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1绪论（1）工程地质学是地质学的一个分支，是研究与工程建筑活动有关的地质问题的学科。工程活动包括：建筑工程，交通工程，水利水电工程等方面。研究目的在于查明建设地区、建筑场地的工程地质条件，分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题，简单说是帮助工程选址，进行场地评价。（2）工程活动的地质环境称之为工程地质条件，是与工程建筑有关的地质要素的综合，包括以下六个方面的内容。这些条件在工程建设之前都有必须探明的：1地形地貌条件：地形地貌条件对建筑场地的选择，特别是对线性建筑如铁路、公路、运河渠道等的线路方案选择意义最为重大。2岩土类型及性质：岩土类型及性质的优劣对建筑物的安全经济具有重要意义，大型建筑物一般要建在性质优良的岩土上3地质构造：与岩体的形成和地壳的运动和变迁有关。4水文地质：水文地质条件是决定工程地质条件优劣的重要因素。公路路基破坏的主要原因是不能及时排水。5不良地质现象：不良地质现象是指对建筑物有影响的自然地质作用与现象。例如地震的破坏性很大：滑坡、崩塌、泥石流、冲沟的发生也给工程和环境造成无穷的灾害。在这些不良地质现象面前，只考虑工程本身的坚固性是不行的必须充分注意其周围有哪些物理地质现象存在。除此之外还有冰川，荒漠化，河流侵蚀，黄土（湿陷性），喀斯特（溶岩）。6天然建筑材料：天然建筑材料是指供建筑用的土料和石料。例如在山区用砂石料可能比较便宜，但在平原地区就要立足于加固原位的土体。（3）各类工程问题：1工民建：场地稳定性，地基承载力及变形问题2道路工程：山区滑坡、崩塌、泥石流问题。平原区软基处理问题。3地下工程：洞室围岩稳定、承压水的危害问题二矿物（1）美国化学家克拉克根据大陆地壳中的5159个岩石、矿物、土壤和天然水的样品分析数据，于1889年第一次算出元素在地壳中的平均含量数值(平均重量百分比)，即元素的丰度，后人为了纪念这个创举，将它命名为克拉克值。含量前四的是氧（45.2%）、硅（27.2%）、铝（8%）、铁（5.8%）。（2）整个地球的物质（按重量计算）各元素的丰度：铁34.6%；氧29.5%；硅15.2%；镁12.7%;镍2.4%；硫1.9%钙和铝2.2%，其它所有元素共占1.5%（3）大气圈、水圈和生物体中的所有元素的质量和地球的总质量相比，不及千分之一。（4）矿物：天然产出且具有特定的（但一般并非固定的）化学成分和物理性质的均匀固体，通常由无机作用所形成(但也有液态的矿物，如汞（水银）)。岩石：矿物的集合体称为岩石，岩石是混合物。（5）晶体——内部质点（原子、离子）在三维空间周期性重复排列（即有序排列）的固体。绝大部分矿物是晶体。非晶体——内部质点排列无序。晶体矿物——具有晶体结构的矿物。矿物的各种特征不仅与它的化学成分相关更受到它晶体构造的控制。（6）矿物分类：1自然元素矿物：如金，金刚石、石墨、铜、银等2卤化物矿物：如食盐、钾盐、萤石(CaF2)等3硫化物矿物：如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等24氧化物和氢氧化物矿物：赤铁矿、磁铁矿、石英等5含氧酸盐矿物：最重要的是下面三种：硫酸盐矿物：有石膏(Ca)、芒硝(Na)、重晶石(Ba)碳酸盐矿物：如方解石、孔雀石、白云石硅酸盐矿物：约占已知矿物种数的1/4（7）矿物物理性质包括：晶体形态，光学性质，力学性质，其它一些物理性质。1晶体形态同种矿物的许多个单体聚合在一起形成的整体称矿物集合体。绝大多数矿物都是以多个单体聚合在一起产出。根据集合体中矿物颗粒大小可分为两类：肉眼或放大镜可辨认矿物颗粒界限的显晶集合体和只能在显微镜下辨认出矿物单体的隐晶集合体。显晶集合体又分为：粒状集合体：块状集合体：板状、片状、鳞片状集合体：柱状、针状集合体：2光学性质I颜色自色：矿物本身固有的化学成分和内部结构所决定的颜色他色：指矿物因含外来带色的杂质，气液泡的包裹体等所引起的颜色假色：由物理光学效应引起的颜色II条痕矿物的条痕实际上就是矿物粉末的颜色,一般,从瓷板上划出的线条颜色来确定。矿物颜色与条痕不一定一致。III光泽光泽，就是光线照射到矿物表面上反射光的能力。由强到弱可以把光泽分为四级：(1)金属光泽(2)半金属光泽(3)金刚光泽(4)玻璃光泽IV透明度矿物透过光线的程度。可分为三级：透明，半透明，不透明。矿物的透明程度常与矿物的光泽有关，一般玻璃光泽、油脂光泽、金刚光泽的矿物都是透明至半透明的矿物；金属光泽和半金属光泽的矿物都是不透明矿物。3力学性质I硬度矿物的硬度用“刻划能力”来衡量，取决于原子和离子结合在一起的化学键的强度。“摩氏硬度计”为相对硬度。野外缺少摩氏标准矿物时，可用其它简便工具进行测试:指甲的硬度约为2-2.5铜钥匙的硬度约为3玻璃的硬度约为5-5.5小钢刀的硬度约为6II解理矿物被敲打后，沿一定方向规则破裂的性质，叫做解理。这种破裂面就称为解理面。解理面一般非常平滑而有光泽。分为一组解理，二组解理，三组解理，多组解理。矿物晶体沿不同结晶方向发生解理的能力不同，可将解理分为五级：极完全解理：完全解理：中等解理：不完全解理：极不完全解理。断口：矿物受打击后所产生的不规则的破裂面。贝壳状、锯齿状、参差状、土状岩石：矿物的组合。三岩浆岩常见岩浆岩：橄榄岩辉长岩玄武岩闪长岩花岗岩伟晶岩(1)岩浆岩，由炙热岩浆在地球不同层圈冷凝结晶或固结形成的岩石，是岩浆作用的最终产物。又称火成岩，是三大类岩石的主体，占地壳总质量的95％。(2)按照岩浆冷却固结成岩的环境，分为：侵入岩和喷出岩。3侵入岩：岩浆在地表以下就冷凝形成的岩石，分为深成岩和浅成岩。喷出岩：岩浆喷出地表快速冷凝结晶形成的岩石。（3）酸度和碱度是岩浆岩分类的重要化学成分依据，根据岩石SiO2百分含量，岩浆岩可分为四大类：超基性岩：SiO2＜45%，富含FeO和MgO。颜色深，比重大，常呈块状构造，主要是橄榄石、辉石，不含或很少含斜长石。代表性岩石：橄榄岩、玄武岩、常见的副矿物有磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿和尖晶石等。基性岩：SiO2=45～52%，CaO、Al2O3、FeO、MgO含量较高，尤其是前二者，呈深灰色或灰黑色，颜色一般较深，比重较大。主要由辉石和斜长石组成。代表岩石：辉长岩、辉绿岩。中性岩：SiO2=52～65%，FeO、MgO、CaO较基性岩明显减少；Na2O和K2O明显增加；Al2O315％左右，颜色较浅，全晶质中－细粒结构，块状构造。主要矿物成分是中性斜长石和角闪石，辉石和黑云母次之，代表岩石：闪长岩。常见副矿物有磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石。酸性岩：SiO2＞65%，(K2O+Na2O)含量较高，约为7～8％。MgO、FeO、CaO含量低。大量出现石英（20%），正长石和酸性斜长石也多，约占60%左右。暗色矿物一般小于10%。主要为黑云母及角闪石。颜色浅，比重小。多具中粗粒粒状结构；也常见斑状、似斑状结构。（4）1.硅铝矿物：SiO2和Al2O3含量较高，不含铁镁。如石英、长石类及似长石类。这些矿物颜色均较浅，所以又叫浅色矿物。2.铁镁矿物：FeO与MgO含量较高，SiO2含量较低。如橄榄石、辉石类、角闪石类和黑云母类。这些矿物颜色一般较深，所以又叫暗色矿物。（5）岩浆岩的产状：深成岩：岩基，岩株浅成岩：岩盆，岩盘，岩床，岩墙，岩脉喷出岩：熔岩流：熔岩沿斜坡流动形成。熔岩被：熔岩流规模较大时，称熔岩被。火山锥：由熔岩及火山碎屑物组成，形似锥状。（6）岩石的结构：组成岩石的矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、形状特征和矿物间相互关系。I岩浆岩的结晶程度按结晶物质与非结晶物质的含量比例，分为：全晶质——岩石全部由结晶矿物组成，是深成侵入岩结构特征。花岗岩半晶质——由结晶和非结晶矿物组成，是浅成侵入岩和喷出岩结构特征。流纹岩玻璃质（非晶质）——岩石几乎全部由玻璃质组成，是喷出岩结构特征。黑曜岩II矿物的颗粒大小按照矿物颗粒的绝对大小和可辨别程度，分为：显晶质结构：肉眼可辨，花岗岩：又分为粗粒（5mm），中粒（1-5mm），细粒（1mm）隐晶质结构：显微镜可辨，浅成岩和喷出岩，颗粒直径小于0.2mm非晶质结构：不结晶，火山熔岩根据矿物颗粒的相对大小又可划分为三种结构类型：（1）等粒结构：岩石中不同种主要矿物颗粒全部为显晶质，粒状，大小近似相等。（2）不等粒结构：岩石中不同种主要矿物结晶颗粒大小不等，相差悬殊。（3）斑状及似斑状结构：岩石中所有矿物颗粒可分为大小截然不同的两群，大的称为斑晶，小的称为基质，其中没有中等大小的颗粒。如果基质为隐晶质或玻璃质，则称斑状结构（斑晶先结晶，所以晶形较好，粒径较大）；如果基质为显晶质，则称似斑状结构。（7）岩石的构造：岩石中不同的矿物集合体之间或矿物集合体与其它组成部分之间的排列方式、充填特征。岩浆岩常见的构造有：1.块状构造（最常见）2.流纹状构造3.气孔状构造4.杏仁状构造脉岩类是一种浅成侵入岩，因其呈岩脉、岩墙产出并常具有特殊的矿物成分和结构，因而将它们单独归为一类。4四外力地质作用与沉积岩I外力地质作用（1）地球的外圈：大气圈、水圈和生物圈。（2）外力地质作用的定义:大气、水和生物在太阳辐射能、重力能和日月引力能的影响下产生的动力，对地表所进行的各种作用。能量来源：地球外部作用范围：地表结果：减小地表起伏、夷平高差。（3）外力地质作用类型：1、风化作用：暴露在地表的大部分岩石，由于处在与其形成时不同的物理化学条件，在富含氧、二氧化碳和水环境中，整块岩石在原地发生破碎，或其成分发生变化，最终使坚硬岩石变成松散的碎屑和土壤。2、剥蚀作用：岩石在流水、冰川、风、波浪和海流等外动力作用下，松散的岩石碎屑从高处向低处移动的作用过程。包括岩石转变为疏松状态的风化过程和把风化破碎物移去的搬运过程。剥蚀作用的结果：是消除凸地。按外营力的性质可分为水蚀、冰蚀、浪蚀、风蚀、潜蚀等。3、搬运作用：搬运方式决定于风化产物性质。碎屑物质、粘土物质以机械方式搬运；溶解物质以胶体溶液和真溶液化学方式搬运。搬运介质：水、风和冰川。4、沉积作用：碎屑物质在搬运过程中由于流速减小和重力作用，颗粒就会发生沉积。沉积因素：颗粒形状、比重、含沙量，沉积作用分为机械沉积作用，化学沉积作用，生物沉积作用。5、成岩作用：松散沉积物-压实（固）作用-胶结作用（只发生在碎屑沉积物中）-重结晶作用-新矿物生长。其中胶结类型分为三类：基底式胶结：被胶结颗粒彼此相距较远，互不接触而“漂浮”在胶结物背景中。孔隙式胶结：沉积物为颗粒支撑，胶结物分布在粒间孔内。接触式胶结（新月型胶结），沉积物也为颗粒支撑，但胶结物只分布在颗粒之间的接触点附近，粒间孔内部仍是未被充填的孔隙。II沉积岩：砾岩砂岩石英砂岩长石砂岩粉砂岩粘土岩泥岩页岩石灰岩白云岩（1）沉积岩，又称为水成岩。是在地表不太深的地方，将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过压密固结、脱水、胶结及重结晶作用形成的岩石。在地表，有75%的岩石是沉积岩，但整个岩石圈，沉积岩只占5%。沉积岩以浅色矿物为主。（2）沉积岩的矿物成分有160多种，但最常见的不过一、二十种，其中包括：1.碎屑矿物：石英、长石、白云母等原生矿物。又分为砾状结构：碎屑粒径2mm。粗砂结构：碎屑粒径0.5-2mm中砂结构：碎屑粒径0.25-0.5mm细砂结构：碎屑粒径0.05-0.25mm粉砂质结构：碎屑粒径0.005~0.05mm2.粘土矿物：高岭石、蒙脱石次生矿物。小于0.005mm的颗粒。3.化学和生物成因矿物：方解石、白云石、、石膏、磷酸盐矿物等（3）沉积岩的结构：沉积岩组成物质的形状、大小和结晶程度。它又可分为碎屑结构、泥质结构、结晶结构、生物结构。这些结构是把沉积岩划分为碎屑岩类、粘土岩类、化学和生物化学岩类的重要依据。（4）沉积岩的构造。沉积岩在沉积过程中，或在沉积岩形成后的各种作用影响下，使其各种物质成分形成特有的空间分布和排列方式，可分为：1层理构造：指由沉积物的颗粒形状、大小、成分、颜色等沿垂向的变化而显示出来的成层现象。层与层的差异，是由于不同时期沉积作用的，环境及性质的变化而造成的，每一层为同时、同沉积条件下形成的，所以表现为层内的均一性，而层间由