第2章(2) 岩土的形成及特性-岩石

1、岩石：是指经地质作用形成的由矿物(kungw)或岩屑组合而成的集合体。按成因分为三大类：岩浆岩：在地壳上分布面积约占7。沉积岩：在地壳上分布面积约占75。变质岩：在地壳上分布面积约占18。 2.2 岩石(ynsh)（1/57）共五十八页2.2.1 岩浆岩 成因类型及产状：岩浆:地球内部产生的部分或全部呈液态的高温熔融体。温度：一般在7001 200。物质成分：硅酸盐，极少数情况下可为碳酸盐、磷酸盐、硫化物或氧化物等成分，通常含有少量以水为主的挥发性物质。 岩浆岩：由地下深处的高温高压熔融的岩浆以侵入或喷出方式(fngsh)直接冷凝而成。2.2 岩石(ynsh)（2/57）共五十八页岩浆岩的产状

2、2.2 岩石(ynsh)（3/57）共五十八页岩浆岩的产状2.2 岩石(ynsh)（4/57）共五十八页大规模花岗岩岩基 岩墙 岩脉2.2 岩石(ynsh)（5/57）共五十八页volcano2.2 岩石(ynsh)（6/57）共五十八页 岩浆岩的矿物成分 常见的岩浆岩矿物只有67种，即橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、钾长石和石英等，除石英是氧化物外，其它都是硅酸盐和铝硅酸盐矿物。分布最广的是长石，占岩浆岩总质量的63%，其次是石英、辉石、角闪石和云母。 组成岩浆岩的矿物，根据颜色，可分为(fn wi)浅色矿物和深色矿物： 浅色矿物：有石英、正长石、斜长石及白云母等。 深色矿物：有黑云母

3、、角闪石、辉石及橄榄石等。 2.2 岩石(ynsh)（7/57）共五十八页 根据SiO2含量，岩浆岩可分为： （1）酸性岩类（SiO2含量65%）：矿物成分以石英、正长石为主，并含有少量的黑云母和角闪石；岩石的颜色浅，比重轻。 （2）中性岩类（SiO2含量52-65%）：矿物成分以正长石、斜长石、角闪石为主，并含有少量的黑云母及辉石；岩石的颜色比较(bjio)深，比重比较(bjio)大。 （3）基性岩类（SiO2含量45-52）：矿物成分以斜长石、辉石为主，含有少量的角闪石及橄榄石；岩石的颜色深，比重也比较大。 （4）超基性岩类（SiO2含量45）：矿物成分以橄榄石、辉石为主，其次有角闪石，一

4、般不含硅铝矿物；岩石的颜色很深，比重很大。2.2 岩石(ynsh)（8/57）共五十八页岩浆岩的结构指组成岩石的矿物(kungw)结晶程度、晶粒大小、形状及组合关系。可反映岩浆冷凝时的物理环境。按矿物结晶程度分：全晶质：（粒度较粗，肉眼即可辨别不同颗粒。可进一步分为：粗粒（颗粒直径5毫米）；中粒（52毫米）；细粒（20.2毫米）；微粒结构 （小于0.2mm ），主要为深成岩和浅成岩的结构，部分喷出岩有时也具有这种结构。2.2 岩石(ynsh)（9/57）共五十八页斑状结构(jigu) 半晶质结构(jigu)：岩石由结晶的矿物颗粒和部分未结晶的玻璃质组成；结晶的矿物如颗粒粗大，晶形完好，就称为斑

5、状结构。半晶质结构主要为浅成岩具有的结构，有时在部分喷出岩中也能看到这种结构。2.2 岩石（10/57）共五十八页玻璃质结构(jigu) 非晶质结构：又称玻璃质结构，岩石(ynsh)全部由熔岩冷凝的玻璃质组成；非晶质结构为部分喷出岩具有的结构。2.2 岩石（11/57）共五十八页岩浆岩的构造: 指矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况，即岩石外表的整体特征，主要取决于岩浆冷凝(lngnng)时的环境。最常见的构造主要如下：A块状构造：矿物在岩石中分布杂乱无章，不显层次，呈致密块状，如花岗岩、花岗斑岩等一系列深成岩与浅成岩的构造。B流纹状构造：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

6、列所形成的流动状构造，仅出现于喷出岩中，如流纹岩。流纹状构造(guzo)块状构造2.2 岩石（12/57）共五十八页C气孔状构造：岩浆凝固时，挥发性的气体未能及时逸出，以致在岩石中留下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞，常为玄武岩等喷出岩所具有。D杏仁状构造：岩石中的气孔，为后期矿物(kungw)(如方解石、石英等)充填所形成的一种形似杏仁的构造，如某些玄武岩和安山岩的构造。气孔状构造和杏仁状构造，多分布于熔岩的表层。 2.2 岩石(ynsh)（13/57）共五十八页2.2 岩石(ynsh)（14/57）共五十八页岩浆岩的物理力学性质 深成侵入岩具结晶结构，晶粒粗大均匀，力学强度高。一般是良好的建

7、筑地基和天然建筑石材。但由于多种矿物结晶组成，抗风化能力较差。浅成侵入岩特别是脉状岩体穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使其强度降低、透水性增大。喷出岩若具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂隙，透水性较大(jio d)。多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基均一性和稳定性影响大。2.2 岩石(ynsh)（15/57）共五十八页常见的岩浆岩闪长岩：中性深成侵入岩，主要由斜长石和普通角闪石组成，可有少量黑云母。颜色较深，为深灰色及灰绿色。全晶质粒状结构。闪长岩与花岗岩的差别是其石英(shyng)含量少而暗色矿物含量高，所以颜色深。2.2 岩石(ynsh)（16/57）共五十八页花岗岩：地球上

8、分布最广的结晶粒状深成岩，由石英、长石和云母组成；石英通常呈圆形粒状、无色透明；长石有肉红色的钾长石和灰白色的斜长石，可见到发育良好的解理；云母为片状的黑云母，有时也有白云母以及(yj)少量黑色长柱状普通角闪石；花岗岩具有多种颜色，如灰白色、灰色、肉红色等，主要由长石的种类和颜色而定；根据组成花岗岩矿物粒径的大小分成粗粒、中粒、细粒花岗岩，长石与石英晶体特别粗大的称为伟晶岩；花岗岩常呈规模巨大的岩基或岩株产出；花岗岩密度2.7，致密坚硬、孔隙度小、强度大，是良好的建筑材料，尤其细粒均匀的花岗岩可以承担任何工程荷载，但一些粗粒以及含黑云母等暗色矿物，甚至含黄铁矿的花岗岩，因易于风化而大大降低了其

9、强度。2.2 岩石(ynsh)（17/57）共五十八页玄武岩：地球上分布最广泛的岩浆岩，中文“玄武”二字代表中国古代神话中的北方之神，意为黑色龟蛇鳞甲之象。这些含义与玄武岩的黑色、具多边形柱状节理有一定程度的吻合。玄武岩主要由斜长石和辉石组成，有时含橄榄石和火山玻璃，呈暗灰色至黑色，常具隐晶质结构或斑状结构，具气孔和杏仁(xngrn)构造。地质历史时期的海底喷发和现代洋中脊喷发的玄武岩形成顶部圆滑的长圆形岩枕称枕状构造。陆上喷发的玄武岩常具绳状构造、碎块构造和柱状节理。玄武岩力学强度相当高，是稳固性相当好的地基和建筑材料。2.2 岩石(ynsh)（18/57）共五十八页玄武岩的柱状节理(jil

10、)2.2 岩石(ynsh)（19/57）共五十八页 成因：地表(dbio)岩石破坏 搬运 沉积 硬结成岩沉积岩沉积岩是由沉积物固结变硬而形成的，其占地壳岩石总体积(tj)的7.9%，是三大类岩石中在地表分布最广的，占地壳表面积的75。2.2 岩石（20/57）共五十八页1. 沉积岩的形成作用：沉积作用、固结成岩作用 沉积作用：主要沉积区是海洋和湖泊。 机械沉积作用：由于搬运能力减弱或停止，被搬运的碎屑物质按颗粒大小、比重、形状(xngzhun)依次沉积下来，结果形成了各种碎屑岩，有用矿物富集形成重砂矿床； 化学沉积作用：呈真溶液或胶体溶液被搬运的化学溶解物质，由于溶解度的改变或因正负胶体的电性

11、中和等而发生沉积。形成化学岩及化学沉积矿床； 生物沉积作用：生物活动直接或间接的影响沉积作用，如生物遗体的直接堆积煤和礁灰岩的形成；间接作用则是指生物流动改变介质条件，使溶解物质沉积下来，如海水中植物的光合作用吸收CO2，促使CaCO3沉淀。2.2 岩石(ynsh)（21/57）共五十八页固结成岩作用(zuyng)：松散的沉积物转变成坚硬的沉积岩的过程叫固结成岩作用。 压固作用：在上覆岩层的压力作用下，松散的沉积物挤出水分，缩小体积，逐渐被压突，固结成沉积岩，如黏土黏土岩； 胶结作用：在松散的沉积物间，有化学沉淀物质或细小的碎屑物充填并将其胶结起来，从而固结成岩石，如砾石被胶结成砾岩，常见的胶

12、结物有Si质、Ca质、Fe质、海缘石质、黏土质等； 重结晶作用：在温压作用下，沉积物质的质点发生重新排列组合，颗粒长大而不改变化学成分的作用，如方解石微晶-结晶粒状方解石。2.2 岩石(ynsh)（22/57）共五十八页沉积岩的物质(wzh)组成碎屑物质(wzh)化学沉积矿物有机质及生物残骸由先成岩石经物理风化作用产生的碎屑物质组成，大部分为化学性质比较稳定、难溶于水的原生矿物的碎屑，如石英、长石、白云母等，部分是岩石的碎屑。主要是一些由含铝硅酸盐类矿物的岩石，经化学风化作用形成的次生矿物，如高岭石、微晶高岭石及水云母等。这类矿物的颗粒极细(0.005mm)，具有很大的亲水性、可塑性及膨胀性。

13、由纯化学作用或生物化学作用，从溶液中沉淀结晶产生的沉积矿物，如方解石、白云石、石膏、石盐、铁和锰的氧化物或氢氧化物等。由生物残骸或有机化学变化而成的物质，如贝壳、泥炭及其他有机质等。粘土矿物在沉积岩的组成物质中，粘土矿物、方解石、白云石、有机质等，是沉积岩所特有的，是物质组成上区别于岩浆岩的一个重要特征。2.2 岩石（23/57）共五十八页沉积岩的结构指沉积岩颗粒的性质(xngzh)、大小、形态及其相互关系沉积岩的结构(jigu)由碎屑物质被胶结物胶结而成。按碎屑粒径的大小，可分为砾状结构、砂质结构及粉砂质结构三类。按胶结物的成分，分为硅质胶结、铁质胶结、钙质胶结及泥质胶结四类。几乎全部由小于

14、0.005mm的粘土质点组成，是泥岩、页岩等粘土岩的主要结构。由溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构，由沉淀生成的晶粒极细，经重结晶作用晶粒变粗，但一般多小于lmm，肉眼不易分辨，是石灰岩、白云岩等化学岩的主要结构。由生物遗体或碎片所组成，如贝壳结构、珊瑚结构等，是生物化学岩所具有的结构。生物结构结晶结构泥质结构碎屑结构2.2 岩石（24/57）共五十八页沉积岩的构造：指其组成部分的空间分布及其相互间的排列关系，最主要的构造是层理构造。 层理构造是沉积岩最基本最特别(tbi)的构造，是岩石各组成部分在颜色、矿物成分、碎屑颗粒大小等方面的差异变化所形成的成层性。 层理是沉积岩成层的性质，如常见的有水

15、平层理、斜层理、交错层理等，2.2 岩石(ynsh)（25/57）共五十八页层理构造：（水平(shupng)层理、波状层理、斜层理等）层面构造：（雨痕、泥裂等）2.2 岩石(ynsh)（26/57）共五十八页2.2 岩石(ynsh)（27/57）递变层理：同一层内碎屑颗粒向上逐渐变细。又叫粒级层，是碎屑物质在沉积过程中由于流体（通常是浊流）流速减缓，碎屑物质逐渐沉淀下来而形成的一种沉积结构。递变层理在单层中，从底面到顶面粒度由粗到细，例如(lr)，由底部的砾石或粗砂向上递变为细砂、粉砂以至泥质。共五十八页 波痕与泥裂构造： 波痕是层面呈波状起伏的现象，是由流水或风引起的； 泥裂是滨海或滨湖地带

16、泥质沉积物暴露水面失水收缩形成(xngchng)的，是由岩层表面向下的多边形裂隙。 水的流痕砂岩(sh yn)上的波痕2.2 岩石（28/57）共五十八页鱼化石泥岩(n yn)中的恐龙足迹化石：在沉积岩中还可看到许多(xdu)化石，它们是经石化作用保存下来的动植物的遗骸和遗迹，如三叶虫、树叶等，常沿层理面平行分布。根据化石可以推断岩石形成的地理环境和确定岩层的地质年代。 注意：沉积岩的层理构造、层面特征和含化石是沉积岩区别于其它岩类的一个重要特征。2.2 岩石（29/57）共五十八页沉积岩的分类(fn li)碎屑岩粘土岩化学沉积岩生物化学岩2.2 岩石(ynsh)（30/57）共五十八页 碎屑

17、岩 (砾岩，角砾岩，砂岩，粉砂岩) 母岩(原先已形成的岩石，包括岩浆岩，沉积岩，变质岩)，经风化破碎成碎屑物，再经搬运(水，空气，冰川作动力和媒介)，沉积下来，最后压实胶结固结成岩。 该类岩石可分为碎屑、杂基和胶结物三部分，这叫碎屑结构。碎屑较粗大，杂基、胶结物较细小(xxio)，充填在碎屑之间。砾岩及角砾石：砾状结构，由50以上大于2mm的粗大碎屑胶结而成；由浑圆状砾石胶结而成的称为砾岩；由棱角状的角砾胶结而成的称为角砾岩。 砂岩：砂质结构，由50以上粒径介于0.05-2mm的砂粒胶结而成粉砂岩：粉砂质结构（粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50% ），常有清晰的水平层理，主要由粉砂胶

18、结而成，结构较疏松，强度和稳定性不高。2.2 岩石(ynsh)（31/57）共五十八页 2.2 岩石(ynsh)（32/57）共五十八页砾岩(l yn)砂岩(sh yn)2.2 岩石（33/57）共五十八页碎屑岩的胶结物：硅质强度高铁质易氧化(ynghu)钙质易溶解泥质易软化胶结类型(lixng)：基底式胶结（a）孔隙式胶结（b）接触式胶结（c）2.2 岩石（34/57）共五十八页粘土(zhn t)岩类泥岩(n yn)页岩成分与页岩相似，常成厚层状，以高岭石为主要成分的泥岩，常呈灰白色或黄白色，吸水性强，遇水后易软化；以微晶蒙脱石为主要成分的泥岩，常呈白色、玫瑰色或浅绿色，表面有滑感，可塑性小

19、，吸水性高，吸水后体积急剧膨胀。由粘土脱水胶结而成，以粘土矿物为主，大部分有明显的薄层理，呈页片状，可分为硅质页岩、粘土质页岩、砂质页岩、钙质页岩及碳质页岩；除硅质页岩强度稍高外，其余岩性软弱，易风化成碎片，强度低，与水作用易于软化而丧失稳定性。粘土岩夹于坚硬岩层之间，形成软弱夹层，浸水后易于软化滑动。2.2 岩石（35/57）共五十八页页 岩2.2 岩石(ynsh)（36/57）共五十八页泥 岩2.2 岩石(ynsh)（37/57）共五十八页化学(huxu)及生物化学(huxu)岩类石灰岩白云岩矿物成分以方解石为主，其次含有少量的白云石和粘土矿物，常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈白色；由纯化学作

20、用生成的具有结晶结构，但晶粒极细，经重结晶作用即可形成晶粒比较明显的结晶灰岩；由生物化学作用生成的灰岩，常含有丰富的有机物残骸；石灰岩中一般都含有一些白云石和粘土矿物，当粘土矿物含量达25-50%时，称为泥灰岩；白云石含量达25-50时，称为白云质灰岩。石灰岩分布相当广泛，岩性均一，易于开采加工，是一种用途(yngt)很广的建筑石料。主要矿物成分为白云石，也含有方解石和粘土矿物，结晶结构，纯质白云岩为白色，随所含杂质的不同，可出现不同的颜色；性质与石灰岩相似，但强度和稳定性比石灰岩为高，是一种良好的建筑石料。白云岩的外观特征与石灰岩近似，在野外难于区别，可用盐酸起泡程度辨认。2.2 岩石（38

21、/57）共五十八页石灰岩白云岩2.2 岩石(ynsh)（39/57）共五十八页2.2 岩石(ynsh)（40/57）共五十八页 沉积岩的工程性质火山碎屑岩由细小火山灰组成，水理性质差。沉积碎屑岩受胶结物成分和胶结类型(lixng)影响显著。粘土岩浸水后易软化和泥化，还可能有膨胀性。对工程极为不利，但可作隔水层和防渗层。化学岩和生物化学岩具不同程度的可溶性，易渗漏。2.2 岩石(ynsh)（41/57）共五十八页变质岩变质作用：指地下深处固态岩石在高温高压和化学活动性流体作用下，引起岩石的结构、构造和物质成分发生变化，形成新的岩石的一种(y zhn)地质作用。沉积岩、岩浆岩和变质岩都可以是受变质

22、作用的原岩，变质作用使岩石变得更坚硬更致密(比重加大)。 2.2 岩石(ynsh)（42/57）共五十八页变质作用的主要类型接触变质作用：又称热力变质作用，指岩浆岩侵入体和围岩接触，由于岩体带来的高温和挥发组分的影响使围岩发生的质变。如煤石墨、石灰岩大理岩、页岩角岩。交代变质作用：主要受化学活泼性流体因素影响而变质的作用，又称汽化热液变质作用。主要使原岩矿物和结构特征发生改变。区域变质作用：包括埋深变质作用、区域低温动力变质作用、区域动力热流变质作用和区域中高温变质作用。由于区域性地壳运动的影响而在大面积范围内发生的一种变质作用，温度、压力流体都起作用，规模大、分布广，一般该区域内地壳运动和岩

23、浆活动都较强烈。动力变质作用：由构造运动产生的定向(dn xin)压力使岩石磨碎的一类变质作用，发生在新层带附近，主要使原岩结构和构造特征发生改变，特别是产生了变质岩特有的片理构造。混合岩化作用：是一种介于高度变质作用和岩浆作用之间的地质作用。在这种作用过程中。有广泛的流体相存在，温度的升高导致原岩的局部重融，因而形成一种深熔结晶岩与变质岩相互复杂组合的岩石混合岩。2.2 岩石(ynsh)（43/57）共五十八页变质作用方式1.重结晶作用-岩石在固态条件下发生重结晶使小晶体变为大晶体，但成分不变。如由微晶方解石组成的灰岩变成由粗粒方解石组成的大理岩。2.变质结晶作用-原岩在固态条件下，有些矿物

24、通过变质作用形成新矿物。3.变质交代作用-原岩组分与化学活动性流体(lit)发生化学反应，出现物质成分的迁移，形成新的矿物，物质有带进带出。经交代作用形成的新矿物具有原来矿物的假象。2.2 岩石(ynsh)（44/57）共五十八页变质作用的因素一、温度 温度的改变是引起变质作用的主要因素，多数变质作用都是随温度升高(shn o)而产生的。二、压力1.静压力：随深度增大上覆岩层的重力增大。2.应力： 构造应力可以理解为定向压力，构造运动产生侧压力。 李客定律：在最大压力方向上物质的熔点将降低从而发生溶解，并在最小压力方向上沉淀。因此，岩石在定向压力作用下，其中的矿物便在平行压力方向溶解而沿垂直压

25、力方向迁移并沉淀。 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。三、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，也直接参与化学反应，另一方面降低岩石的熔点。 化学活动性流体的参与，大大加快变质作用的进行。 以上各因素常常是同时存在，相互作用，但一般情况下，温度是最重要的因素。2.2 岩石(ynsh)（45/57）共五十八页变质岩几乎全部是结晶结构，但其结晶结构主要经过重结晶作用形成，故称为变晶结构以示区别，如粗粒变晶结构，斑状变晶结构等。若变质作用不彻底，则在形成的变质岩中残留有变质前原来(yunli)

26、岩石的结构特征，则称为变余结构。矿物(kungw)成分变质岩的矿物成分，除保留有原来岩石的矿物，如石英、长石、云母等外，还有变质矿物，如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等，变质矿物是变质岩所特有的，可把变质岩与其他岩石区别开来。结构和构 造2.2 岩石（46/57）共五十八页变质岩的构造(guzo)千枚状构造：片理薄，片理面较平直，颗粒细密，沿片理面有绢云母出现，容易裂开呈千枚状，呈丝绢光泽(gungz)，如千枚岩。它与板岩的区别是形成一些肉眼可见的绢云母等片状矿物。板状构造：片理厚，片理面平直，重结晶作用不明显，颗粒细密，光泽微弱，沿片理面裂开则呈厚度一致的板状，如板岩。主要的是片理构造和块状

27、构造。片理构造是变质岩所特有的，比较典型的片理构造有：2.2 岩石（47/57）共五十八页片麻状构造：颗粒粗大，片理很不规则，粒状矿物(kungw)呈条带状分布，少量片状、柱状矿物(kungw)相间断续平行排列，沿片理面不易裂开，如片麻岩。变质岩除上述片理构造外，如果岩石主要由粒状矿物(kungw)组成时，则成致密块状构造，如大理岩和石英岩等。片状构造：重结晶作用明显，片状、板状或柱状矿物沿片理面富集，平行排列，片理很薄，沿片理面很容易(rngy)剥开呈不规则的薄片，光泽很强，如云母片岩等。2.2 岩石（48/57）共五十八页2.2 岩石(ynsh)（49/57）共五十八页石英岩结构(jigu

28、)和构造与大理岩相似，一般由较纯的石英砂岩变质而成，常呈白色，因含杂质，可出现灰白色、灰色、黄褐色或浅紫红色；强度很高，抵抗风化的能力很强，是良好的建筑石料，但硬度很高。大理岩由石灰岩或白云岩经重结晶变质而成，等粒变晶结构，块状构造；主要矿物成分为方解石；大理岩常呈白色、浅红色、淡绿色、深灰色以及其他各种颜色，常因含有其他带色杂质而呈现出美丽的花纹。大理岩强度中等，易于开采加工，色泽美丽，是一种(y zhn)很好的建筑装饰石料。常见的变质岩2.2 岩石（50/57）共五十八页变质岩的物理力学性质一般来说，变质岩的物理力学性质与其原岩性质及变质程度(chngd)密切相关深变质岩性质均一，构造简单

29、，坚硬，为全晶质，成分均一，孔隙度小，力学强度高，节理少，基本不透水，其工程地质好，如石英岩、片麻岩等。浅变质岩则强度不一，一般较软，影响其工程地质条件，如片岩等。动力变质岩的力学强度和抗水性均较差。片理构造使岩石具有各向异性特征。2.2 岩石(ynsh)（51/57）共五十八页三大类岩石的肉眼鉴别岩浆岩的鉴别方法 先看颜色,再看结构和构造(guzo),然后看矿物成分.沉积岩的鉴别方法 先看结构,再看成分.变质岩的鉴别方法 先看构造,再看成分.2.2 岩石(ynsh)（52/57）共五十八页岩浆岩的鉴别方法（1）先看岩石整体(zhngt)颜色的深浅（2）分析(fnx)岩石的结构和构造（3）分析岩石的主要矿物成分，确定岩石的名称岩浆岩颜色的深浅，是岩石所含深色矿物多少的反映。一般来说，从酸性到基性，深色矿物的含量是逐渐增加的，故岩石的颜色由浅变深。如果岩石是浅色的，那就可能是花岗岩或正长岩等酸性或偏于酸性的岩石。岩浆岩的结构和构造特征，是岩石生成环境的反映，如果岩石是全晶质粗粒、中粒或似斑状结构，说明很可能是深成岩：如果是细粒、微粒或斑状结构，则