华工工程地质学考试知识点汇总.docx
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1、绪论(1) 工程地质学是地质学的一个分支,是研究及工程建筑活动有关的地质问题的学科。工程活动包括:建筑工程,交通工程,水利水电工程等方面。研究目的在于查明建设地区、建筑场地的工程地质条件,分析、预测与评价可能存在与发生的工程地质问题,简单说是帮助工程选址,进行场地评价。(2) 工程活动的地质环境称之为工程地质条件,是及工程建筑有关的地质要素的综合,包括以下六个方面的内容。这些条件在工程建设之前都有必须探明的:1 地形地貌条件:地形地貌条件对建筑场地的选择,特别是对线性建筑如铁路、公路、运河渠道等的线路方案选择意义最为重大。2 岩土类型及性质:岩土类型及性质的优劣对建筑物的安全经济具有重要意义,
2、大型建筑物一般要建在性质优良的岩土上3 地质构造:及岩体的形成与地壳的运动与变迁有关。4 水文地质:水文地质条件是决定工程地质条件优劣的重要因素。公路路基破坏的主要原因是不能及时排水。5 不良地质现象:不良地质现象是指对建筑物有影响的自然地质作用及现象。例如地震的破坏性很大:滑坡、崩塌、泥石流、冲沟的发生也给工程与环境造成无穷的灾害。在这些不良地质现象面前,只考虑工程本身的坚固性是不行的必须充分注意其周围有哪些物理地质现象存在。除此之外还有冰川,荒漠化,河流侵蚀,黄土(湿陷性),喀斯特(溶岩)。6 天然建筑材料:天然建筑材料是指供建筑用的土料与石料。例如在山区用砂石料可能比较便宜,但在平原地区
3、就要立足于加固原位的土体。(3) 各类工程问题: 1 工民建:场地稳定性,地基承载力及变形问题 2 道路工程:山区滑坡、崩塌、泥石流问题。平原区软基处理问题。 3 地下工程:洞室围岩稳定、承压水的危害问题二 矿物(1) 美国化学家克拉克根据大陆地壳中的5159个岩石、矿物、土壤与天然水的样品分析数据,于1889年第一次算出元素在地壳中的平均含量数值(平均重量百分比),即元素的丰度,后人为了纪念这个创举,将它命名为克拉克值。含量前四的是氧(45.2%)、硅(27.2%)、铝(8%)、铁(5.8%)。(2) 整个地球的物质(按重量计算)各元素的丰度:铁34.6%;氧29.5%;硅15.2%;镁12
4、.7%; 镍2.4%;硫1.9%钙与铝2.2%,其它所有元素共占1.5%(3) 大气圈、水圈与生物体中的所有元素的质量与地球的总质量相比,不及千分之一。(4) 矿物:天然产出且具有特定的(但一般并非固定的)化学成分与物理性质的均匀固体,通常由无机作用所形成(但也有液态的矿物,如汞(水银))。l岩石:矿物的集合体称为岩石,岩石是混合物。(5)晶体内部质点(原子、离子)在三维空间周期性重复排列(即有序排列)的固体。绝大部分矿物是晶体。非晶体内部质点排列无序。晶体矿物具有晶体结构的矿物。矿物的各种特征不仅及它的化学成分相关更受到它晶体构造的控制。(6)矿物分类:l 1自然元素矿物:如金,金刚石、石墨
5、、铜、银等l 2卤化物矿物:如食盐、钾盐、萤石(CaF2)等l 3硫化物矿物:如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等 4氧化物与氢氧化物矿物:赤铁矿、磁铁矿、石英等 5含氧酸盐矿物:最重要的是下面三种:硫酸盐矿物:有石膏(Ca)、芒硝(Na)、重晶石(Ba)碳酸盐矿物:如方解石、孔雀石、白云石硅酸盐矿物:约占已知矿物种数的1/4 (7)矿物物理性质包括:晶体形态,光学性质,力学性质,其它一些物理性质。 1晶体形态同种矿物的许多个单体聚合在一起形成的整体称矿物集合体。绝大多数矿物都是以多个单体聚合在一起产出。根据集合体中矿物颗粒大小可分为两类:肉眼或放大镜可辨认矿物颗粒界限的显晶集合体与只能在显微镜
6、下辨认出矿物单体的隐晶集合体。显晶集合体又分为:粒状集合体:块状集合体:板状、片状、鳞片状集合体:柱状、针状集合体: 2 光学性质 I颜色自色:矿物本身固有的化学成分与内部结构所决定的颜色他色:指矿物因含外来带色的杂质,气液泡的包裹体等所 引起的颜色假色:由物理光学效应引起的颜色 II条痕 矿物的条痕实际上就是矿物粉末的颜色,一般,从瓷板上划出的线条颜色来确定。矿物颜色及条痕不一定一致。 III光泽光泽,就是光线照射到矿物表面上反射光的能力。由强到弱可以把光泽分为四级:(1)金属光泽 (2)半金属光泽 (3)金刚光泽 (4)玻璃光泽 IV透明度矿物透过光线的程度。可分为三级:透明,半透明,不透
7、明。矿物的透明程度常及矿物的光泽有关,一般玻璃光泽、油脂光泽、金刚光泽的矿物都是透明至半透明的矿物;金属光泽与半金属光泽的矿物都是不透明矿物。 3 力学性质 I硬度 矿物的硬度用“刻划能力”来衡量,取决于原子与离子结合在一起的化学键的强度。“摩氏硬度计”为相对硬度。 野外缺少摩氏标准矿物时,可用其它简便工具进行测试:指甲的硬度约为2-2.5铜钥匙的硬度约为3玻璃的硬度约为5-5.5小钢刀的硬度约为6 II解理 矿物被敲打后,沿一定方向规则破裂的性质,叫做解理。这种破裂面就称为解理面。解理面一般非常平滑而有光泽。分为一组解理,二组解理,三组解理,多组解理。 矿物晶体沿不同结晶方向发生解理的能力不
8、同,可将解理分为五级:极完全解理:完全解理:中等解理:不完全解理:极不完全解理。断口:矿物受打击后所产生的不规则的破裂面。贝壳状、锯齿状、参差状、土状岩石:矿物的组合。三 岩浆岩常见岩浆岩:橄榄岩 辉长岩 玄武岩 闪长岩花 岗岩 伟晶岩(1)岩浆岩,由炙热岩浆在地球不同层圈冷凝结晶或固结形成的岩石,是岩浆作用的最终产物。又称火成岩,是三大类岩石的主体,占地壳总质量的95 。(2)按照岩浆冷却固结成岩的环境,分为:侵入岩与喷出岩。侵入岩:岩浆在地表以下就冷凝形成的岩石,分为深成岩与浅成岩。喷出岩:岩浆喷出地表快速冷凝结晶形成的岩石。(3) 酸度与碱度是岩浆岩分类的重要化学成分依据,根据岩石SiO
9、2百分含量,岩浆岩可分为四大类: 超基性岩:SiO245%,富含FeO与MgO。颜色深,比重大,常呈块状构造,主要是橄榄石、辉石,不含或很少含斜长石。代表性岩石:橄榄岩、玄武岩、常见的副矿物有磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿与尖晶石等。基性岩:SiO2=4552%,CaO、Al2O3、FeO、MgO含量较高,尤其是前二者,呈深灰色或灰黑色,颜色一般较深,比重较大。主要由辉石与斜长石组成。代表岩石:辉长岩、辉绿岩。中性岩:SiO2=5265%,FeO、MgO、CaO较基性岩明显减少;Na2O与K2O明显增加;Al2O315左右,颜色较浅,全晶质中细粒结构,块状构造。主要矿物成分是中性斜长石与角闪石,辉石与
10、黑云母次之,代表岩石:闪长岩。常见副矿物有磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石。酸性岩:SiO265%,(K2O+Na2O)含量较高,约为78。MgO、FeO、CaO含量低。大量出现石英(20%),正长石与酸性斜长石也多,约占60%左右。暗色矿物一般小于10%。主要为黑云母及角闪石。颜色浅,比重小。多具中粗粒粒状结构;也常见斑状、似斑状结构。(4)1.硅铝矿物:SiO2与Al2O3含量较高,不含铁镁。如石英、长石类及似长石类。 这些矿物颜色均较浅,所以又叫浅色矿物。n 2.铁镁矿物:FeO及MgO含量较高,SiO2含量较低。如橄榄石、辉石类、角闪石类与黑云母类。这些矿物颜色一般较深,所以又叫暗色矿物。(
11、5) 岩浆岩的产状: 深成岩:岩基,岩株 浅成岩:岩盆,岩盘,岩床,岩墙,岩脉 喷出岩:熔岩流:熔岩沿斜坡流动形成。熔岩被:熔岩流规模较大时,称熔岩被。火山锥:由熔岩及火山碎屑物组成,形似锥状。(6) 岩石的结构:组成岩石的矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、形状特征与矿物间相互关系。 I 岩浆岩的结晶程度按结晶物质及非结晶物质的含量比例,分为:全晶质岩石全部由结晶矿物组成,是深成侵入岩结构特征。花岗岩n半晶质由结晶与非结晶矿物组成,是浅成侵入岩与喷出岩结构特征。流纹岩n玻璃质(非晶质)岩石几乎全部由玻璃质组成,是喷出岩结构特征。黑曜岩 II矿物的颗粒大小按照矿物颗粒的绝对大小与可区分程度,分
12、为:显晶质结构:肉眼可辨,花岗岩:又分为粗粒(5mm),中粒(1-5mm),细粒(2mm。 粗砂结构: 碎屑粒径0.5-2mm 中砂结构: 碎屑粒径0.25-0.5mm 细砂结构: 碎屑粒径0.05-0.25mm 粉砂质结构:碎屑粒径0.0050.05mm 2.粘土矿物:高岭石、蒙脱石次生矿物。小于0.005mm的颗粒。l 3.化学与生物成因矿物:方解石、白云石、石膏、磷酸盐矿物等(3)沉积岩的结构:沉积岩组成物质的形状、大小与结晶程度。它又可分为碎屑结构、泥质结构、结晶结构、生物结构。这些结构是把沉积岩划分为碎屑岩类、粘土岩类、化学与生物化学岩类的重要依据。(4) 沉积岩的构造。沉积岩在沉积
13、过程中,或在沉积岩形成后的各种作用影响下,使其各种物质成分形成特有的空间分布与排列方式,可分为:1层理构造:指由沉积物的颗粒形状、大小、成分、颜色等沿垂向的变化而显示出来的成层现象。层及层的差异,是由于不同时期沉积作用的,环境及性质的变化而造成的,每一层为同时、同沉积条件下形成的,所以表现为层内的均一性,而层间由于条件变化,表现为层间差异性。层理构造又可分为水平层理、交错层理、波状层理、斜层理、2层面构造:在沉积岩层面上常保留有自然作用产生的一些痕迹,它不仅标志着岩层的某些特性,而更重要的是记录下来岩层沉积时的地理环境。分为波痕、干裂(泥裂)、雨痕、生物痕迹。五 变质岩常见变质岩:板岩 千枚岩
14、 片岩 片麻岩 石英岩 大理岩(1) 变质岩:由原岩石(岩浆岩、沉积岩或变质岩)在地壳中受到高温、高压或化学成分的渗入,在基本保持固态的情况下使岩石的结构、构造或矿物成分发生变化,形成新的岩石。变质岩不仅具有自身独特的特点,而且还常保留着原来岩石的某些特征。(2) 变质岩占地壳总量略逊于岩浆岩,但变质岩的家族非常庞大,其种类远多于岩浆岩与沉积岩。(3) 组成变质岩的矿物:继承矿物(原生矿物),新矿物(变质矿物)。这些变质矿物可以作为鉴别变质岩的标志矿物。(4) 变质岩中矿物因压力的影响,排列往往具有定向性,矿物形态具有延长性。(5) 变质岩与岩浆岩的区别:变质岩往往有典型的变质矿物,有些变质岩
15、具有片理构造,而岩浆岩则无。 变质岩与沉积岩的区别:沉积岩具层理构造,常含化石;而变质岩则无。沉积岩中一般不具结晶粒状结构;而变质岩大部分是重结晶的岩石,只是结晶程度不同。(6)变质岩的结构:变余结构:在变质过程中,由于变质程度较浅,重结晶作用不完全,仍保留一些原岩的结构、变质岩的原岩是砂岩或泥岩等沉积岩,则可能会出现变余砂状结构或变余泥状结构;变质岩的原岩是岩浆岩,则可能会有变余斑状结构等构造特征。变余结构对于判别原岩的性质类型有重要意义。碎裂结构:岩石在应力作用下,其中的矿物颗粒破碎,又被粘结在一起形成的结构。颗粒外形形成不规则的带棱角的碎屑,碎屑边缘常呈锯齿状,并常有裂隙及扭曲变形等现象
16、。它是动力变质岩常有的一种结构,主要发生在构造破碎带。山区公路建设中,碎裂结构岩体边坡常常需要采用锚索加固的方法。变晶结构:岩石在变质作用过程中,由重结晶作用、变质结晶作用等方式形成的变晶矿物所组成的结构。变晶结构及沉积岩中的结晶结构都主要由矿物晶粒组成,十分相似,但存在以下区别:变晶结构是在固态下重结晶与重组合的产物,各种矿物几乎同时结晶。具变晶结构的岩石为全晶质的(极少数为隐晶质),没有玻璃质。岩石中柱状、针状、片状与放射状矿物较发育,且常呈定向分布。分类依据:变晶矿物粒度绝对大小粗粒变晶结构:矿物颗粒平均直径3mm。中粒变晶结构:矿物颗粒平均直径31mm。细粒变晶结构:矿物颗粒平均直径1
17、mm。分类依据:变晶矿物颗粒的相对大小等粒变晶结构:岩石中大部分主要变晶矿物颗粒大小大致相等。如大理岩、石英岩。不等粒变晶结构:主要变晶矿物颗粒大小不等但呈连续变化。斑状变晶结构:矿物颗粒直径大小相差悬殊,在较细粒的变质基质中,有较大的变晶矿物。如片岩、片麻岩。(7)变质岩的构造:1片理构造:岩石中矿物在定向压力作用下,发生平行排列而形成的构造,是变质岩中最常见的、特征性的构造。片理构造是变质岩所特有的,是从构造上区别于其他岩石的一个显著标志。按照矿物的组合与重结晶程度又可分为:板状构造:在变质过程中,泥岩或页岩等柔性岩石受应力作用达到一定限度后,常出现一组互相平行的破裂面,也称劈理构造。由于
18、岩石基本未重结晶,故肉眼不能分辨颗粒,劈理面平整光滑,并微有丝绢光泽。沿劈理可形成均匀薄板。板状构造是在低温而应力较强的变质条件下形成的千枚状构造:千枚状构造:变质重结晶程度不高,由细小片状矿物(绢云母、绿泥石)呈定向密集平行排列所成的构造。及片状构造相似,但晶粒微细,不易肉眼区分矿物成分,片理面上常具丝绢光泽。片状构造:显晶质变晶结构,由云母、绿泥石、滑石、角闪石等片柱状矿物作定向平行排列成片理。岩石重结晶较明显;片理面可以是平直的,也可以波状弯曲。片麻状构造:显晶质变晶结构,主要由粒状变晶矿物(长石、石英等)组成,岩石中暗色矿物及浅色矿物相间呈条带状分布而成的一种构造。在区域变质岩的片麻岩
19、中常见片麻状构造。从板岩到片岩到片麻岩,变质程度,晶体大小,片理宽度增加。2块状构造:岩石中矿物颗粒无定向排列所表现的均一构造。部分大理岩、石英岩等具此构造。(8)三大类岩石都是在特定的地质条件下形成的,但在成因上又是紧密联系的:在地球形成的早期,岩浆活动十分强烈,地壳中首先出现的岩石是由岩浆凝固而成的。自出现了大气圈与水圈以来,各种外力因素开始对地表岩石一方面进行破坏,一方面又进行建造,出现了沉积岩。任何岩石都不能回避自然界的改造,因此在一定条件下又出现了变质岩。六 地质构造(1) 地壳运动也常被成为构造运动。地质构造的基本类型可分为水平构造、倾斜构造、褶皱构造与断裂构造(2) 构造运动:定
20、义:由内动力引起地壳乃至岩石圈的岩石变形、变位的机械运动。表现:一般情况下表现为缓慢而不易察觉,特殊情况下表现为快速而激烈。构造运动是所有地质作用的主导因素,控制了地表形态的演化与发展。(3) 构造运动的方向性:1 水平运动:是地壳(岩石圈)块体沿水平方向移动。也称为“造山”运动。可分为三种形式:相邻块体分离(张开);相邻块体汇聚(挤压);相邻块体剪切、错开(平移)。水平运动表现为岩石圈的挤压或扩张、剪切。因而引起强烈的褶皱、断层,形成巨大的褶皱山系,巨大的地堑、沟谷等。2 垂直运动(升降运动):地壳(岩石圈)相邻块体或同一块体的不同部位作差异性上升或下降,使某些地区上升成为高地或山岭,另一些
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