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1、土木工程地质知识点第一章 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： 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 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
2、：玻璃光泽、珍珠光泽 断口光泽：油脂光泽 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 力学性质 1、硬度：抵抗外力刻划的能力 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2、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
3、的裂开：贝壳状 锯齿状 参差状 平坦状 弹性 挠性 滑感 其它特殊性质： 可塑性 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 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
4、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 侵入岩：浅成岩 深成岩 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 中粒结构：F=1-5mm 颗粒大小： 绝对大小： 细粒结构：F=0.1-1mm 微粒结构：F60直立岩层：a=90走向 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 1、产
5、状要素倾向：岩层的倾斜方向倾角：岩层的倾斜程度B p A O 倾向 D D 真倾角：岩层在野外的倾角。 视倾角：岩层在剖面上的倾角。 倾角 tgb=tgasinq 2、产状要素的测量、记录和图示。 测量：用地质罗盘仪测量。 N 走向 45 相限角法E N45E 30 sE W 30 倾向 走向 倾角 倾向 记录 N S 走向 135 方位角法135 30 30 倾向 倾角 倾向 图示：正常岩层： 30 ； 倒转岩层： 30 16 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 1 3 2 1 2 3 1 2 3 2 1 2 1 2 1 6 5 2 1 单斜岩
6、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。 蜕变：放射性元素自形成之日起，就稳定地放射出a、b、g射线，并形成稳定的新元素。如：U238蜕变后形成Pb206 蜕变时间可用下式确定：t=Dln1+ lP1式中：l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。 ，最老化石：蓝绿藻）。 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： 正常
7、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。 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。 17 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：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： 标准化石：在各个环境稳定时期，分布广、生存时间短的
8、化石。 3、地层接触关系法： 沉积岩之间的接触关系： 整合接触：各地层时代连续，产状平行。 平行不整合接触：各套地层时代不连续，但产状平行。 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。 反映地壳：先下降沉积 再挤压弯曲，并上升风化剥蚀 后下降沉积 8 7 新 6 5 2 1 新 底砾岩 老 5 4 3 2 1 新 老 底砾岩 4 3 老 2 1 18 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 1、地质年代表：要求
9、按顺序背诵地质年代表的符号。 老 变质晕 新 新 底砾岩 老 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。 19 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：
10、轴面与岩层面的交线。 脊线：褶曲最高点的连线。 槽线：褶曲最低点的连线。 20 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： 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。 倾伏褶曲： 地层界线向一端 封闭弯曲。 四、褶曲的判别： 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。 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
11、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： 21 第五节 断裂构造 ，沿断裂面无明显相对位移。节理：岩层受力断开后定义：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。按力学性质分类：张节理剪节理走向节理
12、：节理走向与岩层走向平行。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：节理走向与岩层走向斜交。宽张节理：缝宽：D5mm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：D1mm二、节理调查内容： 节理成因类型和力学性质。 节理组数、密度、产状。密度一般用条米表示。 节理张开度、长度、节理面壁粗糙度。 节理充填物、充填厚度、含水情况。 节理发育程度分级。 三、断层： 断层面：断层两侧岩层沿其运动的破裂面。断层线：断层面与水平面的交线。1、断层要素：层。 断盘：断层面两侧的岩层上盘：断层面上方的岩下盘：断层面下方的岩层。断距：岩层中同
13、一点被断层断开后的距离。 22 =45-j2a a 2、断层分类： 按断层两盘相对运动方向分类： 正断层：上盘相对下降的断层。 断层面 断层线 地层不对称重复 老 新 老地层为上升盘。多数情况下断层线附近： 新地层为下升盘。 逆断层、上盘相对上升的断层。 地层不对称缺失 新 老 平移断层：两盘水平错动。 按断层面产状与岩层产状的关系分类： 走向断层：断层走向与岩层走向平行。 倾向断层：断层走向与岩层倾向平行。斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。23 按断层面产状与褶曲轴线走向关系分类： 纵断层：断层走向与褶曲轴线平行。 横断层：断层走向与褶曲轴线垂直。斜断层：断层走向与褶曲轴线斜交。压性断层：由
14、压应力形成。按力学性质分类：张性断层：由张应力形成。 扭性断层：由剪应力形成。3、断层的判别： 地质界线不连续或对顶地层不对称重复、缺失。擦痕、阶步、摩擦镜面断层拌生现象断层破碎带。断层角砾岩、糜棱岩。存在标志： 牵引现象。断层崖、断层三角面。地貌现象断层湖、断层泉。错断的山脊、急转的河流。断层性质：寻求两盘运动方向，并据此确定断层性质。 首先判定断层位置。 、下盘。步骤：再依据断层产状找出上 再依据断层线附近地层新老关系确定上、下盘运动方向。最后依据上、下盘运动方向确定断层性质。例如： 老 新 上盘 下盘 水平倾斜背斜、走向逆断层 水平向斜、横向正断层 下盘 上盘 24 第七节 地质图 地质
15、图：把某一地区各种地质现象，按一定比例缩小，用规定的符号、颜色、花纹、投影到地形图上，所形成的图件。 地质平面图地质剖面图包括：综合柱状图 图例图图名、比例、方位、接一、地质图的种类： 1、普通地质图 2、构造地质图 3、第四纪地质图 4、基岩地质图 5、水文地质图 房建工程地质图水坝工程地质图矿山工程地质图6、工程地质图 道路工程地质图港口工程地质图机场工程地质图二、地质图的阅读步骤 1、图名、比例尺、方位； 和最小海拔标高及位置、相对高差。地形：山脉走向、最大2、地形、水系： 及流向。水系：河流及冲沟位置3、图例： 4、地质内容： 地层分布：按地形描述各套地层的分布状况。地层岩性：接触关系
16、：如:整合、平行不整合、角度不整合、 侵入接触、沉积接触。 25 状、充填物及厚度等节理：组数、密度、产部组成地层及产状、轴线褶曲：位置、核部和翼 延伸方向、类型。地质构造： 断层：位置、断面产状、两盘地层及产状、类型、 破碎带宽度。 地质历史：各套地层、褶曲、断层等伴随地壳运动形成的先后关系。 三、地质剖面图的制作： 1、选择剖面方位：剖面线尽可能垂直岩层、褶曲、断层走向。 质图相等。水平比例尺：一般与地2、确定剖面图比例尺： 以放大或缩小。垂直比例尺：视情况可将剖面线上各地形等高线点投影到水平坐标轴上。13、作地形剖面图：按垂直比例尺作各投影点的高程点。3）圆滑连接各高程点。将剖面线上各地
17、层界线点、断层点投影到地形剖面线上。 点的视倾角。b和b为剖面图中各地质界线。tgb=tgasinqa为岩层、断层的真倾角换算倾角： tgb=ntgbq为剖面线与岩层走向线所夹锐角。n为垂直放大倍数。按换算后的视倾角，延伸各地层、断层界线。 先延伸断层界线。层地界线。 再考虑褶曲形态延伸 后标明产状：倾向倾角。按规定的岩层厚度和岩性花纹符号，画出岩层厚薄及岩性。 用箭头标明断层性质。用虚线恢复褶曲形态。写上地层年代符号。修饰： 写上图名、比例、方位。画上图例和图签。线、地下水位线、节理产状、钻孔等。画上岩石强、弱风化界 26 四. 地层综合柱状图 地层综合柱状图是根据地质勘察资料把勘察地区所有
18、出露的地层、岩性、厚度、接触关系，按地层时代由新到老的顺序综合编制而成。 地层时代及符号 岩性描述 一般包括： 岩性花纹符号 地层厚度 地层接触关系 例如： 27 第三章 水的地质作用 第一节 地表水的地质作用 一、暂时性地表流水的地质作用 1、淋滤作用及残积层： 淋滤作用：大气降水向地下渗透时，将地表细小物质和溶解物质带走，将粗粒物质或难溶物质残留原地的过程。 残积层： 特点：残留原地，成分与下伏基岩有关。 松散、富水。易产生不均匀沉降。 2、洗刷作用及坡积层 洗刷作用：坡面流水将山坡上风化物质带到坡脚平缓处堆积的过程。 坡积层： 特点：位于坡脚，成分为山坡上部物质， 与下伏基岩无关。松散、
19、富水。易 沿原地面滑坡。 3、冲刷作用及洪积层： 冲刷作用：冲沟中地表径流将沟底、沟岸物质掏蚀，并带到沟口沉积的过程。 洪积层：平面： 特点：沟口沉积，沉积物为沟 内物质。松散、富水。扇顶颗粒大，地下水位深，矿化度低，工程性质较好；扇尾相反，工程性质差。 纵剖面： 28 二、河流地质作用及冲积层： 源头 河口侵蚀(1)下蚀作用向源侵蚀平衡阶段1、侵蚀作用：河曲阶段 蛇曲阶段2）侧蚀作用： 剥蚀夷平面 悬浮式搬运跳跃式滚动式河床河谷沉积 河漫滩沉积山前沉积冲积扇冲积平原水下三角洲河口沉积陆上三角洲三、河谷地貌及河流阶地： 1、河谷地貌： 洪水位 定义：河流两岸因河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形
20、。2、河流阶地：组成：阶地面和阶地陡坎。纵向阶地按形态分类横向阶地分类：侵蚀阶地按物质组成分类基座阶地堆积阶地29 第三节 地下水的地质作用 一、地下水的基本知识： 汽态1、水在岩土中的存在形式： 固态吸着水薄膜水液态毛细水重力水容水性持水性2、岩土的主要水理性质：给水性 透水层：如砾岩、砂岩、卵石层透水性隔水层：如泥岩、页岩二、地下水的物理性质与化学成分： 温度透明度颜色嗅味物理性质： 口味比重导电性放射性化学成分： +2+2-离子：Na、Cl-、Ca、Mg2+、HCO3-、SO4、K+主要化学成分胶体：Fe2O3、Al2O3、H2SiO3气体：N、O、CO、CH、HS22242 按总矿化度分类地下水按化学成分分类按硬度分类按PH值分类30 三、地下水的基本类型 土壤水上层滞水：局部隔水层上的重力水1、按埋藏条件分类：潜水：第一
