第二章工程地质

1、第二章第二章 岩石的成因及其工程地质特征岩石的成因及其工程地质特征 （1）矿物的概念、分类及主要性质；）矿物的概念、分类及主要性质；（2）岩浆岩、沉积岩和变质岩的矿物成分、结构和）岩浆岩、沉积岩和变质岩的矿物成分、结构和构造特征；构造特征；（3）风化岩与残积土的工程特性；）风化岩与残积土的工程特性；（4）三大类岩石的鉴定方法；）三大类岩石的鉴定方法；（5）地质年代及其特征。）地质年代及其特征。岩石圈岩石圈：包括地壳和上地幔的顶部：包括地壳和上地幔的顶部(软流层之上软流层之上)化学元素化学元素矿物矿物 岩石岩石 地壳地壳 有有 用用富富 集集矿产矿产 结合结合集合体集合体 组成组成 是岩石圈是岩

2、石圈中存在的基本单元中存在的基本单元 2.1.1 矿物的概念矿物的概念 矿物矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位形成的自然产物，是岩石的组成单位 。 2.1 2.1 主要造岩矿物主要造岩矿物晶体与非晶体晶体与非晶体 石英晶体（石英晶体（SiO2）晶体晶体：2.1.2 2.1.2 矿物的物理性质矿物的物理性质 （一）颜色（一）颜色 颜色是鉴定矿物的重要特征之一。根据矿物呈色的原因，颜色是鉴定矿物的重要特征之一。根据矿物呈色的原因，分为自色、他色和假色三种。分为自色、他色和假色三种。 （二）条痕（二）条痕 条痕就是矿物粉末的颜色，

3、将矿物在未上釉的瓷板上进行条痕就是矿物粉末的颜色，将矿物在未上釉的瓷板上进行刻划，其留下的粉末痕迹就是条痕。刻划，其留下的粉末痕迹就是条痕。 （三）光泽（三）光泽 光泽是矿物表面对光线反射所呈现的光亮。光泽是矿物表面对光线反射所呈现的光亮。 （四）硬度（四）硬度 矿物抵抗外力摩擦或刻划的能力称为硬度。矿物抵抗外力摩擦或刻划的能力称为硬度。 石英（玻璃光泽）摩氏硬度计摩氏硬度计自然金（金属光泽）滑石（蜡状光泽）金刚石（金刚光泽）（五）解理和断口 矿物受外力作用后，沿着一定方向的平行面裂开，这种现象称为解理，裂开后形成的光滑平面则称为解理面。而破裂成不平坦、不规则的断面，则称之为断口。 断口可按形

4、状分为：断口可按形状分为：贝壳状、锯齿状（纤维石膏）、参差状（黄铁贝壳状、锯齿状（纤维石膏）、参差状（黄铁矿）、土状矿）、土状( (高岭石）及平坦状（蛇纹石）高岭石）及平坦状（蛇纹石）. . 造矿矿物：组成固体矿产资源。造矿矿物：组成固体矿产资源。 造岩矿物：组成岩石的主体矿物。共造岩矿物：组成岩石的主体矿物。共8种。种。 暗色矿物：橄榄石、辉石、角闪石、黑暗色矿物：橄榄石、辉石、角闪石、黑 云母。云母。 浅色矿物：长石类（浅色矿物：长石类（Ca、Na、K长长 石）、石）、 石英、方解石。石英、方解石。2.1.3 2.1.3 主要的造岩矿物及其特性主要的造岩矿物及其特性 岩石岩石 是一种或几种

5、矿物组合而成的自然集合体。是一种或几种矿物组合而成的自然集合体。岩石都有一定的矿物组成，结构和构造。岩石都有一定的矿物组成，结构和构造。 自然界的岩石自然界的岩石 按成因按成因 可分为可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。三大类。2.2 2.2 岩石岩石2.2.1 岩浆岩岩浆岩岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。冷凝形成的岩石。 岩浆岩的类型岩浆岩的类型:岩浆岩岩浆岩深成岩深成岩 浅成岩浅成岩 喷出岩喷出岩 侵入岩侵入岩 岩浆岩占整个地壳质量的岩浆岩占整个地壳质量的95%，是组成地壳的主要岩石，是组成地壳的主要岩石岩浆

6、岩产状示意图岩浆岩产状示意图 岩浆岩的岩浆岩的结构结构: :指岩石中矿物的颗粒大小、指岩石中矿物的颗粒大小、结晶程度与结合方式结晶程度与结合方式 .岩浆岩的结构岩浆岩的结构 全晶质等粒结构全晶质等粒结构 斑状结构斑状结构 隐晶质（致密状）结构隐晶质（致密状）结构 玻璃质结构玻璃质结构 岩浆岩的岩浆岩的构造构造: : 指岩石各组成矿物的排列指岩石各组成矿物的排列方式和填充方式所赋予岩石的外貌特征。方式和填充方式所赋予岩石的外貌特征。 岩浆岩的构造岩浆岩的构造 块状构造块状构造 如花岗岩。如花岗岩。流纹状构造流纹状构造 如流纹岩如流纹岩 气孔状构造气孔状构造 如玄武岩如玄武岩 杏仁状构造杏仁状构造

7、 主要的岩浆岩主要的岩浆岩 酸性岩酸性岩 SiO2含量在含量在65以上以上 如如花岗岩花岗岩, ,流纹岩流纹岩 中性岩中性岩SiO2 含量含量5265 如闪长岩如闪长岩, ,安山岩安山岩 基性岩基性岩SiO2 含量含量4552 如如辉长岩辉长岩, ,玄武岩玄武岩 超基性岩超基性岩 SiO2含量小于含量小于45 如如橄榄岩橄榄岩 脉脉 岩岩 如伟晶岩如伟晶岩 2.2.2沉积岩沉积岩沉积岩是各种地质沉积物（早期岩石风化物沉积岩是各种地质沉积物（早期岩石风化物、生生物残体等）经搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成物残体等）经搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。一般分为的岩石。一般分为机械沉积岩机械沉

8、积岩、化学沉积岩化学沉积岩和和生物生物沉积岩沉积岩三类。三类。（3） 沉积岩的结构特征沉积岩的结构特征砂粒孔隙胶结物砂粒粘粒粉粒（2 ） 沉积岩的层理构造沉积岩的层理构造平行层理斜层理波状层理印模粒序层理交叉层理 （4 ）沉积岩的分类）沉积岩的分类 (1) (1)碎屑岩碎屑岩 (2)化学岩化学岩 (3)有机岩有机岩2.2.3 变质岩变质岩 变质作用变质作用岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体的作用学活动性流体的作用 ,发生成分、结构、构造等变化的发生成分、结构、构造等变化的地质作用。地质作用。 变质岩变质岩 由变质作用形成的岩石。由变质作用形

9、成的岩石。(1)变质作用因素及类型变质作用因素及类型引起变质作用的因素1、温度 温度的改变是引起变质作用的主要因素，来源于地热、岩浆热。2、压力 (1).静压力：随深度增大上覆岩层的重力增大。 (2).构造应力： 构造应力可以理解为定向压力，构造运动产生侧压力。 矿物在这种定向压力下重新结晶，新生成的片状、柱状矿物的长轴便垂直压力方向而排列，于是形成了岩石的片理构造。 3、具有化学活动性的流体 以H2O，CO2为主，一方面可以作为化学反应的媒介，。 化学活动性流体的参与，大大加快变质作用的进行。 (2) 变质岩的矿物成分、结构、构造变质岩的矿物成分、结构、构造一、变质岩的矿物成分变质岩中的成分

10、既有原岩成分，也有变质过程中新产生的成分。变质岩矿物成分可分为两类：一类是与岩浆岩、沉积岩相同的，如石英、长石、云母、角闪石、辉石等，它们大多是原岩残留下来的，原岩矿物原岩矿物。另一类是变质作用产生的为变质岩所特有的矿物，如石黑、滑石、石榴子石、红柱石、兰晶石、矽线石等，称为变质矿物 新生矿物新生矿物 二、变质岩的结构变余结构变晶结构压碎结构 变余结构-变质较轻时，残留下来的原岩结构。如变余粒状结构， 变余花岗结构。 变晶结构-在变质过程中矿物重新结晶所形成的结构。 碎裂结构(碎裂岩、糜棱岩)。三、变质岩的构造板状构造板状构造 矿物颗粒很细小，常出现较为平整的破裂面 千枚状构造千枚状构造 矿物

11、颗粒很细小，可劈开成薄片状 片状构造片状构造 细粒到粗粒片状或柱状矿物定向排列， 可劈开成薄 片状 片麻状构造片麻状构造块状构造块状构造2.3 2.3 地质年代及其特点地质年代及其特点利用放射性同位素所获得的相关年龄利用放射性同位素所获得的相关年龄地球上获得的最大年龄地球上获得的最大年龄42亿年亿年月岩年龄月岩年龄46-47亿年亿年陨石年龄在陨石年龄在46-47亿年之间亿年之间因此地球的年龄应在因此地球的年龄应在46亿年以上亿年以上2.3.1 2.3.1 地质年代的划分地质年代的划分 绝对地质年代绝对地质年代 是指地层形成到现在的实际年数，是用距今多少是指地层形成到现在的实际年数，是用距今多少

12、年以前来表示，目前，主要是根据岩石中所含放射年以前来表示，目前，主要是根据岩石中所含放射性元素的衰变来确定。性元素的衰变来确定。 相对地质年代相对地质年代 是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层位的关系来决定的对层位的关系来决定的。 相对地质年代相对地质年代 （1 1） 沉积岩相对地质年代的确定方法沉积岩相对地质年代的确定方法 a)a)地层层序法地层层序法 地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。 最新地层最新地层

13、最老地层最老地层 b)b)古生物法古生物法 地质历史上的生物称为古生物。地质历史上的生物称为古生物。 晚古生代腕足动物晚古生代腕足动物c)c)岩性对比法岩性对比法 一般在同一时期，同样环境下形成一般在同一时期，同样环境下形成的岩石，它的成分、结构和构造应该是的岩石，它的成分、结构和构造应该是相似的，就可以根据岩性对比来确定年代。相似的，就可以根据岩性对比来确定年代。1 页岩 2 泥岩 3 砂岩 4 灰岩 5 沉积间断通过地层对比可以判断岩层的沉积的先后顺序 d)d)地层接触关系法地层接触关系法 地层接触关系包括：整合接触、平行不整合地层接触关系包括：整合接触、平行不整合接触接触 、角度不整合接触、角度不整合接触 、侵入接触、侵入接触 、沉积、沉积接触接触 （2 2）岩浆岩之间的接触关系岩浆岩之间