土木工程地质知识点.docx

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1、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，叫矿物。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。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

2、 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123456789102、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： 124，56 辉石：87，93 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

3、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短柱状长柱状薄片状 薄片状半透明解理交角近 90 解理交角 124 弹性挠性橄榄绿色多为黑色黑绿色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

4、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100mm附：喷出物：火山弹2-100mm火山灰5mm=1-5mm=0.1-1mm0.1mm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。酸性岩中性岩基性岩超基性岩喷出岩流纹岩安山岩玄武岩少见浅

5、成岩花岗斑岩闪长玢岩辉绿岩少见结构非晶半晶隐晶斑状微粒细粒中粒粗粒构造气孔、流纹杏 仁 状 块状块状深成岩花岗岩闪长岩辉长岩橄榄岩辉岩块状主要矿物成分(10%以上)石英正长石斜长石角闪石斜长石辉石斜长石橄榄石辉石杏仁状构造：岩石中原状气孔被后期物质充填。四、岩浆岩的分类：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。物理风化机械破碎形成碎屑碎屑物质（0.005mm）碎屑岩化学风化成分改变形成胶体、细碎屑粘土物质

6、（ 0.005mm，SiO ，Fe(OH)2等粘土岩2生物风化生物物理风化真溶液液解物质（ C 2+ , Mg 2+ 等）a化学岩生物化学风化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。流水的搬运和沉积分选性沿途重力沉积分异机械搬运和沉积磨圆度风的搬运和沉积搬运过程中被磨蚀球化的程度化学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。（ 真溶液1100mm）取决于溶解度，过饱和时结晶(主要因湖、海蒸发、水体浓缩)上游中游下游海口海盆地漂石、 卵石、砾石为主砾石、砂为主砂、土为主土为主盐类结晶矿物为主矿物成分复杂矿物成分单一沉积

7、分异现象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。22 334胶结物成分： SiO 、 Fe O 、 FeO、 CaCO 、 CaSO 、 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

8、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砾状结构圆砾状结构碎屑结构粗砂状结构砂状结构中砂状结构细砂状结构2mm，棱角状2mm，圆状 20.5mm0.50.25mm0.250.075mm粉砂状结构泥状结构：0.005mm0.0750.005mm化学结构：结晶粒状结构显晶化学结构隐晶化学结构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0.005mm0.005mm（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

9、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 D1m厚层 D10.5m岩层按厚度划分中厚层 D0.50.1m薄层 D0.10.001m微层（纹层）D0.001m（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：波痕泥裂顶底虫迹（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. 碎屑岩类砾状结构角砾状结构角砾岩(某一粒级颗粒圆砾状结构必须大于 50）粗砂状结构砂状结构中砂状结构细砂状结构砾岩粗砂岩 石英砂岩：石英95

10、 中砂岩 再分 长石砂岩：石英50 细砂岩岩屑长石25 砂岩： 石英50粉砂状结构粉砂岩岩屑252. 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鲕状结构竹叶状灰岩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：温度：150断层运动 700900成岩作用温度变质结果变质作用 矿物重结晶融化成岩浆非晶质结晶质隐晶质显晶质如：石灰岩大理岩细晶粗晶砂岩石英岩地热增温岩浆活动1、生成新矿物：如：高岭

11、石红柱石2、压力：静压力：由上覆岩层压力形成。12 千巴1 万巴(1 巴=2.7kg/cm2)深：4-7km35km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+

12、H2OMgSi4O10OH2+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、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

13、：粗粒变晶小和形态均发生变化中粒变晶细粒变晶3mm31mm1mm2、结构：显微变晶（肉眼不可见）形态：斑状变晶鳞片状变晶柱状变晶碎裂结构：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3、构造：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

14、：（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片理构造三大岩类简易区别岩浆岩正长石花岗岩 石英、长石 显晶质按矿斜长石物共生组合关系分类闪长岩 角闪石、斜长石辉长岩 辉石、斜长石流纹岩 流纹构造 紫红色隐晶质按颜色分类安山岩 暗红、暗绿（有粗糙感）硬度大玄武岩 黑色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）结晶灰岩化学岩有化学反应石灰岩类

15、鲕状灰岩（有凝胶感）硬度中等白云岩竹叶状灰岩有胶结物泥灰岩变质岩 板状 板 岩 千枚状 千枚岩 云母片岩 角闪石片岩片理构造 片状 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。1、基本运动形式水平运动垂直运动对流说2、运动成因理论均衡说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

16、力地质作用岩浆活动变质作用风化作用风的地质作用流水的地质作用2、外动力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。褶皱断裂倾斜岩层褶皱断层水平岩层： a = 0缓倾岩层： a 60直立岩层： a = 90二、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（）真倾角（）：岩层在野外的倾角。走向BO倾向D AD视倾角（）：岩层在剖面上的倾角。倾角tgb = tga sinq （ 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

17、示。（1） 测量：用地质罗盘仪测量。相限角法N走向4530WEN45E30sE（2） 记录倾向 走向倾角倾向方位角法N 135走向 S30倾向13530 倾向倾角（3） 图示：正常岩层：30 ；倒转岩层：30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：4 3 2 13 2 1 2 31 2 3 2 12 1 2 16 5 2 1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

18、）、（电磁幅射量子）射线，并形成稳定的新元素。如：U 238 蜕变后形成 P 206b蜕变时间可用下式确定： t = 1 ln1 + D lP 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

19、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：54321（1） 沉积岩之间的接触关系：新整合接触：各地层时代连续，产状平行。（反映地壳稳定下沉）平行

20、不整合接触：各套地层时代不连续，但产状平行。6521（又叫假整合）反映地壳： 先下降沉积再上升风化剥蚀(有缺失) 后下降沉积角度不整合接触：各套地层时代不连续，产状不平行。874321反映地壳：先下降沉积再挤压弯曲，并上升风化剥蚀（有缺失，并且产状改变） 后下降沉积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：侵入接触：先沉积、后侵入。沉积接触：先侵入、后沉积。岩浆岩之间的接触关系：穿插关系：新岩体穿插老岩体。四、地质年代表老变质晕新新底砾岩老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

21、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：轴面直立，两翼倾向相反，倾角相等。1、按横剖面分类：倾斜褶曲：

22、轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等。倒转褶曲：轴面倾斜，两翼倾向相同，一翼岩层倒转。平卧褶曲：轴面水平，两翼岩层水平，一翼岩层倒转。2、按纵剖面分类：水平褶曲：地层界线平行延伸。（按枢纽产状分类） （枢纽水平）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）水平倾斜背斜倾伏倾斜背斜判别步骤：1.首先按地层对称重复关系背斜：中间老，两边新。（很重要）确定褶曲基本类型。向斜：中间新，两边老。2. 再按两翼岩层产状确定直立：产状相反，倾角相等。褶曲横剖面分类倾斜：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

23、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a = 45 - j2a（1） 按成因分类：状节理。构造节理：因构造运动产生的节理，有力学规律性。表生节理：因卸荷、风化、爆破等原因形成的节理。（2） 按力学性质分类： 张节理剪节理走向节理：节理走向与岩层走向平行。（3） 按与岩层产状关系分类： 倾向节理：节理走向与岩层倾向平行。斜交节理：节理走向与岩

24、层走向斜交。宽张节理：缝宽：D5mm（4）按张开程度分类： 张开节理：缝宽：D35mm微张节理：缝宽：D = 1 - 3mm闭合节理：缝宽：D 142mg / l : 2444（3） 硫酸侵蚀：CaSO4+ H O CaSO24 2H O2Ca(OH ) + SO 2- CaSOSO 2+ 250mg / l : 24444CaSO + 水化铝酸三钙 硫铝酸钙（4） 一般酸性侵蚀： PH5.2时，Ca(OH )2+ Cl - Cacl2Ca(OH )（5）镁盐侵蚀： Mg 2+ 1000mg / l : 2+ Mgcl2 Cacl2Ca(OH )2+ MgSO4 CaSO42、地面沉降：大量抽

25、取地下水，导致孔隙水压力降低，颗粒有效压力增加， 地层压密而地面沉降。3、流砂和潜蚀：流砂：饱水砂土因结构破坏而液化，砂土颗粒悬浮于水中流出。潜蚀：地下水将土层中细小颗粒带走，形成管状空洞。第四章 岩石及特殊土的工程性质第一节 岩石的物理性质一、密度和重度：密度：单位体积的质量（天然密度MV干密度Ms/V饱和密度）。（g/cm3）重度：单位体积的重量（ g ）。（N/cm3）g = r g1N = 1kg m / s2二、颗粒密度和比重（相对密度）颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（ rs）。（g/cm3）r =sMsV比重（相对密度）：单位体积固体颗粒的重力与 4时同体积水的重力之比rs（d ）。ds= r