《工程地质与水文地质》课程野外实习指导书

绪论工程地质及水文地质是水利工程、水建、农水、路桥等专业的技术基础课，它涉及的面广、内容多，实践性强。仅凭课堂上的理论教学远远不能满足教学的需要，学生在学习了基本理论，掌握了基本知识和了解了基本的工作方法的前提之下，通过野外地质实习的实际锻炼，可以培养学生观察问题、分析问题和解决问题实际能力，为学生毕业后参加实际的水利工程工作奠定坚实的基础。野外地质教学实习，是工程地质课教学的重要环节。实习地点定在石门子水库和玛纳斯河流域。具体要求如下：一、能够熟练地使用罗盘，学会阅读和使用地质图。二、学会在野外肉眼鉴定和描述岩石岩性的方法，熟悉实习区内的地层特征，掌握地层层序的划分。三、分析实习区内地质构造类型，找出判断其类型的依据并分析其构造特点。四、分析实习区内的地形地貌特征，探究各种物理地质现象的成因类型。五、通过实地勘察，分析实习区的水文地质条件。六、了解实习区地壳演变发展的历史，综合分析实习区的地质发展历史，以及石门子水库的工程地质条件，对石门子水库工程地质条件进行评价，分析可能发生的工程地质问题并提出合理化建议。1

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第一部分课堂实习第一章主要造岩矿物的鉴定与识别一、实习目的矿物是构成地壳的最基本物质，岩石是矿物的集合体。通过认识造岩矿物识别工程中常见的各种岩石，为以后学习新的知识打下基础。二、实习要求1.通过观察造岩矿物标本，认识常见造岩矿物，了解造岩矿物的形态、物理性质。2.通过对造岩矿物的形态和物理性质的认识，用肉眼鉴定常见的岩石。3.熟练掌握几种常见的岩石的鉴定特征。三、实习内容1.矿物形态的观察矿物的形态是矿物的外形特征，包括矿物单体及同种矿物集合体的形态。晶体在空间的发育程度不同可以分为三类：（1）一向延长：晶体沿一个方间特别发育，其余两个方问发育差，主要呈柱状、棒状、针状、纤维状等。（2）二向延长：晶体主要沿两个方向发育，呈板状、片状、鳞片状等。（3）三向延长：晶体沿三个方向发育，呈等轴状、粒状等。片状、鳞片状的矿物有云母、绿泥石等；板状的矿物有长石、板状石膏等；柱状的矿物有角闪石、辉石等；立方状的有岩盐、方铅矿、黄铁矿等。多个单体聚集在一起形成一个整体就是矿物的集合体。常见的矿物集合体形态有：粒状的有橄榄石等；纤维状的有石棉、纤维石膏等；肾状、状的有赤铁2

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矿等；钟乳状的有褐铁矿等；土状的有高岭石等；块状的有石英等。2.矿物的物理性质（1）颜色指矿物对可见光中的不同波长发生选择性吸收和反射后，在人眼中引起的感觉。比如：红宝石、辰砂是红色的；蓝铜矿是蓝色的；而孔雀石、绿泥石是绿色的，玫瑰绿柱石，是玫瑰色的，雌黄是黄色的，铬酸铅矿是橙色。（2）条痕矿物的条痕是指矿物粉末的颜色。一般是将矿物在白色无釉瓷板上刻划后，观察其留下的粉未领色。矿物的条痕可以消除假色，减弱他色，因而比矿物颜色更稳定。所以，在鉴定各种彩色或金属色的矿物时，条痕色是重要的鉴定特征之一。然而，浅色矿物（如方解石、石膏）的条痕色皆为白色或灰白色，则毫无鉴定意义。有些矿物由于类质同相混入物的影响，使条痕发生变化。如闪锌矿(Zn,Fe)S,当铁含量高时，条痕呈褐黑色；合铁低时，条痕则呈淡黄色或黄白色。由此可见，某些矿物随着成分的变化，条痕也梢有变化。因此，根据条痕色的微细变化：可大致了解矿物成分的变化。（3）光泽矿物的光泽是矿物表面的反光能力。可分为四个级别：玻璃光泽，金刚光泽、半金属光泽及金属光泽。前二者的光泽较弱，统称非金属光泽，一般非金属矿物有此种光泽。影响光泽强弱的因素有矿物的透明度、折射率、反射率、吸收率、表面性质以及集合体形态等。由于矿物表面性质和集合方式对光泽的影响，又产生下列几种光泽：油脂光泽、树脂光泽、蜡状光泽、土状光泽、丝绢光泽、珍珠光泽等。3

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光泽也可作为鉴定矿物的依据之一，方铅矿、黄铜矿、自然金和银的光泽属于金属光泽；例如磁铁矿、铬铁矿、褐铁矿和闪锌矿等属于半金属光泽；金红石的光泽属于金刚光泽；方解石属于玻璃光泽；透石膏属于珍珠光泽；光卤石的光泽属于油脂光泽；浅色的闪锌矿属于树脂光泽；石棉的光泽属于丝绢光泽；叶蜡石、蛇纹石的光泽属于蜡状光泽；高岭石土状块体的光泽属于土状光泽等等。（4）矿物的透明度矿物的透明度是指矿物可以透过可见光的程度。透明度的大小可以用透射系数Q来表示。若投入矿物的光线强度为Io，当透过1cm厚的矿物时，其透射光的强度为I，则I/Io的比值称为透射系数。透射系数大，矿物透明；反之，矿物半透明或不透明。矿物的透明与不透明不是绝对的，例如自然金本是不透明矿物，但金箔亦能透过一部分的光。因此，在研究矿物透明度时，应以同一的厚度为准。根据矿物在岩石薄片（其标准厚度为0.03mm)中透光的程度，矿物的透明度可分为：透明：矿物在0.03mm厚的薄片上能透光，如石英、长石、角闪石；半透明：矿物在0.03mm厚的薄片上透光能力弱，如辰砂、锡石；不透明：矿物在0.03mm厚的薄片上不能透光，如方铅矿、黄铁矿、磁铁矿。影响透明度的因素还有矿物中的包裹体、气泡、杂质、裂隙及矿物的集合方式等。（5）矿物的解理矿物解理是指晶体在外力（压力或打击力）作用下，沿一定的结晶方向裂成平面的固有性质。所裂成的平面称为解理面。解理面的方向平行于晶体结构中面网与面网之间连结力最弱的平面，并且它们在晶体上的分布符合于晶体的对称特4

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点，亦即解理必定沿着同一个单形中的所有晶面方向同时发生。所以，解理面的方向通常都用相应的单形符号或单形名称来表示，如方铅矿的解理平行100，或者说具有立方体解理。通常将解理的完善程度分为5级：①极完全：受力后极易沿解理面分裂成薄片，解理面平整光滑，例如云母。②完全：受力后沿解理面分裂，解理面显著且平滑，例如方解石。③中等：受力后常沿解理面分裂，解理面清楚，但不很平滑。常不连续，例如辉石。④不完全：受力后沿解理面分裂较为困难，仅断续见到不明显的解理面，解理面不平滑，例如橄榄石。③极不完全：受力后极少沿解理面分裂，仅在显微镜下偶而可见零星的解理面，例如石英。晶质矿物的解理，是鉴定矿物的特征之一。（6）矿物的断口矿物在外力作用如敲打下，沿任意方向产生的各种断面称为断口。断口依其形状主要有贝壳状、锯齿状、参差状、平坦状等。在外力作用下矿物晶体沿著一定的结晶学平面破裂的固有特性称为解理。解理面平行於晶体结构中键力最强的方向，一般也是原子排列最密的面网发生，并服从晶体的对称性。解理面可用单形符号（见晶体）表示，如方铅矿具立方体1100解理、普通角闪石具（110柱面解理等。根据解理产生的难易和解理面完整的程度将解理分为极完全解理（如云母）、完全解理（如方解石）、中等解理（如普通辉石）、不完全解理（如磷灰石)和极不完全解理（如石英）。裂理也称裂开，是矿物晶体在外力作用下沿一定的结晶学平面破裂的非固有性质。它外观极似解理，但两者产生的原因不同。裂理往往是因为含杂质夹层或双晶的影响等并非某种矿物所必有的因素所致。（8）矿物的硬度是指矿物抵抗外力作用（如刻划、压入、研磨）的机械强度。矿物学中最常用5

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的是摩斯硬度，它是通过与具有标准硬度的矿物相互刻划比较而得出的。10种标准硬度的矿物组成了摩斯硬度计，它们从1度到10度分别为滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。十个等级只表示相对硬度的大小，为了简便还可以用指甲(2.5)、小钢刀(5~5.5)、窗玻璃(5.5)作为辅助标准，粗略地定出矿物的摩斯硬度。另一种硬度为维氏硬度，它是压入硬度，用显微硬度仪测出，以千克/平方毫米表示。摩斯硬度Hm与维氏硬度H的大致关系是(kg/mm)，矿物的硬度与晶体结构中化学键型、原子间距、电价和原子配位等密切相关。四、实习方法1.在教师指导下结合实验室标本，自行观察；2.根据观察结果，掌握造岩矿物的鉴定特征。3.填写“附表1主要造岩矿物肉眼鉴定实习报告”。6

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第二章岩浆岩的鉴定与识别一、实习目的岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成。是构成地壳和上地慢的物质基础。通过岩浆岩岩石标本的认识，熟悉岩浆岩岩石结构及构造特征，并分析岩石的矿物组成，为以后学习新的知识打下基础。二、实习要求1.通过观察岩浆岩岩石标本的观察，认识常见的岩浆岩，了解造岩浆岩岩石的结构及构造特征。2.通过对岩浆岩结构及形态的认识，用肉眼鉴定常见的岩浆岩。3.熟练掌握几种常见的岩浆岩的鉴定特征。三、实习内容1.常见火成岩的结构（1）全晶质均粒结构：在这类火成岩中，岩石中的矿物全部为肉眼可以分辨的显晶质粒状颗粒，并且此类岩石中矿物的晶粒大小近似相等，比如花岗岩。（2）隐晶质结构：岩石中的颗粒比较细小，肉眼几乎难以分辨，但是放在显微镜下面可以观察，比如隐晶质的石英、辉绿岩。（3）玻璃质结构：岩石全部是非晶质的玻璃质组成，显微镜下也观察不出结晶颗粒的存在，比如黑曜岩。（4）斑状和似斑状结构：岩石中的颗粒大小不等，小的颗粒填充在大的颗粒之间，比如中粒黑云母混合花岗岩。2.常见火成岩的构造（1）流纹状构造7

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由于熔岩流动，由一些不同颜色的条纹和拉长的气孔等定向排列所形成的流动状构造。这种构造仅出现于喷出岩中，比如流纹岩。（2）气孔装构造岩浆在压力减小和温度骤然降低的条件下，其中挥发性成分不断散失，再加上熔岩迅速盗运而凝固，因而在岩石中保留许多圆形、椭圆形或长管形等孔洞，形成气孔装构造，比如浮岩、玄武岩。（3）杏仁状构造岩浆岩中的气孔由次生矿物充填成像杏仁形状的一种构造，比如玄武岩。（4）块状构造结构体三轴大体均衡发展，外形不规则、边面不明显的一种似立方体结构，矿物颗粒排列比较均匀，不显示一定的方向性，比如花岗岩、闪长岩、辉长岩等。四、实习方法1.对照岩石的标本，根据岩石的构造及结构特征，在教师的讲解下观察对比。2.根据不同岩石的对比，总结岩石的鉴定特征。3.填写“附表2三大岩石鉴定报告”。8

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第三章沉积岩的鉴定与识别一、实习目的岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成。是构成地壳和上地慢的物质基础。通过沉积岩岩石标本的认识，熟悉沉积岩岩石结构及构造特征，并分析岩石的矿物组成，为以后学习新的知识打下基础。二、实习要求1.通过观察沉积岩岩石标本的观察，认识常见的沉积岩，了解造沉积岩岩石的结构及构造特征。2.通过对沉积岩结构及形态的认识，用肉眼鉴定常见的沉积岩。3.熟练掌握几种常见的沉积岩的鉴定特征。三、实习内容1.沉积岩的结构（1）碎屑结构碎屑岩的结构包括碎屑颗粒的结构、杂基和胶结物的结构、孔隙的结构以及碎屑颗粒与填隙物之间的关系。碎屑颗粒的粒度大小的划分标准为：>2mm为砾；2~0.0625mm为砂；0.0625~0.0039mm为粉砂；<0.0039mm者称为泥；碎屑颗粒的形态包括碎屑颗粒的圆度、形状和球度。比如砾岩、角砾岩、砂岩等。（2）泥质结构沉积岩中的粘粒占一半以上的一种结构。比如页岩、粘土岩等。（3）结晶粒状结构岩石全部由结晶颗粒组成。按晶粒大小分为粗晶结构、细晶结构和隐晶结9

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构，比如石灰岩、白云岩、状灰岩、竹叶状灰岩等。（4）生物结构30%以上的生物遗骸碎片组成，比如生物碎屑结构、贝壳结构等。2.沉积岩的构造（1）层理构造由于先后沉积下来的矿物或岩屑的颗粒大小、成分、颜色和形状的不同而显示的成层现象，有水平层理、波状层理、交错层理等。（2）层面结构主要观察泥裂、波痕、雨痕等构造。（3）化石存留在岩石中的动物或植物遗骸。（4）结核沉积岩在沉积过程中某些矿物质围绕它种物体质点层层凝聚而成，形态不规则。四、实习方法1.对照岩石的标本，根据岩石的构造及结构特征，在教师的讲解下观察对比52.根据不同岩石的对比，总结岩石的鉴定特征。3.填写“附表2三大岩石鉴定报告”。10

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