工程地质学生试验指导书-重庆交通大学

重庆交通大学工程地质实验教学与实验指导书供土木工程、港口航道、水利水电、地质工程、资环等专业用土工地质实验室2007年3月前言工程地质实验课程是工程地质课程的一个重要实践性环节，是土木工程、港口航道、水利水电、地质工程、环境工程、测绘工程、交通工程等专业必修的课程，适应新的教学大纲的改革要求，为深化学生对工程地质基本理论的感性认识，以求达到提高教学质量，充实教学内容，强化实践性教学的目的。

按新“大纲”的要求，在理论教学进行的同时，在某些单元之后按排相应的实验项目。

本工程地质实验指导书，主要为室内实验部分，供土木工程、港航、水利水电、地质工程和资环专业使用，教材全书由唐红梅研究员编写。

参考实验自编教材：重庆交通大学（原重庆交通交通学院）肖汉中主编《工程地质》，长沙交通大学（原长沙交通学院）崔良才《工程地质》；朱建德主编《地质与土质实习实验指导》，人民交通出版社，2001年第1版。

编者唐红梅2007.5.8实验一常见造岩矿物的肉眼鉴定一、实验内容、要求内容：1.观察矿物的形态：（1）单体形态；（2）集合体形态。

2.认识矿物的物理性质：（1）形态；（2）颜色；（3）光泽；（4）硬度；（5）解理；（6）断口。

3.根据矿物特性鉴定矿物，并描述正长石和斜长石；石英和方解石；角闪石和辉石；云母和绿泥石的区别。

要求：掌握常见造岩矿物的鉴定方法与步骤；准确鉴定16种常见造岩矿物定的名称、形态、颜色、光泽、硬度、解理与断口，另特殊矿物的独特鉴定方法。

二、目的意义矿物是构成岩石的基本单元，目前自然界已发现的矿物3300多种，而构成岩石的矿物称之为造岩矿物，约有100多种，它们大部分是硅酸盐矿物和碳酸盐类矿物，常见的主要造岩矿物大约有30多种。

地壳是由岩石构成的，岩石则是由矿物组成。

我们要了解地壳的组成和演变即随之而来的地质现象，就必然首先要了解矿物，矿物也是人类赖以生存和发展的重要物质来源之一。

因此，我们有必要认识在生产、生活中常见的矿物，掌握它们的特征和性质，更好地为我们的生活及工程建设服务。

关于矿物鉴定的的方法很多，但通常最简便、最直观的方法是肉眼鉴定法，这是野外工作者常用的方法，也是初步鉴定矿物的基础。

利用简单工具和化学药品，通过肉眼观察，掌握矿物的主要物理性质。

三、仪器设备1.常见矿物标本，2摩氏硬度计，3.、小刀（铁刀、钢刀或铜钥匙）、4.玻璃片，5. 放大镜，6.稀盐酸。

四、实验准备工作实验前，教师分组发放矿物标本，解理标本，断口标本，实验用的小刀、玻璃片、放大镜、稀盐酸等。

五、实验步骤凭肉眼鉴定矿物，一般先从形态着手，再观察它的光学性质：颜色→条痕→光泽→透明度，最后为力学性质。

对于具体矿物鉴定，应从下面几个方面观察。

1、矿物的形态矿物形态既是矿物的外观特征，又是矿物化学成分的第一观感。

矿物的形态是由矿物自然晶体组合而成，晶体的形状很多，从矿物结晶的单体形态来说可分为两种：即单形和聚形。

单形是由相同晶面所组成，聚形是由两种以上的晶面所组成。

单形所组成的晶形，其种类繁多。

自然界，单形晶体目前发现的有47种（图1），兹将图形列后仅供参阅，不作鉴定的要求。

而聚形又是以单形为基础的，如四方柱和四方双锥的聚形。

矿物晶体的外形主要由矿物生长环境和内部构造所决定的。

矿物常见的外形分为三类：（1）、一向延长的矿物：外形呈柱状、针状，如角闪石、辉石、纤维柱状石膏，云母片等。

（2）、二向延长的矿物：外形呈片状、板状，如、正长石等。

（3）、三向等长的矿物：外形呈立方体、菱面体、八面体，如黄铁矿、橄榄石等。

常见的矿物单体和集合体形态（表1，表2）表1 单体矿物形态表2 集合体形态2、矿物的颜色矿物的颜色是矿物对白色光波吸收的表现，它是鉴定矿物重要特征之一。

观察矿物颜色时应看矿物的新鲜面，识别矿物固有的颜色，分清他色和假色。

3、矿物的光泽矿物的光泽是指矿物表面反光的能力。

按其强弱程度可分为金属光泽，半金属光泽和非金属光泽三大类，而非金属光泽又细分，可分为金刚光泽、油脂光泽、玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、蜡状光泽、土状光泽等。

应注意有些矿物同时具有不同的光泽，如云母，一般为玻璃光泽，也常见珍珠光泽。

石英晶体表面为玻璃光泽，而断口表面又常呈油脂光泽。

即同种矿物，可能有不同的形态、颜色和光泽。

表3 常见矿物的光泽4、矿物的硬度矿物的硬度是指矿物抵抗外力机械作用的能力。

其硬度比较固定，是鉴定矿物的重要依据之一。

一般以下列十种矿物作为鉴定矿物相对硬度的标准。

即摩氏硬度计：1.滑石；2.石膏；3.方解石；4.萤石；5.磷灰石；6.正长石；7.石英；8.黄玉；9.刚玉；10.金刚石。

在测定矿物硬度时用上述标准硬度的矿物与要测定的矿物进行（对刻）比较。

要观察印痕和粉末颜色，其硬度是相对而言，如石英能刻划的一种矿物，而该矿物又能刻划正长石，则说明该矿物的硬度在6~7之间。

还有常用的方法为指甲（3），铁刀（3.5-4.0），玻璃（5.5），钢刀（6.5），具体见表4。

表4 矿物摩氏硬度计5、矿物的解理结晶矿物的外力作用下沿一定方向裂开成光滑平面的性质叫解理。

其裂开面称为解理面。

解理面常与晶面平等，解理是结晶矿物特有性能，不同的结晶矿物其解理性能均多有不同，根据矿物受力后裂开的难易程度，解理片的厚薄及解理面的平整光滑程度，可将解理分成五级，即极完全解理；完全解理；中等解理；不完全解理；无解理。

注意区分矿物解理与矿物结晶面，一般结晶面非常光滑、但限于表面，矿物解理面一般没有晶面光滑，但解理面可以重复出现。

表5 常见矿物解理程度6、矿物的断口断口是矿物受打击后所产生的不规则的裂开面；解理和断口互为消长，可以理解为事物矛盾的两个方面，关键是看谁处于主导方面，解理发育时的矿物而断口不发育，无解理的矿物出现断口。

断口有各种形态的断口，如贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、平坦状断口等。

7、矿物：同时根据矿物的透明度，比重、韧性及放射性、吸水性、磁性等某些矿物特有的性质来鉴定矿物。

观察方解石与白云石跟稀盐酸的反应情况，高岭石粘舌头，滑石的手感有滑腻感。

8、注意事项（1）观察矿物的颜色时，虽然必须观察新鲜面，但是，绝大部分的非金属矿物其颜色是不固定的，如长石类矿物，有白、黄、肉红。

浅灰等色，所以，不能单凭颜色来鉴别矿物，尤其是非金属矿物，应注意矿物的其它物理性质特征。

（2）观察矿物的光泽，应以新鲜晶面或解理面为对象，最好对着自然光线来观察，矿物颜色与光泽无关。

（3）矿物的条痕，应观察划痕留下的粉末颜色，它反映了矿物再化学成分上的某种性质，对鉴别矿物具有一定的意义，特别是金属与非金属的区别，任何颜色的非金属矿物，其条痕总是浅色的，如黑色的方解石，其条痕色为白色，金属光亮的黄铁矿，其条痕色则是绿黑色。

（4）在鉴定解理时，应特别注意解理与晶面可能混淆，此外，还可以利用某些矿物特性质来进行鉴别，如滑石，用手摸有滑腻感，方解石遇稀盐酸剧烈起泡，白云石遇盐酸也起泡，但不剧烈，磁铁矿可吸刀片等，这些都可作为鉴别改种矿物的特征。

，在测定矿物硬度时应选好晶面轻轻刻划即可，切记勿用矿物相互敲击。

表6仅供实验操作时参考。

9、实验报告要求学生填写常见造岩矿物肉眼鉴定的实验报告一份。

报告应描述矿物的名称，化学成分，形态、颜色、光泽、硬度、解理、断口等主要特征，有的矿物鉴定还有其它特征，填入其它特征一栏，如滑石、高岭石、方解石、白云石等。

从特征上加以区分正长石和斜长石；石英和方解石；角闪石和辉石；云母和绿泥石。

表6 常见造岩矿物物理性质简表1.单面2.板面3.双面4.斜方柱5.斜方四面体6.斜方单锥7.斜方双锥8.三方柱9. 复三方柱10.四方柱11.复四方柱12.六方柱13.复六方柱14.三方单锥15.复三方单锥16.四方单锥17. 复四方单锥18.六方单锥19.复六方单锥20.三方双锥21. 复三方双锥22.复四方双锥23. 复四方双锥24.六方双锥25 复六方双锥各种柱、单锥、双锥的横断面26.四方四面体27.菱面体28.复四方偏三角面体29.复三方偏三角面体30.三方偏方面体31.四方偏方面体32.六方偏方面体33.四面体34.三角三四面体35.四角三四面体36.五角三四面体37.六四面体38.八面体39.三角三八面体40四角三八面体41五角三八面体42.六八面体43.六面体44.四六面体45.菱形十二面体46.五角十二面体47.偏方复十二面体图1 矿物晶体的47中单形态图实验二岩浆岩的肉眼鉴定一、实验内容、要求观察岩石的颜色、结构与构造，分析岩石的矿物组成；对典型岩石进行鉴定和描述；掌握观察的方法、步骤。

根据岩层产状及岩石的结构、构造区分深成岩、浅成岩和喷出岩。

在根据矿物颜色、晶形及外表物理特征、矿物成分、结构以及构造确定岩石的名称。

二、目的意义岩石是地壳的主要组成部分，是由矿物组成的有规律的集合体，是自然生成的产物。

认识、鉴别岩浆岩，掌握它内在的、复杂的规律性，以利于分析它们的地质意义及工程性质。

三、仪器设备常见岩浆岩标本一套，岩浆岩分类鉴定表格挂图一张、小刀、放大镜等。

四、实验准备工作实验前，教师分组发放岩浆岩标本、放大镜、小刀等实验工具。

五、实验步骤肉眼鉴定岩浆岩，一般先从颜色和矿物成分入手，再观察它们的结构、构造，最后命名。

1.岩石的颜色岩浆岩颜色是指岩石整体颜色，即用眼睛的余光来观察整块岩石所反映出的调和色。

岩石颜色与矿物成分及其它的化学性质有着密切的联系，岩石颜色的决定于岩石中深色矿物与浅色矿物的含量比，深色矿物含量多的偏基性，浅色矿物多的偏酸性。

根据深色矿物的含量比（色率），可把岩浆岩分为四类：浅色岩――色率：0-35％，为酸性岩类；中色岩――色率：35-65％，为中性岩类；深色岩――色率：65-90％，为基性岩类； 暗深色岩――色率：90-100％，为超基性岩类。

色率百分比的观察方法，用眼睛估测岩石表面可见深色矿物的颗粒在浅色矿物中所占面积多少的大概百分数。

估测时还可简化，岩石表面深色矿物约占者31为浅色岩，约32者为中色岩，大于32者为深色岩，在深色矿物中散布极少的浅色矿物者为暗深色岩。

因此描述时应从岩石的总体颜色进行描述，如灰白色、棕黄色、黑绿色等。

同时应注意区分风化面和新鲜面的颜色。

2.岩石的矿物成分岩浆岩中的矿物成分是岩浆岩化学性质最直观的反映，也是岩浆岩分类和命名的主要依据之一，岩浆岩中常见的矿物几乎全是原生矿物，按颜色分两种：深色矿物――富含Fe 、Mg ，如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等； 浅色矿物――富含Si 、Al ，如石英、白云母、正长石、斜长石等。

岩浆岩中原生矿物在结晶过程中所形成的共生组合规律：① 酸性岩――石英与正长石及偏酸性斜长石共生，深色矿物有黑云母和少量角闪石；② 中性岩――无石英或含量极少，以长石类与角闪石共生为主； ③ 基性岩――无正长石，以基性斜长石与辉石共生；④ 超基性岩――无长石，角闪石也极少，以橄榄石与辉石共生为主，橄榄石不能与石英共生；掌握“指示矿物”的特征是划分岩浆岩类别的关键。