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1、工程岩土项目1-工作任务1 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望前前 言言 本课程是让学生了解道路工程建设中所涉及的工程地质本课程是让学生了解道路工程建设中所涉及的工程地质条件的调查、分析、评价，岩土体的物理力学性质的评条件的调查、分析、评价，岩土体的物理力学性质的评价和道路工程地质病害治理等价和道路工程地质病害治理等课程定位课程定位课程设计课程设计 道路工程勘测设计、道路工程监理、道路工程勘测设计、道路工程监理、道路工程检测、道路工程施工、道路工程检测
2、、道路工程施工、道路维护与管理等道路维护与管理等以实际工作任务为引领，以道路建设中以实际工作任务为引领，以道路建设中处理地质问题能力为主线，处理地质问题能力为主线，贯穿课程的始终贯穿课程的始终.就业岗位就业岗位行业企业调研行业、企业行业、企业调研调研 公路工程总公司公路工程总公司 桥梁工程总公司桥梁工程总公司 交通规划勘查设计研究院交通规划勘查设计研究院 高速公路开发总公司高速公路开发总公司 测绘院测绘院 勘测、设计企业勘测、设计企业30多家多家工程施工企业工程施工企业100多家多家监理、养护企业监理、养护企业20多家多家访谈法访谈法观察法观察法行动研究法行动研究法调调 研研每一个工作任务都有
3、工程每一个工作任务都有工程岩土的知识，但不是简单岩土的知识，但不是简单的重复，而是不断上升。的重复，而是不断上升。工工 程程 岩岩 土土工程岩土的防治与病害处治工程岩土的防治与病害处治工程岩土的评价与图表编制工程岩土的评价与图表编制工程岩土的认识与外业勘察工程岩土的认识与外业勘察目录目录111-101111-101 项目一项目一 工程岩土的认识工程岩土的认识 与外业勘察与外业勘察 工作任务一工作任务一 矿物与岩石矿物与岩石 工作任务二工作任务二 地层与地质构造地层与地质构造 工作任务三工作任务三 地形地貌地形地貌 工作任务四工作任务四 第四纪地质与土第四纪地质与土 工作任务五工作任务五 地表水
4、与地下水地表水与地下水 工作任务六工作任务六 不良地质现象不良地质现象 工作任务七工作任务七 工程岩土勘察工程岩土勘察111-111111-111 项目二项目二 工程岩土的评价与图表编制工程岩土的评价与图表编制 工作任务一工作任务一 工程岩土的基本性质工程岩土的基本性质 工作任务二工作任务二 土中应力计算土中应力计算 工作任务三工作任务三 土的压缩性和沉降计算土的压缩性和沉降计算 工作任务四工作任务四 土的抗剪强度与地基承载力计算土的抗剪强度与地基承载力计算 工作任务五工作任务五 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定 工作任务六工作任务六 工程地质图识读工程地质图识读 111-111111-111
5、 项目三项目三 工程岩土的防护与处治工程岩土的防护与处治 工作任务一工作任务一 道路不良地质现象的防治道路不良地质现象的防治 工作任务二工作任务二 道路特殊土的处治道路特殊土的处治1.1.知道地壳的物质组成、地质作用与风化作用；知道地壳的物质组成、地质作用与风化作用；2.2.知道常见岩石、矿物的物理性质，能进行判别；知道常见岩石、矿物的物理性质，能进行判别；3.3.知道地质年代、岩层产状，能识别地质构造现象；知道地质年代、岩层产状，能识别地质构造现象；4.4.知道常见的地貌类型，并能掌握地貌类型与道路工程的关系；知道常见的地貌类型，并能掌握地貌类型与道路工程的关系；5.5.知道常见的道路地质病
6、害类型，并能掌握其产生的条件。知道常见的道路地质病害类型，并能掌握其产生的条件。1.1.判别常见岩石、矿物；判别常见岩石、矿物；2.2.地质构造对公路工程的影响；地质构造对公路工程的影响；3.3.地貌类型与道路工程的关系；地貌类型与道路工程的关系；4.4.常见道路地质病害产生的条件。常见道路地质病害产生的条件。项目一项目一 工程岩土的认识与外业勘察工程岩土的认识与外业勘察学习学习目标目标工作工作任务任务 本工作任务基于道路岩土工程的工作过程，分解为本工作任务基于道路岩土工程的工作过程，分解为5个学习任务，其中包个学习任务，其中包括括2个技能训练。目的是达到认识各种地质现象，因此，每个学生应沿着
7、如个技能训练。目的是达到认识各种地质现象，因此，每个学生应沿着如下流程进行学习：下流程进行学习：1.认知地壳、地质作用、风化作用认知地壳、地质作用、风化作用2.认识矿物与岩石认识矿物与岩石3.熟悉地质年代、岩层产状熟悉地质年代、岩层产状4.认识地质构造现象认识地质构造现象5.认识地貌类型及特征认识地貌类型及特征6.认识地下水认识地下水7.认识不良地质现象认识不良地质现象工作任务工作任务1.11.1 矿物与岩石矿物与岩石 一、岩土工程的基本概念一、岩土工程的基本概念（一）什么是岩土工程（一）什么是岩土工程 （二）（二）什么是岩土工程勘察什么是岩土工程勘察：地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。
8、地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。土木工程中涉及岩石、土、地下水的部分称土木工程中涉及岩石、土、地下水的部分称岩土工程岩土工程。1.1.根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动；2.2.按其进行阶段可分为：预可行性阶段、工程可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、补充勘察、施工勘察等 3.3.岩土工程勘察的内容主要有：工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测。（三）工程地质条件（三）工程地质条件1 1工程性工程性质质包括成因、包括成因、时时代、岩性、代、岩性、产产状、成岩作用特点、状、成岩作用特点
9、、变质变质程度、程度、风风化化特征、特征、软软弱弱夹层夹层和接触和接触带带以及物理力学性以及物理力学性质质等。等。2 2地地质质构造构造包括褶包括褶皱皱、断、断层层、节节理构造的分布和特征。理构造的分布和特征。3 3水文地水文地质质条件条件包括地下水的成因、埋藏、分布、包括地下水的成因、埋藏、分布、动态变动态变化和化学成分等。化和化学成分等。4 4地表地地表地质质作用作用主要包括滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、河流冲刷与沉主要包括滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、河流冲刷与沉积积和和风风化等。化等。5 5地形地貌地形地貌包括地表高低起伏状况、山坡陡包括地表高低起伏状况、山坡陡缓缓程度与沟谷程度与沟谷宽宽窄及
10、形窄及形态态特征等特征等以及地形形成的原因、以及地形形成的原因、过过程和程和时时代。代。6 6天然建筑材料天然建筑材料建筑材料的分布、建筑材料的分布、类类型、品型、品质质、开采条件、开采条件、储储量及运量及运输输条件等。条件等。二、地球的物质组成二、地球的物质组成从卫星上看，地球是一个蓝色的球体。形状为从卫星上看，地球是一个蓝色的球体。形状为“梨状梨状体体”其南极内凹、北极外凸。地球的赤道半径其南极内凹、北极外凸。地球的赤道半径R R6378.16km6378.16km；极半径；极半径R R6356.755km6356.755km；扁平率为；扁平率为1 1298.25l298.25l表面积为表
11、面积为511051108 8kmkm2 2；体积为；体积为1.0820101.0820101212kmkm3 3；质量约为质量约为5.98105.98102121T T。（一）地球的形状和大小（一）地球的形状和大小地球已有4446亿岁4月22日定为“地球日”保护环境1 1地基稳定地基稳定性问题性问题含强度和变形两个方面含强度和变形两个方面2 2斜坡稳定斜坡稳定性问题性问题斜坡地层岩性、地质构造特征是影响其稳定斜坡地层岩性、地质构造特征是影响其稳定性的物质基础，风化作用、地震、地下水和性的物质基础，风化作用、地震、地下水和地表水等对斜坡软弱结构面的作用破坏斜坡地表水等对斜坡软弱结构面的作用破坏斜
12、坡稳定，而地形地貌和气候条件是影响其稳定稳定，而地形地貌和气候条件是影响其稳定的重要因素。的重要因素。3 3洞室围岩洞室围岩稳定性问稳定性问题题地下洞室被包围于岩土体围岩中，在洞室开地下洞室被包围于岩土体围岩中，在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件，便会出现一系列不稳定现象，常遇到围件，便会出现一系列不稳定现象，常遇到围岩塌方、地下水涌水等岩塌方、地下水涌水等。（四）工程地质问题（四）工程地质问题 组组成整个地球的物成整个地球的物质质，按，按质质量量计计算，各元素的含量算，各元素的含量为为：34.634.6是是铁铁，29.529.5是氧，是氧，
13、15.215.2为为硅，硅，12.712.7为镁为镁2.42.4为镍为镍，1.91.9硫硫2.22.2为钙为钙和和铝铝，其他所有元素共占，其他所有元素共占1.51.5 。（二）地球中的元素（二）地球中的元素地核地核地壳和地幔地壳和地幔水圈水圈生物圈生物圈铁和镍铁和镍主要为氧和硅，还有铝、铁、镁也较多主要为氧和硅，还有铝、铁、镁也较多以氧和氢为主以氧和氢为主主要为碳、氢、氧和氮主要为碳、氢、氧和氮一种岩石中会含有几种一种岩石中会含有几种矿矿物，如果将岩石物，如果将岩石砸砸碎，便可从中分离出不同的碎，便可从中分离出不同的矿矿物；但物；但矿矿物物砸砸得再碎，它得再碎，它们们也也还还是同是同样样的一种
14、的一种东东西，西，这这就是就是矿矿物与岩石的根本区物与岩石的根本区别别。可以可以说说地球的物地球的物质组质组成是由元素、成是由元素、矿矿物和岩石构成的。物和岩石构成的。（三）自然界中的矿物（三）自然界中的矿物矿物矿物天然产出的、具有一定化天然产出的、具有一定化学成份和物理特征的单质学成份和物理特征的单质或化合物或化合物岩石岩石是矿物的集合体，如大理是矿物的集合体，如大理岩由方解石和白云石两种岩由方解石和白云石两种矿物组成矿物组成雌雌黄黄大大理理岩岩岩石与矿物的区别岩石与矿物的区别三、地球的圈层构造三、地球的圈层构造外圈层和内圈层外圈层和内圈层（一）地球内圈层（一）地球内圈层 1.1.地壳地壳
15、是地球内圈是地球内圈层层最外部最外部的一的一层层薄壳薄壳，约约占地球体占地球体积积的的0.8%0.8%。地壳由地壳由坚坚硬的岩硬的岩层层和岩和岩层风层风化后所化后所形成的上形成的上层组层组成。成。组组成地壳的物成地壳的物质质主要是地球中比主要是地球中比较轻较轻的硅的硅镁镁和硅和硅铝铝等物等物质质。地壳的下表面是莫霍面，。地壳的下表面是莫霍面，地壳最薄地壳最薄处约处约1.6km(1.6km(在海底海沟沟在海底海沟沟底底处处)、海底部分厚、海底部分厚约约6 6l0kml0km。2.2.地幔地幔 自莫霍自莫霍面以下至深度约面以下至深度约2900km2900km的范围，的范围，约占约占地球体积的地球体
16、积的83.383.3，其上层主要由橄揽质其上层主要由橄揽质超基性岩石组成，是超基性岩石组成，是高温熔融的岩浆发源高温熔融的岩浆发源地，也称软流层。地，也称软流层。3.3.地核地核 地幔以下为地核，被分为外地核、过渡层和内地核三层。地表以下地幔以下为地核，被分为外地核、过渡层和内地核三层。地表以下290029004642km4642km的范围为外地核，的范围为外地核，约占整个地球体积的约占整个地球体积的16.2%16.2%。主要由熔融状态的铁、镍混合物及少主要由熔融状态的铁、镍混合物及少员员SiSi、S S等轻元素组成。内地核厚约等轻元素组成。内地核厚约1216km1216km，成分是铁、镍等重
17、金属物质，呈固体状态。位，成分是铁、镍等重金属物质，呈固体状态。位于外、内核之间的过渡层厚约于外、内核之间的过渡层厚约515km515km、物质状态从液态过渡到固态。、物质状态从液态过渡到固态。（二）地球外圈层（二）地球外圈层 1.1.大气圈大气圈 总质量约为总质量约为50005000多亿吨，其中氮气约占空气总容积的多亿吨，其中氮气约占空气总容积的7878，氧气约占，氧气约占2121。地球的大气圈按距离地球表面由近至远被依次划分为对流层、平流层、中间层、。地球的大气圈按距离地球表面由近至远被依次划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。热层和散逸层。风霜雨雪、云雾冰雹等变化多端的大气现象都发
18、生在对流层内。风霜雨雪、云雾冰雹等变化多端的大气现象都发生在对流层内。2.2.水圈水圈 水圈主要由海洋构成，水圈主要由海洋构成，海洋的面积约占地球表面积的海洋的面积约占地球表面积的7171。海洋水约占地球总水量的海洋水约占地球总水量的97973 3。陆陆地水以冰川水为主，分布在高山和两地水以冰川水为主，分布在高山和两极地区，其余的陆地水分布在湖泊、极地区，其余的陆地水分布在湖泊、江河、沼泽和地壳岩石体的空隙中。江河、沼泽和地壳岩石体的空隙中。陆地面积约占地球表面积陆地面积约占地球表面积29%29%。3.3.生物圈生物圈 地球上动物、植物和微生物所存在和活动的中间称为生物圈。地球上动物、植物和微
19、生物所存在和活动的中间称为生物圈。四、风化作用及其松散堆积层四、风化作用及其松散堆积层（一）地质作用（一）地质作用导致地壳物质成份及地表形状、岩层结构、构造发生变化的一切自然作用称为地质作用。导致地壳物质成份及地表形状、岩层结构、构造发生变化的一切自然作用称为地质作用。由地球的旋转能和地球中的放射性物质在其衰减过程中释放出的热能所引起的地质作用由地球的旋转能和地球中的放射性物质在其衰减过程中释放出的热能所引起的地质作用称为内力地质作用。称为内力地质作用。内力地质作用主要表现为地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震。内力地质作用主要表现为地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震。内力地质作用内力地质作用外
20、力地质作用外力地质作用地壳地壳运动运动水平运动水平运动垂直运动垂直运动指地壳或岩石圈相邻块指地壳或岩石圈相邻块体或同一块体的不同部体或同一块体的不同部分作差异性上升或下降，分作差异性上升或下降，使某些地区上升形成山使某些地区上升形成山岳、高原，另一些地区岳、高原，另一些地区下降形成湖、海、盆下降形成湖、海、盆地。如：喜马拉雅山地。如：喜马拉雅山地壳或岩石圈块体地壳或岩石圈块体沿水平方向移动，沿水平方向移动，它使岩层产生褶它使岩层产生褶皱、断裂。我国的皱、断裂。我国的横断山脉、祁连山横断山脉、祁连山等均为褶皱山系等均为褶皱山系地壳内部的岩浆，在地壳运动的影响下，向外部地壳内部的岩浆，在地壳运动的
21、影响下，向外部压力减小的方向移动，上升侵入地壳或喷出地面，压力减小的方向移动，上升侵入地壳或喷出地面，冷却凝固成为岩石的全过程。冷却凝固成为岩石的全过程。如：如：20102010年年3 3月月2020日，冰岛南部埃亚菲亚德拉冰盖日，冰岛南部埃亚菲亚德拉冰盖冰川下一座火山在沉寂了冰川下一座火山在沉寂了190190多年后再度喷发。岩多年后再度喷发。岩浆冲向浆冲向10001000米处高空。米处高空。岩浆岩浆作用作用变质变质作用作用地震地震由于地壳运动、岩浆作用等引由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件发生变化，起物理和化学条件发生变化，促使岩石在固体状态下改变其促使岩石在固体状态下改变其成分、结
22、构和构造的作用。成分、结构和构造的作用。是由于地壳运动引起地球内部能量的长期积累，是由于地壳运动引起地球内部能量的长期积累，达到一定的限度而突然释放时，导致地壳一定范达到一定的限度而突然释放时，导致地壳一定范围的快速颤动。围的快速颤动。如沉积岩中的石灰岩经过变质重结晶作用后，变质成为大理岩。如沉积岩中的石灰岩经过变质重结晶作用后，变质成为大理岩。2、破碎剥落的岩石碎屑物质被一定外力地质作用搬运。1、风化剥蚀：是使暴露于地壳表面的岩石破碎剥落。3、被搬运的物质，由于搬运介质的搬运能力减弱，从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过程。4、沉积下来的各种松散堆积物，在一定条件下，发生压密、胶结及重结晶等
23、使之固结成为岩石的作用。由太阳的辐射能和地球的重力位能由太阳的辐射能和地球的重力位能(包括其他星体的引力作用包括其他星体的引力作用)所引起的地质作用。常见所引起的地质作用。常见的外力作用现象有气温的变化、雨、雪、风、地面汇流、河流、湖泊、海洋作用、生的外力作用现象有气温的变化、雨、雪、风、地面汇流、河流、湖泊、海洋作用、生物作用以及重力作用等。外力作用主要是破坏内力作用形成的地形或产物。物作用以及重力作用等。外力作用主要是破坏内力作用形成的地形或产物。风化剥蚀风化剥蚀搬运作用搬运作用沉积作用沉积作用成岩作用成岩作用 2.外力地质作用外力地质作用 地壳表层的岩石，在太阳辐射、大气、水和生物地壳表
24、层的岩石，在太阳辐射、大气、水和生物等风化营力的作用下，发生物理和化学的变化，使岩等风化营力的作用下，发生物理和化学的变化，使岩石崩解破碎以至逐渐分解的作用石崩解破碎以至逐渐分解的作用风化作用。风化风化作用。风化作用在地表最显著，随着深度的增加，其影响就逐渐作用在地表最显著，随着深度的增加，其影响就逐渐减弱以致消失。减弱以致消失。（二）风化作用（二）风化作用岩石遭受岩石遭受风化作用的时间风化作用的时间愈长，岩石破坏得就愈愈长，岩石破坏得就愈 严重。严重。风化作用使坚硬致密的岩石松散破坏，改变了岩石原有的矿物组成和化学分，使岩石的风化作用使坚硬致密的岩石松散破坏，改变了岩石原有的矿物组成和化学分
25、，使岩石的强强度和稳定性大为降低度和稳定性大为降低，对工程建筑条件起着不良的影响。，对工程建筑条件起着不良的影响。风化作用的实质：风化作用的实质：风化促使岩石的状态或性质发生了改变，并形成了一种与风化促使岩石的状态或性质发生了改变，并形成了一种与原来岩石的形态、构造、物原来岩石的形态、构造、物 质成分等完全不同的新物质。质成分等完全不同的新物质。不同岩石的风化速度并不一样，有的岩石风化不同岩石的风化速度并不一样，有的岩石风化过程进行得很缓慢，其风化特征只有经过长期暴露过程进行得很缓慢，其风化特征只有经过长期暴露地表以后才能显示出来；而有的岩石则相反，我们地表以后才能显示出来；而有的岩石则相反，
26、我们称其为称其为差异风化差异风化。如泥岩、页岩及某些片岩等，当。如泥岩、页岩及某些片岩等，当基坑开挖后不久，很快就风化破碎，所以在施工中基坑开挖后不久，很快就风化破碎，所以在施工中必须采取相应的工程防护措施。必须采取相应的工程防护措施。石英岩石英岩页页岩岩 石英岩与页岩的差异风化石英岩与页岩的差异风化 2.2.风化作用和与工程活动的关系风化作用和与工程活动的关系岩石中经常存在一些原生的或次生的节岩石中经常存在一些原生的或次生的节理，节理的交会处是风化作用容易进行理，节理的交会处是风化作用容易进行的地方，并逐渐地形成球形风化。的地方，并逐渐地形成球形风化。不宜将建筑物设置在风化严重的岩层上，如果
27、不宜将建筑物设置在风化严重的岩层上，如果不能完全避开风化岩层时，应注意加强工程防护。如不能完全避开风化岩层时，应注意加强工程防护。如隧道穿过易风化的岩层，在隧道施工开控后，要及时隧道穿过易风化的岩层，在隧道施工开控后，要及时作支护，防止岩石继续风化失稳增加山体压力，否则作支护，防止岩石继续风化失稳增加山体压力，否则会引起坍塌。会引起坍塌。风化岩层中的路堑边坡不宜太陡，同时还要采风化岩层中的路堑边坡不宜太陡，同时还要采取防护措施。取防护措施。风化的岩石不宜作建筑材料。风化的岩石不宜作建筑材料。因此，掌握岩石的风化特性和分布规律，对选择因此，掌握岩石的风化特性和分布规律，对选择建筑物的合理位置，如
28、隧道的进山口位置，路堑边坡建筑物的合理位置，如隧道的进山口位置，路堑边坡坡度，隧道的支护方法及衬砌厚度，大型建筑物的地坡度，隧道的支护方法及衬砌厚度，大型建筑物的地基承载力和开挖深度以及合理的选择施工方法等有着基承载力和开挖深度以及合理的选择施工方法等有着重要的意义。重要的意义。物理风化作用类型物理风化作用类型（1 1）物理风化）物理风化(机械风化机械风化)物理风化是只改变岩石的完整性或改变已碎裂的岩物理风化是只改变岩石的完整性或改变已碎裂的岩石颗粒大小和形状，而未能产生新矿物的风化作用。石颗粒大小和形状，而未能产生新矿物的风化作用。物物理理风风化化化化学学风风化化生生物物风风化化 风化作用风
29、化作用的类型的类型胀缩作用胀缩作用基岩在反复的胀缩循环（主要是温度的变化基岩在反复的胀缩循环（主要是温度的变化,如四季温度差异以及早晚的如四季温度差异以及早晚的温差等）中发生碎裂的产物。温差等）中发生碎裂的产物。冰劈作用冰劈作用:当水分进入岩石裂隙后在低温时形成冰楔体或与岩石中的物质当水分进入岩石裂隙后在低温时形成冰楔体或与岩石中的物质反应形成结晶膨胀体挤压岩石，使岩石中原有的缝加宽、增长，为更多水反应形成结晶膨胀体挤压岩石，使岩石中原有的缝加宽、增长，为更多水分进入岩体内部创造了条件，逐步使岩石风化崩解。分进入岩体内部创造了条件，逐步使岩石风化崩解。膨胀崩解：膨胀崩解：上上覆岩石不断被风化剥
30、蚀，原来处于地层深处的岩体距地表覆岩石不断被风化剥蚀，原来处于地层深处的岩体距地表面愈来愈近，上覆重力愈来愈小，在重力荷作用下，岩体会产生明显上弹面愈来愈近，上覆重力愈来愈小，在重力荷作用下，岩体会产生明显上弹(膨胀膨胀)。严重时就会产生卸荷裂隙。严重时就会产生卸荷裂隙。（2 2）化学风化作用）化学风化作用 是一切改变岩石中原有矿物成分的风化作生物生长中的新陈代谢、生物腐蚀和水引起是一切改变岩石中原有矿物成分的风化作生物生长中的新陈代谢、生物腐蚀和水引起的矿物溶解、再结晶、水化、水解以及大气引起的氧化、碳酸化、硫酸化等，均会使原的矿物溶解、再结晶、水化、水解以及大气引起的氧化、碳酸化、硫酸化等
31、，均会使原有的岩石矿物成分发生改变，并产生新矿物，这类风化作用都属于化学风化作用。有的岩石矿物成分发生改变，并产生新矿物，这类风化作用都属于化学风化作用。氧化作用：氧化作用：空气和水中的游离氧使地表及其附近的矿物氧化，空气和水中的游离氧使地表及其附近的矿物氧化，改变其化学成分，并形成新的矿物。改变其化学成分，并形成新的矿物。1 1）硫化物的氧化）硫化物的氧化 4FeS4FeS2 2+14H+14H2 2O+15OO+15O2 2=2=2（FeFe2 2O O3 33H3H2 2O O）+8H+8H2 2SOSO4 4 2 2）磁铁矿氧化成赤铁矿）磁铁矿氧化成赤铁矿 4Fe4Fe3 3O O4
32、4+O+O2 2 =6Fe=6Fe2 2O O3 3溶解作用：自然界中的溶解作用：自然界中的O O2 2、COCO2 2和一些酸、碱物质，和一些酸、碱物质，能溶解大多数矿物。能溶解大多数矿物。1 1）石灰岩和白云岩与）石灰岩和白云岩与COCO2 2、水的作用、水的作用CaCOCaCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=Ca(HCOO=Ca(HCO3 3)2 2（重碳酸钙）（重碳酸钙）2 2）含硫酸的水的作用）含硫酸的水的作用CaCOCaCO3 3+H2SO+H2SO4 4=CaSO=CaSO4 4+CO+CO2 2+H+H2 2O O3 3）含碱质水的作用）含碱质水的作用 FeSO Fe
33、SO4 4+K2CO+K2CO3 3=FeCO=FeCO3 3+K+K2 2SOSO4 4 水化作用：水化作用：有些矿物质能吸收一定量的水参加到矿有些矿物质能吸收一定量的水参加到矿物晶格中，形成含水分子的矿物。物晶格中，形成含水分子的矿物。如：如：CaSOCaSO4 4（硬石膏）（硬石膏）+2H+2H2 2O O CaSOCaSO4 42 H2 H2 2O O（石膏）水化作用（石膏）水化作用水解作用：水解作用：弱酸强碱盐或强酸弱碱盐遇水解溶解。弱酸强碱盐或强酸弱碱盐遇水解溶解。这些离子与水中的这些离子与水中的H H+和和OHOH发生反应形发生反应形成含成含OHOH的新矿物，矿物和岩石因此遭的新
34、矿物，矿物和岩石因此遭到破坏，如：到破坏，如：4KAlSi4KAlSi3 3O O8 8（钠长石）（钠长石）+6H6H2 2O=4KOH+Al4SiO=4KOH+Al4Si4 4O O1010(OH)(OH)4 4（高岭石）（高岭石）+8SiO+8SiO2 2（石英）（石英）化学风化作用类型化学风化作用类型 （3 3）生物风化作用）生物风化作用 是生物活动对岩石造成的物理或化学破坏作用是生物活动对岩石造成的物理或化学破坏作用 植物的根劈作用植物的根劈作用岩石的裂缝中除含有一定的水分外，还会充岩石的裂缝中除含有一定的水分外，还会充填入一定量的尘土，这样一来树木就可在其填入一定量的尘土，这样一来树
35、木就可在其中生存，随着树木的成长，其根系也不断壮中生存，随着树木的成长，其根系也不断壮大，并挤压岩石裂缝，使其扩大、增密，导大，并挤压岩石裂缝，使其扩大、增密，导致岩石产生风化。生长在岩石裂隙中的植物致岩石产生风化。生长在岩石裂隙中的植物根系的膨大对岩石的劈裂作用是生物的机械根系的膨大对岩石的劈裂作用是生物的机械作用，属物理风化的范畴。作用，属物理风化的范畴。生物物理风生物物理风化作用化作用 生物的新陈代谢作用生物的新陈代谢作用生物生长中的新陈代谢物、腐蚀物、分泌物对岩石的破坏作用及微生物生物生长中的新陈代谢物、腐蚀物、分泌物对岩石的破坏作用及微生物对岩石的风化作用，属于化学风化作用的范畴。对
36、岩石的风化作用，属于化学风化作用的范畴。生物化学风生物化学风化作用化作用 1.1.岩石的矿物成分岩石的矿物成分 岩石风化的本质是岩石中各种矿物成分的变质。岩石抗风化岩石风化的本质是岩石中各种矿物成分的变质。岩石抗风化能力的强弱与它所含矿物成分和数量有密切的关系能力的强弱与它所含矿物成分和数量有密切的关系。（五）影响风化作用的因素（五）影响风化作用的因素序号序号矿矿物按物按风风化的化的难难易程度分易程度分常常见矿见矿物物1 1稳稳定性定性矿矿物物白云母、石英、石榴石等白云母、石英、石榴石等2 2较稳较稳定性定性矿矿物物辉辉石、角石、角闪闪石、黑云母、正石、黑云母、正长长石等石等3 3不不稳稳定性
37、定性矿矿物物斜斜长长石、橄石、橄榄榄石等石等 2.2.岩性岩性 岩性包括岩石的岩性包括岩石的结结构与构造、构与构造、矿矿物物颗颗粒大小与形状、孔隙率、吸水率、粒大小与形状、孔隙率、吸水率、坚坚固性等物理力学性固性等物理力学性质质。一般相对而言一般相对而言岩石中的不稳定性矿物含量越高，抗风化能力越低。岩石中的不稳定性矿物含量越高，抗风化能力越低。岩石成分均一的较难风化，成分复杂、矿物种类多的较容易风化岩石成分均一的较难风化，成分复杂、矿物种类多的较容易风化。致密、致密、坚坚硬程度越高，岩硬程度越高，岩层层厚度越大越厚度越大越难风难风化（等粒、化（等粒、块块状状结结构）；构）；疏松多孔，岩疏松多孔
38、，岩层层厚度越小越容易厚度越小越容易风风化化。一般相对而言一般相对而言岩石表面的裂隙将加快岩石的风化。3.地质构造与岩体的结构性地质构造与岩体的结构性4.4.气候状况气候状况 地貌对岩石风化的影响与水、风、温差、地势以及基岩埋藏条件等多重因素有关。5.地貌与地下水地貌与地下水岩石风化各种因素地势起伏高度山坡朝向地下水以物理风化为主高山区背阳面以化学风化为主低山丘陵以及平原区朝阳面溶解溶蚀和再结晶6.其他因素其他因素人类活动形成的环境污染等也会成为影响化学风化的重要因素。地质构造对岩体的结构性有很大的影响，岩体的结构面愈发育、裂隙愈大、充填情况愈差、渗透性愈好就愈易风化。气温高、雨量充足、湿度大
39、、植物生长茂盛的我国南方地区以化学风化为主，温差大、雨量少、干燥、植被差、风力作用强烈的我国北方地区则以物理风化为主。五、矿五、矿 物物矿物是组成岩石的基本单位，世界上约有矿物是组成岩石的基本单位，世界上约有30003000多种矿石，其中构成岩石的矿物有多种矿石，其中构成岩石的矿物有3030余种，余种，我们称此类矿物为造岩矿物。我们称此类矿物为造岩矿物。地壳中的矿物是通过各种地质作用形成的，它们除少数呈地壳中的矿物是通过各种地质作用形成的，它们除少数呈液态液态(如水银、石油、水如水银、石油、水)和和气气态态(如如CO2CO2、H2SH2S、天然气等、天然气等)外，绝大多数都呈外，绝大多数都呈固
40、态固态(如石英、长石、云母如石英、长石、云母)。矿物定名的一般规律 矿矿物物类类型型定名定名举举例例玻璃玻璃样样光光泽泽的的矿矿物物定名定名为为某某石某某石如金如金刚刚石、方解石、石、方解石、萤萤石石具有金属光具有金属光泽泽或能从中提或能从中提炼炼出金属的出金属的矿矿物物定名定名为为某某某某矿矿如黄如黄铁矿铁矿、方、方铅矿铅矿玉石玉石类矿类矿物物定名定名为为某某玉某某玉如如刚刚玉、硬玉、黄玉玉、硬玉、黄玉硫酸硫酸盐矿盐矿物物定名定名为为某某某某矾矾如胆如胆矾矾、铅矾铅矾地表上松散的地表上松散的矿矿物物定名定名为为某某某某华华如砷如砷华华、钨华钨华一般情况可以根据矿物的定名大概知道它是属于那一类
41、矿物一般情况可以根据矿物的定名大概知道它是属于那一类矿物矿物的成因分类矿物的成因分类矿物的类型矿物形成的原因举例原生矿物岩浆融体经冷凝结晶所形成的矿物如石英、长石等次生矿物原生矿物遭受化学风化形成的新矿物如正长石经水解后形成的高岭石变质矿物已经形成的矿物在变质过程中形成的新矿物如变质结晶片岩中的蓝晶石和十字石等矿矿物物的的物物理理性性质质 自色：是矿物自身所固有的颜色，如含自色：是矿物自身所固有的颜色，如含2 2价铁价铁的赤铁矿呈砖红色。的赤铁矿呈砖红色。他色他色 是矿物中混入了少量杂质所引起的。是矿物中混入了少量杂质所引起的。如石英是无色透明的，含碳时呈烟灰色，如石英是无色透明的，含碳时呈烟
42、灰色，含锰时呈紫色，含铁时呈玫瑰色含锰时呈紫色，含铁时呈玫瑰色假色假色 是矿物内部的裂隙或表面的氧化膜对光是矿物内部的裂隙或表面的氧化膜对光的折射、散射造成的。的折射、散射造成的。如：冰洲石内部的裂隙所引起的错色如：冰洲石内部的裂隙所引起的错色红、蓝、红、蓝、绿、黄混杂的班驳色彩绿、黄混杂的班驳色彩1.1.颜色颜色 是是由于矿物吸收由于矿物吸收可见光后而产可见光后而产生的。根据产生的。根据产生的原因可分生的原因可分为为自色、他色自色、他色和假色和假色三种三种。(1)(1)自色自色自然硫的硫黄色自然硫的硫黄色 赤铁矿的赤红色赤铁矿的赤红色 磁铁矿的铁黑色磁铁矿的铁黑色 (2)(2)他色他色 无色
43、透明的石英无色透明的石英玫瑰色石英玫瑰色石英 (3)(3)假色假色 冰洲石内部裂隙冰洲石内部裂隙引起的假色引起的假色 2.2.条痕条痕(粉末粉末)色色 是矿物在条痕板是矿物在条痕板(白瓷板白瓷板)上擦划后留下的痕迹上擦划后留下的痕迹(实际是矿物的粉末实际是矿物的粉末)的颜色。由于它消除了假的颜色。由于它消除了假色，减低了他色，因而比矿物颗粒的颜色更为色，减低了他色，因而比矿物颗粒的颜色更为固定故可用来鉴定矿物。固定故可用来鉴定矿物。矿物颜色与条痕颜色对比矿物颜色与条痕颜色对比主要用于不透明矿物的鉴定，对透明矿物没有意义。主要用于不透明矿物的鉴定，对透明矿物没有意义。黄铜矿黄铜矿黄铁矿黄铁矿外表
44、颜色近似外表颜色近似黄色黄色条痕颜色条痕颜色黑色黑色带绿的黑色带绿的黑色蟹红色蟹红色或鲜猪肝色或鲜猪肝色条痕颜色条痕颜色块状赤铁矿块状赤铁矿外表颜色外表颜色黑色黑色红色红色3.3.光泽光泽 矿物的光泽矿物的光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。是指矿物表面对可见光的反射能力。矿物常见光泽矿物常见光泽光光泽泽描述描述举举例例金属光金属光泽泽如一般的如一般的金属磨光面金属磨光面那那样样的光的光泽泽黄黄铁矿铁矿、方、方铅矿铅矿光光泽泽半金属半金属光光泽泽如同一般未如同一般未经经磨光的金属表面磨光的金属表面的的那种光那种光泽泽如磁如磁铁矿铁矿的光的光泽泽金金刚刚光光择择像像钻钻石金石金刚刚石石所呈所呈现
45、现的那种光的那种光泽泽金金刚刚石、石、闪锌矿闪锌矿光光泽泽玻璃光玻璃光泽泽像普通像普通平板玻璃平板玻璃所呈所呈现现的光的光泽泽如石英、方解石光如石英、方解石光泽泽油脂光油脂光泽泽如同如同油脂面上油脂面上见见到的那种光到的那种光泽泽石英断口石英断口为为油脂光油脂光泽泽珍珠珍珠光光泽泽在解理面上看到那种像在解理面上看到那种像贝贝壳凹面壳凹面上上呈呈现现的柔和而多彩的光的柔和而多彩的光泽泽如白云母、滑石等如白云母、滑石等丝绢丝绢光光泽泽具有像具有像蚕蚕丝丝或或丝织丝织品品那那样样的光的光泽泽如石棉、如石棉、纤维纤维石膏等石膏等石英的断口石英的断口油脂油脂光泽光泽橄榄石橄榄石的玻璃光泽的玻璃光泽滑石珍
46、珠光泽滑石珍珠光泽4.4.透明度透明度 矿物允许可见光透过的程度，称为矿物的透明度。矿物允许可见光透过的程度，称为矿物的透明度。透明度的衡量是以矿物薄片为透明度的衡量是以矿物薄片为0.03mm0.03mm厚度为标准，厚度为标准，根据所见物体的清晰程度根据所见物体的清晰程度,一般分为三级一般分为三级 :透明透明半透明半透明不透明不透明透明透明隔着矿物的薄片可以清晰地看到另一侧的物体的轮廓细节隔着矿物的薄片可以清晰地看到另一侧的物体的轮廓细节。如石英、长石、方解石等如石英、长石、方解石等半透明半透明隔着这种矿物的薄片能够看到另一侧有物体存在，但分辨隔着这种矿物的薄片能够看到另一侧有物体存在，但分辨
47、不清轮廓。不清轮廓。如辰砂、雄黄等如辰砂、雄黄等不透明不透明矿物基本上不允许可见光透过，这样的矿物为不透明矿物。矿物基本上不允许可见光透过，这样的矿物为不透明矿物。如磁铁矿、石墨等如磁铁矿、石墨等 5.5.解理和断口：解理和断口：（1 1）解理）解理 矿物晶体在外力作用下，沿着一定的矿物晶体在外力作用下，沿着一定的结晶结晶方向破裂成一系列光滑平面方向破裂成一系列光滑平面的性质，叫做解理。的性质，叫做解理。极完全解理：解理非常平滑，易裂开，极完全解理：解理非常平滑，易裂开，如云母，石墨。如云母，石墨。完全解理：解理光滑，易裂成薄层状，完全解理：解理光滑，易裂成薄层状，如方解石，长石。如方解石，长
48、石。（2 2）断口）断口 具极不完全解理的矿物，它们受外力打击后，具极不完全解理的矿物，它们受外力打击后，都会发生都会发生无一定方向的破裂无一定方向的破裂。断口的发育程度与解理的完善程度呈互为消长断口的发育程度与解理的完善程度呈互为消长的关系，解理完全者往往无断口，断口发育者常的关系，解理完全者往往无断口，断口发育者常常无解理。常无解理。石英的断口石英的断口方解石的解理方解石的解理 云母的解理云母的解理 6.6.硬度硬度 矿物的硬度是指矿物抵抗刻划、压入或研磨能力的大小。矿物的硬度是指矿物抵抗刻划、压入或研磨能力的大小。国际国际摩氏硬度计摩氏硬度计 硬度硬度102030405060708090
49、100矿物名称矿物名称滑石滑石石膏石膏方解石方解石萤石萤石磷灰石磷灰石长石长石石英石英黄玉黄玉刚玉刚玉金刚石金刚石在测矿物硬度时，必须在在测矿物硬度时，必须在纯净、新鲜纯净、新鲜的单个矿物晶体的单个矿物晶体(晶粒晶粒)上进行。风化、上进行。风化、裂隙、杂质以及集合体方式等因素会影响矿物的硬度。裂隙、杂质以及集合体方式等因素会影响矿物的硬度。风化后的矿物风化后的矿物硬度一般硬度一般会降低。有会降低。有裂隙及杂质裂隙及杂质的存在，会影响矿物内部连接能力，也会使硬度降低。的存在，会影响矿物内部连接能力，也会使硬度降低。集合体如呈细粒状、土状、粉末状或纤维状，则很难精确确定单体的硬度。集合体如呈细粒状
50、、土状、粉末状或纤维状，则很难精确确定单体的硬度。石英石英石英常常为粒状、块状或一簇簇的（叫晶簇）。纯净的石英无色透明，玻璃光泽，石英常常为粒状、块状或一簇簇的（叫晶簇）。纯净的石英无色透明，玻璃光泽，但很多情况下石英中加杂了其他物质，透明度降低并且有了颜色。像水晶，有无但很多情况下石英中加杂了其他物质，透明度降低并且有了颜色。像水晶，有无色的，有紫色的，有黄色的等等。石英无解理，断口有油脂光泽，硬度色的，有紫色的，有黄色的等等。石英无解理，断口有油脂光泽，硬度7 7，透明度，透明度较好。化学性质稳定，抗风化能力强，含石英越多的岩石，岩性越坚硬较好。化学性质稳定，抗风化能力强，含石英越多的岩石