工程地质学大连民族大学.docx

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工程地质学大连民族大学

工程地质室内实验指导书

大连民族学院土木建筑工程学院

实验一主要造岩矿物的认识和鉴定……………………1

实验二常见岩浆岩的认识和鉴定……………………15

实验三常见沉积岩的认识和鉴定……………………23

实验四常见变质岩的认识和鉴定……………………29

实验五地质图的阅读与分析…………………………34

附图明山寨地质图…………………………………36

工程地质实验是工程地质课程整个教学过程中主要的实践环节。

通过感性认识，加深课堂上所学的有关矿物、岩石、地质构造及工程地质的理论知识。

工程地质实验包括主要造岩矿物的认识与鉴定、三大类岩石的认识与鉴定及地质图的阅读与分析。

实验一主要造岩矿物的认识和鉴定

一、实验的目的与要求

矿物的概念：

地壳中的化合物和少量元素，在自然环境下形成的具有固定的化学成分和形态的固态无机物。

所以矿物必须在自然环境下形成（人造“水晶”、人造“金刚石”等均不属于矿物）；必须是均匀的固体（水银不属于矿物），必须具有特定的化学成分；必须具有特定的结晶构造；必须是无机物（煤和石油均不属于矿物）。

绝大多数矿物为晶质矿物，非晶质矿物极少（如水铝英石）。

来自地球以外其它天体的天然单质或化合物，称为宇宙矿物。

矿物的肉眼鉴定是一种简便、迅速而又易掌握的方法，是野外地质工作的基本功之一。

矿物的形态和矿物的物理性质，是肉眼鉴定矿物的两项主要依据，必须学会使用简便工具，认识、鉴别、描述矿物的这些性质。

对常见的矿物（十几种），要记住它们的晶形、硬度、解理、断口、颜色、光泽、比重等主要特征。

实验的目的是全面地观察矿物形态及物理性质等特征，初步掌握肉眼鉴定的基本方法，学会常见矿物的鉴定并写出简单的鉴定报告。

二、实验方法与步骤

肉眼鉴定矿物的大致过程是从观察矿物的形态着手，然后观察矿物的光学性质、力学性质，进而参照其它物理性质或借助于化学试剂与矿物的反应，最后综合上述观察结果，查阅有关矿物特征鉴定表，即可确定矿物的名称。

⒈矿物的形态

按矿物的形态可分为晶体形态和集合体形态两类。

（1）晶体形态

同种物质同一构造的所有晶体，常具一定的形态，一般常见

的造岩矿物形态有纤维状、柱状、板状、片状、鳞片状、粒状等。

（2）集合体形态

矿物在自然界中多呈集合体产出，故集合体形态的描述具有实际意义。

常见的有晶簇状、结核状、鲕状、肾状、钟乳状、葡萄状、放射状等。

⒉矿物的物理性质

矿物的物理性质是多种多样的。

为便于运用肉眼鉴别常见的造岩矿物，这里要求掌握下面几方面特征：

（1）颜色

矿物的颜色是矿物对可见光波的吸收作用产生的，就其影响因素来说是极为复杂。

按成色原因有自色、他色、假色。

（2）光泽

矿物的光泽是矿物表面的反射率的表现，按其强弱程度可分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。

在非金属光泽中，常见有金刚光泽、玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、土状光泽等。

（3）解理

解理是矿物固有的性质，不同的矿物有不同的解理。

解理是鉴定矿物的重要特征之一，按等级区分如下：

极完全解理：

极易裂开成薄片，片大而完整，解理面平滑光亮；

完全解理：

易成解理块，解理面平整、光滑；

中等解理：

在外力作用下，沿解理方向裂成平面，但平整度较差，既有解理又有断口，呈阶梯状；

不完全解理：

在外力作用下，沿解理面分裂较困难，仅断续见到不明显的小解理面，解理面不平整且常见断口，参差不齐；

极不完全解理：

实际上无解理，它的断裂面很不规则，称为断口。

在实际分析中，中等解理和不完全解理是难分的，有时可写成中等～不完全解理。

矿物解理的完全程度和断口是互相消长的。

（4）断口

指矿物突然受力后，形成凸凹不平、无一定方向、不规则的破裂面。

断口发育则解理就不发育，呈互为消长的关系。

按断口形态可分为贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、不平坦状断口等。

（5）硬度

硬度是指矿物抵抗外来机械作用的能力。

常用的确定矿物硬度方法是摩氏硬度计法，除此之外，还常可借助指甲（2.5）、小刀（5.5～6）、石英（7）等工具，这些工具在野外使用时较方便。

污染手的为1，不污染手而指甲能划动时为2，指甲划不动而刀刻极易者为3，刀刻中等者为4，刀刻费力者为5，刀刻不动而石英能刻动为6，石英为7。

硬度常因集合体方式及后期变化而降低，所以刻划时要先找到矿物的单体及新鲜面。

⒊矿物的其他性质

表现在透明度、延展性、脆性、弹性、挠性、化学性、比重、磁性、电性、发光性、熔溶性、放射性及易燃性等方面。

不同矿物这些性质是不同的，所以利用以上性质亦可鉴定出各种矿物，但需要借助于专用仪器。

三、实验内容

⒈实验标本

常见主要造岩矿物有：

黄铁矿、石英、正长石、方解石、角闪石、辉石、橄榄石、白云母、黑云母、高岭石等。

⒉实验举例

我们将主要造岩矿物的形状、物理性质、成因产状按晶体化学分类进行描述。

（1）自然元素形成的矿物

自然金[Au]

形状：

晶形呈八面体或立方体、菱形十二面体，完好晶体少见，常呈粒状星散分布，或呈片状、树枝状、偶见团块状。

物理性质：

颜色和条痕均为金黄色，随银的含量增加，变为浅黄色。

强金属光泽；硬度2—3；无解理。

比重15.6—18.3，纯金达19.3。

具强延展性；有高度的导热、导电性；熔点为1062℃。

成因产状：

主要产于与中酸性岩浆活动有关的热液矿床中。

由于化学性质稳定，亦常产于砂床中，可富集成砂金矿床。

主要鉴定特征：

金黄色、强金属光泽、比重大、硬度低、不溶于酸。

具强延展性。

自然硫[S]

形状：

呈斜方双锥或厚板状晶形。

集合体多呈块状、粒状、粉末状。

物理性质：

黄色，常因含杂质而带有红、绿、灰、黑等色调。

条痕白色至淡黄色。

晶面呈金刚光泽，断口为油脂光泽；透明至半透明；硬度1—2；解理不完全；断口呈贝壳状。

比重2.05—2.08；性脆。

熔点低（112℃），易燃烧具蓝紫色火焰，有硫臭味。

成因产状：

自然硫主要有火山喷出的硫质蒸气升华物，或由生物化学沉积作用生成，以及在硫化矿床氧化带下部由黄铁矿等分解形成。

主要鉴定特征：

黄色、油脂光泽、硬度低、比重轻、性脆、易燃烧、有硫臭味。

金刚石[C]

形态：

呈八面体、菱形十二面体或立方体的晶形，其中八面体、菱形十二面体以聚形为主。

结晶体的角度是54.44ˊ8〞，晶面、晶棱呈凸弯曲，所以晶体常呈浑圆状。

以粒状产出为主，颗粒一般很细，偶有较大的晶体。

物理性质：

纯者无色透明，常因含质而带不同的色调。

典型金刚光泽。

硬度10（最高），所以无条痕；绝对硬度大于石英（硬度7）1000倍，大于刚玉（硬度9）150倍，它与任何矿物的硬度之差远大于其它矿物之间的硬度之差。

金刚石性脆，在不大的冲击下会沿晶体解理面裂开，具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理；贝壳状或参差状断口。

比重3.47—3.56。

抗磨性最强。

熔点高，在空气条件下加热到850—1000℃时，它会缓慢地变成石墨。

导电性弱，绝缘性强，高热导率，具有亲油疏水性。

金刚石化学性质稳定，耐酸耐碱。

具发光性，在日光暴晒后，夜间或置暗处，发淡青蓝色的磷光，在紫外光下发紫色、蓝绿色荧光。

金刚石为四大宝石之首（金刚石、红宝石、蓝宝石、祖母绿），对各种色光的折射率非常高，达2.40—2.48，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。

成因产状：

金刚石产于超基性岩的金伯利岩中。

也产于砂矿中。

主要鉴定特征：

晶体浑圆、强金刚光泽、最高硬度、具发光性。

（2）硫化物矿物

黄铁矿[FeS2]

形状：

立方体或块状。

物理性质：

浅铜黄色。

绿黑条痕。

无解理。

参差状断口；性脆；比重4.9～5.2；强金属光泽；硬度5～6；良导体。

成因产状：

主要产于热液矿床中。

主要鉴定特征：

形状、光泽、颜色、条痕、硬度。

闪锌矿[ZnS]

形状：

晶体呈四面体，多为粒或块状集合体。

物理性质：

无色、黄色、黑色和褐色。

颜色和条痕均随Fe2+含量的增加而变深，光泽也由金刚光泽变为半金属光泽。

不透明至半透明；硬度3.5～4；六组完全解理；比重3.9～4.2；不导电。

成因产状：

主要产于热液矿床中。

主要鉴定特征：

六组完全解理、金刚光泽、常与方铅矿共生。

（3）卤化物矿物

萤石[CaF2]

形态：

常呈现立方体、八面体、菱形十二面体，以及它们所组成的聚形。

物理性质：

浅绿色、浅紫色、浅蓝色、红色、黄色、和黑色；条痕无色。

玻璃光泽；硬度4；四组完全解理；性脆。

比重3.18。

在阴极射线下发萤光，受热后可发磷光，溶点1270℃～1350℃。

成因产状：

主要产于富含挥发组份的热液矿床中。

主要鉴定特征：

晶形、颜色、硬度、四组完全解理、萤光性及磷光性。

（4）碳酸盐矿物

白云石[CaMg（CO3）2]

形状：

常为菱面体，晶面可弯曲成马鞍形。

集合体常为柱状、片状、块状等。

物理性质：

纯者为灰白色，随含Fe2+量的增加，颜色从灰带黄变为灰褐色；条痕为白色。

硬度3.5～4；玻璃光泽至珍珠光泽。

三组完全解理。

比重2.86～3.20。

成因产状：

白云石主要是浅海相沉积物，亦可由热液交代和变质作用而形成。

主要鉴定特征：

颜色、马鞍形弯曲晶面，遇冷稀盐酸反应微弱、遇热盐酸剧烈起泡。

方解石[CaC03]

形状：

菱形粒状或块状。

物理性质：

白色或无色透明；条痕无色。

玻璃光泽；硬度3；三组完全解理。

比重2.60～2.80。

成因产状：

主要在沉积作用中形成，也见于热液矿脉及变质岩中。

主要鉴定特征：

形状、解理、硬度、与稀盐酸起泡。

（5）硅酸盐矿物

正长石[KAlSi308]

形状：

短柱状或板状。

物理性质：

肉红色、粉红色等；白色条痕。

玻璃光泽；硬度6。

二组完全解理，二组解理面夹角为90°。

比重2.57。

宝石级的正长石称作月光石。

成因产状：

正长石是中、酸性及碱性岩浆岩的主要造岩矿物。

主要鉴定特征：

解理、光泽、颜色、硬度。

斜长石[（100—n）Na（AlSi3O8）—nCa（Al2Si2O8）]

斜长石属长石族中的一个亚族，包括钠长石、奥长石、中长石、拉长石、钙长石和培长石。

前两种矿物统称为酸性斜长石，后三种矿物统称为基性斜长石，其中最为常见的是奥长石。

形状：

晶体为柱状、板状。

常见聚片双晶。

在岩石中多呈板状或不规则粒状。

集合体呈粒状。

物理性质：

白色、灰色，有时带浅蓝、浅绿、浅棕、浅红等色调；条痕为白色。

半透明～透明；玻璃光泽。

硬度6～6.5。

两组解理（一组完全，一组中等），解理交角为86°94′，故得名斜长石。

比重2.61～2.76。

成因产状：

斜长石是岩浆岩和变质岩中最主要的造岩矿物之一。

主要鉴定特征：

颜色、晶形、双晶、硬度及解理夹角。

白云母[KAl2（AlSi3O10）（OH）2]

形状：

为六方晶体或细粒集合体，通常呈板状、片状，外形成假六方形或菱形。

柱面有明显的横条纹，双晶常见，多依云母律生成接触双晶或穿插三连晶。

物理性质：

薄片无色透明，因含杂质而带有不同色调。

解理面常见珍珠光泽、玻璃光泽、丝绢光泽。

硬度2.5～3；底面解理极完全。

比重2.7～3.1。

薄片有弹性；具绝缘性和耐热性；可抗强酸和强碱。

成因产状：

白云母是花岗岩、花岗伟晶岩、云英岩等的主要造岩矿物。

主要鉴定特征：

颜色、片状、极完全解理、薄片具有弹性、绝缘性强。

黑云母[K（MgFe）3（OH）2（A1Si3O10）]

形状：

晶体呈假六方板状、短柱状或角锥状；集合体呈叶片状或鳞片状形态。

常见依云母律形成的双晶。

物理性质：

黑或棕黑色。

透明～半透明。

条痕无色。

玻璃光泽，解理面显珍珠光泽。

硬度2.5～3；一组极完全解理；断口不平坦。

比重3.02～3.12。

薄片有弹性；绝缘性较差。

成因产状：

黑云母是云母族中分布最广泛的矿物。

它主要产于中、酸性侵入岩和区域变质岩。

主要鉴定特征：

形状、光泽、颜色、解理。

高岭石[Al4（Si4O10）（O