工程地質(zhì)高職PPT完整全套教學(xué)課件

緒論工程地質(zhì)緒論地球和地質(zhì)作用礦物與巖石地形地貌地質(zhì)年代和地質(zhì)構(gòu)造水特殊土不良地質(zhì)現(xiàn)象與防治工程地質(zhì)問題分析工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察報(bào)告全套可編輯PPT課件010203地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)概述工程地質(zhì)的內(nèi)容工程地質(zhì)在工程建設(shè)中的作用PART

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THREE04工程地質(zhì)的發(fā)展與工程地質(zhì)學(xué)展望PART

FOUR目錄CONTENTS01地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)概述地質(zhì)學(xué)是關(guān)于地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史的知識(shí)體系，是研究地球及其演變的一門學(xué)科。工程地質(zhì)與水文地質(zhì)地質(zhì)學(xué)與人類的生活和生產(chǎn)聯(lián)系密切，地球是人類生活的舞臺(tái)，是生產(chǎn)和科學(xué)研究的基地，了解和掌握地球，特別是地殼的特點(diǎn)及其活動(dòng)規(guī)律是極其重要的。0.1.1地質(zhì)學(xué)概述為了開發(fā)利用地下資源及改善和利用地球環(huán)境，解決人類社會(huì)發(fā)展中的實(shí)際問題，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)學(xué)的研究領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，形成了既有理論意義又有生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的各分支學(xué)科。地質(zhì)學(xué)的應(yīng)用分支學(xué)科可分為兩大類：一類是與資源相關(guān)的應(yīng)用分支學(xué)科，如礦床學(xué)、煤田地質(zhì)學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)等；另一類是與人類生活環(huán)境和災(zāi)害防護(hù)相關(guān)的分支學(xué)科，如工程地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、災(zāi)害地質(zhì)學(xué)等。0.1.1地質(zhì)學(xué)概述1.工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷程工程地質(zhì)學(xué)產(chǎn)生于地質(zhì)學(xué)的發(fā)展和人類工程活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)積累的過程中。17世紀(jì)以前，許多國家成功地建成了至今仍享有盛名的偉大建筑物，但那時(shí)人們?cè)诮ㄖ?shí)踐中對(duì)地質(zhì)環(huán)境的考慮，完全依賴于建筑者個(gè)人的感性認(rèn)識(shí)。工程地質(zhì)學(xué)是研究與人類工程建設(shè)等活動(dòng)有關(guān)的地質(zhì)問題的學(xué)科。其研究目的是查明建設(shè)地區(qū)或建筑場地的工程地質(zhì)條件，預(yù)測和評(píng)價(jià)可能發(fā)生的工程地質(zhì)問題及對(duì)建筑物或地質(zhì)環(huán)境的影響，提出防治措施，以保證工程建設(shè)的正常進(jìn)行。0.1.2工程地質(zhì)學(xué)概述17世紀(jì)以后，由于產(chǎn)業(yè)革命和建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)并逐漸積累了關(guān)于地質(zhì)環(huán)境對(duì)建筑物影響的文獻(xiàn)資料。第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，整個(gè)世界開始進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)時(shí)期。1929年，奧地利的太沙基出版了世界上第一部《工程地質(zhì)學(xué)》；1937年，蘇聯(lián)的薩瓦連斯基出版了《工程地質(zhì)學(xué)》。20世紀(jì)50年代以來，工程地質(zhì)學(xué)逐漸吸收了土力學(xué)、巖石力學(xué)和計(jì)算數(shù)學(xué)中的某些理論與方法，完善和發(fā)展了本身的內(nèi)容和體系。在我國，工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展基本上始于20世紀(jì)50年代。我國工程地質(zhì)學(xué)家谷德振在巖體穩(wěn)定性問題中提出的結(jié)構(gòu)控制論及我國學(xué)者劉國昌在區(qū)域工程地質(zhì)方面的研究，都對(duì)工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。0.1.2工程地質(zhì)學(xué)概述2.工程地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容工程地質(zhì)學(xué)為工程建設(shè)服務(wù)，其研究內(nèi)容主要包括以下三個(gè)方面：（2）工程地質(zhì)分析。工程地質(zhì)分析主要研究工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互制約的主要形式，即工程地質(zhì)問題。通過分析這些問題產(chǎn)生的地質(zhì)條件、力學(xué)機(jī)制及其發(fā)展演化規(guī)律來正確評(píng)價(jià)和有效預(yù)防、消除其不良影響。（1）工程巖土學(xué)。工程巖土學(xué)主要研究巖土體的工程性質(zhì)及其在自然或人類活動(dòng)影響下的變化規(guī)律。（3）工程地質(zhì)勘察。工程地質(zhì)勘察主要是查明工程地質(zhì)條件，并研究查明工程地質(zhì)條件的方法和手段。0.1.2工程地質(zhì)學(xué)概述3.工程地質(zhì)學(xué)的分類由于各類工程建筑物的結(jié)構(gòu)和作用及其所在空間范圍內(nèi)的環(huán)境不同，因此可能發(fā)生和必須研究的地質(zhì)作用和工程地質(zhì)問題往往各有側(cè)重。據(jù)此，工程地質(zhì)學(xué)又常分為水利水電工程地質(zhì)學(xué)、道路工程地質(zhì)學(xué)、采礦工程地質(zhì)學(xué)、海港和海洋工程地質(zhì)學(xué)、城市工程地質(zhì)學(xué)等。0.1.2工程地質(zhì)學(xué)概述02工程地質(zhì)的內(nèi)容工程地質(zhì)學(xué)的任務(wù)決定了它的研究內(nèi)容，歸納起來主要有以下幾部分：（2）工程地質(zhì)分析。工程地質(zhì)分析主要研究工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互制約的主要形式，即工程地質(zhì)問題。通過分析這些問題產(chǎn)生的地質(zhì)條件、力學(xué)機(jī)制及其發(fā)展演化規(guī)律，以便正確評(píng)價(jià)和有效預(yù)防及消除其不良影響。（1）工程巖土學(xué)。工程巖土學(xué)主要研究巖土體的工程性質(zhì)及其在自然或人類活動(dòng)影響下的變化規(guī)律。（3）工程地質(zhì)勘察。工程地質(zhì)勘察主要是查明工程地質(zhì)條件，并研究查明工程地質(zhì)條件的方法和手段。0.2工程地質(zhì)的內(nèi)容03工程地質(zhì)在工程建設(shè)中的作用大量的國內(nèi)外工程建設(shè)實(shí)踐證明，工程地質(zhì)工作做得好，設(shè)計(jì)、施工就能順利進(jìn)行，建筑物的安全運(yùn)營就有保證。相反，對(duì)工程地質(zhì)工作忽視或重視不夠，使一些嚴(yán)重的地質(zhì)問題未被發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)了而未進(jìn)行可靠的處理，都會(huì)給工程帶來不同程度的影響，輕則修改設(shè)計(jì)方案、增加投資、延誤工期，重則使建筑物完全不能使用或埋下隱患。0.3工程地質(zhì)在工程建設(shè)中的作用1.加拿大特朗斯康谷倉加拿大特朗斯康谷倉南北長為59.44m，東西寬為23.47m，高為31.00m，容積為36500m3，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，厚為0.61m，埋深為3.66m。谷倉于1913年秋建成，自重20000t，相當(dāng)于裝滿谷物后總重的42.5％。1913年9月裝谷物，裝至31822m3時(shí)，發(fā)現(xiàn)谷倉1h內(nèi)豎向下沉30.5cm，并向西傾斜，24h后谷倉傾倒。0.3.1國外案例此時(shí)谷倉西側(cè)下陷7.32m，東側(cè)抬高1.52m，整體傾斜27°，如圖所示。造成此傾倒事故的原因是前期未對(duì)谷倉建筑場地進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，設(shè)計(jì)時(shí)采用鄰近建筑地基的承載力（352kPa）作為該谷倉地基的承載力。0.3.1國外案例事后經(jīng)工程地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，該谷倉基礎(chǔ)之下埋藏有厚達(dá)16m的高塑性淤泥質(zhì)黏土層，其承載力為193.8～276.6kPa，而谷倉加載后基礎(chǔ)底面上的平均荷載達(dá)到329.4kPa。基底壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地基的極限承載力（276.6kPa），致使地基因強(qiáng)度遭到破壞而發(fā)生滑動(dòng)。0.3.1國外案例馬爾帕塞壩是當(dāng)時(shí)的拱壩建筑史上唯一在瞬時(shí)幾乎全部被破壞的拱壩，它引起了各國壩工界的極大重視。法國政府曾三次組織調(diào)查委員會(huì)進(jìn)行失事后的調(diào)查、鑒定，并由法院進(jìn)行審理。2.馬爾帕塞雙曲薄拱壩馬爾帕塞雙曲薄拱壩于1952年開工，1954年建成，最大壩高66m。初期蓄水緩慢，1959年7月檢測出壩和壩基位移偏大，同年12月初，庫水位因連降大雨而上升近壩頂，12月2日21時(shí)10分，大壩突然潰決，造成500余人死亡和失蹤，財(cái)產(chǎn)損失達(dá)300億法郎。0.3.1國外案例單純地從地質(zhì)情況來看，該壩在施工之前，只在河床內(nèi)打了兩個(gè)勘探鉆孔（孔深分別為10.4m和25.0m），而對(duì)兩岸壩座的巖體質(zhì)量沒有加以重視，僅憑有限的幾個(gè)天然巖石露頭就做出判斷，足見沒有對(duì)這座拱壩的地質(zhì)條件進(jìn)行認(rèn)真查勘和研究。從失事后的出露巖層可以看出，壩的基礎(chǔ)底面并沒有開挖到良好巖層，而是在強(qiáng)風(fēng)化層下的弱風(fēng)化層上限附近（施工開挖記錄表明進(jìn)入弱風(fēng)化層約1m）。總之，該壩壩址的地質(zhì)，尤其是左岸壩基巖體質(zhì)量很差。0.3.1國外案例馬爾帕塞壩失事后，全世界正在施工的幾十座拱壩受到重大沖擊，一時(shí)紛紛停工，重新勘察和研究，重新進(jìn)行壩座安全性的評(píng)估，之后有的補(bǔ)強(qiáng)加固，有的修改設(shè)計(jì)，有的甚至改變壩型或終止施工。0.3.1國外案例3.瓦依昂高拱壩意大利的瓦依昂高拱壩（見圖），是當(dāng)時(shí)世界上最高的一座拱壩（262m），由著名壩工專家西門扎設(shè)計(jì)，1956年10月開始?jí)位_挖，1959年底完成混凝土澆筑，同年12月，法國馬爾帕塞壩失事后，為應(yīng)對(duì)壩肩上部兩岸巖體內(nèi)裂隙發(fā)育，在奧地利巖土專家繆勒和巴契爾（F.Pacher）的指導(dǎo)下，工程采用預(yù)應(yīng)力鋼索錨固巖體。0.3.1國外案例1963年10月9日，水庫左岸山體突然發(fā)生大范圍坍滑，滑坡體將水庫填塞，淤積體高出庫水面150m，致使水庫報(bào)廢。當(dāng)時(shí)涌浪高達(dá)250m，漫過壩頂，破壞了河谷內(nèi)的一切設(shè)施，共計(jì)死亡1925人。這次事故對(duì)地質(zhì)人員來說是一次沉痛的教訓(xùn)，其中地質(zhì)勘探不充分和對(duì)地質(zhì)條件的評(píng)估失誤是失事的主要原因。0.3.1國外案例中央和鐵道部對(duì)成昆線的工程地質(zhì)勘察十分重視，提出了地質(zhì)選線的原則，動(dòng)員和組織全國的工程地質(zhì)專家與技術(shù)人員進(jìn)行大會(huì)戰(zhàn)，并多次組織相關(guān)的專家學(xué)者及技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場考察和研究，解決了許多工程地質(zhì)難題，保證了成昆鐵路順利建成通車。成（都）昆（明）鐵路沿線的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈，其中約200km的地段位于八九度地震烈度區(qū)，因此地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜。沿線區(qū)域內(nèi)地形險(xiǎn)峻，大斷裂縱橫分布，巖層破碎嚴(yán)重，加之雨量充沛，山體不穩(wěn)，各種不良地質(zhì)現(xiàn)象十分發(fā)育。0.3.2國內(nèi)案例相反，新中國成立初期修建的寶（雞）成（都）鐵路，受限于20世紀(jì)50年代初期的設(shè)計(jì)水平，對(duì)工程地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)不足，致使線路的某些地段質(zhì)量不高，給施工和運(yùn)營帶來了很大的困難。寶成鐵路上存在的路基沖刷、滑坡和泥石流問題給人們留下了深刻教訓(xùn)。又如新中國成立前修建的寶（雞）天（水）鐵路，由于當(dāng)時(shí)根本不重視工程地質(zhì)工作，開挖了許多高陡路塹，導(dǎo)致了大量崩塌、滑坡、泥石流現(xiàn)象的發(fā)生，使線路無法正常運(yùn)營，該線路也因此被稱為西北鐵路線上的“盲腸”。0.3.2國內(nèi)案例由此可見，為保證工程的正常施工、運(yùn)行和生命財(cái)產(chǎn)的安全，工程地質(zhì)學(xué)的任務(wù)是非常重要的，它已成為工程建設(shè)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的日益發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工程建設(shè)的規(guī)模越來越大，數(shù)量也越來越多，如數(shù)十千米長的隧道、數(shù)百米高的高樓大廈、數(shù)百米高的露天采礦場邊坡、復(fù)雜如二灘和三峽水利樞紐工程等所謂“長隧道、深基坑、高邊坡”巨型重大工程，它們的建設(shè)與工程地質(zhì)的關(guān)系更趨密切。鑒于工程地質(zhì)對(duì)工程建設(shè)的重要作用，我國規(guī)定任何工程建設(shè)必須在進(jìn)行相應(yīng)的地質(zhì)工作、提出必要的地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和施工作業(yè)。0.3.2國內(nèi)案例04工程地質(zhì)的發(fā)展與工程地質(zhì)學(xué)展望20世紀(jì)30年代初，蘇聯(lián)開展了大規(guī)模的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，這促使了地質(zhì)學(xué)與建筑工程科學(xué)的相互滲透，工程地質(zhì)學(xué)由此作為一門獨(dú)立學(xué)科而誕生了。1932年在莫斯科地質(zhì)勘探學(xué)院成立了由薩瓦連斯基領(lǐng)導(dǎo)的工程地質(zhì)教研室，培養(yǎng)工程地質(zhì)專業(yè)人才，并由此奠定了工程地質(zhì)學(xué)的理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，歐美國家中的工程地質(zhì)工作也有所開展，但它是附屬于土木建筑工程的，并未成為獨(dú)立完整的科學(xué)體系，主要是對(duì)一般地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)作用與工程建設(shè)關(guān)系進(jìn)行研究。0.4.1工程地質(zhì)的發(fā)展我國于1952年成立地質(zhì)礦產(chǎn)部，設(shè)立水文地質(zhì)工程地質(zhì)局。同時(shí)，水利、鐵道、運(yùn)輸?shù)炔块T相繼設(shè)立工程地質(zhì)處或勘測隊(duì)。同年成立北京地質(zhì)學(xué)院、長春地質(zhì)學(xué)院并設(shè)立水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)。1956年地質(zhì)礦產(chǎn)部、中國科學(xué)院設(shè)立水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所。0.4.1工程地質(zhì)的發(fā)展1979年，全國工程地質(zhì)大會(huì)在蘇州召開，成立中國工程地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)。1989年，全國地質(zhì)災(zāi)害研究會(huì)成立，并辦有專門的學(xué)報(bào)。這個(gè)全國性學(xué)術(shù)組織以工程地質(zhì)學(xué)家為主體，專門從事地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)制、時(shí)空分布規(guī)律、預(yù)測預(yù)報(bào)、預(yù)防對(duì)策和治理措施等方面的研究。經(jīng)過了50多年的發(fā)展，工程地質(zhì)學(xué)已作為一門獨(dú)立的科學(xué)體系逐漸完善，成為具有多個(gè)分支學(xué)科的綜合性學(xué)科。從當(dāng)今的發(fā)展趨勢(shì)看，現(xiàn)代工程地質(zhì)學(xué)的重點(diǎn)發(fā)展分支是環(huán)境工程地質(zhì)、礦山工程地質(zhì)、地震工程地質(zhì)、海洋工程地質(zhì)等。工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展前景廣闊，它將不斷地充實(shí)和成熟，為人類做出更大的貢獻(xiàn)。0.4.1工程地質(zhì)的發(fā)展由于巖石圈、大氣圈、生物圈各層圈之間相互作用影響著，它們又具有全球觀念，所以勢(shì)必促使工程地質(zhì)學(xué)家們從全球演化的角度來研究工程地質(zhì)特征的多樣性以及各層圈對(duì)工程地質(zhì)條件的影響，進(jìn)行全球性的工程地質(zhì)研究和對(duì)比。1.國際工程地質(zhì)學(xué)的展望從世界范圍看，工程地質(zhì)研究繼續(xù)由發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家擴(kuò)展。發(fā)展中國家的各類工程建設(shè)將以前所未有的規(guī)模和速度發(fā)展著,各種不同復(fù)雜程度的地質(zhì)環(huán)境將向工程地質(zhì)學(xué)家提出許多研究課題,也要求工程地質(zhì)勘查技術(shù)手段不斷創(chuàng)新和改進(jìn)。0.4.2工程地質(zhì)學(xué)的展望作為地學(xué)分支的工程地質(zhì)學(xué)與工程科學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及地球科學(xué)的其他分支學(xué)科關(guān)系密切，所以工程地質(zhì)學(xué)與各相關(guān)學(xué)科更好的交叉和結(jié)合能夠促進(jìn)基本理論、分析方法和研究手段等各方面不斷更新和前進(jìn)，進(jìn)而使工程地質(zhì)學(xué)的內(nèi)涵不斷變化，外延不斷擴(kuò)展。此外,工程地質(zhì)學(xué)必將融入現(xiàn)代數(shù)理化、計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)及材料科學(xué)等更多的新鮮知識(shí)，以保證在未來的信息世界里工程地質(zhì)學(xué)的適應(yīng)性。0.4.1工程地質(zhì)的發(fā)展2.我國工程地質(zhì)學(xué)的展望在21世紀(jì)上半葉，根據(jù)我國的發(fā)展戰(zhàn)略,將大大提高綜合國力，加速現(xiàn)代化建設(shè)。為保持較快的穩(wěn)步發(fā)展速度,在能源、交通、現(xiàn)代城市化建設(shè)和礦產(chǎn)資源開發(fā)方面將要有更大、更快發(fā)展。同時(shí)，為了實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,要重視環(huán)境保護(hù)，加強(qiáng)自然災(zāi)害的防治。我國的工程地質(zhì)學(xué)應(yīng)重點(diǎn)解決好環(huán)境工程地質(zhì)、災(zāi)害防治等方面的問題以及復(fù)雜地質(zhì)體建模理論技術(shù)、崩滑地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機(jī)理等工程地質(zhì)方面的理論與技術(shù)的發(fā)展。0.4.2工程地質(zhì)學(xué)的展望今后工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù)是研究并解決以下問題:（1）環(huán)青藏高原淺表層動(dòng)力學(xué)條件及其環(huán)境效益。（2）深埋長大隧道災(zāi)害地質(zhì)問題評(píng)價(jià)及預(yù)測。（3）地下開挖的地面地質(zhì)效應(yīng)研究。（4）流域開發(fā)及重大工程建設(shè)（前期、后期）的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)評(píng)價(jià)。0.4.2工程地質(zhì)學(xué)的展望（5）城市及重大工程建設(shè)區(qū)環(huán)境地質(zhì)信息系統(tǒng)及防災(zāi)減災(zāi)決策支持系統(tǒng)。（6）沿海地區(qū)海面上升對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響研究。（7）城市垃圾衛(wèi)生填埋處置的環(huán)境地址效應(yīng)分析。（8）核電站選址及中-低放射性核廢料處置的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)研究。今后工程地質(zhì)學(xué)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展的理論與技術(shù)有:（1）復(fù)雜地質(zhì)體的建模理論與技術(shù)研究，深化開挖卸荷條件下節(jié)理巖體的力學(xué)響應(yīng)及其地質(zhì)-力學(xué)模型、深埋條件下巖溶介質(zhì)的地質(zhì)-(水動(dòng))力學(xué)模型和強(qiáng)震條件下水-巖力學(xué)作用模型及工程巖體穩(wěn)定性的研究工作。（2）崩滑地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機(jī)理及其非線性評(píng)價(jià)預(yù)測理論，加強(qiáng)災(zāi)害性地質(zhì)過程的非線性及全息預(yù)報(bào)系統(tǒng)理論研究。即以系統(tǒng)工程和信息工程理論為基礎(chǔ)，針對(duì)地質(zhì)體結(jié)構(gòu)和信息源的復(fù)雜性，充分考慮地質(zhì)體可能發(fā)出的各種信息，采用信息工程理論對(duì)多源復(fù)雜信息進(jìn)行加工處理，再將傳統(tǒng)的確定性預(yù)測方法和處理復(fù)雜系統(tǒng)與探索復(fù)雜性的非線性理論有機(jī)結(jié)合，建立災(zāi)害性地質(zhì)過程的全息預(yù)報(bào)系統(tǒng)理論。0.4.2工程地質(zhì)學(xué)的展望（3）新一代地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與防治理論-地質(zhì)災(zāi)害過程模擬與過程控制，全過程動(dòng)態(tài)模擬的主攻關(guān)鍵問題是復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)體的三維描述、基于復(fù)合材料的復(fù)雜介質(zhì)體結(jié)構(gòu)模型、崩滑地質(zhì)災(zāi)害全過程的數(shù)學(xué)-力學(xué)描述及結(jié)構(gòu)關(guān)系（重點(diǎn)是大變形描述理論和變形耦合理論）、全過程模擬的數(shù)學(xué)力學(xué)算法，關(guān)鍵是三維算法及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、治理工程的模擬及動(dòng)態(tài)優(yōu)化理論和全過程模擬的成本成像技術(shù)。（4）高精度工程地質(zhì)解釋系統(tǒng),基本構(gòu)架包括三維地質(zhì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，二維和三維地質(zhì)資料分析處理及成圖，人機(jī)聯(lián)作數(shù)據(jù)-圖形分析處理系統(tǒng)，高精度層析成像技術(shù)和高精度定量分析預(yù)測技術(shù)。0.4.2工程地質(zhì)學(xué)的展望綜上所述，隨著人類工程建設(shè)事業(yè)以及有關(guān)的科學(xué)理論和技術(shù)的迅速發(fā)展，工程地質(zhì)研究不僅在廣度上在開辟新的、更加廣闊的領(lǐng)域，在深度上也將進(jìn)入一個(gè)新的境界，而且工程地質(zhì)學(xué)理論也將會(huì)與有關(guān)的學(xué)科理論相聯(lián)系、交叉，形成新的獨(dú)立學(xué)科。（5）災(zāi)害評(píng)價(jià)與預(yù)測的3S技術(shù)，3S手段特別適用于區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)環(huán)境的評(píng)價(jià)與管理決策，這方面研究在國內(nèi)外地學(xué)研究領(lǐng)域中尚屬起步階段。3S技術(shù)核心是地理信息系統(tǒng)GIS，在環(huán)境工程地質(zhì)領(lǐng)域，GIS技術(shù)應(yīng)用于空間環(huán)境、災(zāi)害、工程地質(zhì)信息系統(tǒng)及數(shù)字制圖,建立地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)與管理系統(tǒng)以及建立地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測、評(píng)價(jià)與空間預(yù)測系統(tǒng)。0.4.2工程地質(zhì)學(xué)的展望（1）工程地質(zhì)學(xué)的主要研究內(nèi)容是什么？（2）談?wù)勀闵磉厬?yīng)用工程地質(zhì)學(xué)的例子。思維拓展謝謝觀看模塊1地球和地質(zhì)作用010203地球概述地球的圈層地球的物理性質(zhì)PART

ONEPART

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THREE04地質(zhì)作用PART

FOUR目錄CONTENTS01地球概述地球是宇宙中繞著太陽旋轉(zhuǎn)的橢圓形球體，根據(jù)衛(wèi)星軌道分析發(fā)現(xiàn)地球并不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)橢球體，其外形呈梨形（見圖），赤道半徑為6378.160km，極半徑為6356.755km，平均半徑為6371.229km。北極突出18.9km，南極凹進(jìn)約30km，中緯度在北半球凹進(jìn)、在南半球凸出。地球表面是高低不平的，而且差距較大，大致可以劃分為大陸和海洋兩部分，其中，海洋面積占70.7%，陸地面積占29.3%。大陸平均高出海平面0.86km，海底平均低于海平面3.7km。1.1地球概述02地球的圈層地球是一個(gè)演化的行星，從一個(gè)原始物質(zhì)均一的球體，經(jīng)分異演化成為具有圈層構(gòu)造的行星。地球的圈層分為外部圈層和內(nèi)部圈層。外部圈層可進(jìn)一步劃分為三個(gè)基本圈層，即水圈、生物圈、大氣圈；內(nèi)部圈層也可進(jìn)一步劃分為三個(gè)基本圈層，即地殼、地幔和地核。1.2地球的圈層地球外部各圈層之間相互聯(lián)系、相互制約，形成人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境，如圖所示。1.2.1外部圈層1.水圈水圈是由地球表層水體構(gòu)成的連續(xù)但不規(guī)則的圈層。水圈的水處于不間斷的循環(huán)運(yùn)動(dòng)之中，它包括海洋、冰川、江河、湖泊、沼澤和地下水等。水在運(yùn)動(dòng)的過程中與地表巖石相互作用，促進(jìn)了各種地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育，改變了地貌特征。2.生物圈生物圈是地球表層生物及其生存環(huán)境的總稱，生物包括動(dòng)物、植物和微生物。生物圈占有大氣圈的底部、水圈的全部和巖石圈的上部，它是大氣圈、水圈和巖石圈相互滲透、相互影響的結(jié)果，是最活躍的圈層。生物在其生命活動(dòng)過程中，通過光合作用、新陳代謝等方式產(chǎn)生一系列的生物地質(zhì)作用，以改變地殼表層物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)；同時(shí)生物的繁衍活動(dòng)和遺體的堆積，也為形成有用礦物提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。1.2.1外部圈層3.大氣圈大氣圈包圍著地球，它是由氣體和懸浮物組成的復(fù)雜系統(tǒng)，它的主要成分是N2和O2，提供生物需要的CO2和O2。它是地球自然環(huán)境的重要組成部分，對(duì)地貌形態(tài)的變化產(chǎn)生極大的影響。大氣圈又劃分為五個(gè)圈層，即對(duì)流層（厚度為16～18km）、平流層（從對(duì)流層頂?shù)郊s50km高空）、中間層（從平流層頂?shù)郊s85km高空）、熱層（從中間層頂?shù)?00～800km高空）、散逸層（從熱層頂?shù)酵鈱涌臻g）。風(fēng)霜雨雪、云霧冰雹等天氣變化多發(fā)生在對(duì)流層內(nèi)，平流層中存在的大量臭氧可以強(qiáng)烈吸收太陽紫外線，對(duì)生物形成天然保護(hù)。1.2.1外部圈層地球內(nèi)部是由不同形態(tài)、不同物質(zhì)的圈層構(gòu)成的。由于人類對(duì)地球內(nèi)部無法進(jìn)行直接的觀察，因此對(duì)地球內(nèi)部圈層的劃分主要是依據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播速度的變化情況。根據(jù)對(duì)地震資料的研究，發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部地震波的傳播速度在兩個(gè)深度上做跳躍式變化，這種現(xiàn)象反映出地球內(nèi)部物質(zhì)以這兩個(gè)深度作為分界面（不連續(xù)面），上分界面被稱為“莫霍界面”，下分界面被稱為“古登堡界面”。1.2.2內(nèi)部圈層根據(jù)這兩個(gè)分界面，把地球內(nèi)部構(gòu)造分為地殼、地幔、地核三個(gè)圈層，如圖所示。各圈層的化學(xué)成分、密度、壓力、溫度等都各不相同，它們組成同心圓的圈層構(gòu)造，同類物質(zhì)大致在相同的深度。1.2.2內(nèi)部圈層1.地殼（0～33km）在地球形成初期，由于元素衰變、外界行星撞擊等，地球的平均溫度高達(dá)2000℃，導(dǎo)致地球內(nèi)部的大部分物質(zhì)開始熔融，低熔點(diǎn)組分即較原始物質(zhì)密度小者向上浮動(dòng)，形成原始的地殼。地殼由堅(jiān)硬的巖層和巖層風(fēng)化后所形成的土層組成。地殼的平均密度為2.6～2.9g/cm3。組成地殼的物質(zhì)主要是地球中比較輕的硅鎂和硅鋁等物質(zhì)。地殼厚度極不均勻，大陸地殼的平均厚度為33km，我國青藏高原的地殼厚度達(dá)70km左右。大洋地殼的平均厚度為5～8km。地殼約占地球體積的0.5%，質(zhì)量占地球質(zhì)量的0.8%。地殼的上層為硅鎂層，相對(duì)密度為2.6～2.7g/cm3；地殼的下層為硅鋁層，相對(duì)密度為2.8～2.9g/cm3。地殼最薄處約為1.6km(在海底海溝溝底處)，而其最厚處則約為70km。1.2.2內(nèi)部圈層地球形成至今有45億～46億年的歷史，其地殼部分則是后來才形成的。按地殼中所含放射性元素的衰減規(guī)律，目前測得的地殼年齡約為38億年。人類的工程活動(dòng)目前仍限制在地殼的范圍之內(nèi)。組成地殼的化學(xué)元素有百余種，但各元素的含量極不均勻，最主要的化學(xué)成分如表所示。1.2.2內(nèi)部圈層2.地幔（33～2900km）地幔是介于地殼和地核之間的圈層，主要由鉻、鐵、鎳、二氧化硅等物質(zhì)組成。地幔約占地球體積的83.3%，質(zhì)量占地球質(zhì)量的67.8%，是地球的主體部分。根據(jù)地震波速的變化，地幔分為上地幔和下地幔。上地幔的平均密度為3.5g/cm3，上地幔的物質(zhì)成分可能與隕石相當(dāng)，它們是由含F(xiàn)e、Mg多的硅酸鹽礦物組成，其主要是橄欖質(zhì)超基性巖石。在上地幔上部60～250km存在一個(gè)由塑性物質(zhì)組成的圈層，被稱為軟流層。按地?zé)嵩鰷芈释扑?，軟流層的溫度可達(dá)700～1300℃，是高溫熔融的巖漿發(fā)源地。1.2.2內(nèi)部圈層在上地幔上部60～250km存在一個(gè)由塑性物質(zhì)組成的圈層，被稱為軟流層。按地?zé)嵩鰷芈释扑?，軟流層的溫度可達(dá)700～1300℃，是高溫熔融的巖漿發(fā)源地。軟流圈以上的固體圈層(包括地殼及軟流圈以上的上地幔部分)為巖石圈，它具有剛性特性。巖石圈下因存在著溫度高、塑性大的軟流層而易于移動(dòng)，地球表層的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要是在巖石圈范圍內(nèi)進(jìn)行的。根據(jù)地質(zhì)學(xué)中的板塊構(gòu)造學(xué)說，地殼是由若干塊相互獨(dú)立的巨大構(gòu)造單元——“板塊”組合而成的。1.2.2內(nèi)部圈層這些巨大的板塊被一些構(gòu)造活動(dòng)帶和轉(zhuǎn)換斷層分割開來，彼此之間又分別以不同的速度向不同的方向在地幔軟流層上緩慢漂移。目前認(rèn)為，對(duì)全球構(gòu)造的基本格局起主導(dǎo)作用的有六大板塊，即太平洋板塊、歐亞板塊、美洲板塊、非洲板塊、大洋洲板塊和南極洲板塊。1.2.2內(nèi)部圈層下地幔在地表下1000～2900km，除硅酸鹽外，主要由鐵鎂氧化物和硫化物組成，物質(zhì)比重也明顯增大，密度高達(dá)5.1g/cm3。一般認(rèn)為，下地幔的化學(xué)成分與上地幔相似，物質(zhì)呈固態(tài)，可能比上地幔含有更多的鐵。3.地核（大于2900km）鐵占地球質(zhì)量的1/3，鐵的熔融和下沉形成地核。按地震波波速的分布，地核可分為外地核、內(nèi)地核和過渡層三層。（2）內(nèi)地核。內(nèi)地核的厚度約為1216km，其主要成分是鐵、鎳等重金屬及其氧硫化物，平均密度約為12.9g/cm3，又叫鐵鎳核心，物質(zhì)呈固體狀態(tài)。（1）外地核。外地核在地表以下2900～4642km，據(jù)推測可能是液態(tài)的，主要由熔融狀態(tài)的鐵、鎳混合物及少量硅、硫等輕元素組成，其平均密度約為10.5g/cm3。（3）過渡層。過渡層位于內(nèi)地核和外地核之間，厚度約為515km，物質(zhì)狀態(tài)從液態(tài)過渡到固態(tài)。1.2.2內(nèi)部圈層03地球的物理性質(zhì)地球的物理性質(zhì)反映了地球內(nèi)部的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征，其物理性質(zhì)主要如下：1.密度地球的密度是地球的質(zhì)量與體積之比。根據(jù)地震資料得知，地球密度是隨著深度的加深而增大的，并且在地下若干深度處密度呈跳躍式變化。澳大利亞學(xué)者布倫推導(dǎo)的結(jié)果顯示：地殼表層的密度為2.7g/cm3，地下33km處為3.32g/cm3，大約2990km處密度由5.56g/cm3突增至9.98g/cm3，至6371km處達(dá)11.51g/cm3。1.3地球的物理性質(zhì)2.重力重力是指地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生的引力和該物體隨地球自轉(zhuǎn)而引起的慣性離心力的合力。在赤道地心引力最小，離心力最大，故重力值最小；而在兩極附近重力值最大。重力加速度的變化范圍為g=9.78～9.83m/s2。重力加速度在地表為9.82m/s2，到下地幔的底部(2900km)達(dá)到最大值10.37m/s2。在地核中重力加速度開始迅速減小，到6000km深度時(shí)為1.26m/s2，到地球核心時(shí)達(dá)到零。1.3地球的物理性質(zhì)3.地壓地壓是指地球內(nèi)部的壓力，主要是靜壓力。它是由上覆巖石的重量引起的，且隨深度的增加而逐漸增大（見表）。地壓還包括由地殼運(yùn)動(dòng)引起的地應(yīng)力。在各地區(qū)，由于當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的差異，具體地段的壓力可能較表列數(shù)據(jù)略有增減。1.3地球的物理性質(zhì)4.地溫地溫又稱地?zé)?，系指地球?nèi)部的熱量。地球的溫度有兩種情況：一種是地球外部的溫度，其熱力來自太陽輻射能；另一種是地球內(nèi)部的溫度，其熱力來源于地球內(nèi)部放射性元素衰變釋放的熱能，以及重力分異能、化學(xué)能和地球轉(zhuǎn)動(dòng)能等。根據(jù)地溫的來源和分布，地下溫度帶可分為以下三層：1.3地球的物理性質(zhì)（1）變溫帶。地表層不很深的部位，其平均深度大約為15m，溫度來自太陽輻射能。（2）常溫層。溫度與當(dāng)?shù)氐某Ｄ昶骄鶞囟纫恢碌牡貛?。?）增溫層。常溫層以下，溫度來源于放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能以及重力能、地球旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)化的熱量。地溫在100km深處大約為1300℃，這個(gè)溫度值恰恰是地幔上部玄武巖的熔點(diǎn)。地球上大部分地區(qū)，從常溫帶向下平均每加深100m，溫度升高3℃左右，這種每加深100m溫度增加的數(shù)值，叫作地?zé)嵩鰷芈驶虻販靥荻取Ｓ捎诟鞯氐刭|(zhì)構(gòu)造、巖石導(dǎo)熱性能、巖漿活動(dòng)、放射性元素的存在以及水文地質(zhì)等因素的差異，不同地區(qū)的地?zé)嵩鰷芈适遣煌?。一個(gè)地區(qū)的實(shí)際地?zé)嵩鰷芈蚀笥谄骄責(zé)嵩鰷芈蕰r(shí)，稱該地區(qū)有地?zé)岙惓！５責(zé)岙惓^(qū)蘊(yùn)藏著豐富的熱水和蒸汽資源，是開發(fā)新能源的廣闊天地。1.3地球的物理性質(zhì)（1）磁偏角。磁偏角是指地磁子午線與地理子午線之間的夾角。在我國大部分地區(qū)，地磁偏角的范圍為-10°～＋2°。（2）磁場強(qiáng)度。磁場強(qiáng)度是指地球上某一點(diǎn)單位磁極所受的磁力大小，一般隨緯度增高而增強(qiáng)。（3）磁傾角。磁傾角是指磁針與水平面的夾角。各地的磁傾角不一致。地質(zhì)羅盤上磁針有一端往往捆有細(xì)銅絲，使磁針保持水平，以校正磁傾角的影響。5.地磁地球類似一個(gè)巨大的球形磁體，在它周圍存在著磁場，稱地磁。地磁場有磁南極和磁北極之分。公元前3世紀(jì)的戰(zhàn)國時(shí)期，我國就已利用磁性發(fā)明了指南儀器——司南。后來人們發(fā)現(xiàn)地磁極與地理極的位置是不一致的，兩者交角為11.5°。地磁的三要素如下：1.3地球的物理性質(zhì)根據(jù)地磁三要素的分布規(guī)律可以計(jì)算出某地地磁三要素的理論值。但是，由于地下物質(zhì)分布不均，某些地區(qū)實(shí)測數(shù)值與理論計(jì)算值不一致，這種現(xiàn)象叫地磁異常。因此，地磁異常的研究對(duì)查明深部地質(zhì)構(gòu)造和尋找鐵、鎳礦床有著特殊的意義。地磁場是隨時(shí)間變化的，地質(zhì)歷史時(shí)期的磁場稱為古地磁場。引起地磁異常的原因，一方面是地下有磁性巖體或礦體存在；另一方面是地下巖層可能發(fā)生劇烈變位。通過對(duì)巖石中剩余磁性大小和方向的研究，可以追溯地質(zhì)歷史時(shí)期地球磁場的特性、變化和磁極移動(dòng)情況，對(duì)研究大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)歷史、古氣候及探索地球起源有著重要意義。1.3地球的物理性質(zhì)04地質(zhì)作用在漫長的地質(zhì)歷史發(fā)展中，地球一直處在不斷的運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展之中，形成了不同的地表形態(tài)。有些地方因遭受擠壓而抬起形成高山，有些地方因凹陷下沉而形成海洋；高山不斷遭受剝蝕會(huì)被夷為平地，海洋又會(huì)不斷被泥土充填變成平原；堅(jiān)硬巖石破碎成為松軟泥沙，而松軟泥沙不斷沉積壓密形成新的巖石。這種由于自然動(dòng)力引起地球（主要是巖石圈和地幔）的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地表形態(tài)發(fā)生變化的作用，稱為地質(zhì)作用。由地質(zhì)作用所引起的各種自然現(xiàn)象，稱為地質(zhì)現(xiàn)象。引起地質(zhì)作用的自然力，稱為地質(zhì)營力。1.4地質(zhì)作用少數(shù)地質(zhì)作用表現(xiàn)為短暫而迅速，如地震、山洪、火山噴發(fā)等；而大多數(shù)的地質(zhì)作用則表現(xiàn)為長期緩慢的改變，不易被察覺，但這種長期的地質(zhì)作用經(jīng)過長時(shí)間的累積往往會(huì)造成更為巨大的后果，如高山被剝蝕夷平、海洋被淤填等。例如，喜馬拉雅山地區(qū)在幾千萬年以前是一片汪洋，由于地殼不斷抬升才形成了現(xiàn)在的世界屋脊。1.4地質(zhì)作用產(chǎn)生地質(zhì)作用的地質(zhì)營力的能量來源有來自地球內(nèi)部的，稱為內(nèi)能；有來自地球外部的，稱為外能。內(nèi)能主要有地內(nèi)熱能、重力能、地球旋轉(zhuǎn)能等；外能主要有太陽輻射熱、潮汐能和生物能等。1.4.1地質(zhì)作用的能量來源1.內(nèi)能（1）地內(nèi)熱能。據(jù)計(jì)算，地內(nèi)每年產(chǎn)生的總熱量與經(jīng)地表每年散失的總熱量相抵后還有剩余，這部分剩余熱能便是巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用的主要能量來源。①放射性熱能是由地球內(nèi)部的放射性元素蛻變而產(chǎn)生的。②重力分異產(chǎn)生的熱能是地球物質(zhì)在地心引力作用下按不同比重發(fā)生分異的過程中，由釋放出的位能轉(zhuǎn)化成的熱能。1.4.1地質(zhì)作用的能量來源③沖擊、壓縮產(chǎn)生的熱能是地球在由星際物質(zhì)聚積而成的過程中，微星體高速?zèng)_擊地球時(shí)的巨大動(dòng)能轉(zhuǎn)變而來的。另外，原始地球在自身重力作用下壓縮，體積逐漸收縮而產(chǎn)生壓縮熱。地球內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，結(jié)晶時(shí)會(huì)釋放熱，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能也可以轉(zhuǎn)為熱能。（2）重力能。重力能是地心引力給予物體的位能。（3）地球旋轉(zhuǎn)能。地球旋轉(zhuǎn)能是地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力給予地球表層物質(zhì)的能。它包括離心力、離極力和科里奧利力。①離心力的大小隨緯度而異，兩極為零，赤道最大。地表離心力的水平力平行于地表相應(yīng)點(diǎn)沿經(jīng)向的切線，并指向低緯度，其大小在兩極和赤道均為零，在中緯度最大。②離極力的方向指向赤道，促成表層物質(zhì)向赤道運(yùn)動(dòng)。③科里奧利力影響著地球表層物質(zhì)沿緯向或經(jīng)向的運(yùn)動(dòng)。1.4.1地質(zhì)作用的能量來源（3）生物能。生物能是生命活動(dòng)經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的能。其中，人類大規(guī)模改造自然的活動(dòng)，更是重要的能的表現(xiàn)形式。（4）其他能源。地表還有來自外層空間的宇宙射線、隕石沖擊能，以及地表發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和結(jié)晶釋放的熱。2.外能（1）太陽輻射熱。太陽輻射熱是太陽向地球輸送的熱，其中60%被大氣、大陸和海洋吸收，成為大氣圈、水圈和生物圈賴以活動(dòng)、發(fā)育，并相互進(jìn)行物質(zhì)、能量交換的主要能源，并由此產(chǎn)生了一系列外營力，如風(fēng)、流水、冰川、波浪等。（2）潮汐能。潮汐能是因日、月對(duì)旋轉(zhuǎn)著的地球的各點(diǎn)的引力不斷變化而產(chǎn)生的能。在它的作用下，地球上的海水會(huì)發(fā)生潮汐現(xiàn)象。潮汐具有機(jī)械能，是海洋中的地質(zhì)營力之一。1.4.1地質(zhì)作用的能量來源根據(jù)地質(zhì)作用的動(dòng)力來源和作用部位的不同，可將地質(zhì)作用分為內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用和外動(dòng)力地質(zhì)作用。內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用是由地球內(nèi)部的能量引起的，且主要作用在地殼表層的地質(zhì)作用，也稱為內(nèi)力地質(zhì)作用；外動(dòng)力地質(zhì)作用是由地球外部的能量引起的，且主要作用在巖石圈的地質(zhì)作用，也稱為外力地質(zhì)作用。按照地質(zhì)作用的形式，還可以對(duì)地質(zhì)作用做進(jìn)一步劃分（見表，續(xù)表見下頁）。1.4.2地質(zhì)作用的種類1.4.2地質(zhì)作用的種類1.內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用的種類（1）構(gòu)造作用。由地球內(nèi)力引起的巖石圈（主要是地殼）的變形和變位，稱為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，也稱為地殼運(yùn)動(dòng)所以，水平運(yùn)動(dòng)也被稱為造山運(yùn)動(dòng)。垂直運(yùn)動(dòng)常形成規(guī)模不等的隆起和凹陷，引起海侵、海退，導(dǎo)致海陸發(fā)生變化。按運(yùn)動(dòng)的方向，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可以分為水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)（也叫升降運(yùn)動(dòng)）。水平運(yùn)動(dòng)常常使巖石沿水平方向拉伸、擠壓和位移，形成褶皺和斷裂，在大的構(gòu)造上形成山系、地塹和裂谷。所以，大面積的垂直運(yùn)動(dòng)又稱為造陸運(yùn)動(dòng)。水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)兩種形式往往相伴產(chǎn)生。1.4.2地質(zhì)作用的種類（2）巖漿作用。巖漿作用是指地殼深處的巖漿在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)破裂帶時(shí)，沿破裂帶上升侵入到地殼內(nèi)（侵入作用）或噴出地面（火山作用、噴出作用），冷凝成巖石的全過程。1.4.2地質(zhì)作用的種類（3）變質(zhì)作用。變質(zhì)作用是指由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)和化學(xué)活動(dòng)性流體的影響，使地殼深處巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造（有時(shí)還有化學(xué)成分）等在固體狀態(tài)下發(fā)生了不同程度的質(zhì)變過程。（4）地震作用。地震作用是指由地震引起的巖石圈物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用。2.外動(dòng)力地質(zhì)作用的種類（1）風(fēng)化作用。風(fēng)化作用是指在溫度、水溶液、大氣和生物等因素的作用下，使巖石在原地遭到破壞的作用。1.4.2地質(zhì)作用的種類（4）沉積作用。沉積作用是指被各種外動(dòng)力搬運(yùn)的物質(zhì)在適當(dāng)環(huán)境下發(fā)生沉積，形成松散沉積物的作用。（5）硬結(jié)成巖作用。硬結(jié)成巖作用是指松散沉積物固結(jié)成巖石的作用。（2）剝蝕作用。剝蝕作用是指地面流水、地下水等各種外動(dòng)力在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)地殼表層造成破壞并將風(fēng)化物剝離原地的作用。（3）搬運(yùn)作用。搬運(yùn)作用是指剝蝕下來的物質(zhì)被各種外動(dòng)力遷移至他處的作用。1.4.2地質(zhì)作用的種類（1）簡述地球的圈層構(gòu)造及其特征，并做簡易示意圖。（2）結(jié)合所學(xué)知識(shí)，說說你眼中的地球。（3）結(jié)合所學(xué)地質(zhì)作用知識(shí)，觀察身邊的地質(zhì)現(xiàn)象，分析其是由哪種地質(zhì)作用造成的。思維拓展謝謝觀看模塊2礦物與巖石010203礦物巖漿巖沉積巖PART

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THREE04變質(zhì)巖PART

FOUR目錄CONTENTS01礦物人類工程活動(dòng)都是在地殼表層進(jìn)行的，而組成地殼的主要物質(zhì)成分是巖石。巖石是在自然地質(zhì)作用下，由一種或多種礦物以一定的規(guī)律組成的集合體。目前，自然界中已發(fā)現(xiàn)的礦物有3300多種，但常見的只有五六十種，而構(gòu)成巖石主要成分的不過二三十種。通常把在巖石中構(gòu)成巖石主要成分并決定巖石性質(zhì)的礦物稱為造巖礦物，如常見的長石、石英、輝石、角閃石、黑云母、橄欖石、方解石、白云石等。造巖礦物對(duì)巖石性質(zhì)影響顯著，對(duì)鑒定巖石類型起著重要作用。因此，認(rèn)識(shí)和學(xué)會(huì)鑒定這些造巖礦物是鑒別巖石的基礎(chǔ)。2.1礦物礦物是指地殼中的化學(xué)元素在地質(zhì)作用下形成的、具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的單質(zhì)或化合物。自然界中只有少數(shù)礦物是以自然元素形式出現(xiàn)的，如硫黃（S）、金剛石（C）、自然金（Au）（見圖）等。2.1.1礦物的概念及類型絕大多數(shù)礦物是由兩種或兩種以上元素組成的化合物，如石英（SiO2）、方解石（CaCO3）、石膏（CaSO4·2H2O）等。礦物除少數(shù)呈液態(tài)(如水銀、石油、水)和氣態(tài)(如CO2、H2S、天然氣)外，絕大多數(shù)都呈固態(tài)，如石英、正長石、斜長石、云母、滑石、橄欖石、雌黃、雄黃、辰砂、剛玉等，如圖所示。2.1.1礦物的概念及類型（a）石英（b）正長石（c）黑云母固體礦物按其內(nèi)部構(gòu)造不同，可分為晶質(zhì)體和非晶質(zhì)體兩種。晶質(zhì)體的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、分子）有規(guī)律地排列，往往具有規(guī)則的幾何外形，如巖鹽（見圖）。2.1.1礦物的概念及類型非晶質(zhì)體的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列則是雜亂無章沒有規(guī)律的，因此不具有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙、蛋白石、玉髓（SiO2·nH2O）（見圖）和褐鐵礦（Fe2O3·nH2O）等。地殼中的礦物絕大部分是晶質(zhì)體。2.1.1礦物的概念及類型自然界的礦物按其成因可分為以下三大類型：（1）原生礦物（也叫內(nèi)生礦物）。原生礦物是在成巖或成礦的時(shí)期內(nèi)，從巖漿熔融體中經(jīng)冷凝結(jié)晶過程所形成的礦物，如石英、長石、橄欖石、普通輝石（見圖）、普通角閃石等。2.1.1礦物的概念及類型（2）次生礦物（也叫外生礦物）。次生礦物是在地表各種外力作用下形成的礦物，如高嶺石、方解石、白云石等。自然界中有六種礦物或礦物族是最為常見的，它們組成了人們賴以生存的地球表面的95%的固體物質(zhì)。（3）變質(zhì)礦物。變質(zhì)礦物是在變質(zhì)作用過程中形成的礦物，如藍(lán)晶石、十字石、紅柱石、石榴子石、蛇紋石等。它們的含量決定了巖石的名稱及其主要性質(zhì)，如表所示，表見下頁2.1.1礦物的概念及類型2.1.1礦物的概念及類型2.1.1礦物的概念及類型一般可以根據(jù)礦物的定名大概知道它屬于哪一類礦物，礦物定名的規(guī)律如表所示。每一種礦物都具有一定的物理性質(zhì)，它們是礦物化學(xué)成分與內(nèi)部構(gòu)造的綜合體現(xiàn)。所以，可以根據(jù)礦物的物理性質(zhì)來識(shí)別和鑒定它們。準(zhǔn)確鑒定礦物需要借助化學(xué)分析和各種儀器，但對(duì)于一般常見礦物，用肉眼即可進(jìn)行初步鑒定。肉眼鑒定所依據(jù)的是礦物的一般物理性質(zhì)。下面著重介紹用肉眼和簡單工具（如硬度計(jì)、毛瓷板、放大鏡和小鋼刀等）就可分辨的物理性質(zhì)。2.1.2礦物的物理性質(zhì)1.礦物的形態(tài)礦物的形態(tài)（或形狀），是指礦物的單個(gè)晶體外形或集合體的狀態(tài)。每種礦物一般都具有一定的形態(tài)，因此礦物的形態(tài)可以幫助識(shí)別礦物。（1）礦物單體的形態(tài)。礦物單晶體有的沿一個(gè)方向延伸，呈柱狀（如角閃石）、針狀、纖維狀等；有的沿兩個(gè)方向延展，呈板狀（如石膏）、片狀（如云母）等；有的沿三個(gè)方向大致相等發(fā)育，呈等軸狀（如方解石）或粒狀（如白云石），如圖所示。2.1.2礦物的物理性質(zhì)1—正長石；2—斜長石；3—石英；4—角閃石；5—輝石；6—橄欖石；7—方解石；8—白云石；9—石膏；10—綠泥石；11—云母；12—黃鐵礦；13—石榴子石（2）礦物集合體的形態(tài)。同種礦物多個(gè)單體聚集在一起的整體稱為礦物集合體。集合體的形態(tài)主要取決于礦物的單體形態(tài)、特征和它們之間的排列方式。礦物單體如果為一向延伸，其集合體常為纖維狀（如纖維石膏）、柱狀、針狀或毛發(fā)狀；單體如果為兩向延展，其集合體常為片狀、板狀或鱗片狀；單體如果為三向等長，其集合體常為粒狀(肉眼能分辨礦物顆粒)或塊狀(肉眼不能分辨礦物顆粒)。2.1.2礦物的物理性質(zhì)塊狀集合體中的堅(jiān)實(shí)者稱為致密塊狀（如石英），疏松者稱為土狀（如高嶺土）。此外，還有些特殊形態(tài)的集合體。下面簡單介紹幾種：①放射狀。由長柱狀或針狀礦物以一點(diǎn)為中心向外呈放射狀排列而成，形似菊花。②晶簇。在巖石的空洞或裂隙中，叢生于同一基底，另一端朝向自由空間發(fā)育而具完好晶形的簇狀單晶體群，如下圖所示。③鮞狀和豆?fàn)?。礦物由許多小圓球組成，圓球內(nèi)部有同心圓構(gòu)造，其中顆粒大小如魚子的稱為鮞狀（如赤鐵礦），顆粒大小如豆的稱為豆?fàn)睢?.1.2礦物的物理性質(zhì)④鐘乳狀。形似冬季屋檐下凝結(jié)的冰錐，橫切面呈圓形，內(nèi)部具有同心層狀構(gòu)造，有時(shí)還兼有放射狀構(gòu)造（如方解石）。⑤葡萄狀、腎狀和結(jié)核狀。形似葡萄的稱為葡萄狀，形似腎的稱為腎狀，其內(nèi)部均具有同心層狀及放射狀構(gòu)造。不規(guī)則球形或橢球形的稱為結(jié)核狀，其內(nèi)部有時(shí)有同心層狀，有時(shí)有放射狀構(gòu)造。2.1.2礦物的物理性質(zhì)2.礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)是指礦物對(duì)自然光的吸收、反射和折射所表現(xiàn)出的各種性質(zhì)。（1）顏色和條痕。顏色是礦物最直觀的性質(zhì)之一，礦物的顏色指礦物對(duì)可見光中不同光波選擇吸收和反射后映入人眼的現(xiàn)象，根據(jù)成色原因可分為如下幾種：①自色。自色是指由于礦物本身的化學(xué)成分中含有帶色的元素而呈現(xiàn)的顏色，即礦物本身所固有的顏色。例如，赤鐵礦多呈紅色，黃鐵礦多呈黃銅色，黃銅礦呈深黃銅色，孔雀石呈翠綠色等。自色是鑒定礦物的重要特征。②他色。他色是指由非礦物本身固有的組分所引起的不很固定的顏色。例如，純凈的石英為無色，含有雜質(zhì)或致色元素時(shí)，可呈現(xiàn)出不同的顏色，如黃水晶、煙水晶、紫水晶等。他色一般無鑒定意義。2.1.2礦物的物理性質(zhì)③假色。由光的干涉、衍射等物理光學(xué)過程所引起的顏色。例如，斑銅礦氧化表面上呈現(xiàn)藍(lán)紫斑駁的顏色，稱為倩色；白云母、冰洲石等無色透明礦物晶體內(nèi)部，沿裂隙面、解理面所呈現(xiàn)的相似于虹霓般的彩色，稱為暈色；歐泊、拉長石等礦物中不均勻分布的藍(lán)、綠、紅、黃等，隨觀察角度而閃爍變幻或徐徐變化的彩色，稱之為變彩。2.1.2礦物的物理性質(zhì)④條痕。條痕是指礦物粉末的顏色，通常由礦物在白色無釉瓷板上擦劃時(shí)留下的粉末痕跡而得出。條痕顏色較礦物塊體的顏色固定，它對(duì)于不透明的金屬礦物和色彩鮮明的透明礦物具有重要的鑒定意義。例如，赤鐵礦因形態(tài)的不同可分別呈鐵黑、鋼灰、褐紅等色，但它的條痕均為櫻紅色；黃鐵礦呈淺黃銅色，而條痕呈綠黑色。2.1.2礦物的物理性質(zhì)（2）光澤。光澤是指礦物新鮮表面對(duì)可見光的反射能力。根據(jù)反光強(qiáng)弱與特征，光澤可分為金屬光澤、半金屬光澤和非金屬光澤，其中非金屬光澤又可細(xì)分為多種。光澤的分類、特征描述和舉例如表所示。2.1.2礦物的物理性質(zhì)（3）透明度。透明度是指礦物允許可見光透過的程度。常以1cm厚的礦物塊體為基礎(chǔ)觀察可見光透過的情形。能允許絕大部分光透過，即隔著約1cm厚的礦物塊體可清晰看到礦物后面物體輪廓的細(xì)節(jié)，稱之為透明，如水晶、冰洲石。2.1.2礦物的物理性質(zhì)基本上不容許光透過，即隔著約1cm厚的礦物塊體觀察時(shí)，完全見不到礦物后面的物體，稱之為不透明，如磁鐵礦。透明和不透明之間可有過渡類型，如石膏。3.礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物的力學(xué)性質(zhì)是指礦物在受力后表現(xiàn)出來的物理性質(zhì)。（1）硬度。硬度是指礦物抵抗外力刻劃、壓入或研磨的能力。德國礦物學(xué)家摩爾（F.Mobs）取自然界常見的10種礦物作為標(biāo)準(zhǔn)，將硬度分為1～10度10個(gè)等級(jí)，此即摩氏硬度（見表2-4）。2.1.2礦物的物理性質(zhì)（2）解理和斷口。礦物晶體在外力作用下沿一定方向裂開成光滑平面的性質(zhì)，稱為解理。由此產(chǎn)生的光滑平面，稱為解理面。礦物在外力作用下沿不定方向破裂而形成的凹凸不平的破裂面，稱為斷口。示解理可根據(jù)解理面方向的數(shù)目分為一組解理（如云母）、二組解理（如長石、輝石與角閃石）、三組解理（如方解石）及多組解理，如圖2-8和圖2-9所示，圖片見下頁。2.1.2礦物的物理性質(zhì)2.1.2礦物的物理性質(zhì)圖2-8圖2-9根據(jù)晶體受力時(shí)是否易于沿解理面破裂，以及解理面的大小和平整光滑程度，可將解理分為以下幾級(jí)：②完全解理：易于沿解理面分裂，解理面顯著而平整，如螢石、方解石等。③中等解理：常沿解理面分裂，解理面清楚但不很平整，且不連續(xù)，如正長石、輝石等。①極完全解理：極易沿解理面分裂成薄片，解理面平整光滑，如云母。④不完全解理：沿解理面分裂較為困難，解理面很不平整、不連續(xù)，如磷灰石。⑤極不完全解理：無解理，如石英。2.1.2礦物的物理性質(zhì)斷口的形態(tài)常具有一定的特征，如貝殼狀（石英，見圖）、鋸齒狀（石膏）、平坦?fàn)睿▔K狀高嶺石）、土狀（鋁土礦）、粒狀（大理石）等。2.1.2礦物的物理性質(zhì)4.其他性質(zhì)有些礦物還具有獨(dú)特的性質(zhì)，如彈性(指礦物受外力作用時(shí)發(fā)生彎曲而不斷裂，外力撤除后即能恢復(fù)原狀的性質(zhì)，如云母)、撓性(指礦物受外力作用時(shí)發(fā)生彎曲而未斷開，但外力解除后不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)，如綠泥石、滑石)、延展性（指礦物受外力的拉引或錘擊、滾軋時(shí)，能拉伸成細(xì)絲或展成薄片而不破裂的性質(zhì)，如自然金等）、磁性(指礦物可被外部磁場吸引或排斥的性質(zhì)，如磁鐵礦)、滑感(滑石)、咸味(巖鹽)、比重大（重晶石）、臭味（硫黃）等物理性質(zhì)，以及與冷稀鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生CO2氣泡(如圖所示的方解石)等現(xiàn)象。礦物的這些獨(dú)特的性質(zhì)對(duì)鑒別某些礦物有重要意義。2.1.2礦物的物理性質(zhì)2.1.2礦物的物理性質(zhì)另外，黃鐵礦、石膏、云母、方解石、黏土礦物在評(píng)定巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)時(shí)具有重要的意義。因?yàn)辄S鐵礦遇水和氧時(shí)易形成硫酸，可使巖石被迅速、劇烈地破壞。石膏具有較大的可溶性和膨脹性，受水作用后易于溶濾而在巖石中形成空洞。云母極易分裂成薄片，常以夾層狀包含在巖石中，使巖石的強(qiáng)度降低、性質(zhì)不均勻，容易碎裂成單獨(dú)的板塊，特別是含鐵質(zhì)的黑云母，較白云母更易受到破壞。方解石在一定條件下可溶解于水形成溶洞，不僅使巖石的強(qiáng)度降低而且會(huì)產(chǎn)生滲透。黏土礦物（高嶺石、蒙脫石、伊利石）遇水易軟化，強(qiáng)度很低，極易產(chǎn)生滑動(dòng)。在鑒定礦物時(shí)，要善于抓住主要矛盾，注意比較各種礦物的異同點(diǎn)，找出各種礦物的特殊點(diǎn)。應(yīng)用表2-5鑒定造巖礦物時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)顏色確定被鑒定的礦物是屬于淺色的（如石英、長石、白云母等）還是深色的（如橄欖石、黑云母、角閃石、輝石等），再以適當(dāng)?shù)奈锲反_定出其硬度范圍，然后觀察分析被鑒定礦物的其他特征，即可做出結(jié)論。表2-5為常見造巖礦物的物理性質(zhì)（見下頁），根據(jù)這些物理性質(zhì)可進(jìn)行造巖礦物的肉眼鑒定。常見造巖礦物的肉眼鑒定，可在實(shí)驗(yàn)課上結(jié)合礦物標(biāo)本進(jìn)行學(xué)習(xí)。2.1.2礦物的物理性質(zhì)2.1.2礦物的物理性質(zhì)續(xù)表見下頁2.1.2礦物的物理性質(zhì)續(xù)表見下頁2.1.2礦物的物理性質(zhì)續(xù)表見下頁2.1.2礦物的物理性質(zhì)續(xù)表見下頁2.1.2礦物的物理性質(zhì)02巖漿巖巖石是礦物（部分為火山玻璃或生物遺?。┑淖匀患象w。它是在地質(zhì)作用下由一種或多種礦物組成的、具有一定結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的自然集合體。2.2巖漿巖根據(jù)成因和形成過程，巖石可分為三大類，即由巖漿活動(dòng)所形成的巖漿巖（火成巖）、由外力作用形成的沉積巖（水成巖）和由變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖。1.巖漿巖的概念巖漿巖又稱火成巖，是由熾熱的巖漿在地下或噴出地表后冷凝固結(jié)而形成的巖石，其占地殼巖石體積的64.7%，是三大類巖石的主體。巖漿是存在于上地幔頂部和地殼深處，以硅酸鹽為主要成分，富含揮發(fā)性物質(zhì)（CO2、CO、SO2、HCl及H2S等），處于高溫（700～1300℃）、高壓（約為數(shù)千兆帕）狀態(tài)下的熔融體。2.2.1巖漿巖的概念及產(chǎn)狀熔融的巖漿可以在上地?；虻貧ど钐庍\(yùn)移，并沿深部的斷裂向上入侵。當(dāng)巖漿向上運(yùn)移時(shí)，由于溫度和壓力的降低，巖漿逐漸冷凝而未到達(dá)地表，稱為巖漿的侵入作用。由侵入作用所形成的巖石稱為侵入巖。侵入巖是被周圍原有巖石封閉起來的三維空間的實(shí)體，故又稱為侵入體。包圍侵入體的原有巖石稱為圍巖。按形成深度可分深成侵入體（一般是在地表3km以下）和淺成侵入體（通常距地表3km以內(nèi)）。一般深成侵入體規(guī)模大，淺成侵入體規(guī)模小。2.2.1巖漿巖的概念及產(chǎn)狀若巖漿沿一定構(gòu)造裂隙通道上升到溢出地表或噴出地表，稱為巖漿的噴出作用，也稱為火山作用。在地表由于噴出作用形成的巖石稱為噴出巖，根據(jù)巖漿噴出的作用方式及其猛烈程度，又可將其分為熔巖和火山碎屑巖兩類。熔巖是指上升的巖漿溢出地表冷凝而成的巖石。火山碎屑巖是指巖漿或它的碎屑物質(zhì)被火山猛烈地噴發(fā)到空中，而后又在地面堆積形成的巖石。2.2.1巖漿巖的概念及產(chǎn)狀2.巖漿巖的產(chǎn)狀巖漿巖的產(chǎn)狀是指巖漿巖體的形態(tài)、大小及其與圍巖的關(guān)系。巖漿巖的產(chǎn)狀是受巖漿的物質(zhì)組成、產(chǎn)出的物理化學(xué)條件以及冷凝地帶的空間環(huán)境的制約和控制的，因此巖漿巖的產(chǎn)狀多種多樣，如圖所示。2.2.1巖漿巖的概念及產(chǎn)狀（1）深成侵入巖體的產(chǎn)狀——巖基和巖株。巖基是一種規(guī)模極大的侵入體，分布面積在60km2以上，形態(tài)不規(guī)則，巖性均勻，巖漿侵入位置深，冷凝速度慢，晶粒結(jié)晶粗大。（2）淺成侵入巖體的產(chǎn)狀——巖脈、巖墻、巖床、巖盤、巖蓋。巖漿侵入圍巖的各種裂隙和斷層中形成的脈狀巖體稱為巖脈或脈巖。近于直立的巖脈稱為巖墻。巖漿沿著圍巖的層面侵入而形成的板狀侵入巖體稱為巖床。巖株出露面積一般小于60km2，平面形狀多呈渾圓形，巖性均一，與圍巖接觸面不平直，邊緣常有規(guī)模較小、形態(tài)規(guī)則或不規(guī)則的侵入體分枝插入圍巖之中。若巖漿侵入成層的圍巖，侵入體的展布與圍巖成層方向大致平行，但其中間部分略向下凹、似盤狀，則稱為巖盤；如果侵入體底平而頂凸、似蘑菇狀，則稱為巖蓋。巖盤與巖蓋，其下部有管狀通道與下面更大的侵入體相通，因此常由黏性大的巖漿形成。2.2.1巖漿巖的概念及產(chǎn)狀（3）噴出巖體的產(chǎn)狀——火山錐、熔巖流。巖漿沿火山頸噴出地表，其噴發(fā)方式主要有兩種：一是巖漿沿管狀通道上涌，從火山口噴發(fā)或溢出，稱為中心式噴發(fā)；二是巖漿沿地殼中狹長的裂隙或斷裂帶溢出，稱為裂隙式噴溢。2.2.1巖漿巖的概念及產(chǎn)狀噴出巖的產(chǎn)狀受其巖漿的成分、黏性、上涌通道的特征、圍巖的構(gòu)造以及地表形態(tài)的控制和影響。常見的噴出巖的產(chǎn)狀有火山錐、熔巖流和熔巖臺(tái)地等。①火山錐。黏性較大的巖漿沿火山口噴出地表，猛烈地爆炸噴發(fā)火山角礫、火山彈及火山渣。這些較粗的固體噴發(fā)物在火山口附近常堆積成火山錐，錐體高達(dá)數(shù)十至數(shù)百米，錐體坡角可達(dá)30°，錐頂有明顯的火山口，如圖所示。2.2.1巖漿巖的概念及產(chǎn)狀②熔巖流和熔巖臺(tái)地。熔巖流由黏性小、易流動(dòng)的巖漿沿火山口或斷裂噴出或溢出地表形成，厚度較小的熔巖流也稱熔巖席或熔巖被。巖漿長時(shí)間、緩慢地溢出地表堆積形成的臺(tái)狀高地稱為熔巖臺(tái)地。2.2.2巖漿巖的化學(xué)成分及礦物成分1.巖漿巖的化學(xué)成分巖漿巖的化學(xué)成分幾乎包括了地殼中所有的元素，但其含量卻差別很大。若以氧化物計(jì)，則以SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O、H2O、TiO2等為主，它們占巖漿巖中化學(xué)元素總量的99%以上，其中SiO2含量最大，約占59.14%，其次是Al2O3，占15.34%。2.2.2巖漿巖的化學(xué)成分及礦物成分巖漿巖中SiO2的含量有一定的規(guī)律性，因此，根據(jù)SiO2含量的多少，可將巖漿巖分為酸性巖類(SiO2含量大于65%)、中性巖類(SiO2含量為52%～65%)、基性巖類(SiO2含量為45%～52%)和超基性巖類(SiO2含量小于45%)四類。相對(duì)富含SiO2和Al2O3的巖石稱為硅鋁質(zhì)巖石，如花崗巖；相對(duì)富含F(xiàn)eO和MgO的巖石稱為鎂鐵質(zhì)巖石，如玄武巖。2.巖漿巖的礦物成分組成巖漿巖的礦物有30多種，但分布最廣泛的只有八種。這八種礦物按顏色深淺分為淺色礦物和深色礦物兩類。淺色礦物富含硅、鋁，有鉀長石、斜長石、石英和白云母等；例如，花崗巖的主要礦物是石英、正長石和黑云母，輝長巖的主要礦物是基性斜長石和輝石。巖漿巖的礦物組成與其化學(xué)成分（硅、鋁、鐵、鎂含量）密切相關(guān)，而巖漿巖的顏色則與其礦物組成（淺色礦物、暗色礦物含量）密切相關(guān)。深色礦物富含鐵、鎂，有橄欖石、輝石、角閃石和黑云母等。其中長石占全部巖漿巖礦物總量的63%，其次是石英，故長石和石英是巖漿巖分類和鑒定的重要依據(jù)。對(duì)具體巖石來講，并不是這些礦物都同時(shí)存在，通常僅是由其中的兩三種主要礦物組成。從基性巖到中性巖再到酸性巖，巖石中硅、鋁含量逐漸增高，鐵、鎂含量逐漸降低；淺色礦物含量逐漸增多，而暗色礦物含量逐漸減少。所以，從基性巖到中性巖再到酸性巖，巖石的顏色逐漸變淺。2.2.2巖漿巖的化學(xué)成分及礦物成分巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造反映了巖石形成環(huán)境與物質(zhì)成分變化的規(guī)律性，與礦物成分一樣是區(qū)分、鑒定巖漿巖的重要標(biāo)志，也是巖石分類和定名的重要依據(jù)之一，同時(shí)還是直接影響巖石強(qiáng)度高低的主要因素。1.巖漿巖的結(jié)構(gòu)巖漿巖的結(jié)構(gòu)是指組成巖石的礦物的結(jié)晶程度、礦物顆粒大小、晶粒形狀及相互結(jié)合的情況。影響巖漿巖結(jié)構(gòu)的主要因素是巖漿的化學(xué)成分（黏度）、物理化學(xué)狀態(tài)（溫度、壓力）及成巖環(huán)境（冷凝、結(jié)晶的時(shí)間與空間）等。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造如果形成深成巖的巖漿埋藏深、冷凝緩慢，晶體結(jié)晶時(shí)間充裕，則在適宜的空間中能形成自形程度高、晶形好、晶粒粗大的礦物晶體；相反，噴出地表的巖漿由于冷凝速度快，結(jié)晶時(shí)間不足，故其形成的噴出巖多為非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造按照不同標(biāo)準(zhǔn)，巖漿巖的結(jié)構(gòu)可分為多種類型。（1）按結(jié)晶程度分類。根據(jù)礦物的結(jié)晶程度，巖石結(jié)構(gòu)可分為全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和玻璃質(zhì)（非晶質(zhì)）結(jié)構(gòu)，如圖所示。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1—全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；2—半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；3—非晶質(zhì)（玻璃質(zhì)）結(jié)構(gòu)①全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)是指全部由結(jié)晶礦物組成的結(jié)構(gòu)。全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)是巖漿在溫度緩慢降低的情況下形成的，通常是深成侵入巖具有的結(jié)構(gòu)，如花崗巖等，如圖（a）所示。②半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)是指既有礦物晶體又有玻璃質(zhì)共存的結(jié)構(gòu)。半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)主要是淺成巖具有的結(jié)構(gòu)，有時(shí)在噴出巖中也能見到，如流紋巖、粗面巖，如圖（b）所示。③非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)是指巖石全部由非晶質(zhì)礦物組成的結(jié)構(gòu)，又稱玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)是在巖漿噴出地表迅速冷凝以致結(jié)晶時(shí)間不足的情況下形成的，為噴出巖特有的結(jié)構(gòu)，如黑耀巖等，如圖（c）所示。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（2）按礦物晶粒大小分類。根據(jù)礦物晶粒的大小，巖石的結(jié)構(gòu)可分為粗粒結(jié)構(gòu)（顆粒直徑大于5mm）、中粒結(jié)構(gòu)（顆粒直徑為1～5mm）、細(xì)粒結(jié)構(gòu)（顆粒直徑為0.1～1mm）和微粒結(jié)構(gòu)（顆粒直徑小于0.1mm）。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造巖石中的粗粒、中粒、細(xì)粒用肉眼或放大鏡可以辨識(shí)，故統(tǒng)稱為顯晶質(zhì)，是侵入巖的結(jié)構(gòu)特征。微粒只能在顯微鏡下觀察和識(shí)別，故稱為隱晶質(zhì)，是火山巖和部分淺成巖的結(jié)構(gòu)特征。（3）按礦物晶粒的相對(duì)大小分類。根據(jù)礦物晶粒的相對(duì)大小，巖石結(jié)構(gòu)可分為等粒結(jié)構(gòu)和不等粒結(jié)構(gòu)兩大類，如圖所示。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1—等粒結(jié)構(gòu)；2—不等粒結(jié)構(gòu)；3—似斑狀結(jié)構(gòu)；4—斑狀結(jié)構(gòu)①等粒結(jié)構(gòu)。等粒結(jié)構(gòu)是指巖石中的礦物全部是顯晶質(zhì)粒狀，同種主要礦物結(jié)晶顆粒大小大致相等的結(jié)構(gòu)。等粒結(jié)構(gòu)是深成巖特有的結(jié)構(gòu)。不等粒結(jié)構(gòu)按其顆粒相對(duì)大小又可分為斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)兩類。斑狀結(jié)構(gòu)是石基為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)的結(jié)構(gòu)，是淺成巖或噴出巖的重要特征。②不等粒結(jié)構(gòu)。不等粒結(jié)構(gòu)是指巖石中同種主要礦物結(jié)晶顆粒大小不等、相差懸殊的結(jié)構(gòu)。不等粒結(jié)構(gòu)中較大的晶體礦物叫斑晶，細(xì)粒的微小晶粒或隱晶質(zhì)、玻璃質(zhì)叫石基。似斑狀結(jié)構(gòu)是石基為顯晶質(zhì)的結(jié)構(gòu)，多見于深成巖體的邊緣或淺成巖中。一般侵入巖多為全晶質(zhì)等粒結(jié)構(gòu)。噴出巖多為隱晶質(zhì)致密結(jié)構(gòu)或玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，有時(shí)為斑狀結(jié)構(gòu)。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造2.巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造是指巖石中不同礦物集合體之間的排列方式及充填方式，它決定了巖石的外貌特點(diǎn)。巖石的構(gòu)造與結(jié)構(gòu)的概念不同，結(jié)構(gòu)主要表示礦物或礦物之間的各種特征，而構(gòu)造主要表示礦物集合體之間的各種特征。巖漿巖的構(gòu)造特征主要決定于巖漿冷凝時(shí)的環(huán)境。常見的巖漿巖構(gòu)造有如下幾種：2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（1）塊狀構(gòu)造。塊狀構(gòu)造是指巖石中礦物顆粒均勻分布，無定向排列的現(xiàn)象，巖石呈均勻的塊體狀。塊狀構(gòu)造在侵入巖中最為常見。（2）流紋狀構(gòu)造。流紋狀構(gòu)造是指巖石中柱狀及針狀礦物、被拉長的氣孔、不同顏色的條帶，相互平行、定向排列而形成流動(dòng)狀的形態(tài)。流紋狀構(gòu)造常見于酸性噴出巖，尤以流紋巖為典型，反映巖漿噴出的流動(dòng)狀態(tài)。（3）氣孔狀構(gòu)造。氣孔狀構(gòu)造是指當(dāng)巖漿噴溢到地表時(shí)，其中的揮發(fā)組分逸散后留下的圓形、橢圓形或被拉長的孔洞，如圖所示。一般來說，基性熔巖巖漿黏度小，氣孔較大、較圓；酸性熔巖巖漿黏度大，氣孔較小，較不規(guī)則。當(dāng)氣孔占巖石總體積的70％以上時(shí)，稱之為浮巖或浮石。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（4）杏仁狀構(gòu)造。杏仁狀構(gòu)造是指噴出巖中的氣孔被后期的次生物質(zhì)（如方解石、二氧化硅、沸石、蛋白石等，與原巖成分無關(guān)）充填，形成形似杏仁狀的構(gòu)造。杏仁狀構(gòu)造多見于噴出巖中，某些玄武巖和安山巖的構(gòu)造即為杏仁狀構(gòu)造。（5）晶洞構(gòu)造。晶洞構(gòu)造是指侵入巖中由于巖漿冷凝時(shí)體積收縮或因氣體逸出而形成的渾圓或橢圓形的大小不一的孔洞。晶洞中常有發(fā)育完好的晶體，形成晶簇，常見于花崗巖中。2.2.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1.巖漿巖的分類巖漿巖是構(gòu)成地殼的主要巖石。按體積計(jì)，巖漿巖約占地殼的64.7%。但在地表，巖漿巖出露不多（出露后遭到各種變化形成了別的巖石），和變質(zhì)巖加在一起，約占地殼表面積的25%。巖漿巖的分類方法很多，最基本的分類方法是按組成物質(zhì)中SiO2的含量多少將其分為酸性巖、中性巖、基性巖和超基性巖四大類。同時(shí)，按巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和產(chǎn)狀可將每類巖石劃分為深成巖、淺成巖和噴出巖三種不同類型。如果給按上述方法分類的不同巖漿巖賦予相應(yīng)的名稱，則形成一種縱向與橫向的雙向分類法（見表2-6，見下頁）。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法表2-62.常見巖漿巖的特征（1）酸性巖類。主要礦物為石英、鉀長石和酸性斜長石，次要礦物為黑云母、白云母和角閃石。典型巖石有花崗巖、花崗斑巖、流紋巖。②花崗斑巖?；◢彴邘r的成分與花崗巖相似，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶由正長石、石英組成，石基多由細(xì)小的長石、石英及其他礦物或隱晶質(zhì)構(gòu)成，塊狀構(gòu)造。斑晶以石英為主時(shí)則稱為石英斑巖。①花崗巖。花崗巖多呈肉紅色、灰白色、淺黃色，主要礦物為石英、正長石、斜長石，次要礦物為黑云母和角閃石，全晶質(zhì)粗、中等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造?；◢弾r分布廣泛，性質(zhì)均一、堅(jiān)硬，巖塊抗壓強(qiáng)度達(dá)120～200MPa，是良好的建筑物地基和優(yōu)質(zhì)的建筑石料。③流紋巖。流紋巖的礦物成分與花崗巖相似，常呈灰白色、灰紅色等。巖石呈斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)呈隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，斑晶為正長石、石英，基質(zhì)常為玻璃質(zhì)或隱晶質(zhì)，具有明顯的流紋構(gòu)造。流紋巖堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，可作為良好的建筑材料，但若作為建筑物地基時(shí)需要注意下伏巖層和接觸帶的性質(zhì)。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法（2）中性巖類。鐵鎂礦物比基性巖明顯減少，主要礦物為角閃石，其次為黑云母和輝石。中性斜長石增多。典型巖石有閃長巖、安山巖、正長巖、粗面巖。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法①閃長巖。閃長巖為灰白、深灰色，主要礦物為角閃石和斜長石，次要礦物為輝石、黑云母和少量石英。閃長巖含石英時(shí)稱為石英閃長巖，常呈細(xì)粒的等粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石堅(jiān)硬，不易風(fēng)化，巖塊抗壓強(qiáng)度可達(dá)130～200MPa，可作為各種建筑物的地基和建筑材料。②安山巖。安山巖為灰色、紫色或灰紫色，主要礦物為角閃石和斜長石，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)，塊狀構(gòu)造，有時(shí)含氣孔、杏仁構(gòu)造。安山巖巖塊致密，強(qiáng)度稍低于閃長巖。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法③正長巖。正長巖多為肉紅色、淺黃或灰白色，中粒、等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為正長石，其次為黑云母、角閃石等，有時(shí)含少量的斜長石和輝石，一般石英含量極少。其物理力學(xué)性質(zhì)與花崗巖類似，但不如花崗巖堅(jiān)硬，且易風(fēng)化。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法④粗面巖。粗面巖呈淺紅、淺褐黃或淺灰等色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為正長石，一般石英含量極少，石基很細(xì)，為隱晶質(zhì)，具有細(xì)小孔隙，表面粗糙。（3）基性巖類。主要礦物為輝石、斜長石，次要礦物為角閃石、黑云母和橄欖石。有時(shí)可見蛇紋石、綠泥石和滑石等次生礦物。典型巖石有輝長巖、輝綠巖和玄武巖。①輝長巖。輝長巖呈灰黑、深灰或黑綠色，主要礦物為輝石和斜長石，次要礦物為角閃石、黑云母和橄欖石。輝長巖具有中?；虼至＝Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，具有很高的強(qiáng)度，巖塊抗壓強(qiáng)度可達(dá)200～250MPa。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法②輝綠巖。輝綠巖呈暗綠或綠黑色，主要礦物為斜長石和輝石，二者含量相近，其次為橄欖石、角閃石和黑云母，具有典型的輝綠結(jié)構(gòu)。其特征是粒狀輝石等暗色礦物充填在板條狀斜長石組成的格架空隙中，常具有杏仁狀構(gòu)造，多呈巖床或巖脈產(chǎn)出。輝綠巖具有良好的物理力學(xué)性質(zhì)，抗壓強(qiáng)度也很高，但因節(jié)理往往較發(fā)育，易風(fēng)化破碎，使強(qiáng)度大為降低。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法③玄武巖。玄武巖為灰綠或暗綠、暗黑色，礦物成分同輝長巖，常呈隱晶質(zhì)和細(xì)粒結(jié)構(gòu)，也有斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶多為橄欖石、輝石和斜長石，常有氣孔或杏仁狀構(gòu)造，柱狀節(jié)理發(fā)育，如圖所示。玄武巖分布廣泛，巖塊抗壓強(qiáng)度為200～290MPa，具有抗磨損、耐酸性強(qiáng)的特點(diǎn)。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法（4）超基性巖類。幾乎全由鐵鎂礦物組成，顏色深，典型巖石為橄欖巖和輝石巖。①橄欖巖。橄欖巖呈深綠色或黑綠色，主要礦物為橄欖石（全由橄欖石組成者稱為純橄欖巖），包含少量輝石，塊狀構(gòu)造，中、粗等粒結(jié)構(gòu)。橄欖石風(fēng)化易蝕變成蛇紋石或綠泥石。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法②輝石巖。輝石巖呈黑綠色，主要礦物為輝石，包含少量橄欖石，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。（5）火山碎屑巖類。火山碎屑巖是由火山噴發(fā)作用形成的火山碎屑物質(zhì)堆積、膠結(jié)而成的巖石。常見的巖石有火山角礫巖和凝灰?guī)r。②凝灰?guī)r。凝灰?guī)r主要由火山灰組成，其中粒徑小于2mm的火山碎屑占90%以上，顏色多為灰白、灰綠、灰紫和褐黑色。凝灰?guī)r是分布最廣的火山碎屑巖，宏觀上有不規(guī)則的層狀、似層狀構(gòu)造。凝灰?guī)r的抗風(fēng)化能力弱，易風(fēng)化蝕變成蒙脫石黏土。①火山角礫巖?；鹕浇堑[巖常見于火山錐。主要由火山礫、火山渣（粒徑為2～50mm）組成的，稱為火山角礫巖；主要由火山塊（粒徑大于50mm）組成的，稱為火山集塊巖?；鹕侥?guī)r巖石的孔隙率大，容重小，易風(fēng)化，風(fēng)化后會(huì)形成斑脫土，抗壓強(qiáng)度一般為8～75MPa。由于火山凝灰?guī)r含有玻璃質(zhì)礦物較多，因此常用來作為水泥原料。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法3.巖漿巖的鑒定方法利用表2-6進(jìn)行巖漿巖的肉眼鑒定時(shí)，首先，觀察新鮮巖石的顏色，估計(jì)所含暗色礦物的體積百分比，以確定巖石的化學(xué)類別；其次，觀察巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，確定巖石的成因類別；最后，根據(jù)巖石的礦物成分定出巖石名稱。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法應(yīng)該注意的是，在確定顏色時(shí)，應(yīng)把巖石放在一定的距離，觀察它大致（平均）的顏色；觀察礦物成分時(shí)，只需鑒定其中顯晶質(zhì)或斑狀結(jié)構(gòu)中的斑晶成分即可（隱晶質(zhì)和玻璃質(zhì)用肉眼不易鑒定）。例如，有一巖石標(biāo)本，礦物成分以石英和正長石為主，斜長石次之，暗色礦物為黑云母，含量超過5%，可按如下方法進(jìn)行觀察和鑒定：巖石顏色較淺，為淺灰白色，應(yīng)為酸性或中性巖；巖石為粗粒結(jié)構(gòu)，全晶質(zhì)，塊狀構(gòu)造，據(jù)此應(yīng)為深成巖；巖石中含有大量石英，正長石多于斜長石，綜合上述條件，對(duì)照分類表的縱行和橫行，可確定是花崗巖；暗色礦物黑云母的含量超過5%，最終可定名為黑云母花崗巖。2.2.4巖漿巖的分類特征及鑒定方法03沉積巖沉積巖是由地表或接近于地表的巖石遭受風(fēng)化剝蝕破壞而產(chǎn)生的物質(zhì)經(jīng)搬運(yùn)、沉積和固結(jié)成巖而形成的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，沉積巖在地殼表層分布最廣，占陸地面積的75%，但體積只占地殼的5%（巖漿巖和變質(zhì)巖共占95%）。分布的厚度各處不一，且深度有限，一般不過幾百米，僅在局部地區(qū)才有數(shù)千米甚至上萬米的巨厚沉積。2.3沉積巖沉積巖記錄著地殼演變的漫長過程，地殼上最老的巖石年齡為46億年，而沉積巖最老的就達(dá)36億年(位于原蘇聯(lián)的科拉半島)。在沉積巖中蘊(yùn)藏著大量礦產(chǎn)，不僅礦種多而且儲(chǔ)量大，如煤、鋁土礦、石灰?guī)r等，具有重要的工業(yè)價(jià)值。另外，各種工程建筑（如道路、橋梁、水壩、礦山等）幾乎都以沉積巖為地基。因此，研究沉積巖的形成條件、組成成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征有著很重要的實(shí)際意義。2.3沉積巖沉積巖的形成過程是一個(gè)長期而復(fù)雜的外力地質(zhì)作用過程，一般可分為四個(gè)階段。1.松散破碎階段地表或接近于地表的各種先成巖石，在溫度變化、大氣、水及生物長期的作用下逐步破碎成大小不同的碎屑，有時(shí)原來巖石的礦物成分和化學(xué)成分也會(huì)發(fā)生改變，形成一種新的風(fēng)化產(chǎn)物。2.3.1沉積巖的形成2.搬運(yùn)作用階段巖石經(jīng)風(fēng)化作用產(chǎn)生的產(chǎn)物，除少數(shù)部分殘留在原地堆積外，大部分被剝離原地，經(jīng)流水、