第一章 土的物理性质及分类 1一1概述 1土的定义： 土是连续，坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式， 在各种自然环境中生成的沉积物。 2土的三相组成： 土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒、孔隙中的水及其溶解物质以及气 体。因此，土是由颗粒（固相）、水（液相）和气（气相）所组成的三相体系。 1一2土的生成 一、地质作用的概念 1地球的圈层构造：
第一章 土的物理性质及分类 1—1 概 述 1土的定义： 土是连续，坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式， 在各种自然环境中生成的沉积物。 2 土的三相组成： 土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒、孔隙中的水及其溶解物质以及气 体。因此，土是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。 1—2 土 的 生 成 一 、地质作用的概念 1地球的圈层构造：
外圈层：大气圈、水圈、生物圈： 内圈层：地壳、地幔、地核。 构成天然地基的物质是地壳内的岩石和土。地壳的一般厚度为30一80km。 2地质作用-一导致地壳成分变化和构造变化的作用。 根据地质作用的能量来源的不同，可分为内力地质作用和外力地质作用 (1)内力地质作用：由于地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生的热能等，引起地 壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质作用。如岩浆作用、地壳运动（构 造运动)和变质作用。 1)岩浆作用-一存在于地壳以下深处高温、高压的复杂硅酸盐熔融体（岩浆），沿着地壳 薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表且冷凝后生成为岩浆岩的地质作用。 2)地壳运动-地壳的升降运动和水平运动。升降运动表现
外圈层：大气圈、水圈、生物圈； 内圈层：地壳、地幔、地核。 构成天然地基的物质是地壳内的岩石和土。地壳的一般厚度为30一80km。 2地质作用--导致地壳成分变化和构造变化的作用。 根据地质作用的能量来源的不同，可分为内力地质作用和外力地质作用 (1)内力地质作用: 由于地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生的热能等，引起地 壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质作用。如岩浆作用、地壳运动(构 造运动)和变质作用。 1)岩浆作用--存在于地壳以下深处高温、高压的复杂硅酸盐熔融体(岩浆)，沿着地壳 薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表且冷凝后生成为岩浆岩的地质作用。 2)地壳运动--地壳的升降运动和水平运动。升降运动表现
为地壳的上拱和下拗，形成大型的构造隆起和拗陷：水平运动表现为地壳岩层的水平 移动，使岩层产生各种形态的褶皱和断裂.地壳运动的结果，形成了各种类型的地质构 造和地球表面的基本形态。 3)变质作用-一在岩浆活动和地壳运动过程中，原岩（原来生成的各种岩石）在高温、 高压下及挥发性物质的渗入下，发生成分、结构、构造变化的地质作用。 (2)外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。它包括气温变化、雨雪、 山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、生物等的作用。 1)风化作用--外力（包括大气、水、生物）对原岩发生机械破碎和化学变化的作用。 2)沉积岩和土的生成-一原岩风化产物（碎屑物质），在雨雪水流、山洪急流、河流、湖 浪、海浪、冰川或风等
为地壳的上拱和下拗，形成大 型的构造隆起和拗陷：水平运动表现为地壳岩层的水平 移动，使岩层产生各种形态的褶皱和断裂．地壳运动的结果，形成了各种类型的地质构 造和地球表面的基本形态。 3)变质作用--在岩浆活动和地壳运动过程中，原岩(原来生成的各种岩石)在高温、 高压下及挥发性物质的渗入下，发生成分、结构、构造变化的地质作用。 (2)外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。它包括气温变化、雨雪、 山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、生物等的作用。 1)风化作用--外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机械破碎和化学变化的作用。 2)沉积岩和土的生成--原岩风化产物（碎屑物质），在雨雪水流、山洪急流、河流、湖 浪、海浪、冰川或风等
外力作用下，被剥蚀，搬运到大陆低洼处或海洋底部沉积下来，在漫长的地质年代里 沉积的物质逐渐加厚，在覆盖压力和含有碳酸钙、二氧化硅、氧化铁等胶结物的作用 下，使起初沉积的松软碎屑物质逐渐压密、脱水、胶结、硬化生成新的岩石，称为 沉积岩。未经成岩作用所生成的所谓沉积物，也就是通常所说的“土 3)风化、剥蚀、搬运及沉积-一外力地质作用过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积，是 彼此密切联系的。风化作用为剥蚀作用创造了条件，而风化、剥蚀、搬运又为沉积作 用提供了物质的来源。剥蚀作用与沉积作用在一定时间和空间范围内，以某一方面 的作用为主导，例如，河流上游地区以剥蚀为主，下游地区以沉积为主，山地以剥蚀 占优势，平原以沉积占优势
外力作用下，被剥蚀，搬运到大陆低洼处或海洋底部沉积下来，在漫长的地质年代里， 沉积的物质逐渐加厚，在覆盖压力和含有碳酸钙、二氧化硅、氧化铁等胶结物的作用 下， 使起初沉积的松软碎屑物质逐渐压密、脱水、胶结、硬化生成新的岩石，称为 沉积岩。未经成岩作用所生成的所谓沉积物，也就是通常所说的“土”。 3）风化、剥蚀、搬运及沉积--外力地质作用过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积，是 彼此密切联系的。风化作用为剥蚀作用创造了条件，而风化、剥蚀、搬运又为沉积作 用提供了物质的来源。剥蚀作用与沉积作 用在一定时间和空间范围内，以某一方面 的作用为主导，例如，河流上游地区以剥蚀为主，下游地区以沉积为主，山地以剥蚀 占优势，平原以沉积占优势．
二、矿物与岩石的概念 岩石-一一种或多种矿物的集合体。 矿物-一地壳中天然生成的自然元素或化合物，它具有一定的物理性质、化学成份和 形态. （一)造岩矿物 组成岩石的矿物称为造岩矿物。 矿物按生成条件可分为原生矿物和次生矿物两大类。 区分可矿物可以矿物的形状、颜色、光泽、硬度、解理、比重等特征为依据。 (二)岩石 岩石的主要特征包括矿物成分、结构和构造三方面。 岩石的结构一岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小和形状、及其彼此之间的组合方式。 岩石的构造-一岩石中矿物的排列方式及填充方式
二、矿物与岩石的概念 岩石--一种或多种矿物的集合体。 矿物--地壳中天然生成的自然元素或化合物，它具有一定的物理性质、化学成份和 形态． (一) 造岩矿物 组成岩石的矿物称为造岩矿物。 矿物按生成条件可分为原生矿物和次生矿物两大类。 区分矿物可以矿物的形状、颜色、光泽、硬度、解理、比重等特征为依据。 （二）岩石 岩石的主要特征包括矿物成分、结构和构造三方面。 岩石的结构—岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小和形状、及其彼此之间的组合方式。 岩石的构造--岩石中矿物的排列方式及填充方式
岩浆岩、沉积岩、变质岩是按成因划分的三大岩类，其亚类划分列于表1-3、表1-4、 表1-5。 三地质年代的概念 地质年代一地壳发展历史与地壳运动，沉积环境及生物演化相对应的时代段落： 相对地质年代-一根据古生物的演化和岩层形成的顺序，所划分的地质年代。 在地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地质相对年代划分为五大代（太古 代、元古代、古生代、中生代和新生代)，每代又分为若干纪，每纪又细分为若干世及 期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地层（参见表1-6） 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪，由原岩风化产物（碎屑物质），经各 种外力地质作用（剥蚀、搬运、沉积）形成尚未胶结硬化的沉积物（层），通称
岩浆岩、沉积岩、变质岩是按成因划分的三大岩类，其亚类划分列于表1-3、表1-4、 表1-5。 三 地质年代的概念 地质年代--地壳发展历史与地壳运动，沉积环境及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代--根据古生物的演化和岩层形成的顺序，所划分的地质年代。 在地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地质相对年代划分为五大代(太古 代、元古代、古生代、中生代和新生代)，每代又分为若干纪，每纪又细分为若干世及 期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地层（参见表1-6） 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪，由原岩风化产物（碎屑物质），经各 种外力地质作用(剥蚀、搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层)，通称
“第四纪沉积物（层）”或“土”。 四第四纪沉积物（层） 不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特征，以下分别 介绍其中主要的几种成因类型。 (一)残积物、坡积物和洪积物 1.残积物 残积物是残留在原地未被搬运的那 一部分原岩风化剥蚀后的产物，而 另一部分则被风和降水所带走。 残积物 2.坡积物 坡积物是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物 艺风化带 逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。 坡积物 新鲜基岩 图1-2残积物（县）断面
“第四纪沉积物(层)”或“土”。 四 第四纪沉积物(层) 不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特征，以下分别 介绍其中主要的几种成因类型。 (一)残积物、坡积物和洪积物 1．残积物 残积物是残留在原地未被搬运的那 一部分原岩风化剥蚀后的产物，而 另一部分则被风和降水所带走。 2．坡积物 坡积物是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下 逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物
3.洪积物(Q") 由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具有很大的剥蚀和搬运能力。 洪积物 坡积物 它冲一 泉水 地下水 物（图 由相 LLA 积冲 417771744 成洪 洪积 图1-3坡积物（层）断面 图1-4洪积物（层）断面
3．洪积物(Q”) · 由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具有很大的剥蚀和搬运能力。 它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而形成洪积物(图 1—4)。 由相邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群<图l—5)。如果逐渐扩大以至连接起来， 则形成洪 积冲积平原的地貌单元。 洪积物常呈现不规则交错的层理构造，如具有夹层、尖灭或透镜体等产状(图1—6)
E3 ( 图1-6土的层理构造 冲 图1-5洪积扇群 1一表土层，2一微泥夹粘土透镜体：3一粘土尖灭层， 沉 4一砂土夹粘士层，5一砾石县，6一石灰岩层
(二)冲积物(Q) 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、 沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物
1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元（图1一7）。 二级阶地 级阶地 二级阶地 二级阶地 一级阶地 河漫滩 河漫滩招岸 一级阶地一级阶 河 石灰岩 3 页岩 砂岩 页岩 岩 页岩 砂岩 图1-7平原河谷横断面示例（垂直比例尺放大） 图1-8，山区河谷横断面示例 砾卵石，2一中粗砂，3一粉细砂，4一粉质粘土15一粉土，6一黄土，7一淤泥
1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元(图1—7)。 2．山区河谷冲积层 在山区，河谷两岸陡削，大多仅有河谷阶地(图1-8)