7--岩石的分类与特性二

第二章-岩石的分类与特性（二）第一节 岩石的分类与特性二、沉积岩沉积岩广泛分布于地表，覆盖面积约占陆地面积的75%。因此研究沉积岩的形成条件及其性质特征，对工程建设具有重要意义。（一）沉积岩的形成沉积岩的形成是一个长期而复杂的地质作用过程，一般可分为四个阶段。1.风化、剥蚀阶段；2.搬运阶段；3.沉积阶段（一般可分为机械沉积、化学沉积和生物化学沉积。）4.硬结成岩阶段。（二）沉积岩的组成物质沉积岩的组成物质主要来自各种地表岩石。由于风化作用，使原岩在新的地质环境下形成新的矿物和胶结物质。目前发现的矿物种类很多，而组成90%以上沉积岩的矿物，仅有20余种。（三）沉积岩的结构沉积岩的结构是指沉积岩组成物质的颗粒大小、形状及结晶程度。它不仅决定了沉积岩的岩性特征，也反映了沉积岩的形成条件。沉积岩的结构类型可分为以下几种：（1）碎屑结构，指碎屑物质被胶结物黏结而形成的一种结构。按碎屑粒径大小不同可分砾状结构（2.0mm）、砂状结构（0.052.00mm）和粉砂状结构（0.0050.050mm）。（2）泥状结构，一般由颗粒粒径小于0.005mm的黏土等胶结物质组成的矿物颗粒显示定向排列的结构。（3）化学结构，指由化学沉淀或胶体重结晶所形成的结构，可分为鲕状、结核状、纤维状、致密块状和粒状结构等。（4）生物结构，指岩石中几乎全部由生物遗体所组成的结构，如生物碎屑结构、贝壳结构等。（四）沉积岩的构造沉积岩的构造是指沉积岩的各个组成部分的空间分布和排列方式。层理构造和层面构造是沉积岩最重要的特征，它是区别于岩浆岩和某些变质岩的主要标志，对了解沉积岩的生成及地理环境，有着重要的意义。1.层理构造层理是沉积岩在形成过程中，由于沉积环境的改变，所引起沉积物质的成分、颗粒大小、形状或颜色沿垂直方向发生变化而显示出的成层现象。当沉积物在一个基本稳定的地质环境条件下，连续不断沉积形成的单元岩层简称为层。相邻两个层之间的界面称为层面，层面是由于上下层之间产生较短的沉积间断而造成的。一个单元岩层上下层面之间的垂直距离称为岩层厚度。根据单元岩层的厚度可分为巨厚层（1m）、厚层（0.51m）、中厚层（0.10.5m）和薄层（0.1m）。2.层面构造层面构造指岩层层面上的构造特征，常见的有波痕、泥裂、雨痕等。（五）沉积岩的分类根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可将沉积岩分为碎屑岩、新土岩、化学及生物化学岩等。1.碎屑岩类碎屑岩类具有碎屑结构，即岩石由粗粒的碎屑和细粒的胶结物两部分组成。碎屑按其大小可区分为砾状结构、砂状结构等。砂状结构又可进一步分为粗砂结构、中砂结构、细砂结构。2.黏土岩类黏土岩类为黏土质结构（泥状结构），质地均匀细腻，主要由黏土矿物组成。一般黏土岩吸水性强，遇水后易于软化，具有可塑性和膨胀性。根据其层理清晰与否又可分为页岩和泥岩。3.化学及生物化学岩类化学及生物化学岩类颜色单一，往往反映所含杂质的颜色。如杂质为碳质时呈黑色，泥质时呈褐黄色，铁质时呈褐红色。常见有致密结构、结晶结构、鲕状结构及竹叶状结构等。（六）常见沉积岩的特征1.砾岩和角砾岩砾岩由50%以上直径大于2mm的碎屑颗粒组成；角砾岩由带棱角的角砾石、碎石胶结而成。胶结物多为泥质、钙质、硅质和铁质。硅质砾岩抗压强度高，泥质砾岩胶结不牢固，铁质砾岩易风化。胶结物的成分与胶结类型对砾岩的物理力学性质有很大影响，如基底胶结，胶结物为硅质或铁质的砾岩，其抗压强度可达200MPa，是良好的建筑物地基。2.砂岩砂岩指由50%以上的砂粒胶结而成的岩石。根据颗粒大小、含量不同可分为粗粒、中粒、细粒及粉粒砂岩。硅质砂岩抗压强度为80200MPa，泥质砂岩抗压强度较低，为4050MPa或更小。由于多数砂岩岩性坚硬，性脆，在地质构造作用下张性裂隙发育。3.泥岩泥岩一般具有泥状结构，成分以高岭石、蒙脱石和水云母等次生黏土矿物为主。4.页岩页岩由黏土脱水胶结而成，以黏土矿物为主，大部分有明显的薄层理，呈页片状。性质软弱，抗压强度一般为2070MPa或更低。浸水后强变显著降低，但透水性一般很小，常作为不透水层、隔水层。5.石灰岩一般抗压强度为4080MPa。石灰岩具有可溶性，易被地下水溶蚀，形成宽大的裂隙和溶洞，是地下水的良好通道，对工程建筑地基渗漏和稳定影响较大。因此，在石灰岩地区进行工程建设时，必须进行详细的地质勘探。6.白云岩白云岩特征与石灰岩相似，在野外难于区别，可用盐酸点滴看起泡程度辨认。纯白云岩可作耐火材料。7.泥灰岩石灰岩中均含有一定数量的黏土矿物，若含量达30%50%时，则称为泥灰岩。与石灰岩的区别是，滴盐酸起泡后留有泥质斑点。致密结构，易风化，抗压强度低，为630MPa。较好的泥灰岩可作水泥原料。三、变质岩（一）变质作用地壳中的岩浆岩、沉积岩或既有变质岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，在高温、高压条件及其他化学因素作用下，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化所形成的新岩石统称为变质岩。这种改变岩石的作用，称为变质作用。变质岩在地球表面分布面积占陆地面积的1/5。1.区域变质作用区域变质作用形成的岩石普遍具有结晶片理及其他方向性组构。2.接触变质作用接触变质作用是指在岩浆作用影响下，围岩主要受岩浆体温度的影响而产生的一种局部性变质作用。3.动力变质作用动力变质作用是指在一种由于构造作用过程中所产生的强应力作用下，岩石发生破碎、变形，在破碎、变形的同时，伴有一定重结晶作用。其发育常受断裂构造控制，原岩的变化主要以脆性变形和塑性变形为主。4.气液变质作用由于热的气体及溶液作用于已形成的岩石，使已有的岩石产生矿物成分、化学成分及结构构造的变化，称为气液变质作用。气液变质作用通常沿构造破碎带及矿脉边缘发育。（三）变质岩的结构1.变余结构（残余结构）有些岩石经过变质以后，重结晶作用不完全，原岩的矿物成分和结构特征一部分被保留下来，形成所谓的变余结构。如泥质砂岩变质以后，泥质胶结物变质成绢云母和绿泥石，而其中碎屑矿物如石英不发生变化，被保留下来，形成变余砂状结构。2.变晶结构变晶结构指岩石在变质作用过程中重结晶所形成的结构，是变质岩中最主要的结构。根据变质矿物颗粒的形态又可分为：粒状变晶结构（分等粒、不等粒、斑状），如大理岩、石英岩常具有这种结构；鳞片状变晶结构，常见于结晶片岩、片麻岩；纤维状变晶结构，多见于角闪片岩中。3.碎裂结构碎裂结构指由于岩石受挤压应力作用，使矿物发生弯曲、破裂，甚至成碎块或粉末状后，又被黏结在一起形成的结构。碎裂结构具有明显的条带和片理，是动力变质中常见的结构，如糜棱结构、碎斑结构等。（四）变质岩的构造变质岩的构造是指变晶矿物集合体之间的分布与充填方式。一般变质岩的构造可分为以下几种。1.板状构造岩石结构致密，沿一定方向极易分裂成厚度近于均一的薄板状，如各种板岩。2.千枚状构造岩石中重结晶的矿物颗粒细小，多为隐晶质片状或柱状矿物，呈定向排列。片理为薄层状，呈丝绢光泽，这是千枚岩特有的构造。3.片状构造在定向挤压应力的长期作用下，岩石中含有大量片状、板状、纤维状矿物互相平行排列形成的构造，如各种片岩。有此种构造的岩石，具有各向异性特征，沿片理面易于裂开，其强度、透水性、抗风化能力等也随方向不同而异。4.片麻状构造岩石中晶粒较粗的浅色矿物（石英、长石等）和片柱状深色矿物（黑云母、角闪石等）大致相间平行排列，呈条带状分布的构造。这是片麻岩所特有的构造。5.块状构造岩石呈坚硬块体，颗粒分布较均匀，是粒状矿物重结晶的岩石所特有的构造，如大理岩、石英岩等。6.条带状和眼球状构造条带状构造是指岩石中的矿物成分、颜色、颗粒或其他特征不同的组分，形成彼此相间、近于平行排列成条带的现象。眼球状构造是指在定向排列的片柱状矿物中，局部夹杂有刚性较大的凸镜状或扁豆状的矿物团块的现象。（六）常见变质岩的特征1.板岩板岩是页岩经浅变质而成的，多为深灰至黑灰色，也有绿色及紫色。主要成分为硅质和泥质矿物，肉眼不易辨别，结构致密均匀，具有板状构造，沿板状构造易于裂开成薄板状。击打时发出的清脆声可作为与页岩的区别。板岩能加工成各种尺寸的石板。板岩透水性弱，可作隔水层加以利用，但在水的长期作用下易软化、泥化形成软弱夹层。2.千枚岩千枚岩是变质程度介于板岩与片岩之间的一种岩石，多由粘土质岩石变质而成。由于含有较多的绢云母矿物，片理面上常具有微弱的丝绢光泽，这是千枚岩的特有特征，可作为鉴定千枚岩的标志。千枚岩性质软弱，易风化破碎。在荷载作用下容易产生蠕动变形和滑动破坏。3.片岩片岩具有典型的片状构造，主要由云母和石英矿物组成，其次为角闪石、绿泥石、滑石、石榴子石等。以不含长石区别于片麻岩。4.片麻岩原岩是岩浆岩变质而成的称正片麻岩；原岩是沉积岩变质而成的称副片麻岩。正片麻岩的矿物成分与其相应的岩浆岩相似，最常见的是与花岗岩成分一致的片麻岩，主要含有正长石、石英、云母等矿物。5.石英岩由石英砂岩和硅质岩变质而成，矿物成分以石英为主，其次为云母、磁铁矿和角闪石。一般呈白色，含铁质氧化物时呈红褐色或紫褐色。具有油脂光泽、变余粒状结构、块状构造，是一种非常坚硬、抗风化能力很强的岩石，岩块抗压强度可达300MPa以上，可作为良好的建筑物地基，但因性脆，较易产生密集性裂隙，形成渗漏通道，应采取必要的防渗措施。【例-单选题】对岩石钻孔作业难度和定额影响较大的矿物成分是（ ）。A.云母B.长石C.石英D.方解石网校答案：C网校解析：岩石中的石英含量越多，钻孔难度就越