CHONGQING UNIVERSITY
ENGINEERING GEOLOGY
第一节地球的构与形态
一 地球的层圈构造
第 一章 地质基础知识
外部层圈 地球 固体地球
外部层圈: 大气圈 水圈 生物圈
二 地球的表面形态
二 地球的表面形态
（1）陆地地形：按高程和起伏状况
冲沟、河谷、溶洞、沙丘等。地表外貌各种形态的总称，称为地形或地貌， 建筑地区的地形地貌特征，是影响工程稳定与安全的重要条件之一。
二 地球的表面形态
三、 地质作用 概念:塑造地壳表面的自然作用 构造运动 岩浆作用 变质作用 地震 风化作用 剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 固结成岩作用
（2）海底地形可分为： 大陆架、大陆坡、大陆基、海沟、岛弧、深海盆 地、洋中脊等单元
按 地 质 灾 害 成 因 不 同 划 分 物理地 质作用
内力地质作用
外力地质作用
（3）地壳的物质组成 各种各样的岩石组成。
工程地质作用（人为地质作用）
1
三、 地质作用
第二节
一
矿物与岩石
主要造岩矿物的特征
地壳←岩石（岩石-土）←矿物
岩石：由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。
矿物的概念
矿物:是指在各种地质作用中所形成的天然单质元素或化合物. 造岩矿物: 组成岩石的主要矿物 石英（SiO2）、正长石（KAlSi3O3）、方解石（CaCO3）等
矿物的物理性质
形态、光学性质和力学性质
形态
矿物单体形态 结晶质和非结晶质矿物 矿物的晶体习性
(a)正长石 (b)斜长石
(c)石英
晶体习性： 同种矿物的单个晶体所具 有的常见形态
金刚石
白钨矿晶体
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辰砂晶体
锡石晶体
矿物集合体形态
石英晶簇
方解石晶簇（1）
方解石晶簇（2）
物理性质 颜色和条痕
颜色: 指矿物新鲜表面的颜色.有浅色、深色之分. 自色:某些矿物所具有特定的颜色. 如石英为无色透明,硫为黄色. 他色:矿物因含有不同杂质而表现的颜色. 如:石英含Mn而呈紫色,含C而呈黑色. 假色:矿物因氧化膜产生的光线干涉而呈现出的颜色. ** 不能单凭颜色鉴定矿物.
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颜色 含氧化铁
气液包裹体
条痕
是指矿物粉末的颜色
用毛瓷板（没上釉的瓷板）刻划检验观察的颜色.
有的矿物有好几种颜色,但条痕比较固定的.
赤铁矿Fe2O3: 块状—铁黑色 条痕 或红
铁或铬
磁铁矿
含碳
含锰
土状—多为暗红色
光泽
概念:指矿物表面对可见光的反射能力.即新鲜面上 的光亮程度。 根据反射能力自强而弱分为: 1.金属光泽： 方铅矿、黄铁矿 2.半金属光泽：赤铁矿 3.金刚光泽: 金刚石 4.玻璃光泽：长石、石英 （水晶） 5.油脂(脂肪)光泽：滑石或石英断口 6. 丝绢光泽:纤维石膏 7.珍珠光泽:云母 8.土状光泽:高岭土
硬度(hardness)
概念:矿物抵抗外
力刻划、压入或 研磨的能力。代 表矿物的一种机 械强度 刻划硬度、压入 硬度和研磨硬度
通常以十种矿物为 标准，来标定矿物 相对硬度的大小， 称之为摩氏硬度
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硬度(hardness)
硬度(hardness) 压入硬度也称维氏硬度，是一种绝对硬度。利用一个四 方锥的金刚石作为压入器，当压入器负载一定的重量 P(kg)后，在被测矿物的光面上，就形成一个四边形衔 痕，测定该陷痕的对角线长度d(mm)后，可以按下列公 式 算 出 欲 测 矿 物 的 维 氏 硬 度 ：
解理与断口
解理:矿物受外力作用时，沿一定方向裂破成平面的性质. 裂开的平面就是解理面 分级： 1.极完全解理: 2.完全解理: 3.中等解理 4.不完全解理: 5.无解理: 云母 方解石 长石、角闪石 橄榄石 石英
方解石的三组解理
断口：矿物受外力打击后，形成的各种凹凸不平 的不规则的断裂面
贝壳状：石英 土状：高岭土、铝钒土 参差、锯齿状：黄铁矿、自然铜
问题： 断口与节理面如何区分？
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密度
2.2.2.6 弹性、挠性、延展性
三、常见的造岩矿物及其肉眼鉴定
常见矿物就其化学成分而言，绝大多数为硅酸盐，其余 为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等
正长石
K[AlSi3O8]
肉眼鉴定
即借助—些简单的工具如 小刀、放大镜、条痕板等
斜长石
Na[AlSi3O8]
辉石
(Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si, Al)2O6]
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角闪石
角 闪 石
黑白云母
白云母
KAl2[AlSi3O10](OH,F)2
石英 SiO2
白、黑云母 黑云母
K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2
方解石
白云石
CaMgCO3(OH)2 白云石
方解石 Caco3
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黄铁矿
FeS2
石膏
CaSO4.2H2O
赤铁矿Fe2O3
褐 铁 矿
蛇纹石 蛇纹石
第二节 岩石的分类
岩石:在各种地质条件下产出的由一种或几中矿物组 成的集合体.
花 岗 石
石英 云母
长石
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岩石的分类
岩浆岩(magmatic rock)
(一)岩浆岩 (火成岩)
概念：由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成 的岩石，又称岩浆岩。
按成因分为
沉积岩(sedimentary rock) 变质岩(metamorphic rock)
概念、形成、结构、构造特征、典型岩石
结构：岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及其 彼此间的排列和充填方式 构造：岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其 它组成部分间的排列组合方式
问题：结构和构造的区别在哪里？
(1)火成岩的形成
1.产状
(2)岩浆岩岩的产状
侵入岩 喷出岩 火山锥 岩流
岩被
产状：是指 岩石形成时 岩体的形状, 大小及其与 围岩的关系, 即岩浆岩在 空间的位置.
岩床 岩株 岩脉 岩基
吉林白头山火山口湖——天池
溶岩流
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火山颈
火山口
熔岩瀑布
(3)岩浆岩的结构
结构:是指矿物的结晶程度,颗粒大小,形状及矿物间组 合方式所反应出来的特征. 按结晶程度 和晶粒大小
1969年12月夏威夷Mauna Ulu 火山300米高的玄武岩流 从火山口中喷出。熔浆在陡崖地形变化的地方急剧下流， 冷却后形成熔岩瀑布。
隐晶质结构
(4)岩浆岩构造
显微镜下的花岗石
构造:岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组 成部分之间的排列和充填方式。 (1)块状构造: 无定向排列,各部份均匀分布，花岗岩、闪长岩; (2)流纹构造: 岩石中有不同颜色的条纹,是熔岩流动时物质成 份作定向排列所致. 如流纹岩. (3)气孔构造: 熔岩冷却时尚末逸出的气体形成大小不一的气孔. 如玄武岩、安山岩 (4)杏仁构造: 喷出岩的气孔被后来的次生矿物所充填.
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basalt Fig-构造
杏仁构造
浮岩 气孔
石沉大海
气孔构造
(5)岩浆岩的物质成份
化学成分： O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti 矿物成分： 浅色矿物:斜长石,石英,正长石, 白云母; 形成酸性、中性岩浆岩. 石英
(6)岩浆岩的分类
1按形成环境和深度分类 (1)侵入岩 (2)喷出岩
深成岩 浅成岩 脉岩 暗色矿物:橄榄石,辉石,角闪石, 黑云母; 形成基性、超基性岩浆岩. 注意：主要矿物:>10% 次要矿物：1~10%. 2.按SiO2含量（酸度）分类 角闪石
酸性岩:SiO2 >65% 基性岩:40--52% 超基性岩:<40% 多由浅色矿物组成 颜色深 颜色深 中性岩:SiO2 52--65% 颜色较深
常见岩浆岩 1花岗岩(granite)
-花岗岩b
深成侵入岩，多呈肉红色、灰色或白色，主要矿 物成份是石英和正长石，全晶质结构，块状构 造，分布广泛，性质均匀坚固
次要矿物为黑云母、角闪石等。
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2闪长岩(diorite)
中性深成岩，浅灰至深灰色， 其主要矿物成分为中性斜长 石、角闪石．其次为黑云母、 辉石及石英等。呈全晶质等粒 状结构，块状构造。
3、辉长岩(gabbro)
基性深成岩，呈黑色或灰 黑色；矿物成分以基性斜 长石和辉石为主，也含有 少量的角闪石、橄榄石 等。呈中、粗粒结构，块 状构造。
多与辉长岩或花岗岩共 生，也可呈岩脉、岩床 或岩盖产出
辉绿岩是基性浅成岩， 呈暗绿或黑色，矿物成 分与辉长岩相同。
04 玄武岩(basalt)
呈黑、灰绿及暗紫等色。其主要矿物 成分与辉长岩相同，多呈细粒至隐晶 质结构，也有玻璃质结构和斑状结 构。致密块状、气孔构造及杏仁状构 造较普通，柱状节理普遍发育。
基性喷出岩
5、流纹岩
酸性 一般为灰红色， 矿物成分为石英、正长 石和斜长石 斑状结构、流纹构造、 气孔 性脆
6、安山岩
中性喷出岩 灰、灰褐、紫色 斑状结构 力学强度较高
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(二)沉积岩
概念:沉积岩是在地表或接近地表的常温常压环境下,
形成
常温常压 先前岩石 风化剥蚀 形成过程分为三个阶段: 1.母岩在地表经风化作用破坏,形成碎屑或残余产物; 2.风化产物被各种外营力剥蚀搬运至低处或海洋里沉积下来; 3.松散沉积物经压缩、化学物质的胶结、重结晶等作用固结成岩 形成过程分为两种途径: 1.在地表条件下，由风化作用或火山作用的产物经机械搬运、 沉积、固结结成岩。（碎屑岩） 2.在地表常温常压条件下由水溶液沉淀而形成化学岩 破坏产物 原地或经外力搬运 成岩作用
各种既有岩石在外力地质作用下,经过风化剥蚀、搬 运、沉积和硬结成岩等一些地质作用而形成的一类 岩石。
沉积岩的体积只占岩石团的5-8%，但其分布面积 却占地壳表面积的75%，是分布最广的岩石。
2.沉积岩的特征
(1 )沉积岩的矿物成分
a.碎屑物质： 原生矿物(石英、长石、 白云母)及岩石的碎屑 b.粘土矿物： 高岭石、蒙脱石、水云母 c.化学沉积矿物： 方解石、白云石、石膏、岩盐、铁和锰的氧化物或氢氧化物等。 d.有机物质或生物遗骸 如贝壳、石油等
(2 )沉积岩的结构—沉积岩颗粒的性质、大小、 形态及其相互关系
(1)碎屑结构 a. 按颗粒大小: 砾状（>2mm）—砾状结构；砂质 （2~0.05）—砂状结构；粉砂质（0.05~0.005） —粉砂状结 构；粘粒(<0.005mm)—泥状结构。 b. 按形状分(磨圆程度) : 圆状.棱角状.结核状、鲕状 c. 按紧密程度分:致密的.松散的. 半胶结的 d．按胶结物的成份：硅质、铁质、钙质 泥质、石膏质胶结 怎么胶结?(1)
胶结充填方式
胶结物与碎屑颗粒之间的相对含量和颗粒之间的相互关系。
胶结充填方式 砾质结构 粗砂结构
细砂结构
中砂结构
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(2)泥质结构
(3) 结晶结构 由化学沉积物质的结晶颗粒组成的岩石结构
50%以上由<0.005mm粘粒组成
石灰岩、白云岩等化学岩的主要结构
（5）化学结构
（4）生物结构 由30%以上生物遗体或碎片所组成的岩石结构 生物碎屑结构、贝壳结构、 珊瑚结构 化学结构进 一步细分可 分为鲕粒结 构、球状结 构、微晶结 构、生物碎 屑结构等。
(3)沉积岩的构造
沉积岩的构造，是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。 （1）层理构造 含义 指岩石各组成部分在颜色、矿物成分、碎屑颗粒大小等 方面的差异变化所形成的成层性。
层理
类型
水平层理 层或岩层 层面
单斜层理
交错层理
波状层理
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层理
变层理
同一层内碎屑颗粒逐渐变细
岩层的厚度可在一定范围 内保持不变； 也可在横向或纵向上变厚 或变薄、尖灭或呈透镜 状； 按厚度分成: 块状层(>1 m). 厚层(1-0.5m); 中厚层（0.5-0.1m）； 薄层（0.1-0.01m）
(4)沉积岩的产状
(2)波痕及泥裂构造
沉积岩多成层状分布，这是沉积岩的重要特征之一
①层厚类型 巨厚层( >1m);厚层(0.5-1m);中厚层(0.1-0.5m);薄层(0.1m) ②产状类型 正常. 夹层.变薄.尖灭. 透镜体. 互层.
波痕及泥裂都是沉积岩层面上的构造
波痕及其印模
泥裂的示意立体图
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层状
(5)化石 化石
动 物 死 亡
迅 速 掩 埋
成 分 置 换
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3.沉积岩的分类
碎屑沉积岩
砾岩 砂岩 粉砂岩 粘土岩：泥岩和页岩 集块岩 角砾岩 凝灰岩 石灰岩 白云岩 磷质岩 铁质岩 硅质岩 盐岩 石膏岩 硬石膏
出 露 地 表
沉 积 岩 的 分 类
碎屑岩类 火山碎屑岩
非蒸发岩 化学及 生物化学岩类
蒸发岩
砾岩
砾岩及砂岩
砂岩：
砾岩及角砾岩 50%以上大于2mm 的粗大碎屑
砂岩及粉砂岩
粉砂岩：
粘土岩 –页岩
砂岩：
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砂岩泥岩互层
火山碎屑岩
非蒸发岩
白云岩
主要有石灰岩、白云岩和硅质岩等
硅质岩
燧石岩 石膏
蒸发岩
岩盐
硅藻岩 硬石膏 岩盐
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沉积岩的基本特征
(三)变质岩
1.变质岩的形成
概念：地壳中的岩浆岩、沉积岩或既有变质岩，由于地壳运 动和岩浆活动等的影响，在高温、高压及化学活动性很强的 气体和液体作用后，在固体状态下，导致原来岩石的矿物成 分、结构和构造发生一系列变化而形成的新岩石。 变质作用的因素： （1）高温（岩浆、地壳深处、构造运动的 热）-重结晶、化学反应 如石灰岩—大理岩 （重结晶）、（2）高压（上覆岩层的压力、 构造运动或岩浆活动的挤压力）-如石榴子 石、（3）新的化学成分的加入（热液和挥发 性气体）-产生新的变质矿物 (1)接触变质作用 变质作用的类型 (2)动力变质作用 (3)区域变质作用 (4)混合岩化作用
岩浆 侵 入
2.变质岩的特征
(1)变质岩的矿物成分
1、特殊矿物 蛇纹石
（2） 变质岩的结构
—指变质岩的变质程度、颗粒大小和连接方式
变晶矿物形状 变晶结构 鳞片变晶结构 粒状变晶结构 角岩结构 纤状变晶结构 等粒变晶结构 斑状变晶结构
石榴子石、 绿泥石、 蛇纹石、滑石 2、石英、钾长石、钠 长石、白云母、黑 云母等。
变晶大小关系
变质岩的结构
变余结构
碎裂结构：压碎角砾、碎裂、碎斑、糜棱 交代结构：交代假象、交代斑状、交代蚕蚀、 交代残留、交代蠕虫
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（2） 变质岩的结构
——变晶结构 鳞片变晶结构
（2） 变质岩的结构
——变余结构
斑状变晶结构
变余斑状结构 纤状变晶结构
变余砂状结构
（2） 变质岩的结构
——碎裂结构
（2） 变质岩的结构
——交代结构 交代蠕虫结构
交代蚕蚀结构
碎裂结构
糜棱结构 交代残留结构
（3）变质岩的构造
片理构造 片麻状构造 板状构造 斑点构造 块状构造 变余层理构造 变余气孔构造 变余杏仁构造
变成构造——片理构造
变成构造
变质岩的构造 变余构造
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