工程地质实验指导书（土木工程专业用）武夷学院土木工程与建筑学院二一三年二月前 言一、实验简介 室内实验是工程地质课的重要教学环节之一，由于工程地质是一门实践性很强的课程，必须在不断提高课堂理论教学的同时，大力加强室内实验等实践性教学环节，使理论结合实际，以加深对地质理论的理解和应用，培养学生动手能力。 按照教学大纲的规定，本课程的室内实验共有四次，其内容及学时分配如下： 实验一、主要造岩矿物鉴别2学时 实验二、岩浆岩鉴别1学时 实验三、沉积层鉴别1学时 实验四、变质岩鉴别及三大岩类综合鉴别1学时 实验五、地质图及其阅读3学时二、实验要求：1.爱护实验室的国家财产2.保持室内清洁卫生3.爱护矿物、岩石标本及实习用具，用完恢复原状4.按时递交实习报告实验一 主要造岩矿物鉴别一、实习要求与目的 通过本次实习，要求同学们学会使用一些简单的工具来确定矿物的一般物理性质，最后达到能够用肉眼鉴别主要造岩矿物的目的。正确鉴别矿物是为下一步鉴别各类岩石打下基础。二、实习的主要内容和方法 (一)使用简单的工具：小刀、指甲、瓷板、放大镜、稀盐酸等，认识矿物的一般物理性质，如硬度、解理、颜色、形态、条痕、比重、磁性、断口、光泽、透明度及与稀盐酸反应等。标本盒中的常见矿物标本的各项物理特征见表1：表1 主要造岩矿物的物理性质编号颜色形态条痕光泽硬度解理断口比重其它矿物名称1白色块状无油脂7无贝壳状2.5-2.8半透明石英2肉红色板状无玻璃6-6.52组阶梯状2.57正长石3灰白色板状无玻璃6-6.52组阶梯状2.61-2.76斜长石4白色薄片状无珍珠2-31组锯齿状2.79-3.1薄片具有弹性白云母5黑色薄片状浅黑珍珠2-31组锯齿状3.02-3.12薄片具有弹性黑云母6黑绿色长柱状浅绿玻璃5.5-62组参差状3.1-3.3普通角闪石7黑色短柱状棕红玻璃5-62组参差状3.2-3.6普通辉石8浅黄色粒状无玻璃6.5-7无贝壳状3.3-3.5橄榄石9白色菱面体无玻璃33组2.6-2.8滴盐酸起泡方解石10白色块状无玻璃3.5-43组参差状2.0-2.1镁试剂变蓝白云石11灰白色鳞片状白色油脂11组2.7-2.8有滑感滑石12白色纤维状白色玻璃21组锯齿状2.3石膏13白色土状白色无1无土状2.58-2.6遇水可塑高岭石 (二)掌握主要造岩矿物的鉴定特征。一种矿物与其它矿物相比较，该矿物所特有的某些物理性质称为它的鉴定特征。例如，白云母为具有弹性的薄片状，方解石与稀盐酸反应起泡等。 按标本盒里的标本顺序，依次描述各矿物的物理性质并完成作业。最后经过对比掌握常见矿物的鉴定特征。三、注意事项 (一)观察矿物的颜色、条痕、光泽以及测试硬度时，必须在矿物的新鲜面上进行，才能得出正确结论。 (二)本次实习从矿物的一般物理性质着手，但不要求把这些物理性质都死记硬背下来，而是通过对比牢记这些主要矿物的鉴定特征。实验二 岩浆岩鉴别一、实习的目的与要求 通过手标本肉眼鉴定方法，根据矿物成分、结构和构造来认识各种主要的岩浆岩，牢记主要岩浆岩的鉴定特征。二、实习的内容及方法 (一)鉴别岩浆岩中的各种矿物成分 岩浆岩中的矿物成分反映了该岩浆岩的化学性质，其中二氧化硅的含量具有决定性的作用。当二氧化硅的含量大于65时，为酸性岩浆岩，其主要特征是富含石英；当二氧化硅的含量饱和，即为65-52时，为中性岩浆岩，其特征为少含或不含石英，而富含长石；当二氧化硅的含量较少，即为52-40时，为基性岩浆岩，其特征为不含或少含石英，除长石外，开始出现大量深色铁镁矿物；当二氧化硅的含量极少，即少于40时，则为超基性岩浆岩，其特征为既不含石英，也不含长石，以大量深色铁镁矿物为主。因此，我们可以按照顺序观察石英、长石和铁镁矿物的含量大致确定岩石属于哪一类岩浆岩，且熟记各类岩浆岩中常见的几种矿物成分。 (二)鉴别岩浆岩的结构和构造 由于岩浆岩生成的条件不同，则反映这种生成条件的结构和构造也并不相同。 肉眼鉴别岩石结构主要观察其结晶程度、晶粒大小及晶粒间组合方式。 结晶程度可分为：全晶质（分显晶质、隐晶质）、半晶质、非晶质（玻璃质）三种。全晶质(指显晶质)的岩石又可根据晶粒大小分为粗粒(晶粒直径大于5毫米)、中粒(15毫米)、细粒(小于1毫米)三种；按晶粒间组合方式可分为等粒和斑状结构两种。 岩浆岩的构造大多数为致密块状，少数为气孔状、杏仁状、流纹状。 (三)岩浆岩的颜色 对于结晶不好或没有结晶的岩浆岩，应当根据其颜色来判断它所含的矿物成分和化学成分。酸性岩浆岩主要成分是石英和长石，颜色较浅，包括浅灰、玫瑰、红、黄色等；基性岩浆岩主要成分为铁镁矿物，颜色较深，如深灰、深黄、棕、深绿、黑色等。根据岩浆岩的上述主要特征，经仔细观察，标本盒里的岩浆岩的主要矿物成分、结构和构造见表2。 (四)根据标本盒中的标本顺序，仔细观察，依次描述每块岩浆岩的矿物成分、结构和构造并完成作业2，最后经过对比掌握每种岩浆岩的鉴定特征。表2：主要岩浆岩特征表编号主要矿物成分结构构造岩石名称1石英、正长石、斜长石、角闪石、黑云母粗粒结构块状粗粒花岗石2石英、正长石、斜长石、角闪石、黑云母中粒结构块状中粒花岗石3石英、正长石、斜长石、角闪石、黑云母细粒结构块状细粒花岗石4石英、正长石、斜长石、黑云母（紫红）隐晶质结构流纹状流纹岩5斜长石、角闪石中粒结构，块状闪长岩6正长石、斜长石斑状结构块状正长斑岩7斜长石、角闪石斑状结构块状闪长玢岩8斜长石、角闪石黑绿色隐晶质结构含少量斜长石斑晶块状安山岩9斜长石、辉石中粒结构块状辉长岩10斜长石、辉石微粒结构(辉绿结构)块状辉绿岩11斜长石、辉石黑色隐晶质结构块状玄武岩12火山灰灰绿色隐晶质块状火山泥球岩13火山玻璃非晶质结构块状黑曜岩14火山玻璃非晶质结构多孔状浮岩15斜长石、辉石灰绿色隐晶质气孔状气孔状玄武岩三、注意事项 (一)实习前应复习教材上的岩浆岩分类表，通过实习加深对此表的理解与记忆。 (二)实习中要注意按教材中分类表上所列的岩石的行和列进行对比，同一行的岩石，其结构、构造应当相似，而矿物成分不同。同一列的岩石，其矿物成分相同，而结构、构造不相同。实验三 沉积岩的鉴别一、实习的目的与要求 通过对手标本的肉眼鉴定，根据矿物成分、结构和构造来认识各种主要的沉积岩，牢记主要沉积岩的鉴定特征。二、实习的内容及方法 (一)、由于沉积岩多为碎屑或隐晶的，故沉积岩的结构侧重于它的颗粒大小和形状。颗粒直径大于0.005毫米者为碎屑岩类，小于0.005毫米者为粘土岩类。在碎屑岩中，颗粒直径大于2毫米者为砾状结构，据颗粒形状又可分为磨圆度较好的圆砾状结构和磨圆度不好的角砾状结构；直径在2-0.005毫米之间的是砂状结构。按直径大小又可分为粗、中、细、粉砂状结构四级；直径小于0.005毫米者为泥状结构。颗粒大小及形状对碎屑岩及粘土岩的定名及性质起决定性作用，而对化学岩的重要性则小得多。化学岩多为隐晶结构。 (二)、沉积岩的构造特征可从宏观(大构造)和微观(小构造)两个方面来看：大构造主要指层状构造，除非是薄层的沉积岩，一般不易在手标本上观察到，多在野外进行观察：小构造则指层理构造、尖灭或透镜构造、层面构造及均匀块状构造等。总的说来，构造特征是区别三大类岩石中的沉积岩的最重要的特征之，但对于鉴别具体沉积岩的名称及性质作用较小。 (三)、沉积岩的矿物成分和胶结物是决定沉积岩的名称和性质的另一个重要特征。 对于碎屑岩来说，颗粒的矿物成分和胶结物的矿物成分是同等重要的，例如某种粗砂颗粒主要为长石组成，胶结物为碳质，则定名为碳质粗粒长石砂岩。胶结物为硅质，则定名为硅质粗粒长石砂岩。两者工程性质相差较大。对于泥质页岩及泥岩来说，由于其颗粒直径多在0.005毫米以下，颗粒矿物多为粘土类矿物如高岭石等，故其命名和性质在很大程度上取决于胶结物。按鉴别矿物的方法对各种常见的胶结物进行鉴别，见特征见表3：表3 胶结物主要特征鉴别表胶结物类型颜色硬度其它特征硅质色浅(灰白等)坚硬，小刀划不动钙质色浅(灰白等)较硬，小刀可划动滴盐酸起泡铁质色深(紫红等)较硬，小刀可划动泥质色深(紫红等)软，易刻划，易碎 对于化学岩及生物化学岩来讲，矿物成分则是最重要的鉴别特征。 现按室内实习的要求，对每块标本进行仔细观察，它们的矿物成分、胶结物成分、结构和构造见表4：表4 主要沉积层的鉴定特征表编号主要矿物成分胶结物结构构造岩石名称1石灰岩碎屑钙质角砾状块状角砾岩2石英、 燧石硅质圆砾状块状砾岩3石英硅质粗砂状块状粗砂岩4石英硅质中砂状块状石英中砂岩5石英铁、钙质细砂状块状红砂岩6石英铁质细砂状层理细砂岩7粘土矿物铁质泥状层理紫色白云质页岩8粘土矿物碳质泥状层理炭质页岩9粘土矿物钙质泥状层理黑色钙质页岩10方解石钙质竹叶状块状竹叶状灰岩11方解石钙质鲕状块状鲕状灰岩12方解石、生物碎屑钙质生物化学结构块状生物碎屑灰岩13二氧化硅化学结构块状燧石14方解石、粘土矿物泥质化学结构块状泥灰岩15方解石化学结构块状石灰岩 (四)、按标本盒里的标本编号顺序，依次描述每块沉积岩的矿物成分、胶结物、结构和构造特征并做作业3。最后经过对比找出每种沉积岩的鉴定特征。三、注意事项 (一)、注意观察颗粒大小与颗粒矿物成分的关系，随着颗粒逐渐减小，深色矿物首先消失，然后是长石，最后剩下的多为细小的石英颗粒。这与沉积物的形成、搬运过程对碎屑物风化、侵蚀有关。 沉积岩碎屑颗粒的矿物成分如石英、长石、云母等都是原岩经过风化后保留下来的。此外，在沉积岩生成过程中又产生了一些新矿物称沉积矿物。最常见的沉积矿物有方解石、白云石、石膏、高岭石、燧石等，含有这些沉积物是沉积岩鉴定特征之一。