绪论 - Xiao Space

课程目的

为什么要学《工程地质》

专业基础课
工程：工程的地质条件
兴趣：地球、地质作用、矿物、岩石、……

内容

两部分知识：

基础地质：有关地球、地壳、矿物岩石、地质年代、内外动力地质作用的性质和规律；

岩矿实验课

内外动力地质作用的性质和规律
- 地壳活动：
  - 岩浆活动->岩浆岩体
  - 地壳内部的高温高压及化学活动性流体->改造地壳岩石
  - 地壳运动->岩体变形、破坏->地质构造（褶皱、断裂）
- 地表：
  - 风化、剥蚀、搬运和沉积->各种沉积物，地形地貌
地质作用演化的历史
地址体中水的特征

工程地质、灾害及环境地址问题：岩土的工程性质、地质灾害和环境地址问题。

岩石和第四系沉积物的工程地址性质
- 实际上：岩石与土的差别很大，例如：强度、水理性质、抗风化能力
- 矿物及岩石的强度，差异很大，例如：长石，石英，比玻璃的硬度大；滑石、高岭石，比之家的硬度还要小
- 石英岩、花岗岩、玄武岩->300MPa
- 泥质岩、滑石片岩；<30MPa
- 土的软硬差别也很大：
  - 不同的成分
  - 不同的成因
  - 不同的年代
  - 性质差异大
  - 例如：河流上游与河流下游
- 岩土的水理性质
  - 透水性：水库很重要
  - 软化性：含粘土矿石的岩石，饱水或遇水时发生软化，强度降低。对大部分建筑很重要
  - 可溶性：可溶矿石。形成洞穴，溶洞、溶蚀地貌
- 风化情况
  - 气候水文条件，地质构造和岩土性质
地质灾害和环境地质问题
- 地质灾害：火山、地震（自然）、滑坡、崩塌、泥石流（人类）
- 地震和火山（一课+半课）
  - 地震可以预报吗？
  - 火山的成因
- 滑坡、崩塌、泥石流
  - 地壳运动
  - 地表附近
  - 人类活动->高陡边坡、制备破坏->剧变过程

过去抽取地下水也会引起环境地质问题
- 地面沉降
- 地裂缝（城南地裂缝）
- 岩溶地面塌陷（由于抽取浅水，导致群发性）
  - 人类引起-群发性
  - 天然-一般不是群发性

方法

有地质实习——地质之角

地球和地壳

现代天文学认为，宇宙开始于 137 亿年前

地球

既普通、又独特（大小、位置、物质组成）
物理化学条件->生命->人类->->->生产生活、工程建设
好奇、实际需要

固体地球的主要特性

地球是圆的——有个认识过程……感性->理性
中国古时传说：大地由大海龟驮着
古俄罗斯人：大地托在三个鲸鱼身上（没有球的概念，想不到大地是圆的）
毕达哥拉斯：主张“球形大地”（也有人想到了）
- 并不是完全完美主义，而是由观察所得……
- 远处的船能先看到桅杆
圣经：大地悬在空中
地球在宇宙中的位置——也有个认识过程
- 亚里士多德——地球是宇宙的中心
- 伽利略——日心说
如何知道地球的大小？
- 埃拉托色尼
计算——亚历山大与赛伊尼误差仅 0.17%
地球密度的计算
- 平均 5.5$g/cm^3$，但地表较小仅有 2.7-2.9$g/cm^3$，所以地球内部一定有高密度物质
- 地球球形的形状十分圆->推测经历过熔融或软化阶段（小行星、星际碎块都是形状不规则的）
- 旋转椭球形是自转结果
地球的内部结构
- 直接了解地表下的物质组成和结构；通过挖掘和钻探。最深矿洞约 4km 深。
- 通过地震波了解了解，类似 B 超/CT 之类，了解状态以及界面
- 地内成分：有一定根据猜测
- 陨石：主要来自于小行星带，认为此处应有一个完成分异的行星——地球成分类似
- 地核：不全是铁，认为 5%-20%是镍，成分相当于铁陨石成分，外核液态，内核固态。深度 2900km-6371km；密度 9.7-13$g/cm^3$
- 地幔：深度大约
- 软流圈：地震波波速在这里明显减慢又称：低速带——局部熔融——软塑状态
  - 距离地幔 200km 左右
  - 连续的
  - 决定了地壳和岩石圈中独特的地质作用
  - 不稳定，经常在变形，常有热物质上升

接上图
- 地壳：
  - 最外层，人类直接接触到；平均厚度很小，但差距特别大。
  - 大洋区薄 5km-10km，大陆区厚 20-70km，青藏高原可达 70km，抱的 5km
  - 平均海洋区 7-8km，陆地 33km
  - 由上下两层组成
  - 硅铝层（花岗质层）和硅镁层（玄武质层）

地壳均衡原理：

较轻的地壳覆在密度较大的地幔之上，处于类似漂浮的状态。

地壳厚的地方，地势高，地壳底面位置深，如大陆高原区。

地壳薄的地方，地势低，地壳底面位置浅，如海洋区。

这样，在地幔的某一深度上，上覆岩石对地幔的压力处处相等，处于一种均衡状态 – 地壳均衡原理。

对地壳了解深入
- 钻探等手段
- O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg
- 大部分以硅酸盐形式存在——长石、角闪石、辉石、橄榄石、云母、高岭石
- 碳酸盐——方解石、白云石，几乎全部分布在地表
- 氧化物——石英
- 岩石是矿物的结合体——会结合成复杂的岩石
- 宝石
简单介绍三大岩类
- 结晶盐
  - 岩浆岩
  - 变质岩
- 沉积岩