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1、土木工程地质复习资料精华第二章 一、地球的物理性质 1重力：重力是垂直于地球表面使物体向下的一种天然作用力。 2.地磁场：地球类似一个巨大的磁铁， 在它周围存在着地磁力线分布的空间， 称为地磁场。 3地热：地球内部储存着巨大的热能， 叫做地热。 4弹塑性：固体地球能传播地震波说明地球具有弹性。 二、地球的构造 外部构造：大气圈、水圈、生物圈。内部构造：地壳、地幔、地核 外力地质作用: 是指主要由地球外部能源引起并发生在地球表层的地质作用。 内力地质作用：内力地质作用是指主要由地球内部能源引起的地质作用。 三、造岩矿物 一）矿物的形态 1.结晶质和非结晶质矿物造岩矿物绝大部分是结晶质，其基本特点
2、是组成矿物的元素质点在矿物内部按一定的规律重复排列，形成稳定 2.矿物的结晶习性在相同条件下生长的同种晶粒， 总是趋向于形成某种特定的晶形的特性叫做结晶习性。 3.矿物集合体形态同种矿物多个单体聚集在一起的整体就是矿物集合体。 二）矿物的物理性质：颜色、光泽、透明度、条痕、解理与断口、硬度 三）常见造岩矿物的鉴定特征 1石英SiO2，晶体为六棱柱，状与菱面体组成的聚形，集合体为晶簇状、粒状、致密块状纯者无色透明、乳白色，含杂质时颜色各异玻璃光泽，断口油脂光泽无解理，偶见贝壳状断 口硬度7，相对密度2.65 2正长石KAlSi3O8短柱状或厚板状，可有卡式双晶肉红、褐黄、浅黄色，或带浅黄的灰白色
3、玻璃光泽两向解理正交，一向完全，一向中等或完全硬度6相对密度2.57 3斜长石Na AlSi 3 O 8 Ca AlSi 2 O 8 晶体常呈板状或细柱状，常见聚片双晶白色或灰白色玻璃光泽两向解理交角86，一向完全，一向中等或完全硬度6相对密度2.60 2.76 4黑云母K3AlSi3O102多呈片状或鳞片状集合体，晶体为板状或短柱状黑色、深褐色晶面为玻璃光泽，解理面珍珠光泽，薄片透明一向完全解理硬度2.53相对密度3.023.13 5白云母KAl2AlSi3O102多呈片状或鳞片状集合体，晶体为板状或短柱状浅灰、浅黄、浅绿色，薄片无色晶面为玻璃光泽，解理面珍珠光泽，薄片透明一向极完全解理硬度
4、2.53相对密度2.73.1 6方解石CaCO3常见单形为菱面体或六方柱状，集合体有晶簇、粒状、致密块状、鲕状、钟乳状等白色或无色透明，常被杂质染成浅黄、浅 红、紫褐、黑等色玻璃光泽三向完全解理，斜交呈菱面体硬度3相对密度2.62.9 四、岩浆岩 岩浆岩又称火成岩，是由岩浆冷凝固结后形成的岩石。岩浆位于地幔或地壳深处，是以硅酸盐为主和一部分金属硫化物、氧化物、水蒸气及其他挥发性物质组成的高温、高压熔浆流体。根据岩浆中 SiO2的相对含量从多到少的变化，可把岩浆分为酸性岩浆、中性岩浆、基性岩浆及超基性岩浆。 一）侵入岩岩体产状：岩基、岩株、岩盘和岩盆、岩床、岩墙与岩脉 二）喷出岩岩体产状：中心式
5、喷发：指岩浆沿着一定的圆管状管道喷达地表，是近代火山活动最常见的喷发形式之一，随着喷发常有强烈的爆发现象。裂隙式喷发：是指岩浆沿一定方向的裂隙活动喷达地表。 岩浆岩主要由SiO2、A12O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O 和H2O等氧化物组成。其中SiO2是最多且最重要的，是反映岩浆性质、直接影响岩浆岩矿物成分变化的主要因素。常依SiO2含量将岩浆岩划分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩四类。 三）岩浆岩的结构：全晶质结构半晶质结构：岩石由结晶矿物和非晶的玻璃质组成，多见于喷出岩中，如流纹岩。玻璃质结构：岩石几乎全部由玻璃质组成，多见于喷出岩中，如黑曜岩、浮岩等，是岩浆
6、迅速上升至地表时温度骤然下降来不及结晶所致。 等粒结构：岩石中同种主要矿物的颗粒粗细大致相等。不等粒结构：岩石中主要矿物的颗粒大小不等，且粒度大小成连续变化系列。斑状结构：和似斑状结构岩石由两组直径相差甚大的矿物颗粒组成，大晶粒散布在细小晶粒中，大的叫斑晶，细小的叫基质。基质为隐晶质及玻璃质的，称为斑状结构；基质为显晶质的，称为似斑状结构。 四）岩浆岩的构造：1.块状构造：块状构造的特征是矿物分布比较均匀，岩石结构也均一，是岩浆岩中最常见的一种构造。2.流纹构造：流纹构造是酸性熔岩中最常见的一种构造，是由不同颜色的矿物、玻璃质和拉长的气孔等，沿熔岩流动方向平行排列所形成的一种构造。3.气孔构造
7、：岩浆喷出地表后，岩浆中的气体呈气泡逸出，形成圆形、椭圆形或管状空洞，称为气孔构造。4.杏仁构造：熔岩流中的气孔被次生矿物充填，如方解石、石英、玉髓、绿泥石等，形似杏仁，故名。 五）岩浆岩的特征：1.深成岩：深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较均一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故深成岩体常被选为理想的建筑场地。A.花岗岩:花岗岩是酸性深成岩，分布面积占所有侵入岩面积的80% 以上，多呈肉红色、浅灰色。B. 正长岩属中性或半碱性深成岩类，常呈浅灰、浅肉红、浅灰红等色。其主要矿物成分为钾长石、角闪石，次要矿物有黑云母等，不含石英或含量极少，呈等粒状结构，块状构造
8、。C. 闪长岩是中性深成岩，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，呈等粒状结构，块状构造。D. 辉长岩是基性深成岩，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。2. .浅成侵入岩: 浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。颗粒细小的岩石强度高，不易风化。A. 花岗斑岩为酸性浅成岩，成分与花岗岩相同，具斑状或似斑状结构。斑晶和基质均主要由钾长石、酸性斜长石、石英组成，斑晶所占面积大于基质。B. 闪长玢岩为中性浅成岩，矿物成分与闪长岩相同。闪长玢岩呈斑状结构，斑晶为斜长石及角闪石，基质为细粒至隐晶质，常为灰色，如
9、有次生变化，则多为灰绿色。C. 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。它呈细粒结构或辉绿结构。D.脉岩是呈脉状或岩墙状产出的浅成侵入岩，常位于深成侵入体内部或附近围岩中，充填在裂隙内。根据矿物成分和结构特征，脉岩可分为伟晶岩、细晶岩和煌斑岩等三类。3.喷出岩：喷出岩一般原生孔隙和节理比较发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均一。因此，喷出岩强度低，透水性强，抗风化能力差。A. 流纹岩是酸性喷出岩，呈岩流状产出，大都为灰、灰白和灰红等较浅颜色。流纹岩呈斑状结构，细小的斑晶为钾长石和石英等矿物，基质为隐晶或玻璃质，常具流纹构造。B. 粗面岩是在成分上和正长岩相当的中性喷出岩，常
10、呈浅灰、浅褐、肉红等色。它多具斑19状结构，斑晶常为正长石，基质细粒致密多孔。C. 安山岩是分布较广的中性喷出岩，呈灰、红褐或浅褐色，常呈斑状结构。斑晶为斜长石、角闪石等，基质多为隐晶质，也常呈隐晶质结构。D. 玄武岩是分布较广的基性喷出岩，呈黑、灰绿及暗紫等色。其主要矿物成分与辉长岩相同，多呈细粒至隐晶结构，也有玻璃质结构和斑状结构。E. 火山碎屑岩类是火山活动时形成的火山碎屑物质，如火山尘、火山灰、火山砾、火山渣、火山弹及火山块等。 五：沉积岩 1. 风化与剥蚀阶段2.搬运阶段3.沉积阶段4.成岩阶段 二、沉积岩的矿物组成：组成沉积岩的常见矿物仅有20多种，按成因类型可分为四类：碎屑矿物黏
11、土矿物化学沉积矿物；有机物质及生物残骸 三、沉积岩结构1.碎屑结构2.泥质结构3.化学结构4.生物结构 四、沉积岩构造1.层理构造2.层面构造3.结核4.生物成因构造 五、主要的沉积岩特性：(1)碎屑岩：A.砾岩及角砾岩由50%以上大于2 mm 的碎屑颗粒胶结而成。B. 砂岩是由50%以上0.052 mm 粒级的颗粒胶结而成的。C. 粉砂岩是0.0050.05 mm 粒级的颗粒含量大于50%的岩石，碎屑成分以石英为主，长石次之。黏土岩A. 泥岩是由黏土经脱水固结而形成的，特点是固结不紧密、不牢固、较致密；层理不发育，常呈厚层状、块状；强度较低，一般干试样的抗压强度为535 MPa，遇水易泥化，
12、强度显著降低，饱水试样的抗压强度可降低50%左右，泥岩多形成于较新的地质时期B. 页岩是黏土岩中固结较强的岩石。大部分有明显的薄层理，能沿层理分成薄片。这种特征也称页理，风化后多成碎片状或泥土状。(3) 化学岩及生物化学岩:A. 石灰岩简称灰岩，在深海或浅海环境中形成，矿物成分以方解石为主，有时还含有白云石、燧石等硅质矿物和黏土矿物等，常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈白色。B. 其矿物成分主要为白云石，其次含有少量的方解石等。形成环境同灰岩，常为浅灰色、灰白色，呈隐晶质或细晶粒状结构。C. 当石灰岩中黏土矿物含量为25% 50% 时，称为泥灰岩。岩石致密，呈微粒或泥质结构，颜色有灰色、黄色、褐色、
13、红色等，强度低、易风化。 六：变质岩 一、变质作用类型1.接触变质作用指发生在侵入岩与围岩之间的接触带上，并主要由温度和挥发性物质所引起的变质作用。2.区域变质作用是在广大范围内发生，并由温度、压力以及化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。3.动力变质作用指地壳构造变动时产生的强烈定向压力使岩石发生的变质作用，也叫碎裂变质作用。 二、变质岩的矿物成分组成 三、变质岩的结构1.变晶结构：岩石在固体状态下发生重结晶、变质结晶或重组合所形成的结构称为变晶结构。这是变质岩石中最常见的结构。该类结构中矿物多呈定向排列。2. 碎裂结构是由于岩石在低温下受定向压力作用，当压力超过其强度极限时发生破裂、错动
14、，形成碎块甚至粉末状物质后又被胶结在一起的结构。3.变余结构：原岩在变质作用过程中，由于重结晶、变质结晶作用不完全，原岩的结构特征被部分保留下来，即称为变余结构。 四、变质岩的构造1.片理构造指岩石中矿物定向排列所显示的构造，是变质岩中最常见、最带有特征的构27造。它们使变质岩具有裂开成不十分规则的薄板的趋势，此种性质统称为片理。A板状构造:岩石具有平行、较密集而平坦的破裂面劈理面，沿此面岩石易于分裂成板状体。这种岩石常具变余泥质结构。原岩基本未重结晶，仅有少量绢云母或绿泥石，并微有丝绢光泽。它是岩石受较轻的定向压力作用而形成的。B.千枚状构造:岩石常呈薄板状，其中各组分基本已重结晶并呈定向排
15、列，但结晶程度较低，使得肉眼尚不能分辨矿物，片理面上常有丝绢光泽，系由绢云母、绿泥石小鳞片造成。此种构造的岩石常具挠曲和小皱纹。C.片状构造:在定向挤压应力的长期作用下，岩石中所含大量粒度较粗的片状、柱状矿物都呈平行定向排列。岩石中各组分全部重结晶，而且肉眼可以看出矿物颗粒。有此种构造的岩石各向异性显著，沿片理面易于裂开，强度、透水性、抗风化能力等也随方向而改变。D.片麻状构造:具片麻状构造的岩石以较粗的石英、长石等矿物为主，其间夹以黑云母、白云母、角闪石等鳞片状、柱状变晶矿物，并呈大致平行的断续带状分布。它们的结晶程度都比较高，是片麻岩中常见的构造。2.块状构造:岩石中的矿物均匀分布，结构均
16、一，无定向排列，这是一部分大理岩和石英岩等常有的构造。 五、主要变质岩特征：片麻岩：片麻岩一般具片麻状构造及中、粗粒鳞片粒状变晶结构，可由泥质岩、粉砂岩、砂岩或酸性和中性岩浆岩、火山碎屑岩等经深变质而成。片岩：片岩的特征是有片理构造，一般为鳞片变晶结构、斑状变晶结构、纤状变晶结构。千枚岩：千枚岩的特征是岩石细密，具千枚状构造。其原岩类型与板岩相同，重结晶程度比板岩高，基本已重结晶。板岩：板岩的特征是岩石呈致密隐晶质，肉眼难以识别，具板状构造，主要由页岩，泥质粉砂岩，中、酸性凝灰岩等变质而成。石英岩：石英岩由石英砂岩和硅质岩经变质而成，主要由石英组成，其次含少量白云母、长石、磁铁矿等，一般为块状
17、构造，呈粒状变晶结构。大理岩：大理岩因我国云南大理市盛产优质的此种石料而得名，由钙、镁碳酸盐类沉积岩变质形成，主要矿物成分为方解石、白云石。动力变质岩：动力变质岩又称碎裂岩，沿断裂带呈带状分布，构成构造破碎带，其规模受断裂带的大小控制。按照碎裂程度，一般将动力变质岩分为构造角砾岩、压碎岩、糜棱岩等。 第五章地下水 一、岩土的空隙及地下水的存在形式1. 松散岩土由大小不等的颗粒组成，颗粒或颗粒集合体之间的空隙呈小孔状，称为孔隙。2. 坚硬岩石颗粒之间基本上不存在孔隙，仅存在由于地壳运动及其他内外地质营力作用下岩石破裂变形产生的空隙，称之为裂隙。3. 由于地下水流长期溶蚀可溶岩而形成的空隙称为溶隙
18、，这种地质现象称为岩溶。溶隙的发育程度用溶隙率表示。 二、地下水的存在形式：1.结合水是指松散岩石颗粒表面及坚硬岩石孔壁面的静电引力大于水分子自身重力的那部分水。2.重力水存在于岩土颗粒之间，结合水层之外，不受颗粒静电引力的影响，可在重力作用下运动，能够传递静水压力。3. 毛细水在岩土细小的孔隙和裂隙中，受毛细作用控制的水叫做毛细水，它是岩土中三相界面上毛细力作用的结果。 三、岩土的水理性质：1岩土的容水性是指岩土所能容纳一定水量的能力。2岩土的持水性是指在重力作用下，岩土依靠分子力和毛细力，能够保持一定液态水的能力，常用持水度表示。3岩土的给水性是指岩土中保持的水在重力作用下能够自由流出一定
19、数量的能力，用给水度示。4透水性是指岩土能使水下渗、通过的性能。岩土的透水性取决于岩土空隙的大小、多少和连通程度。含水层隔水层：在重力作用下能够给出并且通过 相当数量水的饱水岩层或土层称为含水层。隔水层是指在常压条件下，由于重力作用不能给出并通过相当数量水的岩土层。 四、地下水的类型:1包气带水是存在于包气带中以各种形式出现的水，是一种局部的、暂时性的地下水。上层滞水的特征是：完全依靠大气降水或地表水流直接下渗补给，因而多位于距地表不深的地方，以蒸发或逐渐下渗的形式排泄；分布范围有限；补给区与分布区一致；水量随季节变化，雨季出现，旱季消失，极不稳定。2潜水是指埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层
20、以上具有自由水面的重力水3潜水的排泄方式主要有两种，即垂直排泄与水平排泄。前者是平原地区与干旱地区潜水排泄的主要方式蒸发排泄；后者主要出现在地势比较陡峻的河流中、上游地区，直接流入地表水体。在地形有利的情况下，潜水则以泉的形式出露地表。3。承压水的特征是：不具有自由水面，承受一定的静止压力；具有明显的补给区、承压区和排泄区，补给区与排泄区相距很远；由于具有隔水顶板，埋藏深度一般都大于潜水；在水位、水量、水温、水质等方面受水文气象因素、人为因素及季节变化的影响较小；不易被污染。因此富水性好的承压含水层是理想的供水水源。 五不同岩土介质中的地下水：1孔隙水是储存和运动于岩土体孔隙中的地下水，多呈均匀而连续的层状分布。2裂隙水是指储存和运动于岩层裂隙中的地下水。A风化裂隙水是指分布在岩石风化裂隙中的地下水，多数为层状裂隙水。B. 成岩裂隙水常储存于具有成岩裂隙的岩层中。C.分布于构造裂缝中的地下水称为构造裂隙水。3岩溶水又称为噶斯特水，是指储存和运动于可溶性岩层溶隙、溶穴中的地下水。
