工程地质试验指导书Word格式.docx
《工程地质试验指导书Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程地质试验指导书Word格式.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
实验三常见沉积岩的鉴定与认识…………………………………………9-12
实验四常见变质岩的鉴定与认识…………………………………………13-14
实验一主要造岩矿物的鉴定与认识
一、实验的目的与要求
岩石是矿物的集合体。
认识造岩矿物的目的在于识别工程中常见的各种岩石，并为今后学习其他章节打下良好的基础。
本次实验要求如下：
∙通过对造岩矿物标本的观察，认识常见造岩矿物的形态（单晶、聚晶）、晶面条纹、光学性质、力学性质、碳酸盐类矿物的“盐酸反应”等主要特征。
∙学习根据造岩矿物的形态和物理特性，用肉眼鉴定常见造岩矿物的技能和描述矿物的方法。
∙熟练地掌握几种常见造岩矿物的鉴定特征。
二、实验准备工作
实验前预习教材中有关“造岩矿物”部分。
三、实验内容
1、矿物特性的观察
（1）矿物单体形态的观察。
六方双锥（或六方柱）—石英（水晶）；
菱面体—方解石；
菱形多面体—石榴子石；
长柱状或纤维状—普通角闪石；
短柱状—普通辉石；
板状—板状石膏、长石；
片状—云母。
（2）矿物集合体形态的观察。
晶簇状—石英晶簇；
粒状—橄榄石；
鳞片状—绿泥石；
纤维状—石棉、（纤维）石膏；
结核状—（鲕状、豆状、肾状）赤铁矿，土状—高岭土、蒙脱土。
（3）晶面条纹的观察。
有些晶体的晶面具条纹状，如：
黄铁矿三个方向的晶面条纹彼此垂直，斜长石的晶纹相互平行，有的石英具横向晶纹。
（4）光学性质的观察
∙矿物的颜色
白色—方解石、石英；
深绿色—橄榄石；
铜黄色—黄铁矿；
褐色—褐铁矿；
铁红色—赤铁矿。
∙矿物的条痕
观察方解石、角闪石、斜长石、橄榄石的条痕。
观察对比黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿等矿物的条痕与颜色之间的关系。
∙矿物的光泽
拿到标本，对着光线，看其反射光线的性质来确定它属于哪种光泽。
黄铁矿、黄铜矿—金属光泽；
赤铁矿—半金属光择；
石英（晶面）—玻璃光泽；
叶腊石、蛇纹石—腊状光泽；
滑石、石英（断面）—油脂光泽；
高岭土—土状光泽；
石棉、（纤维）石膏—丝绢光泽；
白云母、冰洲石（透明方解石）—珍珠光泽。
∙矿物的透明度
手拿标本，注意观察矿物碎片边缘的透明程度。
白云母、石英（水晶）—透明；
蛋白石—半透明；
黄铁矿、磁铁矿—不透明。
（5）矿物力学性质的观察
∙矿物的解理与断口
解理是矿物受到外力后自然断开的光滑平整的面，要注意在同一方向上对应侧面解理的一致性，又要观察解理面光滑平整的程度。
如：
云母—一组极完全解理；
方解石—三组完全解理；
长石—一组完全解理，一组中等解理；
石英—极不完全解理（贝壳状断口）；
黄铁矿—参差状断口。
矿物的解理与断口是互为消长的。
∙矿物的硬度
利用指甲（硬度2．5）、小刀（硬度5．5）和摩氏硬度计测定和比较石英、方解石、长石、黄铁矿、白云石的硬度。
具体测定方法是（以摩氏硬度计为例）：
取摩氏硬度计中一种标准矿物，用其棱角刻划被鉴定矿物上的一个新鲜而较完整的平面，擦去粉末，若在面上留有刻痕，则说明被鉴定矿物的硬度小于选用标准矿物的硬度。
反之，若未在面上留下刻痕，则说明被鉴定矿物的硬度大于或等于选用标准矿物的硬度。
经过多次刻划比较，直到确定被鉴定矿物的硬度介于两个相邻标准矿物硬度之间或接近二者之一时，即已测知被鉴定矿物的硬度。
如云母不能被石膏（硬度2）刻动，而能被方解石（硬度3）刻动，故其硬度介于2～3之间，用2．5表示。
若被鉴定矿物难于找出平整的面，而标准矿物上有较好的平面时，也可以用被鉴定矿物的棱角去刻划标准矿物的平面。
（6）矿物其它特性的观察
云母—弹性，蒙脱土—遇水膨胀、有崩解性；
碳酸盐类的矿物具“盐酸反应'
。
碳酸盐类矿物，如方解石、白云石，与稀盐酸会产生化学反应，逸出二氧化碳，形成气泡。
一般地讲，方解石遇稀盐酸后，起泡剧烈，而白云石则需用小刀刻划成粉末后滴稀盐酸，才可见微弱的起泡现象。
2、常见造岩矿物鉴定特征的综合观察
结合标本，对照教材中“常见造岩矿物特征表”，逐块逐项地进行观察。
但需注意，教材中所述矿物的各项物理特性，在同一块标本上不一定能全部显示出来，所以在观察时，必须善于抓住矿物的主要特征，尤其是那些具有鉴定意义的特征，如赤铁矿的砖红色条痕、方解石的菱面体解理等。
另外，还要注意相似矿物的对比分析，如石英、斜长石、方解石、石膏等矿物都是白色或乳白色，但在硬度，解理、晶形、盐酸反应方面却有较大差别。
四、实验方法
∙参照指导书和教材中“常见造岩矿物特征表”，结合标本，在教师指导下自行观察、分析、纪录。
∙在独立观察的基础上，掌握并归纳常见造岩矿物的主要鉴定特征。
实验二常见火成岩（岩浆岩）的鉴定与认识
∙通过对火成岩标本的观察，熟悉其结构、构造特征。
∙运用肉眼鉴定造岩矿物的方法，分析常见火成岩的矿物组成。
∙学习火成岩的简易分类原则和肉眼鉴定方法。
实验前预习教材中“火成岩”部分。
1、常见火成岩结构的观察
结合下列标本，从矿物的结晶程度、颗粒大小、颗粒级配及联接关系等方面，来认识矿物的结构特征。
∙矿物的结晶程度：
全晶质结构—花岗岩；
非晶质（玻璃质）结构—浮岩。
∙矿物颗粒大小：
粗粒结构—粗粒花岗岩；
中粒结构—中粒辉长岩；
细粒结构—细晶岩或细粒闪长岩；
隐晶质结构—辉绿岩；
伟晶结构—伟晶岩。
∙矿物颗粒相对大小：
等粒结构—花岗岩、闪长岩；
斑状结构—正长斑岩、闪长玢岩；
似斑状结构—花岗斑岩。
∙矿物间的相互关系：
文象结构—文象花岗岩。
2、常见火成岩典型构造的观察
∙观察下列标本的典型构造特征：
块状构造—花岗岩、闪长岩、辉长岩；
流纹构造—流纹岩；
气孔构造—浮岩、粗面岩；
杏仁状构造—玄武岩。
3、火成岩中常见矿物成分的识别
∙石英：
观察花岗岩、流纹岩，石英在岩石中多呈粒状，具油脂光泽，烟灰色，硬度为7，易与灰白色的斜长石相混淆。
∙长石：
观察花岗岩、闪长岩和安山岩，长石具玻璃光泽，硬度为6，正长石多为肉红色，斜长石多为灰白色，详细观察，斜长石具有许多平行的晶纹，而正长石的新鲜解理面在光的照射下，往往可见明暗程度有显著差异的两部分。
∙云母：
观察黑云母花岗岩，云母最明显的特征是用小刀极易剥出云母碎片。
∙辉石与角闪石：
观察辉长岩和闪长岩，辉石和角闪石在火成岩中均为深灰色至黑色，光泽也甚相似。
但在形状和断面上有所差异，辉石纵断面呈短柱状，横断面为八边形（近似正方形）；
角闪石纵断面为长柱状，横断面为六边形；
辉石往往与橄榄石共生，角闪石往往与黑云母共生，角闪石两组中等解理呈124°
或56°
斜交，而辉石的两组中等解理近于正交。
4、常见火成岩特征的综合观察
结合标本，对照教材中关于各类火成岩的分类表，逐类、逐块、逐项地进行观察，应特别注意各自的鉴定特征。
∙花岗岩—流纹岩类：
花岗岩、花岗斑岩、流纹岩。
∙正长岩—粗面岩类：
正长岩、正长斑岩、粗面岩。
∙闪长岩—安山岩类：
闪长岩、闪长玢岩、安山岩。
∙辉长岩—玄武岩类：
辉长岩、辉绿岩、玄武岩。
∙脉岩类：
细晶岩、伟晶岩。
∙其他岩类：
浮岩、黑曜岩、火山角砾岩、凝灰岩等。
四、实验方法
∙参照指导书和教材中有关常见火成岩的描述，对照标本自行观察，教师只做必要的辅导讲解。
∙在独立观察的基础上，总结出每块标本的鉴定特征（要特别注意外貌相似岩石标本之间的差异）。
∙有条件时，借助偏光显微镜，观察玄武岩等薄片的结构特点。
五、辅助教学
1、利用照片、幻灯、模型、电视录像带及多媒体软件
∙认真观察火成岩的产状，初步建立岩石产状的立体形态以及生成环境等概念。
2、一般火成岩的肉眼鉴定步骤
肉眼鉴定火成岩的主要依据是岩石的产状（野外产出形态）、结构、构造、矿物组成和颜色等，鉴定时可以参照下述步骤。
∙结合岩石的野外产状、结构和构造，区分出深成岩、浅成岩和喷出岩，其特征如表1所示。
表1深成岩、浅成岩、喷出岩的产状、结构、构造间的区别
特征
深成岩
浅成岩
喷出岩
产状
呈大的侵入体——岩基、岩株，部分呈岩盆，岩盖产出，接触带附近的围岩有明的变质圈
多呈岩床、岩脉、岩墙产出，围岩可有狭窄的接触变质圈
呈层状或不规则层状，火山锥、熔岩流。
围岩一般无变质圈
构造
常具块状构造
块状构造，有时有少量小的气孔，一般无杏仁状构造
常为气孔状、杏仁状。
流纹状构造
结构
常具等粒（中、粗）全晶质结构，岩体中心可出现似斑状结构
多呈细粒或斑状结构，基质多为细粒至隐晶质
具斑状结构、隐晶质结构或玻璃质结构
∙观察岩石的颜色。
火成岩的颜色在很大程度上反映了其化学和矿物组成。
火成岩可根据化学成分中二氧化硅的含量分为超基性岩、基性岩和酸性岩。
二氧化硅的具体含量肉眼是不可能分辨的，但其含量多少往往反映在矿物成分上。
一般情况下，二氧化硅含量高，浅色矿物就多，暗色矿物相对较少。
反之，二氧化硅含量低，浅色矿物就少，暗色矿物则相对较多。
矿物颜色是构成岩石颜色的主导因素。
所以颜色可作为肉眼鉴别火成岩的特征之一。
从超基性岩到酸性岩，颜色由深变浅。
如超基性岩呈黑色—黑绿色—暗绿色；
基性岩呈灰黑色—灰绿色；
中性岩呈灰色—灰白色，酸性岩呈肉红色—淡红色—白色。
∙观察矿物成分应先观察岩石中有无石英（有石英时，要观察其数量），其次观察有无长石（含有长石时，要尽量区分是正长石还是斜长石），继而观察有无橄榄石存在。
此外，尚需注意黑云母，它经常出现在酸性岩中。
火成岩常以所含主要矿物成分定名，如辉长岩（主要含辉石和斜长石）、闪长岩（主要含角闪石和斜长石）、正长斑岩（具有以正长石为主的斑晶）、闪长玢岩（具有以斜长石、角闪石为主的斑晶）等。
3、火成岩的肉眼鉴定要点
深成岩常具等粒全晶质结构，矿物颗粒比较粗大，往往较易鉴别。
肉眼鉴定火成岩的主要依据是岩石的产状（野外产出形态）、结构、构造、矿物组成和颜色等，鉴定时可以参照下述步骤。
浅成岩（包括脉岩）有斑晶存在时，根据浅色斑晶矿物成分可分为两大类：
斑晶主要为斜长石者叫玢岩，斑晶主要为正长石或石英者叫斑岩。
如果玢岩中同时有角闪石斑晶，或基质中鉴定出有角闪石的，称为闪长玢岩；
斑晶中只有正长石而无石英者称正长斑岩；
斑晶中既有石英，又有正长石时称花岗斑岩；
仅有石英者称石英斑岩。
对于细粒等粒结构的浅成岩（包括脉岩），如能定出矿物成分，再结合岩石颜色的深浅，查火成岩分类表可得相应深成岩的名称，前面再冠以“细粒”或“细晶”二字，如细粒花岗岩等。
对于具隐晶质结构，肉眼分辨不出成分的脉岩，可根据颜色深浅粗略定名为“浅色脉岩”（如霏细岩）和“暗色脉岩”（如辉绿岩）。
喷出岩肉眼鉴定往往比较困难，除了斑晶之外，基质部分常呈细粒至玻璃质结构。
肉眼鉴定时只能根据颜色、斑晶成分、结构、构造等方面综合考虑，进行初步的定名。
常见的主要喷出岩的肉眼鉴定特征如表2所示。
表2常见喷出岩肉眼鉴定特征
流纹岩
粗面岩
安山岩
玄武岩
颜色
粉红色，灰绿色，浅灰紫色
浅灰色，淡红色，灰紫色
灰红色，灰紫色，砖红色
黑绿色至黑色，光较暗
斑晶成分
石英（石英常呈熔蚀现象）、钾长石
钾长石、黑云母，角闪石
斜长石最为常见有时有辉石，角闪石、黑云母
辉石、斜长石、橄榄石
斑状，隐晶质至玻璃质
斑状或隐晶质
致密、细粒至隐晶质
流纹状，常见气孔状
块状，有时具气孔状、杏仁状
有时有气孔状及杏仁状
气孔状、杏仁状
实验三常见沉积岩的鉴定与认识
∙通过对沉积岩标本的观察，掌握其典型结构、构造及物质组成特征。
∙了解常见沉积岩的基本分类和肉眼鉴定方法。
∙掌握常见沉积岩的鉴定特征。
二、实验的准备工作
实验前预习教材中“沉积岩”部分。
1、沉积岩典型结构的认识
∙碎屑结构。
观察砾岩、角砾岩、砂岩的组成物质的颗粒大小与形状等特征。
∙泥质结构。
观察页岩、黏土岩，注意其致密状的特点。
∙化学结构及生物化学结构。
观察石灰岩（或结晶石灰岩）、白云岩、介壳灰岩（或珊瑚灰岩）、鲕状灰岩、竹叶状灰岩、燧石岩等。
2、沉积岩典型构造的认识
∙层理构造。
利用照片、幻灯或放映电视录像，在建立层理构造宏观特征的基础上，观察页岩、条带状灰岩等手标本上的层理，观察具交错层理的陈列标本。
∙层面构造。
观察具泥裂、波痕、缝合线构造的陈列标本。
∙化石。
观察完整的动、植物化石标本各1～2块。
∙结核。
观察鲕状灰岩标本和一块较大型的结核标本。
3、碎屑岩的胶结类型和胶结物成分的认识
观察砾岩、角砾岩、砂岩（石英砂岩、长石砂岩、铁质砂岩）的胶结类型和胶结物。
对于一块标本而言，可能是一种胶结类型和单一的胶结物，也可能同时存在两种或三种胶结类型和一种以上的胶结物。
需仔细观察、予以区分，碎屑岩中常见的胶结物的一般特征可参照表1。
4、常见沉积岩特征的综合观察
结合标本，对照教材中关于各种常见沉积岩的描述，逐类逐块地进行观察，包括：
火山碎屑岩类：
凝灰岩、火山角砾岩、火山集块岩。
表1碎屑岩中常见的胶结物的一般特征
胶结物
主要矿物成分
常见颜色
牢固程度
其他特征
硅质
石英、蛋白石、玉髓、海绿石
乳白色、灰白色、黑绿色
坚硬
岩石强度高，硬度大，难溶于水
钙质
方解石、白云石
白、灰白、淡黄、微红色
中等
可与稀盐酸作用，产生气泡
泥质
高岭石、蒙脱石、水云母
泥黄色、黄褐色
差
岩石质地松软，遇水易软化或泥化
铁质
赤铁矿、褐铁矿
红褐色、黄褐色、棕红色
较坚硬
强度较高，遇水遇氧易风化
石膏质
石膏
白色、灰白色
较差
强度低，长期浸水可被融蚀
炭质
有机质
黑色、黑绿色
岩石强度低，遇水易泥化
∙陆源沉积碎屑岩类：
砾岩、角砾岩、石英砂岩、长石砂岩、铁质砂岩、硬砂岩、粉砂岩。
∙泥质岩类：
页岩、炭质页岩、黏土岩。
∙化学岩类：
石灰岩、白云岩、泥灰岩。
通常情况下，火山碎屑岩与陆源沉积碎屑岩的区分可参照表2。
表2火山碎屑岩、陆源沉积碎屑岩特征鉴别
岩石类型
成因特征
物质形成特点
结构、构造
产状
其他
火山碎屑岩
由火山喷发作用形成的，火山碎屑物质就地堆积或只经短距离搬运而形成
由火山碎屑物质（岩屑、晶屑、玻屑）及少量围岩碎屑组成
以火山灰为主
凝灰结构（颗粒分选极差，碎屑多具棱角，边缘锋锐），块状构造
呈夹层或透境状
一般无化石
陆源沉积碎屑岩
是在地表由母岩经风化、搬运、堆积、成岩作用而形成
由各类母岩的岩石碎屑和矿物碎屑组成
为钙质、铁质、粘土质等
碎屑结构，宏观层理构造明显
层状
常可以见到化石
∙参照指导书和教材中对有关常见沉积岩的描述，结合标本，在教师指导下自行观察学习。
∙观察偏光显微镜下砂岩薄片中石英颗粒的形状特征和石英颗粒与胶结物间的关系（胶结类型）。
∙在独立观察的基础上，总结出各类沉积岩标本的鉴定特征。
五、常见沉积岩的肉眼鉴定方法
经过沉积作用形成的沉积岩，绝大多数都具有层状构造特征，但所鉴定的标本都是从某一层位中打来的，所以重点观察沉积标本的结构、物质组成和颜色等。
凭肉眼或借助放大镜能分辨出碎屑颗粒占组成物质50%以上者属于碎屑岩类；
只能分辨少量极为细小的矿物或岩屑颗粒，整体岩石具细腻感，质地均一，可塑性及吸水性很强，吸水后体积增大，潮湿时色深质软，干燥时色浅质较硬者为泥质岩类。
完全分辨不出颗粒，整体岩石具致密感或组成物质具一定结晶形态者为化学岩类。
在鉴定碎屑岩时，除观察颜色、碎屑成分及含量外，尚需注意观察碎屑的形状大小和胶结物成分，砾岩或角砾岩还需观察标本的胶结类型。
在鉴定泥质岩时，则应注意观察标本的构造特征。
页岩具有沿层面分裂成薄片或页片的性质，常可见显微层理，称为页理（页岩因此而得名）而黏土岩则往往层理不发育，具块状构造。
有些泥质岩中常含有机成分，如炭质页岩、油页岩等。
在鉴定化学岩时，除观察其颜色、物质成分、结构、构造外，应辅以简单的化学实验，如用稀盐酸检验标本是否有起泡反应。
化学岩中的燧石岩类主要由非晶质的蛋白石、隐晶质的玉髓和细粒石英组成，Si02含量达70%～90%，致密坚硬，锤击可见火花，具贝壳状断口。
常呈透镜状或结核状产出，也有呈层状、条带状产于碳酸盐岩或泥质岩中的。
实验四常见变质岩的鉴定与认识
∙通过对变质岩标本的观察，学习变质岩的构造、结构和矿物的组成特征。
∙学习常见变质岩的命名和肉眼鉴定方法。
∙掌握常见变质岩的鉴定特征。
实验前预习教材中“变质岩”部分，重点预习变质岩的构造特征和分类方法。
1、常见变质岩典型变质构造的认识
∙板状构造—板岩；
∙千枚状构造—千枚岩；
∙片状构造—结晶片岩（云母片岩，滑石片岩、石榴子石片岩，绿泥石片岩等）；
∙片麻状构造—片麻岩（正、副片麻岩）；
∙块状构造—石英岩、大理岩。
2、常见变质岩典型变质结构的认识（可结合磨片标本在显微镜下观察）
∙变晶结构—大理岩、角闪片麻岩；
∙变余结构—变质砂岩（如绿泥石化长石砂岩等）；
∙碎裂结构—糜棱岩、碎裂岩。
3、变质岩中常见矿物的识别
变质岩中的矿物，按成因分为两大类：
一类是继承性矿物或称共有矿物（经变质作用后保留下来的原岩中的稳定矿物）；
另一类是变质矿物（在变质过程中新产生的矿物）。
继承性矿物中的石英、长石、云母和变质矿物中的滑石、蛇纹石、石榴子石等已在主要造岩矿物的鉴定中叙述。
变质矿物中的黄玉、刚玉可见摩氏硬度计中的标本，绿泥石、绢云母可观察绿泥石片岩和千枚岩。
4、常见变质岩综合特征观察
结合标本，对照教材中关于各类常见变质岩的具体描述，逐类逐块地进行观察，包括板岩、干枚岩、结晶片岩（云母片岩、滑石片岩，绿泥石片岩、石榴子石片岩等）、片麻岩；
糜棱岩、大理岩和石英岩。
四、常见变质岩的肉眼鉴定和定名方法
根据变质岩的构造特征，可将其分为两大类：
一类是具片理构造的变质岩，如板岩、千枚岩、各类结晶片岩和片麻岩；
另一类是块状构造的变质岩，如大理岩、石英岩等。
对具有片理构造的变质岩的定名常用“附加名称+基本名称”。
其中“基本名称”可以其片理构造类型表示，如具板状构造者可定名板岩；
具片状构造者可定名片岩……。
“附加名称可以特征变质矿物、主要矿物成分或典型构造特征表示。
如对一块具明显片麻状构造的岩石，若其矿物组成中含有特征变质矿物石榴子石，则在片麻岩前冠以“石榴子石”，该岩石则定名为“石榴子石片麻岩”（片麻岩根据其原岩特征分为正片麻岩—原岩为火成岩；
副片麻岩—原岩为沉积岩）。
同样，对含滑石或绿泥石较多的片岩分别定名为“滑石片岩”和“绿泥石片岩”。
对具有块状构造变质岩的定名，则主要考虑其结构及成分特征，如粗晶大理岩、中粒石英岩、蛇纹石大理岩等。
五、实验方法
∙参照本书和教材中对有关常见变质岩的描述，对照标本，在教师指导下进行独立观察学习；
∙如有条件可借用偏光显微镜对角闪片麻岩、绿泥石化长石砂岩和糜棱岩等进行观察；
∙观察眼球状片麻岩、肠状片麻岩等，加深对变质岩中定向排列构造的认识；
∙在深入观察的基础上，总结具不同构造的各类变质岩的鉴定特征。
∙
升级会员 