工程地质实验.ppt

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1、内容提要内容提要 工程地质学实验是工程地质学整个教学过程中一个主要的环节，通过感性认识，加深课堂上所学的有关矿物、岩石和地质构造以及工程地质的理论知识。工程地质学实验包括主要造岩矿物的认识与鉴定、三大类岩石的认识与鉴定及地质图的阅读与分析。1 1实验一实验一 主要造岩矿物的认识和鉴定主要造岩矿物的认识和鉴定一、实验的目的与要求一、实验的目的与要求矿物的肉眼鉴定是一种简便、迅速而又易掌握的方法，是野外地质工作的基本功之一。矿物的形态和矿物的物理性质，乃是肉眼鉴定矿物的两项主要依据，必须学会使用简便工具，认识、鉴别、描述矿物的这些性质。本次实验的目的是全面地观察矿物形态及物理性质等特征：初步掌握肉

2、眼鉴定的基本方法；学会常见矿物的鉴定并写出简单的鉴定报告。2 2二、实验方法与步骤二、实验方法与步骤 肉眼鉴定矿物的大致过程是从观察矿物的形态着手，然后观察矿物的光学性质、力学性质，进而参照其他物理性质或借助于化学试剂与矿物的反应，最后综合上述观察结果，查阅有关矿物特征鉴定表，即可查出矿物的定名。矿物的形态有晶体形态和集合体形态两类：晶体形态：同种物质同一构造的所有晶体，常具一定的形态，一般常见的造岩矿物形态有纤维状、柱状、板状、片状、鳞片状、粒状等。3 3 集合体形态：矿物在自然界中多呈集合体产出，故集合体形态的描述具有实际意义。常见的有：晶簇状，结核状，鲡状，肾状，钟乳状，葡萄状，放射状等

3、。矿物的物理性质是多种多样的。为便于运用肉眼鉴别常见的造岩矿物，这里要求掌握下面几方面特征：4 4(1)颜色：矿物的颜色极为复杂；是矿物对可见光波的吸收作用产生的。按成色原因有自色、他色、假色等。(2)光泽：矿物的光泽是矿物表面的反射率的表现，按其强弱程度可分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。常见有玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、土状光泽等。(3)解理：解理为矿物重要鉴定特征，解理等级及区分的办法如下：极完全解理：极易裂开成薄片，片大而完整，平滑光亮；完全解理：易成解理块，面平难，见断口；中等解理一碎块可见小面，既有解理又有断口，呈阶梯状；5 5 不完全解理一碎块难见小面，

4、断口贝壳状，参插不齐。后二者难分，有时可写成中等一不完全解理。矿物解理的完全程度和断口是互相消长的。(4)硬度：常用的确定矿物硬度方法为刻划法，刻划工具除摩氏硬度计外，常可借助指甲(2.5)、小刀(5.5-6)、石英(7)，在野外使用时较方便。污染手的为1，不污染手而指甲能划动时为2，指甲划不动而刀刻极易者为3，刀刻中等者为4，刀刻费力者为5，刀刻不动而石英能刻动为6，石英为7。硬度常因集合体方式及后期变化而降低，所以刻划时要先找到矿物的单体及新鲜面。6 6二、实验方法与步骤二、实验方法与步骤 肉眼鉴定矿物的大致过程是从观察矿物的形态着手，然后观察矿物的光学性质、力学性质，进而参照其他物理性质

5、或借助于化学试剂与矿物的反应，最后综合上述观察结果，查阅有关矿物特征鉴定表，即可查出矿物的定名。矿物的形态有晶体形态和集合体形态两类：晶体形态：同种物质同一构造的所有晶体，常具一定的形态，一般常见的造岩矿物形态有纤维状、柱状、板状、片状、鳞片状、粒状等。集合体形态：矿物在自然界中多呈集合体产出，故集合体形态的描述具有实际意义。常见的有：晶簇状，结核状，鲡状，肾状，钟乳状，葡萄状，放射状等。矿物的物理性质是多种多样的。为便于运用肉眼鉴别常见的造岩矿物，这里要求掌握下面几方面特征：7 7三、实验内容安排三、实验内容安排(1)实验标本：黄铁矿、石英、正长石、方解石、角闪石、辉石、橄榄石、白云母、黑云

6、母、高岭石。(2)实验举例：黄铁矿(FeS2)形状：立方体或块状。颜色:铜黄色。解理：无。断口：参差状。条痕：绿黑。光泽：金属光泽。硬度:56。主要鉴定特征：形状、光泽、颜色、条痕。石英(SiO2)形状：柱状或块状。颜色：乳白或无色。条痕：无色。光泽：玻璃、油脂光泽。硬度：7。解理：无。断口：贝壳状。8 8主要鉴定特征：形状、光泽、颜色、条痕、断口。方解石(CaC03)形状：菱形粒状或块状，颜色：白或无色。条痕：无。光泽：玻璃光泽。硬度：3。解理：三组完全。主要鉴定特征：形状、解理、硬度、与稀盐酸起泡。正长石(KAlSi308)形状：短柱状或板状。颜色：肉红色。条痕：白。光泽：玻璃光泽。硬度：

7、。解理：中等，解理面成直角。主要鉴定特征；解理、光泽、颜色。9 9黑云母K(MgFe)3(OH)2(A1Si3O10)形状：片状鳞片状。颜色：黑或棕黑色。条痕：无。光泽：珍珠光泽。硬度:23。解理：一组完全。主要鉴定特征：形状、光泽、颜色、解理。角闪石(Ca2Na(Mg、Fe)4(A1Fe)(Si、A1)4O112(OH)2)形状：长柱状。颜色：绿黑色。条痕：淡绿。光泽：玻璃光泽。硬度：6。解理：两组解理交成124(56)。断口：锯齿状。主要鉴定特征：形状、光泽、颜色。1010实验二 常见岩浆岩的认识和鉴定一、实验目的与要求岩浆岩的认识和鉴定是野外地质工作的基本功之一。本次实验的目的是通过实验

8、加强课程中有关内容的理解；全面地观察岩浆岩的矿物成分和结构构造；初步掌握肉眼鉴定岩浆岩的基本方法；学会常见岩浆岩的鉴定并能做出简单的鉴定报告。二、实验方法与步骤肉眼描述和鉴定岩浆岩的基本内容为矿物成分和结构构造，命名的基础。拿到一块岩石，一般描述的顺序是：首先是颜色，其次为结构、矿物成分、构造及次生变化等。1111现将描述各种特征的方法及注意要点简述如下(一)颜色 这里所指的颜色就是岩石整体颜色，我们观察岩石的颜色是指从深色到浅色这个变化范围的大体色调。岩浆岩常见的颜色有黑色-黑灰色-暗绿色(超基性岩)，灰黑色-灰绿色(基性岩)，灰色-灰白色(中性岩)，肉红色-淡红色(酸性岩)等。因此，可以根

9、据颜色的深浅初步判断此种岩石是基性的，还是中性的，或是酸性的。1212(二)结构与构造岩浆岩的结构，是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、形状及其相互结合情况。通过观察岩浆岩的结构可以判断岩石是深成岩、浅成岩还是喷出岩。如果是结晶质的岩石，矿物颗粒一般较为粗大，肉眼可以清楚地分辨出各种矿物颗粒，一般有等粒结构、不等粒结构及似斑状结构都是属于深成岩类的结构特征。如果岩石中矿物颗粒微细致密不易辨认，只见到斑状结构、隐晶质结构及玻璃质结构，也不论颜色的深浅，一般都是属于喷出岩的结构特征。而浅成岩的结构特征，介于深成岩与喷出岩之间，常为细粒状、微晶粒状及斑状结构。岩浆岩的构造特征，大多数具有致密块状

10、构造，尤以深成岩类最为普遍，但深成岩有时也有流线流面构造，一般出现于岩浆岩体边缘部分，反映岩浆岩形成时的相对流动方向。喷出岩常具有流纹状构造、气孔构造、杏仁构造，特别是流纹状构造是酸性喷出岩的显著标志。浅成岩的构造特征也介于两者之间。1313(三)矿物成分进一步观察组成岩石的矿物成分特征，这是最关键最本质的方面，应努力将岩石中的全部造岩矿物鉴定出来(可根据各种矿物的形态及其物理性质、利用简单工具如小刀、放大镜等去进行鉴定)。并且大致目测估计各种矿物的颗粒大小和百分含量。以分出那些是主要矿物，哪些是次要矿物，逐一加以记录描述，作关岩石特征综合分析与定名的依据。观察矿物成分时应首先鉴定浅色矿物，然

11、后鉴定暗色矿物。对所观察的岩石如果已从岩石的结构上已确定为喷出岩，一般应先鉴定其基质，再看是否存在斑晶，并确定斑晶的矿物成分。1414(四)综合分析及岩石定名按照上述步骤鉴定所获得的全部特征，还必须作全面的综合分析。如果发现在各项特征中存在某些特征不协调的矛盾现象，则应对所出现的特殊矛盾现象进行仔细的复查工作。最后根据综合分析的结果，对被鉴定的岩石进行定名。三、实验内容与安排(1)实验标本：闪长岩、花岗岩、玄武岩、玢岩、花岗斑岩、辉长岩、流纹岩(2)实验提示：根据岩浆岩的生成条件和组成岩浆岩的矿物成分不同岩特征具有以下规律；1515超基性基性中性酸性颜色：深浅石英：(含量)无少量多暗色矿物：橄

12、榄石辉石角闪石黑云母长石：基性斜长石中性斜长石正长石对于深成岩浆岩一般为等粒结构，部分为似斑状结构，但基质都是显晶质。浅成岩结晶颗粒较细，颗粒呈隐晶质结构，常见斑状结构。喷出岩的结晶一般较细，大都是隐晶质或玻璃质。深成岩、浅成岩的手标本呈致密块状构造，喷出岩具有流纹状构造及杏仁状构造等。1616(3)实验举例花岗岩：肉红色、灰色。全晶质等粒结构，块状构造，有时为斑状构造，物成分主要为石英和正长石，其次有黑云母、角闪石。辉长岩：灰黑至黑色，全晶质等粒结构，块状构造暗色矿物为黑色的辉石、橄榄石、黑云母，浅色矿物为斜长石。玄武岩：暗紫褐色，斑状结构，基质为隐晶质，有气孔构造，气孔呈圆形至椭圆形，孔壁

13、一般比较光滑没有次生矿物充填。成分与辉长岩相似。1717实验三 常见沉积岩的认识和鉴定 一、实验目的与要求沉积岩的认识和鉴定是野外地质工作的基本功之一。本次实验的目的是通过实验加强课程中有关内容的理解；帮助全面地观察沉积岩的矿物成分和结构构造；初步掌握肉眼鉴定沉积岩的基本方法；学会常见沉积岩的鉴定并能做出简单的鉴定报告。1818二、实验方法与步骤沉积岩分为碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩三类。在对沉积岩进行鉴定时，应着重注意其颜色、矿物成分、结构和胶结物与胶结类型及生物化石等。肉眼鉴定时，同岩浆岩鉴定一样可借助放大镜、小刀、条痕板等用具外，对碳酸盐 岩石的鉴定还需用稀盐酸(HCl)滴试。实验

14、时应耐心细致、认真观察，做到实事求是地分析描述。1919(1)颜色 指岩石的整体颜色，如成分复杂颜色多样时，则应远离眼睛(0.5 1m)作整体观察，表示时用复合名称，次要的颜色放在前面，后面才是主要颜色，还常加上形容词说明颜色的深浅、浓淡、亮暗程度。(2)物质成分 碎屑岩中碎屑物质是碎屑岩的特征组分，常作为划分类型的定名依据，碎屑成分主要为石英、长石、云母等矿物碎屑和各种岩屑。(3)结构 对于碎屑岩首先要观察碎屑的大小、形状和各碎屑的相对含量，其次要观察碎屑的分选性、滚圆度、排列是否规则及表面特征(粗糙、光滑、有无光泽、擦痕)等。结构还包括胶结物的成分和特征，火山碎屑岩的胶结物主要为火山灰；碎

15、屑岩的胶结物主要有钙质、铁质、泥质和硅质胶结。碎屑岩可分为角砾状结构、粒状结构、砂砾结构、粉砂结构等。2020粘土岩多呈肉眼不易区分颗粒的显微结构，矿物成分为高岭石、蒙脱石、水云母等，一般为泥质结构。化学岩和生物化学岩一般为结晶结构及生物结构。(4)构造 碎屑岩中对能够观察到的层理，特别是薄层及微层状岩石要尽可能描述其层的厚度，形态类型，还应注意层面有无波痕、泥裂等层面构造，以及含结核情况。粘土岩构造观察除应注意层理类型、有无页状层理外，还应注意有无干裂，雨痕、虫迹等层面构造，粘土岩还常有斑点构造及瘤状构造等。此外粘土岩中常含生物化石。生物化学岩、化学岩种类甚多，但以硅质岩、碳酸岩较为常见，而

16、且多为单矿物岩石，成分单一，具有致密块状结构。2121三、实验内容与安排(1)实验标本：火山角砾岩、凝灰岩、砾岩、砂岩、石灰岩、白云岩、泥灰岩、泥岩、页岩。(2)实验举例：火山角砾岩：暗紫色，火山角砾主要为紫红色的斑状安山岩岩块，其次为石英及少量黑云母晶屑，角砾含量约70，棱角状、无分选性，铁质和硅质胶结。石灰岩：深灰、浅灰色，矿物成分以方解石为主，其次含有少量的白云石和粘土矿物。由纯化学作用生成的灰岩具有结晶结构。晶粒极细。由生物化学作用生成的灰岩，含有一定的有机物残骸。长石砂岩：黄红色，碎屑成分主要为正长石。(含量40)、石英(含量50)，可见少量云母片，中砂为主、含少量粗砂，铁、泥质，孔

17、隙式胶结，块状构造。页岩：由粘土脱水胶结而成，以粘土矿物为主，大部分有明显的薄层理，呈页片状。按胶结方式不同又可分为硅质页岩、粘土质页岩、砂质页岩、钙质页岩 及碳质页岩。遇水易软化。2222实验四 常见变质岩的认识和鉴定一、实验目的与要求变质岩的认识和鉴定是野外地质工作的基本功之一。本次实验的目的是通过实验加强课程中有关内容的理解；帮助全面地观察变质岩的矿物成分和结构构造；初步掌握肉眼鉴定变质岩的基本方法；学会常见变质岩的鉴定并能做出简单的鉴定报告。二、实验方法与步骤变质岩是由原先已经形成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，经过变质作用使岩石的矿物成分和结构、构造等发生改变而形成的新的岩石。2323 变

18、质岩同岩浆岩一样多为结晶质岩石，其描述和鉴定方法略同于岩浆岩的侵入岩。变质岩的结构、构造反映变质作用的类型、变质作用因素及作用方式、变质程度等；而变质岩的矿物成分可反映原岩的性质及变质时的物理化学条件，特别是那些新生成的变质矿物有特殊的指示意义。1矿物成分 变质岩的矿物成分，除保留有原来的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石等外，由于发生变质作用而产生了一些变质矿物如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等。根据变质岩特有的变质矿物，可把变质岩与其他岩石区别开来。24242结构、构造 变质岩按结构和岩浆岩类似，全部是结晶结构，但变质岩的结晶结构主要经过重结晶作用形成的。一般在描述时称

19、为变晶结构，如粗粒变晶结构、斑状变晶结构等。如果变质作用进行的不彻底时，原岩变质后仍保留有原来的结构特征，称变余结构。命名时一般仍以原岩名称命名只需加上“变质”二字即可，再进一步可加上主要的新生成矿物名称作为修饰，如：变质砾岩，变质流纹岩，变质石英砂岩等。变质岩的构造主要是片理状构造和块状构造，其中片理状构造又可细分为片麻状构造、片状构造、千枚状构造和板状构造。一般具有定向构造的，可按岩石结构进行命名，如千枚岩为千枚状构造，片岩为片状构造。不具有定向构造的，可再按结构和矿物成分进行命名，如大理岩、石英岩等。2525三、实验内容与安排(1)实验标本：板岩、千枚岩、黑云母片岩、绿泥石片岩、花岗片麻

20、岩、大理岩、石英岩。(2)实验举例 绢云母千枚岩：黄褐色，千枚状构造，肉眼观察为致密结构，显微镜下为显微鳞片变晶结构，主要成分为绢云母，含少量石英细晶。片麻岩：灰白色，片麻状构造，中粒鳞片、粒状变晶结构，主要成分为石英、正长石及黑云母等。片状矿物与岩石、石英相间呈断续的条带状排列组成片麻状构造。大理岩：由石灰岩或白云岩经重结晶变质而成，等粒变晶结构，块状构造，主要矿物成分为方解石、白云石，遇盐酸强烈气泡。大理岩常呈白色、灰白色。2626实验五 地质图的阅读与分析 地质图是反映一定范围内地质构造的平面图件。因此，图中应包括下列内容：图名、图例、比例尺、岩层的性质、地质年代及其分布规律；地质构造形

21、态特征(向斜、背斜、断层等)；岩层的接触关系以及地形特征等。下面我们对明山寨地质图(附图一)进行较全面地分析，分析步骤如下：(1)地质图的比例尺：确定明山寨地质图比例，并计算地质图的范围。(2)仔细阅读图右边的图例，了解该区共出现哪些地质年代的岩层，而其岩性特征又是如何？(3)对明山寨地区地质图的阅读与具体分析如下：1)地形特征：本区地形最高点为1000m位于西北部，最低处为200m位于本区的东南角，除东部有一个600m高度的小山岗外，地势由西北向东南逐渐低缓，呈一单面坡的地形特征。2727为了更好2)地层分布情况：从地质图中可知，地质年代较晚的中生代地层均分布在本区的西北部，值得我们注意的是

22、晚二叠纪的地层界线除与EE、FF两断层线接触外，还与D2、D3、Cl等地层界线相交，这一有意义的地质现象就进一步说明了中石炭纪地层与上覆的晚二叠纪地层呈角度不整合的接触关系。其他地层的接触关系是整合的。3)地质构造形成的分析褶曲分析：从所出露的岩层来看，中部较大面积出露C2的石灰岩，而其两侧又对称地出露C1、D3、D2等地层，说明其为向斜构造，这一构造特征又可从EE、FF两断层的两侧岩层的特点得到证实。若进一步联系起来，就可得出向斜的轴向是近NE-SW向的。用同样的分析方法又可发现在向斜的南面是一个背斜构造。断层分析：本区共出露两条断层(EE、FF)并都横切向斜和背斜的轴部，从断层两侧核部岩层出露的宽度来看，EE断层右边的C2及C1岩层宽度较左边窄，说明了EE断层的右盘为上升盘，相应地其左边为下降盘。2828至于断层发生在哪一地史时期，只要我们看一看断层线穿过哪些地层而又终止于哪一地史时期，就能得 到正确的答案，根据明山寨地质图的资料可知，断层是发生在中石炭纪之后、晚二叠纪之前的。地反映其深部构造情况，可通过AA方向作一剖面，它的内容同样反映了平面图中的主要内容。附件一 明山寨地质图 29293030