1、绪论(Introduction),一、地质学的研究对象、内容及分科1、研究对象地质学是研究地球的物质组成、结构构造、发展历史、演化规律及应用的自然科学。,、研究内容及分科 （1）研究地球的物质组成。分支学科有：矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等。 （2）研究地球结构、构造及其演变规律。如：构造地质学、大地构造学、地球物理学等。 （3）研究地球的形成历史和演化规律以及古生物演化特征。如：古生物学、地史学、地层学、第四纪地质学等 （4）研究地质学应用问题。如：水文地质学、工程地质学、地震地质学、环境地质学、石油地质学、煤田地质学等。 （5）研究地质学方法问题。如：数学地质、遥感地质学、同位素地质学
2、等。 （6）综合性研究。,二、地质学学科特点和研究方法 (一）学科特点 1、时间漫长 2、空间广阔 3、现象复杂 4、无法再现,（二）地质学的研究方法 1、野外调查法 最基本、最重要的研究方法。 2、室内实验法 包括测试实验和模拟实验。 3、历史比较法 也称现实类比法。中心内容是“以今论古” 4、数字研究法 应用“3S”技术进行研究。(GPS、GIS、RS) 、部分与整体相结合（有些地质现象，涉及空间大，人们无法得到全部的空间资料，这时，对整体的现象了解必须与局部相结合） 、宏观与微观相结合（火山喷发是极其宏观的现象，但熔浆冷凝过程中矿物的形成又是结晶的微观现象。 ） 、定性与定量相结合 、原
3、始手段与新技术、新装置相结合（当今先进的科技条件下，“地质三大件”（锤子、罗盘、放大镜）仍不能放弃）,利用卫星进行的地球定位系统,仪器测定各种化学成分(常量元素、微量元素或同位素)及其动态变化物理仪器测定地球上的温度、压力、运动速度，进行电磁场、重力场、幅射场以及地震波速的观测生物生活性状观测并进而进行生物化学、生物分子学和生物遗传学的观测,三、地质学研究的目的,1、理论研究的目的： （）一方面满足人类认识自然，欣赏自然的精神需求。 （）另一方面也是满足人类物质需求的前提与基础。 、研究实践的目的： （）指导人类开发资源与能源。 （）保护地球环境,地质学发展简史,一、萌芽时期（远古1450）
4、二、奠基时期（14501750）这一时期，地球的历史开始有了比较科学的解释。达芬奇等人对化石的生物成因作了论证。李时珍在本草纲目中记载了200多种矿物、岩石、化石。 三、形成时期（17501840）这一时期，学派之间的争论十分活跃。尤以关于地层以及岩石成因的水成论与火成论的争论在18世纪末期非常激烈。 四、发展时期（18401910）这一时期使地质学从区域地质相劝求构造发展，推动了地质学各分支学科的迅速建立和发展。,五、20世纪地质学的发展（19101970） 这一时期形成许多独立的分支学科如：石油地质学、水文地质学等。同时由于各分支学科的相互渗透，一些基础学科与地质学的结合，新技术方法的采用
5、，因而出现了一系列边缘学科。 六、现代地质学的发展趋势 发展具有以下特点： （1）观察与研究的范围和领域日益扩大。 （2）研究精度与深度不断提升 （3）实验与模拟是其研究的重要手段。 （4）全球的构造理论不断得以补充完善。 （5）资源与环境是其服务社会的重要方面。 （6）国际合作成为现代地质学研究的必然趋势。,地质学与化学结合产生了地球化学 地质学与数学结合产生了数学地质 地质学与物理学结合产生了地球物理 地质学与天文学结合产生了天文地质学 地质学与医学结合产生了医学地质 地质学与遥感技术结合产生了遥感地质 地质学与风景旅游规划结合产生了旅游地质 地质学与环境保护结合产生了环境地质学 地质学与
6、建设工程结合产生了工程地质学,工程地质学（Engineering Geology）,一、工程地质学及其研究目的和主要内容 1、工程地质学：调查、研究、解决与各种工程活动有关的地质问题的科学。 2、工程地质学的研究目的和主要内容：查明各类工程建筑场区的地质条件；分析、预测在工程建筑物作用下，地质条件可能出现的变化；对工程建筑地区的各种地质问题进行综合评价，并提出解决不良地质问题的措施，以便保证对工程建筑物进行正确合理的选址、设计、施工和运营。 3、工程地质学的分支科学：工程岩土学、工程动力地质学、工程地质勘察、区域工程地质学、环境工程地质学。 4、与工程地质学关系密切的学科：矿物学、岩石学、构造
7、地质学、地史学、地貌学、水文地质学、材料力学、测量学等。,地基,上部建筑,基础,地基,工程,地质体,关于工程地质学科的尴尬,工程地质是工程建设的基础性学科，没有这个学科，一切工程建设均将成为空中楼阁 。这是常识性问题，我们在这里反复强调好象有些多于。然而，现实确让这一基础性学科处于一个十分尴尬的境地，主要表现在： 工程地质专业本身的特殊性、复杂性和实践性； 专业不景气，社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应，工作环境、工作条件的局限，择业行为中的浮躁动机，专业本身的局限性；,规程规范存在的问题； 工程地质勘察技术的局限性； 相关专业对工程地质专业的轻视； 长官意志，某些决策者对工程地质专业的
8、无知或轻视； 世人对工程地质专业的不了解与不理解。,工程地质条件自然环境地质因素对工程活动的制约和影响而产生的问题。这种环境地质因素通常称为工程地质条件，它们是自然历史发展演变的产物，主要有：地形地貌；岩土类型及其工程地质性质；地质结构与地应力；水文地质条件；物理地质现象(滑坡、崩塌、泥石流、风化、侵蚀、岩 溶、地震等)；天然建筑材料,地形地貌条件地形地貌条件对建筑场地的选择，特别是对线性建筑如铁路公路，运河渠道等的线路方案选择意义最为重大。如能合理利用地形地貌条件，不但能大量节省挖填方量，节约大量投资，而且对建筑物群体的合理布局、结构型式、规模以及施工条件等也有直接影响。, 岩土类型及其工程
9、地质性质坚硬完整的岩石：花岗岩、厚层石英砂岩、花岗片麻岩等，强度高强度高，性质良好；软弱岩石：页岩、粘土岩、炭质岩及泥质胶结的砂砾岩，以及遇水膨胀、易溶解的岩类，软弱易变，性质不良，断层岩和构造破碎岩更软弱。松软土：如黄土、膨胀土、淤泥等需要特别注意。岩土性质的优劣对建筑物的安全经济具有重要意义。软弱不良的岩土体工程事故不断、地质灾害多发，常需避开。,地质结构与地应力地质构造确定了一个地区的构造格架、地貌特征和岩土分布。断层，尤其是活断层，工程人员最较为担心，确实给建筑带来过很大危害。在选择建筑物场地时必须注意断层的规模、产状及其活动情况。土体结构主要是指不同土层的组合关系、厚度及其空间变化。
10、岩体结构除岩层构造外，更主要的是各种结构面的类型、特征和分布规律。不同结构类型的岩体其力学性质和变形破坏的力学机制是不同的。结构面愈发育，特别是含有软弱结构面的岩体，其性质愈差。岩体的地应力状态对建筑物的施工和稳定性影响不容忽视。,水文地质条件水文地质条件是决定工程地质条件优劣的重要因素。地下水位较高一般对工程不利，地基土含水量大，黏性土处于塑态甚至流态，承载力降低，道路易发生冻害，水库常造成浸没，隧洞及基坑开挖需进行排水。滑坡、地下建筑事故、水库渗漏、坝基渗透变形以及许多地质灾害的发生都与地下水的参与有关，甚至起到主导作用。,物理（自然）地质现象物理地质现象是指对建筑物有影响的自然地质作用与
11、现象。例如地震的破坏性很大；滑坡、崩塌、泥石流、冲沟的发生也给工程和环境造成无穷的灾难。在这些物理地质现象面前，只考虑工程本身的坚固性是不行的，必须充分注意其周围有哪些物理地质现象存在，对工程的安全有何影响，如何防治。,（1） 河 流,长江虎跳峡,强烈下蚀的黄河上游龙羊峡,(2) 岩溶（喀斯特）,地下河出口,桂林芦笛岩溶洞,岩 溶 地 面 塌 陷,(3) 泥石流,(4) 地震,智利地震,河北唐山地震,地震对拦河坝的影响：砂土、粉土质坝 会发生液化，导致土体流动破坏。对于混凝土坝、混凝土面板堆石坝会引起开裂，从而引起渗漏。,(5) 崩塌及滑坡,某居住区后的山体滑坡,长江心滩大滑坡,天然建筑材料天
12、然建筑材料是指供建筑用的土料和石料。土坝、路堤需用大量土料，海堤、石桥、堆石坝等需用大量石料，拌合混凝土需用砂、砾石作为骨料。为了节省运输费用，应该遵循“就地取材”的原则，用料量大的工程尤其应该如此。所以天然建筑材料的有无，对工程的造价有较大的影响，其类型、质量、数量以及开采运输条件，往往成为选择场地，拟定工程结构类型的重要条件。,工程地质问题一是工程地质条件二是由工程活动而引起环境地质条件的变化，从而形成不利于工程建设的、新的地质作用，通常称为工程地质作用。主要有：建筑物荷载引起地基岩土体的沉陷变形和剪切滑动；人工开挖造成边坡或地下洞室岩土体的变形和失稳破坏；水库诱发地震、渗漏、坍岸和浸没；
13、砂土振动液化；以及潜蚀、流砂等。,工程地质条件是自然界客观存在的，它能否适应工程建设的需要，则一定要联系到工程建筑物的类型、结构和规模。不同类型、结构和规模的工程建筑物，由于工作方式和对地质体的负荷不同，对地质环境的要求是不同的。相同工程地质条件的场地建筑不同类型、结构和规模的建筑物，其所存在的工程地质问题也是不同的。因此，一定要将工程地质条件和建筑物这矛盾着的两个方面联系起来进行分析。工程地质问题是复杂多样的，不同类型的工程其所存在的工程地质问题也不相同。例如：工业与民用建筑的主要工程地质问题是地基承载力和变形问题；地下洞室的主要工程地质问题是围岩稳定性问题；露天采矿场的主要工程地质问题是采
14、坑边坡的稳定性问题。而水利水电建设中的工程地质问题更为复杂多样。,工程地质研究热点问题(1)环境工程地质：地面沉降、地下水质恶化 (2)矿山工程地质 ：深部软岩、高地温、水害 (3)地震工程地质：水库诱发地震、地震预报 (4)海洋工程地质：海洋石油、天然气 (5)地质资源的新开发与利用：地源热泵,工程地质要面对现实着眼未来 水利水电部汪恕诚部长最近讲话强调：不能老修改设计，因为搞招投标尤其是国际合同，修改设计就意味着被索赔。修改一个设计，似乎节省了某一个工程量，而索赔量比这个还大，大量修改设计怎么得了？汪部长的这段讲话似乎在批评设计，实则是水利水电工程地质的一个千载难逢的新的契机。 修改设计往
15、往赖地质，我们当然可以理直气壮地说：前期地质工作投入不够，工程地质条件不清楚，地质基础资料不准确，工程地质分析出力不够或分析工作的深度不到家，工程地质问题的界定不明确或界定有错误，学术技术问题得不到广泛的讨论和争论，工程地质问题的真理有时往往掌握在少数人手里。 很明显，要想不修改设计，地质工作必须做到家，基本的地质工作量必须保证。作为地质师，既要尊重事实，坚持真理，实事求是，还要努力学习，开拓进取，勇于创新，更要勤于实践，不迷信权威，不违心唯上。工程地质专业的形象靠地质师们去树立，去维护；工程地质专业在工程建设中的地位也只有靠地质师们自己去争取 地质师是当今社会最优秀的人才之一，许多人成不了地
16、质师。 人类的进步，社会的发展，未来的世界，永远也离不开地质师! 忽略了地质工作，怠慢了地质师，人类社会将会受到大自然的无情惩罚！,工程地质学在水利水电工程建设中的主要任务： 1、选择工程地质条件最优良的建筑地址；（选址在工程地质条件良好的地址，可以节省投资、缩短工期、保证安全施工和运营） 2、查明建筑地区的工程地质条件和可能发生的不良工程地质作用；（没有足够的工程地质勘察资料，就不能进行设计；没有设计，就不能施工） 3、据选定地址的工程地质条件，提出枢纽布置、建筑物结构类型、施工方法及运营使用中应注意的事项； 4、提出改善和防治不良地质条件的方案措施。,水利工程中主要的工程地质问题有： 区域
17、稳定问题：活断层、地震、水库诱发地震、砂土液化和地面沉降。掌握这些问题的规律性，对于选场或对地质环境的合理开发与妥善保护，具有重要意义； 岩（土）体稳定：斜坡稳定、洞室稳定、地基岩土体稳定的成因，发展历史分析和力学机制分析，用于具体场地稳定性评价具有重要意义，线上及面上岩、土体稳定的大量分析调查对保护地质环境有重要意义。 与地下渗流有关的工程地质问题：包括岩溶渗漏分析和渗透变形分析两部分，前者以保证水工建筑正常工作为目的，后者主要讨论渗流作用下岩土体的稳定性。 与侵蚀淤积有关的工程地质问题：包括河流侵蚀淤积和海湖边岸磨蚀堆积规律及人为工程活动对它们的影响，前者对改造河流，后者对开发海洋都有重要
18、意义。,第一章 岩石及其工程地质性质,概 述,1、地球的基本参数,极半经为: 6,356.755km 赤道半经为: 6,378.140km 平均半经为: 6,371km 扁率为: 1 / 298 赤道周长： 40, 075.7km 子午线周长: 40,008.08km 表面积： 5.1007x108km2 体积： 1.0832x1012km3,一、地球的一般特征,20世纪60年代，两名英国大地测量学者根据27颗人造地球卫星速度变化资料，精确计算出地球的形状，表明地球实际上是一个梨状体，其北极外凸18.9km，南极凹进25.8km，赤道也不是圆形。,二、地球的物理性质 （一）密度和重力、压力1、
19、密度根据万有引力定律及多次实验，求出地球的质量为：5.976 1024kg,由此得出地球的平均密度：5.517克/立方厘米。地球的平均密度：5.517g/cm3 地表岩石平均密度: 2.6-2.8g/cm3 地心的密度:13g/cm3,2、重力：地球对地表或地内物质的引力。重力随纬度增加而增加。,重力异常：某地重力值与理论平均值差异,可寻找地下高重力矿床。 正异常：实测值大于理论值。可用于寻找高重力矿床。由于物质密度大，因而对地面物质的引力较大。 负异常：实测值小于理论值。物质密度小，引力小所致。,重力异常校正（清除各因素对实测值的影响）,1、自由空气校正：消除海平面与测点之间高差的影响。高差
20、每增减1m，重力差则为0.3083mGal. 2、布格校正:消除海平面与测点之间除高差之外的其他因素的影响.,中国大陆部分布格重力异常图,1、青藏高原边缘和大兴安岭及太行山边缘有明显的“重力台阶” 2、丘陵及平原地带重力异常值小，而青藏高原等地负异常值较大。,（二）地磁指南针为什么能够指示方向，就是因为地球具有磁性。在它的周围形成了一个磁力作用的空间地球磁场：由磁南极发送，磁力线指向磁北极。,地磁三要素,为了确定地表任何一点的地磁场，需要进行磁场强度测量。即磁场强度、磁倾角、磁偏角。,磁偏角：地磁子午线与地理子午线的夹角。磁北极有向西缓慢移动的趋势。,磁倾角：磁针与各地水平面的交角。常随纬度而
21、变化。 地磁异常：某地磁偏角和磁倾角与理论值不等。可寻找地下高磁性矿床。,地球的温度,地温 人们可以从火山和温泉意识到地下深处是热的，地球的温度总体上是从地表向地内逐渐增高的。在地表附近，由于太阳幅射热的影响，温度有昼夜变化、季节变化和多年周期的变化这一表层可叫外热层（或变温层）。外热层的深度一般在十几米在其下界面附近，地温常年保持不变，等于或略高于当地年平均气温，该处称为常温层。常温层以下，受到地球内部热量的影响，温度逐渐升高。一般把在常温层以下，每向下加深100所升高的温度称为地热增温率或地温梯度。这是由于地球内部热量通过向上热传导而造成的。,地下100km约为1300 1000km约为2
22、000 2900km约为2700 地心温度约为40006000 （4）地热增温级在年常温层以下，温度每升高1度时所增加的深度。地球内部如此大量的热能从何而来的呢？ 目前有不同的说法： 地球余热说； 重力差异说； 放射热说。主要来源是放射性元素衰变而产生的。 通过间接测算，越接近地心低温的增加趋于缓慢：,地热成因：放射性元素的衰变产生。如铀、钍等。 地热释放：火山喷发、热水活动及构造运动等。,二、地球的结构,地球不是均质体，具圈层结构。以地表为界分内三圈、外三圈。 一、地球外部圈层 地球外部圈层(外圈)是指包围着固体地球表层的地球组成部分。大气圈、水圈、生物圈二、地球的内部圈层地震波在地球内部的
23、传播变化，有两个最明显、最重要的变化界面（一级不连续面），即莫霍面（33Km深）和古登堡面（2900Km深）据此将地球划分为：地壳、地幔和地核,大气圈,1、大气圈：是连续包围在地球最外面的空气圈。 2、组成：气体以及悬浮物质，主要是氮和氧。 3、作用：对地面的物理情况和生活环境有决定性影响,水圈,地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于大气中、地面上和地壳内。 1、水圈：地面上和地壳内存在的水构成了地球上连续而不规则的圈层。 2、组成：海洋水、陆地水、大气水、生物水。 3、水圈是处于不间断的循环运动之中。 4、地质作用：循环的水具有动能，能进行各种外力地质作用，不断改变地壳的外貌，引起岩石的
24、破坏和形成，促进地壳中元素的迁移和富集。,水在塑造地表形态的作用中占有极为重要的地位。海洋、河流、湖泊以及冰川等地表水是改造地表形态和盆地沉积等地质过程的主要营力，主要包括侵蚀、搬运和沉积三个阶段。而地下流体和部分地表水对矿产形成有着积极的作用。,生物圈,概念：地球上生物所生存和活动的范围。 生物圈与地质作用的关系。,（一）地壳（A层)(Crust) 人们一直想了解地壳中元素的分布情况各种元素占的比例。美国科学克拉克根据采自全球地5119个样品分析结果计算出了： 克拉克值地壳中元素平均质量的百分比（元素的丰度）1、地壳的化学组成O、Si、Al、Fe、K、Na、Ca、Mg、Ti、H占99.96%
25、；其余是磷、锰、氮、硫、钡、氯等近百种元素。元素矿物岩石（以硅酸盐类岩石为最多）,2、地壳的厚度和结构厚度：平均22Km=地球半径1/400。陆壳平均厚度33Km；洋壳7Km。结构：陆壳被康拉德面（次级不连续面）分为上下两层：上层（A）：花岗岩质层：硅铝层下层（A”）：玄武岩质层：硅镁层洋壳（A”）：玄武岩质层（单层结构）次大陆型地壳：介于2种类型地壳之间,（二）地幔（B、C、D层）：位于莫霍面以下到古登堡面以上的圈层。以雷波蒂面（次级不连续面）分为： 1、上地幔（B、C 层）地壳 岩莫霍面（33Km） 石B层：固态橄榄岩层 圈B层 （60Km） B”层：塑性低速层（软流圈）（400Km） C
26、层：固态橄榄岩质层 雷波蒂面（1000Km）,2、下地幔（D层）化学成分与C层成分相当，但密度加大。一般在5/以上.古登堡面（2900Km）以下 （三）地核（E、F、G层）密度10-13；由Fe-Ni组成。 通过内、外核界面时，波速增加。1、外核（E层）：液态（Vs=0），铁、 镍成分。2、过渡层（F层）3、内核（G层）：固态，铁、镍成分,第一节 造岩矿物,基本概念 矿物：存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物 造岩矿物：构成岩石的矿物，常见的有石英（SiO2），正长石(KAlSi3O8)、方解石(CaCO3) 等。 单质矿物：由一种元素组成的矿物(或称自然元素矿物)，如自
27、然金(Au）、金刚石（C）、自然硫（S）等； 化合物矿物：由两种或两种以上元素组成的矿物称为，如岩盐（NaCl）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）等。 人造矿物：某些人工合成的矿物，虽然它们与自然矿物类似，并不是真正意义上的矿物，故在其名称前冠以“人造”或“合成”二字，如人造金刚石、人造水晶、人造红宝石等，以示与真正矿物的区别。,固态矿物按其内部构造可分为晶质矿物和非晶质矿物， 晶质矿物：当组成矿物的原子、离子或分子等内部质点呈有序规则排列时，如方解石。 非晶质矿物：内部质点呈无序排列的矿物，如蛋白石。非晶质矿物可以由胶体化学沉积作用形成（如蛋白石），也可以由岩浆喷发快速冷凝作用形成（如
28、燧石）。 非晶质矿物在自然界中经过漫长的地质历史时间可逐渐转化为晶质矿物，这种作用称为“脱玻化”作用。,矿物的结晶习性 由于结晶矿物内部微观质点特定的空间排列结构，使其生长成特定的外部宏观形态。结晶矿物都具有形成自己特定形态的“本能”。,如结晶岩盐（NaCl）的内部结构是由钠离子和氯离子严格地按立方体格式相间排列的，所以其晶体便成立方体形态。,1）一向延长型： 某些矿物的结晶结构具有单向生长的特性，常形成针状，柱状，纤维状的晶体。如角闪石（针状、柱状），辉石（短柱状），石绵（纤维状）。,水晶：柱状, 电气石：柱状,水晶,电气石,2）、二向延长型：层状结晶结构的矿物，常形成片状，板状的晶体。,云
29、母：片状 绿泥石：片状 石膏：板状 高岭石：片状（0.005mm） 石墨：片状,云母,石膏,3）、三向延长型：特定的内部结晶结构还会形成很特殊的晶体形态。,方解石：菱形六面体石盐：立方体黄铁矿：立方体。,方解石,黄铁矿,矿物的物理性质 1、颜色（color）,自色：矿物固有的颜色，颜色比较固定 深色矿物：含铁、锰多的矿物灰绿、褐绿、黑绿、黑色。 如：黑云母（黑色）、角闪石（绿黑色、黑色）、辉石（黑绿色、黑色）、橄榄石（浅黄绿、橄榄绿色） 浅色矿物：含硅、铝、钙多的矿物白色、灰白、淡红、淡黄。 如：石英（乳白、无色）、斜长石（灰白色）、方解石（白色、无色） 他色：矿物混入某些杂质所引起的，与矿物
30、的本身性质无关 如：石英，含铁后呈现紫色、含碳后呈现黑色。方解石，因杂质渗入而常呈白、黄、浅红、绿、蓝等色 假色：由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的 如：方解石（解理面的彩虹）、斑铜矿（表面班驳的蓝色、紫色）,由于他色不固定，不能用他色来鉴定矿物,角闪石,辉石,橄榄石,黑云母,深色矿物,石英,斜长石,方解石,浅色矿物,斑铜矿表面带有班驳的蓝色和紫色,假色,1）白色：方解石，白云石，斜长石，滑石，高岭石，白云母，石英（乳白色或透明）；,方解石,白云石,斜长石,水晶,2)黑色：角闪石，辉石，黑云母，电气石；,角闪石,辉石,电气石,3)黄色：黄铁矿(铜黄色)，自然硫(浅黄色)
31、，自然金。,黄铁矿,自然硫,4)红色：正长石(肉红色)；刚玉(红色的红宝石)，辰砂(鲜红色)，红色电气石；,辰砂,电气石,刚玉,5)绿色：绿柱石，孔雀石，橄榄石，绿泥石(暗绿色)，磷绿铅矿。,绿柱石,6)蓝色：兰晶石，兰铜矿；,蓝铜矿,蓝晶石,7)紫色：水晶,造岩矿物中，黑色和白色的矿物相对比较多一点。,2、条痕（streak）,条痕：是矿物的粉末颜色，避免了他色和假色的干扰更稳定 范围：透明矿物的粉末多因为反射而呈现白色，鉴定意义不大；因此 常用于鉴定不透明物质 方法：将矿物在白色无釉瓷板划擦所留下的粉末颜色,矿物颜色与条痕不一定相同 如：黄铁矿黄色，条痕为黑色。赤铁矿赤红、铁黑、钢灰，条痕
32、为樱红色。 3、透明度(transparency)：光线透过矿物的程度。 透明（水晶）、半透明、不透明（黄铁矿），鉴定时以矿物的边缘较薄处为准。,4、光泽（luster）,光泽是矿物表面的反光能力 按其强弱程度： 金属光泽反射很强，象光亮的金属器皿。如：方铅矿、黄铁矿。 半金属光泽反射强。如：磁铁矿、赤铁矿。 非金属光泽造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。 1.玻璃光泽 如长石、方解石解理面 2.珍珠光泽 如云母 3.丝娟光泽 如纤维石膏、娟云母等 4.油脂光泽 石英断口 5.蜡状光泽 蛇纹石、滑石等 6.土样光泽 高岭石等松细粒块体,黄铁矿,金属光泽,闪锌矿,半金属光泽,方铅矿,玻璃光泽,斜长石
33、,方解石,丝绢光泽,石膏,云母,珍珠光泽,油脂光泽,石英,滑石,蜡状光泽,土样光泽,高岭石,5、解理（cleavage）、断口（fracture）,云母的一组完全平行解理,石盐的三组近直交解理,矿物受打击后，能沿着一定方向裂开成光滑平面的性质，称解理，裂开的光滑平面成为解理面，解理面一般平行于晶体格架中质点最紧密、联结力最强的面，因为垂直这种面的联结力最弱，晶粒易于平行此面破裂。 不具方向性的不规则破裂面，称断口。有些矿物的断口是很特别的，如石英成贝壳状断口，黄铁矿为参差状断口。 解理的完全程度和断口是互相消长的，解理完全时不显断口,6、硬度（hardness）,指甲刻画石膏晶体表面测定其硬度
34、，可知约为22.5,硬度：矿物抵抗外力的刻划、压入或研磨等机械作用的能力。 绝对硬度：测定绝对硬度要用特殊装置，以矿物磨光面抵抗金刚角锥压入的能力（按角锥需施压力计算）为标志 相对硬度：以实际矿物为标准，称为摩氏硬度计，分十度 1.滑石 2.石膏 3.方解石 4.萤石 5.磷灰石 6.正长石 7.石英 8.黄玉 9.刚玉 10.金刚石,常用指甲（22.5)、钥匙（ 2.53）、小刀(55.5)、玻璃(5.56)、钢刀刃(67)来鉴别矿物的硬度。大多数矿物在7以下,“滑石方，萤磷长，石英黄玉刚金刚”。 矿物硬度确定：根据两种矿物对刻时相互是否刻伤的情况而定,7、其他性质 有些特性对于一般的矿物鉴
35、定没有普遍意义，但对某种特定矿物却非常有效。 1、盐酸反应 方解石（CaCO3）遇稀盐酸会明显地反应起泡（放出CO2气体）。 CaCO3+HClCa(OH)2+ CaCl2 +CO2 2、磁性：磁铁矿 3、 比重：金属氧化物、硫化物矿物比重较大，通常在4.0以上。 而大部分造岩矿物的比重在2.7-3.0以下。 4、 气味：硫化物矿物在重击之下会发出羽毛烧焦时的气味。 5、 弹性：云母片 6、 挠性：绿泥石片 石墨导电，石棉绝缘，萤石发光，毒砂有嗅觉，自然硫可燃烧 。,常见造岩矿物的简易鉴定方法,抓住主要特征。综合考虑颜色、晶形、光泽、解理、硬度。 总结:简易鉴定方法中最常用的特征是形态、颜色和
36、硬度。工具：小钢刀、放大镜、稀盐酸等。,凭借放大镜、小刀、磁铁对矿物的外表形态及物理性质进行鉴定的方法。先确定矿物的硬度、光泽、解理、密度，再观察颜色、形态、透明度,并注意矿物是否有特性(),逐步缩小范围,最后定出矿物的名称。,常见12种矿物肉眼鉴定特征,方解石,方铅矿,橄榄石,辉石,角闪石,斜长石,正长石,石 英,云 母,黄铜矿,2.1.3 常见的主要造岩矿物,赤铁矿,褐铁矿,磁铁矿,白云石,高岭土,红柱石,第二节 岩浆岩,岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩 地壳的89%为岩浆岩、6%为变质岩、5%为沉积岩（按质量百分比计） 陆地表面的75%和几乎全部洋底为沉积岩。,1、概述,定义：由岩浆
37、冷凝形成的岩石称为岩浆岩，也称火成岩 元素组成：O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Ti等八种占岩浆岩总量的98%。称为造岩元素 化学成分：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O、H2O等10种占98 依冷凝成岩浆岩的地址环境不同，将岩浆岩分为两大类： 1、侵入岩 深成岩：岩浆侵入地壳某深处（约距地表3km）冷凝而成的岩石，由于岩浆压力和温度较高，温度降低缓慢，组成岩石的矿物结晶良好 浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石，由于岩浆压小，温度降低较快，组成岩石的矿物结晶较细小 2、喷出岩：岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表
38、，在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差,岩浆岩的产状,侵入岩的主要产状有岩基、岩株、岩脉、岩盘、岩床等 喷出岩的主要产状有火山锥和熔岩流等,2、岩浆岩矿物成分,根据颜色分为： 浅色矿物（硅铝质矿物）：石英、正长石、斜长石、白云母等 深色矿物（铁镁质矿物）：黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等 化学成分分类：岩浆岩的主要化学成分是SiO2 ，故以其含量变化作为分类依据,3、岩浆岩结构,一、按岩石中矿物结晶程度划分 1.全晶质结构岩石全部由结晶质矿物组成，多见于深成岩和浅成岩中 2.半晶质结构岩石由结晶质矿物和非结晶矿物组成，多见于浅成岩和喷出岩 3.非晶质结构(玻璃质结构)岩石全部由
39、结晶质矿物组成，喷出岩结构 二、按岩石矿物颗粒绝对大小划分 1.显晶质结构岩石全部由结晶颗粒较大的矿物组成，用肉眼和放大镜可以辨认，根据颗粒大小又分为： 粗粒结构（粒径5mm）中粒结构（粒径15mm ） 细粒结构（粒径0.11mm ）微粒结构（粒径0.1mm ） 2.隐晶质结构岩石全部由结晶微小的矿物组成，用肉眼和放大镜均看不见晶粒，只有在显微镜下可识别，是浅成岩和喷出岩的结构 3.玻璃质结构岩石全部由非晶质组成，是喷出岩的结构 三、按岩石矿物颗粒相对大小划分 1.等粒结构岩石中矿物全是显晶质粒状，同种主要矿物结晶颗粒大小大致相等，是深成岩结构 2.不等粒结构岩石中主要矿物的颗粒大小不等，且粒
40、度成连续变化,显晶质（微粒结构）,显晶质（粗粒结构）,半晶质结构（斑状结构）,玻璃质,3.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，小的叫基质 基质为隐晶质或玻璃质的不等粒结构，称斑状结构； 基质为显晶质的且成份与斑晶相同的不等粒结构 ，称似斑状结构,4、岩浆岩构造,岩浆凝固时，挥发性的气体未能及时逸出，以致在岩石中留下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞（喷出岩）,若气孔被后期矿物填充所形成的一种形似杏仁的构造（喷出岩）,矿物在岩石中分布杂乱无章，不显层次，呈致密块状（全部侵入岩和部分喷出岩）,由一些不同颜色的条纹和拉长的气孔等定向排列所形成的流
41、动构造(主要喷出岩）,块状构造,流纹构造,岩浆岩常见类型,花岗岩,流纹岩,深成侵入岩，肉红色、灰色、灰白色，次要矿物为黑云母、角闪石等全晶质等粒结构，块状构造,一、酸性岩类主要矿物为石英和正长石,花岗斑岩,浅成侵入岩，成分与花岗岩同，斑状结构，斑晶为长石或石英，块状构造,喷出岩，灰白、紫灰、浅黄褐色，隐晶质斑状结构，斑晶为长石或石英，基质为玻璃体，流纹构造,（化学成分）,二、中性岩类 主要矿物为正长石,正长岩,深成侵入岩，肉红、浅灰、浅黄色，次要矿物为黑云母和角闪石，全晶质等粒结构，块状构造,粗面岩,喷出岩，浅灰、浅灰黄和淡红等色，具斑状构造，斑晶主要为正长石，基质为隐晶质，块状构造,正长斑岩
42、,浅成侵入岩，棕灰、浅红褐色，斑状结构，斑晶为正长石，基质为细粒或隐晶质，块状构造,闪长岩,安山岩,主要矿物为斜长石、角闪石,深成侵入岩，灰白、深灰、黑灰色，次要矿物为黑云母和辉石，全晶质等粒结构，块状构造,喷出岩，灰色、紫色、灰紫色，斑状结构，斑晶为斜长石，气孔或杏仁构造,闪长玢岩,浅成侵入岩，灰色、灰绿色，成分与闪长岩同，斑状结构，斑晶主要为斜长石或闪石，块状构造,玄武岩,辉长岩,三、基性岩类主要矿物为斜长石和辉石,深成侵入岩，灰黑至黑色，次要矿物有橄榄石、角闪石和黑云母，全晶质等粒结构，块状构造,辉绿岩,浅成侵入岩，灰绿、黑绿色，成分与辉长岩相似，细粒结构，块状构造,喷出岩，灰黑至黑色，
43、成分与辉长岩相似，呈隐晶质细粒或斑状结构，气孔或杏仁构造,橄榄岩,四、超基性岩类主要矿物为橄榄石和辉石,深成侵入岩，深绿色，主要矿物，橄榄石，辉石，中粒等粒结构，块状构造,第三节 沉积岩,沉积岩 1、概述,定义：在地表和地表下不太深的地方，常温常压条件下，由母岩风化剥蚀产物和生物遗体经搬运、沉积、固结等作用过程所形成的岩石。 化学成分：与岩浆岩平均化学成分相似，区别是富含有机质，岩浆岩几乎没有 物质成分：沉积岩中已发现的160余种，常见20余种。除母岩原有的矿物外，还有粘土、胶体矿物、易溶矿物、生物遗体和有机质等这些沉积岩特有的表生物质组分。 分布：主要分布于地表，约占陆地表面的75,沉积岩的
44、形成,沉积岩的形成分四个阶段： 1、风化阶段 2、搬运阶段 3、沉积阶段 4、硬结成岩阶段(硬结成岩作用包括：压实、胶结、重结晶作用),2、沉积岩的物质组成,1.碎屑物质先成岩石经物理风化作用的碎屑物质组成，大部分化学性质稳定、难溶于水的原生矿物的碎屑，如石英、长石、白云母等 2.粘土矿物含铝硅酸盐类矿物的岩石，经化学风化作用形成的次生矿物，如高岭石、微晶高岭石、水云母等 3.化学沉积矿物由纯化学沉积或生物化学沉积作用，从溶液中沉淀结晶产生的沉积矿物，如方解石、白云石、石膏、石盐、铁、锰的氧化物或氢氧化物 4.有机质及生物残骸由生物残骸或有机化学变化而成的物质，如贝壳、泥炭及其它有机质等,3、
45、沉积岩结构,碎屑结构（可进一步分为）,胶结物的成分 硅质胶结 铁质胶结 钙质胶结 泥质胶结 石膏质胶结,胶结类型 基底胶结 孔隙胶结 接触胶结,泥质结构： d 0.005mm的粘土颗粒组成 晶粒结构：由溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构，如石灰岩、白云岩 生物结构：由生物遗体或碎片所组成，如珊瑚、贝壳结构等,按碎屑粒径大小砾状结构 d 2mm砂状结构 d 2-0.05mm粉砂状结构 d 0.050.005mm,4、沉积岩构造,（1）层理构造：水平层理斜层理波状层理粒序层理（2）层面构造有：波痕泥裂雨痕,水平层理,交错层理,泥裂,波痕,（3）结核成分、结构、构造及颜色与周围沉积物（岩）不同的、规模
46、不大的团块体。主要形态有球状、椭球状、不规则团块状等。（4）生物成因构造由于生物的生命活动和生态体征，在沉积物中形成的构造。如：生物礁体、叠层构造、虫迹、虫孔等。,细扁脑珊瑚礁体,塔里木盆地中、晚奥陶世的生物生态群落示意图,5、沉积岩常见类型,砾岩,砂岩,粉砂岩,碎 屑 岩 类,火山角砾岩,火山碎屑岩,沉 积 碎 屑 岩,（结构）,页岩,粘土岩类,泥岩,石灰岩（灰岩）,白云岩,化学及生物化学岩类,含三叶虫化石的石灰岩,第四节 变质岩,变质岩 1、概述,定义：在变质作用下产生的岩石。原来已存在的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩），在地壳中受到高温、高压及新化学成分加入的影响，在固态下发生矿物成分及结
47、构构造变化后形成的新的岩石。 变质作用：在变质因素的影响下，促使岩石在固体状态下改变其成分，结构和构造的作用。 根据变质作用的地质成因和变质作用因素，将变质作用分为：接触变质作用、区域变质作用、混合岩化作用、动力变质作用。 引起变质作用的因素主要是 1.高温 2.高压 3.新的化学成分的加入 矿物成分：除保留原来岩石的矿物，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许多新的变质矿物，如石榴石、滑石、绿泥石、蛇纹石等。,根据变质岩特有的变质矿物，可把变质岩与其它岩石区别开来。,2、变质岩结构,变质岩基本都是结晶结构 变晶结构：因变质作用使矿物重结晶所形成的结构
48、称“变晶结构”。 按变晶矿物颗粒形状分：鳞片状变晶结构、纤维状变晶结构和粒状变晶结构。 按变晶矿物颗粒的相对大小分：等粒变晶结构、不等粒变晶结构、斑状变晶结构。按绝对大小分：粗粒变晶结构（3mm）、中粒变晶结构（ =31mm）、细粒变晶结构（ 1mm） 变余结构（残余结构）：如果变质作用进行得不彻底，在形成得变质岩中还残留有变质前原来岩石得结构特征时，称为“变余结构”。比如沉积形成的砂砾岩，变质后还保留着砾石和砂粒的外形。有时甚至砾石成分发生了变化，其轮廓仍然很清楚 碎裂结构：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、形成碎块甚至粉末后又被胶结在一起的结构，它是动力变质
49、岩中常见结构，又分为碎裂、碎斑、糜棱结构,3、变质岩构造,片理构造 1.板状构造片理厚，片理面平直，基本没有重结晶，颗粒细密，光泽微弱，沿片理面裂开则呈厚度一致的板状，如板岩 2.千枚状构造片理薄，片理面较平直，重结晶不明显，颗粒细密，容易裂开成千枚状，呈丝娟光泽，如千枚岩 3.片状构造重结晶明显，片状或柱状矿物沿片理面富集，平行排列，片理很薄，沿片理面容易剥开呈不规则薄片，光泽强，如云母片岩 4.片麻状构造颗粒粗大，片理很不规则，粒状矿物呈条带状分布，少量片状、柱状矿物相间断平行排列，沿片理面不易裂开，如片麻岩 5、块状构造矿物或矿物集合体在岩石中排列无顺序，呈均匀地分布。 如大理岩、石英岩、角岩等,4、变质岩常见类型,板状构造（板岩）,片状或片麻构造（变粒岩）,片麻状构造（片麻岩）,千枚状构造（千枚岩）,
