中南大学工程地质学复习资料文档格式.doc
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金属光泽;
半金属光泽;
非金属光泽
透明度 矿物透光能力的大小。
(四)矿物的力学性质
硬度 矿物的硬度是指矿物抵抗外力刻划的能力。
解理 矿物被敲打后,沿一定方向规则破裂的性质
断口 完全不具有解理性的矿物,在锤击后沿任意方向发生不规则断裂,其断裂面称为断口。
第二节 岩石
岩石是在地壳中按一定规律,由一种或几种矿物共生组合在一起所形成的天然集合体。
根据岩石的成因类型,岩石可以分为三类:
岩浆岩 炽热的岩浆液体,自地下深处上升,由于温度降低,结晶而成的固体。
沉积岩 由堆积和压密作用而形成的岩石。
变质岩 当温度上升或压力增大,或二者兼有时,可由任何类型的原岩形成。
2.1 岩浆岩
一、岩浆岩的形成过程
岩浆:
地壳下面存在着的处于高温高压下的,以硅酸盐为主的熔融状态的物质。
岩浆岩:
岩浆沿着地壳薄弱带侵入地表或喷出地表,随着温度降低,最终冷凝而成的岩石。
岩浆作用:
受地壳运动的影响,岩浆沿着地壳中薄弱、开裂的地带向地表方向运动的作用。
侵入作用 岩浆上升未达地表,在地壳中逐渐冷凝的作用
喷出作用 岩浆上升,冲出地表而冷凝的作用
岩浆岩的基本类型
侵入岩:
深成岩(>3km) 一般具有粗粒结构;
浅成岩(≤3km) 一般具有中粒结构
喷出岩:
一般为细粒结构、微晶结构或隐晶结构
二、岩浆岩的地质特性
(一)岩浆岩的结构
1.按结晶程度可分为:
全晶质结构、玻璃质结构、半晶质结构
2.按矿物颗粒绝对大小可分为:
显晶质结构(伟晶结构,粒径>10mm;
粗粒结构,粒径>5mm;
中粒结构,粒径2~5mm;
细粒结构,粒径0.2~2mm;
微粒结构,粒径<0.2mm)隐晶质结构
3.按矿物颗粒的相对大小可分为:
等粒结构、不等粒结构、斑状及似斑状结构
(二)岩浆岩的构造:
块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造、珍珠构造、绳状构造、枕状构造
(三)岩浆岩的矿物成分:
最常见的是石英、正长石、斜长石、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等几种矿物。
2.2 沉积岩
一、概念:
指在地表或接近地表的常温、常压条件下,由原岩经风化破碎、搬运、沉积和成岩等作用而形成的岩石。
二、沉积岩的形成过程
母岩的风化破碎作用、沉积物的搬运作用和沉积作用、沉积物的成岩作用
三、沉积岩的地质特性
(一)沉积岩的结构
碎屑结构、泥状结构、化学结构、生物化学结构
(二)沉积岩的构造
岩层:
在地质特性上与相邻层不同的沉积层。
夹层:
夹在厚层中间的薄层称为夹层。
层的尖灭与透镜体:
若岩层在横向延伸方向不大的范围内,一侧逐渐变薄而消失,称为层的尖灭;
若两侧均尖灭时,则称为层的透镜体。
层面:
分隔不同性质岩层的分界面。
可以是平面,但大多是曲面。
层的厚度:
上下层面之间的垂直距离为层的厚度。
(巨厚层>1.0m厚层0.5~1.0m
中厚层0.1~0.5m薄层0.001m~0.1m微层<0.001m)
层理:
指一个岩层中矿物或岩屑的颗粒大小、形状、成分和颜色不同的层交替时显示出来的纹理。
(水平层理、单斜层理、交错层理、波状层理)
层面构造:
在沉积岩岩层层面上往往保留有反映沉积岩形成时的流体运动,自然条件的变化所遗留下来的痕迹,称为层面构造。
顶面构造(波痕、泥裂、鸟足迹、虫痕、雨痕、脚印)
底面构造(底冲刷、槽模)
结核:
指包裹在沉积岩体中某些矿物集合体的团块。
其成分、结构、颜色等一般与围岩不同。
化石:
指埋置在沉积岩中的各地质时期古生物的遗体和遗迹,是沉积岩独有的构造特征,是研究地史、生物进化的重要依据。
(三)沉积岩的矿物成分
常见矿物:
石英、长石、白云母
特有矿物:
盐类矿物、碳酸盐矿物、粘土矿物、生物组分
几乎无:
橄榄石、辉石、角闪石和黑云母
四、沉积岩分类:
碎屑岩类(碎屑+胶结物+杂质):
角砾岩、砾岩、砂岩
粘土岩类(主要是粘土矿物组成,粘土矿物颗粒直径常小于0.005mm,含量>50%)
化学岩及生物化学岩
2.3 变质岩
一、变质岩的形成过程
变质作用——指原岩基本上在固态下,主要由于温度、压力及化学活动性流体的作用,而使其成分、结构、构造等发生变化的地质作用。
变质作用的影响因素:
温度(一般在150~900℃)压力(上百GPa到上千Gpa)化学活泼性流体(发生化学交替或分解作用,形成新矿物)
变质作用的主要类型:
接触变质作用、交代变质作用、动力变质作用、区域变质作用
二、变质岩的地质特性
(一)变质岩的结构
压碎结构:
碎裂结构、碎斑结构、糜棱结构
变晶结构(变质程度较深,矿物重结晶较好,基本为显晶,是多数变质岩的结构特征)
变余结构(变质程度浅,重结晶作用不完全,原岩的结构特征,可部分残留下来)
(二)变质岩的构造
片理构造(板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造)、块状构造
三、变质岩分类:
动力变质岩类、接触变质岩类、区域变质岩类、交代变质岩类
第三节 地质年代
一、绝对年代法
二、相对年代法:
是通过比较各地层的沉积顺序、古生物特征和地层接触关系来确定其形成先后顺序的一种方法。
三、相对年代的确定方法
地层层序法、生物演化律法(在不同层位的岩层中包含的化石各不相同、在不同地区含有相同化石的地层属于同一时代)、地层接触关系法
第四节
地质构造
地质构造就是指缓慢而长期的地壳运动使岩石发生变形,产生相对位移,形变后所表现出来的种种形态。
4.1 地壳运动及地质作用
地壳运动——主要是指由地球内力引起岩石圈的变形、变位以及洋底的增生和消亡的作用。
地质作用——是指由自然动力引起地球的物质组成、内部结构和地表形态发生变化的作用。
主要表现为对地球的矿物、岩石、地质构造和地表形态等进行的破坏和建造作用。
各种地质作用(内、外):
一方面不断地破坏原有的物质成分(矿、岩),地质构造和地表形态。
另一方面又不断地形成新的物质成分(矿、岩),地质构造和地表形态。
破坏→建设→再破坏→再建设,循环反复,促使地壳不断的变化和发展。
4.2 岩层及岩层的产状
一、岩层:
由同一岩性组成的,有两个平行或近于平行的界面所限制的层状岩石。
二、岩层产状:
岩层在地壳中的空间方位。
是以岩层面的空间方位及其与水平面的关系来确定的。
三、岩层的露头形态和宽度:
决定于岩层产状、地形及二者的相互关系。
水平岩层的露头分布形态,完全受地形的影响,在地质图上,其地质界线与地形等高线平行或重合。
直立岩层的地质界线是沿其走向作直线延伸,不受地形影响。
倾斜岩层露头分布形态则较复杂,表现出地质界线与等高线相交的曲线延伸,并有一定规律,当其穿过沟谷或山脊时,露头线均呈“V”字形,故此规律又称为V字形法则。
若地层没有倒转,地质界线V字形尖端沟谷处指向新地层,山脊处指向老地层。
V字形法则适用于岩层界面、断层面、不整合面等露头线的分布形态。
四、地层的接触关系
地层——在一定地质时代内形成的一套岩层统称为那个时代的地层。
地层的接触关系——指上下地层之间在空间上的接触形式和时间上的发展状况。
整合接触:
上下两套地层连续沉积,产状也基本相似的的接触关系。
(时代连续,没有间断;
上下岩层的产状基本平行一致;
地壳相对稳定,沉积环境持续稳定)
不整合接触(存在沉积间断):
平行不整合(上下岩层的产状基本平行一致;
在两套地层之间缺失了一些时代的地层,存在沉积间断;
这一地史时期地壳曾经发生过显著的升降运动)
角度不整合(上下岩层的产状不平行;
发生过显著的水平运动和升降运动)
4.3 褶皱构造
一、褶皱构造的类型
(一)复背斜和复向斜
(二)隔挡式褶皱和隔槽式褶皱
五、褶皱构造的辨认
(一)褶曲的野外观察法
1.通过横向、纵向的观察,找地层界线、断层线、化石等,观察岩层是否有对称重复出现的现象;
2.比较核部与两翼岩层的新老关系,比较两翼岩层的走向和倾斜;
3.研究两翼相当层的平面形态。
(二)褶皱内部构造的认识
顺层剪切褶皱、层面擦痕、牵引褶皱、虚脱现象和鞍状矿体
六、褶皱的形成时代
介于参加褶皱的最新地层与上覆未褶皱的最老地层之间。
七、褶皱的工程意义
根据褶皱两翼对称重复的规律,在褶皱的一侧发现沉积型矿层时,可预测在另一侧也可能有相应的矿层存在;
石油常储存在背斜的顶部。
除此以外,背斜核部的岩层常常较为破碎,如果水库位于此就易于漏水,工程建设时必须注意到这一点。
4.4 断裂构造
断裂构造——指岩层受构造运动的作用,当所受的构造应力超过其破裂强度时,岩石或岩块失去连续性而产生断裂的地质构造。
一、节理
(一)节理分类
1.按与岩层产状的关系分为:
走向节理、倾向节理、斜交节理
2.按力学性质分类:
剪节理—由剪应力产生的破裂面(特征:
长、大、平直光滑,延伸稳定,常常呈“X”型,可切穿砾石);
张节理—由张应力产生的破裂面(特征:
短、小、粗糙不平,延伸不远,常呈豆荚状、树枝状,常绕开砾石)
3.按节理成因分类:
原生节理、构造节理、表生节理
4.按节理与褶皱轴的关系分类:
纵节理、斜节理、横节理
(二)节理发育程度分级
依据:
节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况
节理不发育:
节理1~2组,规则,为构造型,间距在1m以上,多为密闭节理,岩体切割成大块状
节理较发育:
节理2~3组,呈X形,较规则,以构造型为主,多数间距大于0.4m,多为密闭节理,部分为张开节理,少有充填物,岩体切割成大块状
节理发育:
节理3组以上,不规则,呈X型或米字型,以构造型或风化型为主,多数间距小于0.4m,大部分为张开节理,部分有充填物,岩体切割成块石状
节理很发育:
节理3组以上,杂乱,以风化和构造型为主,多数间距小于0.2m,以张开节理为主,有个别宽张节理,一般均有充填物,岩体切割成碎裂状
(三)节理的工程地质研究
观测研究节理时,首先应注意节理的性质、矿化现象、先后次序、空间的相互关系和形成的时代,其次是原地岩石性质,产状和所处的构造部位。
(四)节理调查研究的内容
1.节理的成因类型、力学性质;
2.节理的组数、密度和产状;
3.节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度;
4.节理的充填物质及厚度、含水情况;
5.节理发育程度分级。
(五)节理对工程的影响
1.是地下水的通道。
加速岩石的溶解破坏,尤其在可溶盐地区易形成溶洞,发育成为地下暗河;
2.加速风化作用和冻胀作用;
3.降低岩石力学强度,降低工程的稳定性;
4.降低爆破效率;
5.降低地基承载力。
二、断层
(一)断层的分类
1.根据断层两盘相对运动的方向分为:
正断层:
上盘相对下降或下盘相对上升的断层。
逆断层:
上盘相对上升或下盘相对下降的断层。
辗掩断层一般规模巨大,常有时代较老的地层被推覆到时代新的地层之上,形成推覆构造。
逆冲推覆构造发育地区遭受强烈侵蚀切割,将部分
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