工程地质与土力学第一章第一章矿物与岩石矿物与岩石n概述概述n第一节第一节矿物矿物n第二节第二节岩浆岩岩浆岩n第三节第三节沉积岩沉积岩n第四节第四节变质岩变质岩n第五节第五节岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质概 述n地球是一个不规则的地球是一个不规则的旋转椭球体旋转椭球体。n地核地核古登堡面以下地心的一个球体。古登堡面以下地心的一个球体。n地幔地幔莫霍面与古登堡面间的一个巨厚圈层。莫霍面与古登堡面间的一个巨厚圈层。n地壳地壳是莫霍面以上的地球表层。是莫霍面以上的地球表层。（地球的基本结构（地球的基本结构（地球的基本结构（地球的基本结构 圈层结构）圈层结构）圈层结构）圈层结构）地地地地 球球球球 的的的的基本结构基本结构基本结构基本结构地壳地壳地壳地壳上上上上层层层层下下下下层层层层固体岩石固体岩石固体岩石固体岩石地幔地幔地幔地幔上地幔上地幔上地幔上地幔下地幔下地幔下地幔下地幔物态复杂物态复杂物态复杂物态复杂地核地核地核地核外外外外核核核核 液液液液态态态态过渡层过渡层过渡层过渡层 过过过过 渡渡渡渡 带带带带内内内内核核核核 固固固固态态态态分界面分界面分界面分界面 莫霍面莫霍面莫霍面莫霍面（深（深（深（深5 560km60km）分界面分界面分界面分界面 古登堡面古登堡面古登堡面古登堡面（深（深（深（深2900km2900km）组成地壳的组成地壳的组成地壳的组成地壳的化化化化 学学学学 元元元元 素素素素主要的十种：主要的十种：主要的十种：主要的十种：O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti HO Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H次次次次要要要要的：的：的：的：P Mn N S Ba ClP Mn N S Ba Cl组成地壳组成地壳组成地壳组成地壳的的的的 岩岩岩岩 类类类类沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩变质岩变质岩变质岩变质岩岩浆岩岩浆岩岩浆岩岩浆岩至至至至6 620km20km，沉积岩仅占，沉积岩仅占，沉积岩仅占，沉积岩仅占 5%5%深度深度深度深度，沉积岩，沉积岩，沉积岩，沉积岩 纵向上：纵向上：纵向上：纵向上：横向上：以沉积岩为主（占横向上：以沉积岩为主（占横向上：以沉积岩为主（占横向上：以沉积岩为主（占75%75%）分布分布分布分布特征特征特征特征第一节矿物n矿物矿物天然生成的，天然生成的，具有一定物理性质和具有一定物理性质和化学成分的物质化学成分的物质(单单质或化合物质或化合物),),是组成是组成地壳的基本物质单位。地壳的基本物质单位。绿柱石绿柱石天然钻石天然钻石人工钻石人工钻石冰冰石英石英花岗岩花岗岩煤煤石油石油这些并这些并非都是非都是矿物矿物造岩矿物造岩矿物造岩矿物造岩矿物指组成岩指组成岩指组成岩指组成岩石的主要矿物（约石的主要矿物（约石的主要矿物（约石的主要矿物（约3030余余余余种）种）种）种）一、一、矿物的分类矿物的分类二、二、矿物主要物理性质矿物主要物理性质三、三、主要造岩矿物及其鉴定特征主要造岩矿物及其鉴定特征一、矿物的分类矿物的分类（一）结晶习性（一）结晶习性结晶质矿物结晶质矿物非结晶质矿物非结晶质矿物玻璃质矿物玻璃质矿物（蛋白石（蛋白石（蛋白石（蛋白石 褐铁矿）褐铁矿）褐铁矿）褐铁矿）胶体质矿物胶体质矿物（松香（松香（松香（松香 沥青）沥青）沥青）沥青）显晶质矿物显晶质矿物隐晶质矿物隐晶质矿物n结晶质矿物结晶质矿物架状结构（长石的结构）架状结构（长石的结构）结晶质矿物结晶质矿物链状结构（角闪石的结构）链状结构（角闪石的结构）n结晶质矿物结晶质矿物层状结构（白云母的结构）层状结构（白云母的结构）（二）物态分类（二）物态分类固体矿物固体矿物液体矿物液体矿物气体矿物气体矿物（三）成因（三）成因原生矿物原生矿物次生矿物次生矿物变质矿物变质矿物n（一）矿物的形态（一）矿物的形态单体形态单体形态集合体形态集合体形态显晶集合体显晶集合体隐晶、胶态集合体隐晶、胶态集合体二、矿物主要物理性质 片状、鳞片状，片状、鳞片状，如云母、绿泥石等如云母、绿泥石等。单体形态单体形态鳞鳞片状片状片状片状白云母白云母可用作绝缘材料；可用作绝缘材料；黑云母黑云母可用作高温可用作高温防护眼镜的镜片。防护眼镜的镜片。板状；板状；斜长石斜长石石膏石膏柱状柱状；绿柱绿柱石石角闪石角闪石 立方体状；立方体状；黄铁矿黄铁矿 菱面体状菱面体状；方解石方解石白云石白云石 菱形八面体状菱形八面体状；磁铁矿磁铁矿磁铁矿磁铁矿萤石萤石萤石萤石菱形十二面体状。菱形十二面体状。黄铁矿黄铁矿石榴子石石榴子石针状针状另外还有多面体状和针状等。另外还有多面体状和针状等。多面体状多面体状显晶集合体显晶集合体柱状集合体柱状集合体针状集合体金红石针状集合体金红石板状集合体板状集合体片状集合体赤铁矿片状集合体赤铁矿显晶显晶集合体集合体纤维状石膏纤维状石膏粒状粒状毛发状毛发状显晶集合体显晶集合体晶腺玛瑙晶腺玛瑙树枝状集合体自然金树枝状集合体自然金放射状集合体金红石放射状集合体金红石晶簇石英晶簇石英显显晶晶集集合合体体豆状赤铁矿豆状赤铁矿肾状赤铁矿肾状赤铁矿鲕状赤铁矿鲕状赤铁矿结核状结核状 隐隐晶晶及及胶胶态态集集合合体体钟乳状钟乳状土状土状葡萄状葡萄状 隐隐晶晶及及胶胶态态集集合合体体鸡冠状，白铁矿独有鸡冠状，白铁矿独有花瓣状石膏花瓣状石膏束禾状，束沸石独有束禾状，束沸石独有 隐隐晶晶及及胶胶态态集集合合体体（三）矿物的光学性质（三）矿物的光学性质颜色颜色是是矿物对光线吸收和反射的物理性能矿物对光线吸收和反射的物理性能。条痕条痕是指矿物粉末的颜色。是指矿物粉末的颜色。光泽光泽矿物表面对光的反射能力。矿物表面对光的反射能力。透明度透明度矿物透光能力的大小。矿物透光能力的大小。矿物的颜色矿物的颜色自然金（黄）自然金（黄）闪锌矿（橙）闪锌矿（橙）辰砂（红）辰砂（红）萤石（绿）萤石（绿）锡石（黑）锡石（黑）刚玉（紫）刚玉（紫）蓝铜矿（蓝）蓝铜矿（蓝）天青石（青）天青石（青）矿物的颜色矿物的颜色自色自色他色他色含有杂质含有杂质含有杂质含有杂质石英的异常色彩石英的异常色彩石石英英的的异异常常色色彩彩萤石萤石萤石萤石假色假色表面氧化或风化表面氧化或风化表面氧化或风化表面氧化或风化颜色鉴定应以新鲜面为准颜色鉴定应以新鲜面为准颜色鉴定应以新鲜面为准颜色鉴定应以新鲜面为准矿物的矿物的矿物的矿物的条条条条痕痕痕痕指矿物粉末的颜色指矿物粉末的颜色指矿物粉末的颜色指矿物粉末的颜色将矿物在白色无釉瓷板上刻划而得将矿物在白色无釉瓷板上刻划而得将矿物在白色无釉瓷板上刻划而得将矿物在白色无釉瓷板上刻划而得赤铁矿赤铁矿赤铁矿赤铁矿只针对深色矿物只针对深色矿物只针对深色矿物只针对深色矿物辰砂辰砂辰砂辰砂,赤色硫化水银赤色硫化水银赤色硫化水银赤色硫化水银黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿各种条痕条痕条痕是指矿物粉末的颜色，条痕的颜色是唯一的。是指矿物粉末的颜色，条痕的颜色是唯一的。光泽光泽矿物表面对光的反射能力。矿物表面对光的反射能力。半金属光泽半金属光泽金属光泽金属光泽金属光泽金属光泽半金属光泽半金属光泽非金属光泽非金属光泽金刚光泽金刚光泽玻璃光泽玻璃光泽油脂光泽油脂光泽珍珠光泽珍珠光泽丝绢光泽丝绢光泽土状光泽土状光泽非金属光泽非金属光泽透透明明度度矿矿物物透透光光能能力力的大小。的大小。透明矿物透明矿物半透明矿物半透明矿物不不透透明明矿矿物物半透明半透明半透明半透明闪锌矿闪锌矿闪锌矿闪锌矿ZnSZnS不透明不透明不透明不透明石墨石墨石墨石墨 C C透明透明透明透明橄榄石橄榄石橄榄石橄榄石 R R2 2SiOSiO4 4 玻璃光泽玻璃光泽油脂光泽油脂光泽金刚光泽金刚光泽透明至半透明透明至半透明半透明矿物半透明矿物不透明矿物不透明矿物金属光泽金属光泽半金属光泽半金属光泽如黄铁矿、方铅矿等。如黄铁矿、方铅矿等。多数造岩矿物多数造岩矿物（四）矿物的力学性质（四）矿物的力学性质硬度硬度矿物的硬度是指矿物抵抗外力刻矿物的硬度是指矿物抵抗外力刻划的能力。划的能力。解理解理矿物被敲打后，沿一定方向规则矿物被敲打后，沿一定方向规则破裂的性质破裂的性质断口断口完全不具有解理性的矿物，在锤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，击后沿任意方向发生不规则断裂，其断裂面称为断口。其断裂面称为断口。摩氏硬度计摩氏硬度计滑石滑石1正长石正长石 6石膏石膏2石英石英 7方解石方解石3黄玉黄玉 8萤石萤石 4刚玉刚玉 9磷灰石磷灰石 5金刚石金刚石 10指甲硬度指甲硬度2.02.5低碳钢小刀硬度低碳钢小刀硬度5.255.50玻璃片硬度玻璃片硬度5.506.50测试硬度时必须先矿物晶体的新鲜面，而且用力不宜过猛。测试硬度时必须先矿物晶体的新鲜面，而且用力不宜过猛。矿物被敲打后，沿一定方向规则破裂的性质，矿物被敲打后，沿一定方向规则破裂的性质，叫做叫做解理解理。五组解理五组解理五组解理五组解理六组解理（六组解理（六组解理（六组解理（闪锌矿）闪锌矿）闪锌矿）闪锌矿）按按按按 组组组组 数数数数解理分为解理分为解理分为解理分为一组解理（如云母）一组解理（如云母）一组解理（如云母）一组解理（如云母）二组解理（如长石）二组解理（如长石）二组解理（如长石）二组解理（如长石）三组解理（如方解石）三组解理（如方解石）三组解理（如方解石）三组解理（如方解石）四组解理（如萤石）四组解理（如萤石）四组解理（如萤石）四组解理（如萤石）根据矿物产生根据矿物产生解理性能强弱程度解理性能强弱程度的不同，一般将解的不同，一般将解理分为：理分为：极完全解理极完全解理完全解理完全解理中等解理中等解理不完全解理不完全解理极不完全解理极不完全解理矿物在外力作用下矿物在外力作用下极易极易裂成薄片裂成薄片。解理面。解理面光滑、平整，很难发生光滑、平整，很难发生断口。如云母等。断口。如云母等。云母（一组解理）云母（一组解理）极完全解理极完全解理(eminentcleaving)在在外外力力作作用用下下，很很易易沿沿解解理理方方向向裂裂成成平平面面（不不成成薄薄片片）。解解理理面面平平滑滑，较较难难发发生生断断口口。如方解石、方铅矿、萤石等。如方解石、方铅矿、萤石等。方解石（三组解理）方解石（三组解理）完全解理完全解理(perfectcleaving)完全解理完全解理(perfectcleaving)在外力作用下，可以沿着解理方向在外力作用下，可以沿着解理方向裂成平面裂成平面。解理面不太平滑，易出现断口。如白钨矿、普通解理面不太平滑，易出现断口。如白钨矿、普通辉石等。辉石等。中等解理中等解理(goodorfaircleaving)矿物在外力作用下，不容易裂出解理面。解矿物在外力作用下，不容易裂出解理面。解理面不平整，容易成为理面不平整，容易成为断口断口。如磷灰石等。如磷灰石等。不完全解理不完全解理(imperfectcleaving)矿物受外力的作用后，极难出现解理面。矿物受外力的作用后，极难出现解理面。在碎块上常为断口。如石英、石榴子石等。在碎块上常为断口。如石英、石榴子石等。极不完全解理极不完全解理(cleavageintraces)贝壳状断口贝壳状断口断口断口完全不具有解理性的矿物，在锤击后完全不具有解理性的矿物，在锤击后沿任意方向产生的不规则断裂面。沿任意方向产生的不规则断裂面。贝壳状断口贝壳状断口贝壳状断口贝壳状断口参差状断口参差状断口平坦状断口平坦状断口锯齿状断口锯齿状断口土状断口土状断口断口断口断口断口贝壳状断口（石英、贝壳状断口（石英、贝壳状断口（石英、贝壳状断口（石英、石榴子石石榴子石等）等）等）等）参差状断口（黄铁矿、磷灰石等）参差状断口（黄铁矿、磷灰石等）参差状断口（黄铁矿、磷灰石等）参差状断口（黄铁矿、磷灰石等）锯齿状断口（自然银、铜、石膏）锯齿状断口（自然银、铜、石膏）锯齿状断口（自然银、铜、石膏）锯齿状断口（自然银、铜、石膏）土状断口（高岭石）土状断口（高岭石）土状断口（高岭石）土状断口（高岭石）n比重：比重：矿物的比重是指纯净、均匀的单矿物在空气中矿物的比重是指纯净、均匀的单矿物在空气中（一个大气压）的重量与同体积纯水