化很大，但有些岩石中所含主要矿物的颜色可作为鉴定时的参考，如富含二氧化硅、方解石，高岭土，自云母等为主的岩石一般呈白色或浅灰色以正长石为主的岩石多呈红色含海绿石的岩石多呈绿包。此外如氧化铁，氧化亚铁、氢氧化铁及锰、碳和有机质等的浸染常会出现不同的颜色。6.岩性描述沉积岩的岩性描述方法与岩浆岩相似主要描述岩石的颜色结构、构造和矿物成份此外应特别注意有否化石以及后期的风化、溶蚀现象等。描述举例如下：石英砂岩：灰白色、砂状结构、具层理构造，矿物组成以石英为主约占95，其次为长石和白云母碎屑，硅质基底式胶质，硬度很大。石灰岩：灰黑色、细粒结构、块状构造、矿物组成以方解石为主含珊瑚化石和网状的方解石石脉。(二)变质岩主要类型的认识和鉴定1 结构变质岩结构的观察也是根据矿物颗粒的大小，形状来进行。变质岩的结构都是显晶质 多数为变晶结构。变晶结构是岩石经过变质作用后变成和原来岩石不同的新结构就叫变晶结构。变晶结构有等粒变晶结构、不等粒变晶结构、斑状变晶结构、鳞片变晶结构。此外还有变余结构和压碎结构等。2.构造变质岩的构造反映了变质的成因及其物理性质，是外观上区别于其它岩类的鲜明标志，并可作为岩石命名的基础。变质岩的构造有片麻状、片状、千枚状、板状和块状。观察时要注意将这些片理构造与沉积岩的层理构造区别开。试观察对比下列岩石的构造特征：表 14岩石名称岩石名称构造构造黑云母黑云母片麻岩片麻岩片麻状片麻状白云母白云母片岩片岩片状片状千枚岩千枚岩千枚状千枚状板岩板岩板状板状大理岩大理岩块状块状3.变质岩的矿物成份变质岩的矿物成份除含有变质前的原生矿物如石英、长石、云母、角闪石、辉石及方解石外，还经常含有变质矿物如滑石、绿泥石、石榴子石、绢云母、电气石等。4.变质岩主要类型的认识本次实验着重对黑云母片麻岩、白云母片麻岩、千枚岩、板岩、石英岩和大理岩进行仔细的观察和鉴定。变质岩与其它种类岩石的最明显区别是具有几种特有的构造和特有的矿物成份。因此观察和鉴定变质岩时，先从构造着手，根据岩石的构造特征以确定其所属类型，然后按矿物组成确定岩石的名称。如片岩的主要特征是具有极显著的片状构造，但根据组成片岩的主要矿物成份，又可分为云母片岩、滑石片岩、绿泥石片岩、角闪石片岩等。石英岩与大理岩同属块状构造，但石英岩是由石英颗粒组成，硬度很高，大理岩由方解石组成，硬度较低，遇盐酸发生泡沸现象。在鉴定变质岩矿物成份时要格外注意变质矿物的描述和鉴定。5.岩石描述变质岩的描述与岩浆岩相似。举例如下：黑云母片麻岩：灰黑色，粗粒变晶结构；浅色矿物有长石，石英和黑色片状的黑云母相间排列，呈片麻状构造。矿物组成以长石、石英为主，约占60左右，深色矿物以黑云母为主约 30%，此外含有少量角闪石和石榴子石。大理岩：乳白色，夹带有翠绿色的晖纹条带；中粒变晶结构、块状构造，主要由白色的方解石组成，夹有少量绿泥石。三、准备工作l.工具(由实验室准备)小刀、放大镜、条痕板、盐酸等。2.复习沉积岩和变质岩的讲课部分及预习本次实验指导书。四、思考题1.如何鉴定未知的沉积岩和变质岩?举例说明。2.比较岩浆岩、沉积岩和变质岩的成因、产状、结构、构造和矿物成份上的特点。3.花岗片麻岩与花岗岩、石英岩与石英砂岩、石英岩与大理岩、大理岩与石灰岩如何区别?千枚岩与板岩的不同点在哪里？它与页岩有什么区别?4.碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩有哪些特征？三者有何区？5.变质岩的主要特点是什么？6.试分析下列各名词的区别：(1)等粒结构与斑状结构；(2)显晶质结构、隐晶质结构、玻璃质结构；(3)片麻状构造、流纹状构造。五、实验完毕按实验三规定的格式提交实验报告实验三实验三沉积岩和变质岩主要类型的认识与鉴定沉积岩和变质岩主要类型的认识与鉴定学号标本号码姓名岩石名称结构构造日期主要矿物颜色组成表 15其它特征审核实验四裂隙测量资料的整理在公路工程中为研究具体工点的工程地质条件，必须在野外进行大量的裂隙测量，通过裂隙测量资料的整理编制各种裂隙统计分析图，以便于结合具体工程建筑进行评价分析。一、目的、要求1.掌握整理裂隙测量成果的方法：2.根据所给材料编制裂隙玫瑰花图和极点图。二、作法裂隙测量成果的整理方法很多，这次只进行裂隙玫瑰图和极点图的整理。关于这些分析图的编制方法，请参阅“铁路工程地质”P46 47 及“公路工程地质”。三、准备工作l.用具：施密特网、铅笔、三角板、圆规、量角器。2.复习裂隙研究一节。四、作业下列裂隙测定记录，已大部分整理在表 16 及表 1 7 中，根据整理结果，编制：1.倾向玫瑰花图一幅。2.极点图一幅的一部分。实验五地质图的阅读和分析地质图是把地质测量的成果，以图表的格式来阐明该地区的地质构造、地层时代及岩层分布情况。因此地质图是各种工程建筑设计的重要资料之一。公路工程人员，对公路通过地区地质条件的分析和评价，有赖于地质图的阅读和运用。一、目的、要求1.了解编制地质图的原则，并掌握阅读地质图的步骤和方法，培养阅读简单地质图的能力。2.通过阅读分析，读出地区的地势地貌特征，地层分布、地质构造和地史简况。二、内容、方法地质图种类繁多，有普通地质图、第四纪地质图，构造地质图、水文地质圈、工程地质图。且不同类型的地质图所表示的内容不同，分析方法也不相同但阅读的步骤方法是一致的，这次实验只读普通地质图，1各种产状与构造在地质图上的表现特征在正式阅读地质图之前，首先必须了解各种产状的岩层及各种地质构造在地质图上的表现特征，主要的地质构造有水平岩层、倾斜岩层、直立岩层、褶曲构造、断层及各种接触关系。这些构造在地质图上的特征请阅“公路工程地质”P40-47。2.读图步骤(1)先清楚了解地质图的规格和要素。拿到一幅地质图后，先看图名和比例尺，方位等。了解图幅所在地区范围及图的类型，图的缩小程度和地质体在图上的精确程度，这在很大程度上提供了阅读时空间上的概念。(2)熟悉图例，以便对该区地层层序和岩性有一个清晰完整的概念。(3)岩层与构造在地面上出露的形态与地形起伏有关，应根据地形等高线了解地区的地形特点，在无等高线的地质体上可根据河川与分水岭的特点了解地形相对起伏情况。(4)结合图例观察岩层的分布情况和岩层新老关系、接触关系了解地区总的构造轮廓和出露岩层的岩石类型。(5)根据产状要索，构造符号了解岩层走向、倚向、倾角的变化，及其与地彤的关系和岩层的相互衔接关系，分析各种构造特征。(6)根据以上观察结果，将有关岩性、地层、构造符号等基本概念及其在地质图上的分布特点及相互关系综合起来，全面了解地质图所表示地区的地质构造。根据上述内容分析出该地区的地质历史的发展过程。3.读图举例试读五指峰地区地质图(图 1)1）地势、水系特点本区为中山区，西北高，东南低，西北最高处海拔标高高于1000 米以上，东南最低处海拔标高为 200 米左右，放地形高差很大。本区水系不甚发育，仅有自北至南两条小溪纵贯本区。2）地层分布情况出露在本区的地层由老至新有志留系泥灰岩、泥盆系砂页岩、下石炭系细砂岩、中石岩系页岩古煤系、上石炭系泥质灰岩、中侏罗系凝灰质粉砂岩、上侏罗系紫色粉砂岩、下白垩系杂色页岩等、全区皆为基岩出露，无成片第四系沉积。3）地质构造分析(1)西北角的岩层倾向西北；中部岩层以上石炭系为轴心两侧岩层由新到老相向倾斜故为向斜构造；南部边缘有以泥盆系为轴心，两侧岩层由老到新背向倾斜，故为背斜构造。(2)西北角岩层界线与其它岩层界线相交，故为不整合，其不整合时代为上石炭纪以后，中侏罗纪以前。(3)以 F-F 线为界两侧岩层界线明显中断，说明为断层。又因为两侧为向斜构造，故可知 FF 之左边为上升盘，右边为下降盘。在左边作 600 米走向线延长与右边 500 米走向线重合，则说明左边比右边上升 100 米(纵断距)。(4)以 EE 线为界两侧岩层中断，且 EE 线右侧的石炭系地层已位移很远，亦说明为断层。因为两侧为向斜构造，故可知 E-E 线右侧上升，左侧下降。在 EE 线的右边，作中石炭系页岩下层面的 600 米走向线，延长至 EE 线左边，经过中石炭系页岩上层面的 600 米一点，并于 600 米走向线重台，因此说明右边上升高度为页岩的垂直厚度。(5)根据，两点对两断层的分析本区的断裂构成一个地堑。(6)该区断层仅使石炭系以前的岩层断裂，而侏罗系的岩层未断裂，说明断层产生于不整台之前且后期没有复活现象。4）地质历史发展过程的综合分析本区在上石炭纪以前为连续的滨海相沉积气候温和湿润，并形成含煤地层，在上石炭纪末以后，本区不仅曾发生剧裂的褶皱运动和断裂变动，形成了东西向的褶曲构造和南北向的断层构造，同时亦使该陆地不断上升，形成了自上石炭纪至中侏罗纪的长期剥蚀，而缺失了二迭纪、三迭纪等时代的地层。自中侏罗纪以后，本区又开始下降，件有火山活动，沉积了中侏罗系的凝灰质粉砂岩，中侏罗纪后开始接受湖相沉积，形成侏罗及白垩纪的湖相地层。这时所形成的侏罗纪及白垩纪的新地层呈角度不整合覆盖于石炭纪之前的地层之上。以后卫经过后期的构造变动，又使这套新地层产生向北倾斜，并不断隆起上升，又形成长期的剥蚀，又使它呈现目前状态。试阅读实验用图、井作读图描述。三、课前准备用县(自备)：实验用地区地质图、报告纸、铅笔、三角板、颜色铅笔。预习：地史概念及阅读地质图基本知识，并将需要阅读实验用地质图，用色笔，按地层时代着色标准，涂上规定的颜色。四、思考题1.如何阅读地质图?2 水平岩层及褶皱岩层在地质图上的特征如何?3 在地质图上如何区别背斜和向斜?4 在地质图上如何求断层的断距?5 课外试阅读图 2、图 3，回答图中所提问题。附：附：一、在地质图上求岩层产状要素和厚度1在地质图上求岩层产状要素岩层的走向线是同一岩层面上等高两点的联线。我们知道在地质图上一个岩层面表现为一条地质界线，所以在求岩层走向线时，把同一条地质界线上等高的两点联起来即是。如图 4 中 II为该岩层 400 米高的走向线。为该层同一层面 350 米高的走向线。垂直 I I走向线作 AB 线交 1 I线上之 B 点，AB 即为倾向线。从 AB 即由高走向线到低走向线代表倾向。2.在地质图上求岩层的厚度岩层的厚度是上下层面之间的垂直距离。将岩层上层面的一条走向线延长至下层面的地质界线，此走向线代表上下两层面的两条走向线的垂直投影，上下层面走向线之高差就是岩层的垂直厚度，如图中 I I上的标高可得知岩层垂直厚度为 50 米。真厚度与垂直厚度关系如下公式：M H cos式中：H岩层垂直厚度 M岩层真厚度岩层倾角二、在地质图上求断距在地质图上求断距只有当岩层断开后，断层两盘的岩层产状不改变的条件下(即断层两侧岩层产状平行)才能应用图解法。1.求垂直地层断距 a、c如图 6，过断层两盘同一岩层面上之 a、c 各作一条走向线，此两走向线之标高差即为垂直地层断距 ac，若将这两个走向线投影在平面图上必将重合为一。故在地质图上求垂直地层断距 ac 时，只须在断层任一盘上作某一层面的走向线，使其延长穿过断层线与另一盘之同一岩层面相交，此交点的标高与走向线之间的标高差即是垂直地层断距 ac。如图 1 中 FF断层左盘上石炭系的下层面作 600 米走向线延长与右盘同一层面相交于 c 点(标高 500 米)，故 c 点与走向线 AB 之标高差(600500=100 米)即为垂直断距 ac。2.求水平断距 ad如图 6，在断层两盘同一层面上之 a、d 两点各作一条走向线，这两个走向线为等高，两直线问的垂直距离 ad 即为水平断距。故求水平断距时只要找出同一岩层面在断层两侧的同高度走向线来，测量得到这两个走向线之间的垂直距离，再按比例尺换算，即得出水平断距。实验六根据地质图编制地质剖面图地质剖面图是地质构造在垂直地表面的剖面上的水平投影，因此地质剖面图较平面地质图能更清楚地表明地下的地质情况，一幅正式的地质图，常附有一个或几个截过全区主要构造的剖面图，以补充平面图的不足。一、目的、要求1.掌握编制剖面图的步骤和方法；2.根据地质图，编制剖面图，以加深对地质图的理解程度，为以后阅读和作图打下基础。二、内容、方法1.剖面线方向的选择最好与岩层的倾斜方向一致，并通过该地区地形切割最深地段，因为这里地形起伏最大出露的岩层最多，能比较全面的反映地下岩层的构造情况。当剖面线位置选好后，在地质图上，沿需要作剖面的方向引一条直线，并在直线两端注上剖面线的号码(如)。2.根据地形图作地形剖面图作法如图 7 所示，即在方格纸上选一个基线使基线与剖面线平行，且等于剖面线长度。同时，在基线的两侧作垂直比例尺(一般情况下使垂直比例尺与水平比例尺相等)，且自下向上标明高度数字，此数字应稍高于剖面线所切最高等高线。而稍低干最低的等高线，其中问间隔与图内等高距相同。沿剖面线与等高线的交点作垂线，投影于同标高的水平线上，再依地形高低起伏，将其连成光滑曲线，即成地形剖面图。3.在地形剖面图上作地质剖面图沿剖面线与地质界线的交点(如 AB)作线，将 AB 两点投影于地形剖面线上的 A、B。然后按已知岩层产状要素(如岩层向东倾斜，倾角 30 度)作 AA”和 BB”,则 AA”代表泥盆系的下层面，BB”代表泥盆系的上层面，AA”与 BB”之垂直距离为该岩层的厚度。最后填上地质符号，写出剖面图图名、比例尺、剖面线编号、地层代号。并将该剖面移至平面地质图下，使剖面图基线与平面图下边边框平行，编制地质剖面图的工作也就完成了。当倾斜岩层的剖面方向与岩层走向垂直时(或平行倾向时)，剖面上的岩层倾角是真倾角，如不垂直，则剖面上的岩层倾角变小，而成为视倾角(如图 8 所示)。真倾角与视倾角的关系如下：tan tan.sin式中：视倾角真倾角岩层走向与剖面方向的交角剖面图最好不放大垂直比例尺，如果放大则该岩层倾角就会发生变化而受到歪曲。如必须放大者，则需用下面公式换算倾角：tanx ntan式中；岩层真倾角 n垂直比例尺放大倍数 x垂直比例尺放大几倍后的倾角如果所作剖面通过断层则在剖面上应以地质符号将断层表示出来。并用箭头表示相对错动方向。在剖面图上如为褶曲构造，其顶部已被剥蚀，则须用虚线表示出来。试用上述方法步骤，在实验用地质图上作地质剖面图。三、课前准备1用具(自备)：三角板、圆规、量角器方格纸、小刀、彩色铅笔，实验用地质图。2预习有关地质构造及剖面图的讲课内容及“公路工程地质”P2847。四、思考题1.根据地质图如何编制地质剖面图，编制时应注意哪些问题?2试在图 3 顺 A，B 所示方向作地质剖面图。实验七编制潜水等水位线图在地下水分布较浅的地区，为了合理布置建筑物、规划城市建设、评价潜水对工程建筑物的稳定性和施工的影响，常常编制潜水等水位线图或承压水等水压线图。一、目的、要求1.了解潜水等水位线图的绘制原则与方法、并掌握阅读分析方法，以便为工程评价和利用服务。2编制潜水等水位线图。二、内容和方法1潜水等水位线圈是在具有地形等高线的地形图上，表示潜水含水层水位