4 第一章 岩石解析

1、A/vl_l_lJ第一章岩石本章内容学习要求：1、了解地球的物理性质和内部圈层构造，掌握地质作用的特点 及其表现形式，理解岩石赋存的大环境；2、了解矿物的物理性质和三大岩类(岩浆岩、沉积岩和变质岩) 的形成过程，重点掌握三大岩类的结构、构造特征；3、掌握影响岩石工程性质的因素，了解岩石的工程分类。人类的一切工程活动都是在地球的表面进行的。地球的表面地 壳，是由各种各样的岩石组成的，岩石是由矿物组成的。矿物的成分、 性质及其在各种地质因素作用下所发生的变化，都会对岩石的工程性 质产生影响。因此在从事各项工程建筑活动时，就要先了解岩石及岩 石在各种地质条件下的变化，进而对岩石的工程性质做出评价。第

2、一节 地球概况一、地球的物理性质地球是太阳系中九大行星之一，其形状是一个平均半径约为6371km 的旋转椭球体，经历了大约45.5亿年的演化过程。地球的物理性质包括地球的重力、密度、压力、温度等。重力重力是地心引力和由地球自转而产生的惯性离心力的合力。地球 周围受重力影响的空间称重力场。地表上某一点的重力场强度就相当 于该点的重力加速度。地表的重力加速度以赤道最小(9.78m/s2)，两 极最大（9.83m/s2），平均为 9.8m/s2。密度地球的平均密度为5.517g/cm3,根据实际测定的固体地球表面岩 石的平均密度为2.72.9g/cm3,而覆盖地球表面3/4的水的密度近似 为lg/c

3、m3，地球内部物质应具有比地表更大的密度。根据推算，地心 物质平均最大密度值可达13 g/cm3。地球稳定自传的事实也表明，地 球的密度随深度的增加而增大。压力 地球内部的压力主要来自于上覆物质的重力所产生的静压力。地球内部压力随着深度的增加而递增。一般认为，深度每增加4.4m, 压力增加0.1MPa。地下10km处压力约为300MPa; 40km处为1000MPa, 岩石在此压强下将要发生软化。温度地球温度主要来源于太阳的辐射热能、放射性元素蜕变产生的热 能、重力能和旋转能。地球温度可以分为三层,自上而下分别为变温 层、常温层和增温层,变化规律为随着深度的增加而递增。变温带是 固体地球表层大

4、陆上的温度层,温度主要来源于太阳的辐射热能,它 随纬度高低、海陆分布、季节、昼夜、植被等的变化而不同,该层平 均深度为15m左右。常温层位于变温带的下面，温度常年保持不变。 增温层位于常温层以下,其热能主要来自于放射性元素蜕变产生的热 能,其次是重力能、旋转能等转化产生的热量。通常把每向下加深 100m所升高的温度称为地热增温率（地热梯度），一般为0.95C。根据实测和推算，在地下 lOOkm 深处的温度大约 1300C 左右。地球内 部较高的温度产生的地热能，为人类的能源开发利用提供了新的供 体。磁性地球是一个磁化的球体，类似一个巨大的磁铁，在它的周围空间 存在着磁场，称为地磁场。地磁场的南

5、北两极与地理南北两极并不重 合，地磁子午线与地理子午线的夹角为磁偏角。指南针正是依据地磁 场的特点为人们指示方向的。二、地球的内部圈层构造目前根据对地震资料的研究，发现地球内部地震波的传播速度在 两个深度上作显著跳跃式的变化，反映出地球内部物质以这两个深度 作为分界面，上下有显著的不同。上分界面称为“莫霍面”，它位于 地表以下平均 33km 处；下分界面称“古登堡面”，位于地表以下 2 900km 处。根据这两个分界面，目前把地球内部圈层构造分为地壳、地幔和 地核三个层圈（如图 1-1）。鹹(km/g)地壳平均33km图 1-1 地球的圈层构造地壳(033km)地壳指地球外表的一层薄壳，平均厚

6、度为33km，主要由固体岩 石组成。根据岩石的物质组成，地壳可分硅铝层和硅镁层两层，构成 硅铝层的岩石相当于花岗岩类，又称花岗岩质层；构成硅镁层的岩石 相当于玄武岩类，又称玄武岩质层。按分布状态不同又可分为大陆地 壳和大洋地壳。大陆地壳厚度大且呈双层结构，上层为花岗岩质层， 一般厚1520km，下层为玄武岩质层，厚度为1520km;大洋地壳厚 度小，呈单层结构，以玄武岩质层为主，大洋地壳厚度较薄，平均仅 5-6km，缺乏硅铝层，硅镁层直接出露于洋底。组成地壳的化学元素有百余种，但各元素的含量极不均匀，其中 最主要的是下列几种，它们占地壳总质量的 99.96。具体组成如下： 氧(0): 46.9

7、5；硅(Si): 27.88 ;铝(A1): 8.13 ;铁(Fe) ： 5.17 ;钙 (Ca): 3.65 ;钠(Na): 2.78 ;钾(K) ： 2.58；镁(Mg)： 2.06；钛(Ti)： 0.62;氢(H)： 0.14。元素在一定地质条件下形成矿物，矿物的自然集合体则是岩石。 组成地壳的岩石按成因可分为岩浆(火成) 岩、沉积岩、变质岩。地幔(33 2900km)地幔是地球的莫霍面以下、古登堡面以上部分，其体积约占地球 总体积的 83，质量占 68.1，是地球的主体部分，主要由固态物 质组成，也称为中间层。主要由铬、铁、镁及硅酸盐等物质组成，密 度接近地球的平均密度，约为5.52

8、g/cm3。通过对地幔中地震波传播 特征的研究发现，以 984km 处为界可分为上地幔和下地幔两个次级圈 层，在上地幔的40250km处存在“低速带” 一般认为低速带是由于 该带内温度增高至接近岩石的熔点，且低速带距地表很近，很可能是 岩浆的发源地。鉴于低速带的塑性较大，它为上部固态岩石的活动创 造了有利的条件，故在构造地质学中称其为软流圈，而将软流圈以上 的上地幔和地壳合称为岩石圈。地核（2900km6371 km）地幔下界至地心部分称为地核，它占地球总体积的 16，占总 质量的 31.5 ，主要由铁、镍等金属组成，其比重大、密度高，构 成了地球的核心。根据科学推测，在地心处压力高达360万

9、个大气压， 温度可达40006000C,平均密度超过10 g/cm3。在这里由于温度高、 压力大，物质的熔点高，所以地核处于一个特殊的物质状态。目前人 们对地核的研究仍然很肤浅，处于初步的探索阶段。第二节 地质作用地壳自形成以来，一直处在不停的运动和变化之中。一些变化速 度快，易为人们感觉到，如地震和火山喷发等；另一些变化则进行得 很慢，不易被人们发现，如地壳的缓慢上升、下降等。虽然这些活动 缓慢，但经过漫长的地质年代，可导致地球面貌的巨大变化。在地质 历史发展的过程中，促使地壳物质组成、构造和地表形态不断变化的 作用统称为地质作用。按其能量来源的不同，地质作用可分为两种类 型：内动力地质作用

10、和外动力地质作用。一、内动力地质作用内动力地质作用是由地球的转动能、重力能和放射性元素蜕变产生的热能等所引起的。内动力地质作用有如下几种表现方式：地壳运动 由内部能源引起地壳结构和面貌发生改变或相对位移的运动，按 地壳运动的方向可分水平运动和升降运动。（1）水平运动：指地壳或岩石圈块体沿水平方向移动，使岩层 产生褶皱、断裂，形成裂谷、盆地及褶皱山系，如我国的喜马拉雅山、 天山等。（2）垂直运动：指相邻块体或同一块体的不同部分作差异性上 升或下降，使某些地区上升形成山岳、高原，另一些地区下降，形成 湖、海、盆地，所谓“沧海桑田”即是古人对地壳垂直运动的直观表 述。喜马拉雅山上大量新生代早期的海洋

11、生物化石的存在，反映了五 六千万年前，这里曾是汪洋大海，由此可见垂直运动幅度之大。同一 地区构造运动的方向随着时间推移而不断变化，某一时期以水平运动 为主，另一时期则以垂直运动为主，且水平运动的方向和垂直运动的 方向也会发生更替。地壳运动不断地改变地壳的原始状态，当地壳受到挤压、拉张、 扭转等应力时，便形成各种各样的构造形态。在内力地质作用中地壳 运动是诱发地震作用，影响岩浆作用和变质作用的重要条件，也影响 外动力地质作用的强度和变化。因此，地壳运动在地质作用的总概念 中是带有全球性的主导因素。岩浆作用岩浆，通常是指 40 100km 深处、呈高温粘稠状、富含挥发组分、 成分复杂的硅酸盐熔融体

12、。岩浆在高温高压下常处于相对平衡状态， 但当地壳运动使地壳出现破裂带，或其上覆岩层受外力地质作用发生 物质转移时，造成局部压力降低，打破了岩浆的平衡环境，岩浆就会 向低压方向运动，这种现象称为岩浆活动。当其侵入地壳上部或喷出 地表冷凝而成的岩石称岩浆岩。岩浆活动还使围岩发生变质现象，同 时引起地形改变。变质作用变质作用是由于地壳运动、岩浆作用等引起地壳物理和化学条件 发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用。 变质作用形成各种不同的变质岩。4.地震地震是地壳快速振动的现象，地壳运动和岩浆作用都能引起地 震。二、外动力地质作用 外动力地质作用是由来自地球外部能源所引起的地质作用

13、，主要 有太阳辐射能、天体引力能及其它行星、恒星对地球的辐射等。其具 体表现方式有风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用。（一）风化作用由于太阳辐射、大气、水和生物等的作用，地壳表层的岩石发生 崩解、破碎以至逐渐分解的变化称为风化作用。风化作用是外力作用 中较为普遍的一种，在大陆的各种地理环境中都有风化作用在进行， 其作用于地表最显著，随着深度的增加，其影响就逐渐减弱以至消失。风化作用使岩石逐渐破裂，转变为碎石、土粒。风化作用使坚硬致密的岩石松散破坏，改变了岩石原有的矿物组 成和化学成分，使岩石的强度和稳定性大为降低，对工程建筑条件起 着不良的影响。此外，像滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象，大部 分

14、都是在风化作用的基础上逐渐形成和发展起来的。所以了解风化作 用，认识风化现象，分析岩石的风化程度，对评价工程建筑条件是十 分必要的。风化作用按其占优势的力及岩石变化性质的不同，可分为物理风 化、化学风化及生物风化三个密切联系的类型。物理风化作用在地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地发生机械破碎而不 改变其化学成分的过程叫物理风化作用。引起物理风化作用的主要因 素是岩石释重和温度的变化。此外，岩石裂隙中水的冻结与融化、盐 类的结晶与潮解等，也能促使岩石发生物理风化作用。其作用方式可 归纳为三种。（1）剥离 温度变化是引起物理风化作用的最主要因素，由于温度的变化产 生温差，温差可促使岩石膨胀和收

15、缩交替地进行，从而引起岩石破裂。 我们知道，岩石是热的不良导体，导热性差，白昼当它受太阳照射时， 表层首先受热发生膨胀，而内部还未受热，仍然保持着原来的体积， 这样，必然会在岩石的表层引起壳状脱离。在夜间，外层首先冷却收 缩，而内部余热未散，仍保持着受热状态时的体积，这样表层便会发 生径向开裂，形成裂缝。由于温度变化所引起的这种表里不协调的膨 胀和收缩作用，昼夜不停地长期进行，就会削弱岩石表层和内部之间 的联结，使之松动，在重力或其它外力作用下产生表层剥落。这样， 岩石便可产生纵横交错的裂缝，有的裂缝平行岩石表面，形成层状剥 离现象，有的裂缝垂直于岩石表面。久而久之，岩石裂缝可逐渐加大 加深，

16、由表及里地不断崩解、破碎成大大小小的碎块。温差风化的强度主要决定于温度变化的速度和幅度，特别是昼夜 温度变化的幅度越大，温差风化则越强烈。此外，温差风化的强弱还 决定于岩石的性质，如矿物成分与岩石结构等。（2）冰劈 充填在岩石裂隙中的水分结冰使岩石破坏的作用，称为冰冻风 化。这是温度变化间接地使岩石破碎的现象。地表岩石的裂隙中，常 有水分充填，当温度下降到0C时会冻结成冰。水结成冰时，体积可 比原来增大 10左右。由于体积的增大，对岩石的裂隙可产生很大 的压力，使岩石裂隙加宽、加深，故称冰劈作用。当气温回升至0C 以上，冰体融化，水沿扩大的裂缝更深地渗入岩石内部，同时水可填 满裂缝使水量增加。

17、若气温在0C上下波动时，充填在岩石裂隙中的 水分时而冻结，时而融化，岩石在这样反复地作用下，裂隙可不断扩 大、加深，从而使岩石崩裂成碎块。（3）晶胀 岩石空隙中的水，往往溶解有大量的盐分。当水分蒸发，水溶 液中的盐分浓度增大至过饱和时，盐分将再结晶。盐分结晶，体积随 之膨胀，于是对周围岩石产生压力，并使空隙加大，导致岩石崩解。化学风化作用在地表或接近地表条件下，受大气和水溶液的影响，岩石、矿物 在原地发生化学变化并可产生新矿物的过程叫化学风化作用。引起化 学风化作用的主要因素是水和氧气。自然界的水，不论是雨水、地面 水或地下水，都溶解有多种气体（如 0 、C0 等）和化合物（如酸、碱、 22

18、盐等），因此自然界的水都是水溶液。水溶液可通过溶解、水化、水 解、碳酸化等方式促使岩石发生化学风化。（1）溶解作用水能直接溶解组成岩石的可溶性矿物，使岩石遭到破坏。最容易 溶解的是卤化盐类（岩盐、钾盐等），其次是硫酸盐（石膏、硬石膏等）， 再其次是碳酸盐类（石灰岩、白云岩等）。岩石在水里的溶解作用一般 进行得十分缓慢，但是在有利条件下，比如当水的温度增高以及压力 增大时，水的溶解作用就比较活跃。特别是当水中含有侵蚀性的 C0 而发生碳酸化合作用时，水的溶解作用就会显著增强。在可溶岩分布 地区，由于水对岩石的溶解作用，常常形成溶洞、溶穴等溶蚀地貌。（2）水化作用某些矿物和水反应生成新的含水矿物的

19、过程，称为水化作用。 例如：硬石膏与水作用变为石膏的过程即为水化作用：CaS0+2H 0 CaS0 2H 04 2 4 2硬石膏 石膏由此看来，水化作用的结果是产生了含水矿物。含水矿物的硬度 一般低于无水矿物；同时由于在水化过程中结合了一定数量的水分子 进入矿物的成分之中，改变了原有矿物的成分，引起体积膨胀，对岩 石也具有一定的破坏作用。若岩层中含有硬石膏层时，当石膏发生水 化作用而体积膨胀，对围岩产生很大的压力，促使岩石破碎。尤其在 隧道施工中，这种压力甚至能引起支撑倾斜，衬砌开裂，应当引起足 够的注意。水解作用某些矿物和水反应后生成带0H-的新矿物的过程，称为水解作用。如在湿热气候条件下，

20、花岗岩中的正长石在水解作用下，经过脱 水去硅、吸水，先变成高岭石，再进一步分解为铝钒土，即：4K(AlSi 0)+6H 04K0H+A1 (Si 0 )(0H) +8Si0824 4 1082正长石 高岭石Al(Si0)(0H)+mH02A10 nH0+4Si0+4H04 10822 3222高岭石铝土矿碳酸化作用当水中溶有C0时，水溶液中除H+和OH-离子外，还有C0 2-和HCO -3 3离子，碱金属及碱土金属与之相遇会形成碳酸盐，这种作用称碳酸化 作用。硅酸盐矿物经碳酸化作用，其中碱金属变成碳酸盐随水流失。 如花岗岩中的正长石受到长期碳酸化作用时，则发生如下反应：4K(A1Si0)+2C

21、0+4H0Al(Si0 )(0H)+8Si0+2KC082244 108223正长石 高岭石 硅酸 碳酸钾 花岗岩中的正长石经碳酸化作用后， KC0 溶于水而流失，胶体的 复硅酸失水变成石英类矿物，坚硬的长石变成了疏松的高岭石，于是 花岗岩被风化分解。氧化作用 氧化作用是化学风化中极为普遍的主要方式之一，尤其在水的参 与下，显得更为强烈。以黄铁矿的氧化过程为例：2FeS+70+2H 02FeS0+2HS02 2 2 4 2 412FeS0+70+2H 04Fe (S0) +4Fe(0H)2224 332Fe (S0 ) +9H 02Fe 0 - 3H 0+6H S024 322 3224黄铁矿

22、经氧化形成褐铁矿，颜色由铜黄色变为褐黄色，硬度、密 度都变小。同时产生的硫酸对岩石腐蚀性极强，可使岩石中某些矿物 分解形成洞穴和斑点，并产生一些新矿物。因此，岩石中含有较多黄 铁矿时，不适宜作建筑材料。生物风化作用岩石在动植物及微生物影响下发生的破坏作用，称为生物风化作 用。生物风化作用主要发生在岩石的表层和土中。生物风化作用既有 机械的，也有化学的。(1)生物的机械破坏 生物的机械破坏主要是通过生物的生命活动来进行的。如植物根 系在岩石裂隙中生长，不断楔裂岩石，使裂隙扩大，从而引起岩石崩 解。又如穴居动物田鼠、蚂蚁和蚯蚓等不停地挖掘洞穴，使岩石破碎、 土粒变细。(2)生物的化学破坏生物的化学

23、破坏是通过生物的新陈代谢和生物死亡后的遗体腐 烂分解来进行的。植物和细菌在新陈代谢过程中能析出有机酸、硝酸、 亚硝酸、碳酸和氢氧化铵等溶液而腐蚀岩石。生物死亡后遗体聚集， 逐渐形成腐殖质，其中含有的有机酸，对岩石、矿物也有腐蚀作用。上述三种风化作用在自然界并不是孤立进行的，而是相互联系、 相互影响的统一过程。如物理风化作用使岩石逐渐破碎，这些破碎岩 石又扩大了风化作用的接触面，给化学风化作用提供了有利条件。而 岩石的化学风化作用，使岩石变得松软，有些矿物水化后，体积膨胀 产生了很大的压力，促进了物理风化作用的进行。地壳表层的岩石经长期风化作用后，残留原地的松散堆积物，称 为残积物。残积物覆盖在

24、地壳表面的风化基岩上，而具有一定厚度的 风化岩石层即为风化壳。它是原岩在一定的地质历史时期各种因素综 合作用的产物。岩石的风化是由表及里的，地表部分受风化作用的影 响最显著，由地表往下风化作用的影响逐渐减弱以至消失。因此从工 程地质的角度出发，一般把风化岩层自下而上分为四个带：整石带、 块石带、碎石带、粉碎带。对整个风化壳剖面按照岩石风化程度的不 同进行分带，对建筑场地的选择、工程设计、施工和处理等都是十分 必要的。（二）剥蚀作用剥蚀作用是将岩石风化破坏的产物从原地剥离下来的作用。通过 风力、地面流水、地下水、湖泊、海洋和生物等各种外动力因素，把 风化后的松散物从岩石表面搬离原地，并以风化物为

25、工具，参与对岩 石、矿物进行风化破坏的过程，统称为剥蚀作用。剥蚀作用在破坏组 成地壳物质的同时，也不断地改变着地表的基本形态。按引起剥蚀作 用的动能性质不同，可以分为风的吹蚀作用、流水的侵蚀作用、地下 水的潜蚀、溶蚀作用、湖、海水的冲蚀作用、冰川的刨蚀作用等。（三）搬运作用风化剥蚀的产物，通过风力、流水、冰川、湖水、海水以及生物 的动力，被搬离母岩而转移空间的过程，称为搬运作用。搬运与剥蚀 往往是在同一种动力下进行的。例如风和流水在剥蚀着岩石的同时， 又将剥蚀下来的岩屑搬走。按搬运动力的因素不同，可以分为：风的 搬运作用、流水的搬运作用、冰川的搬运作用等，其中以流水为主要 搬运力。（四）沉积作

26、用被搬运的物质，由于搬运能力减弱、搬运介质的物理化学条件发 生变化或由于生物的作用，从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过 程，称为沉积作用。按其沉积方式可以分为：机械沉积、化学沉积和 生物沉积。按其沉积环境又可分为：风的沉积、河流沉积、冰川沉积、 洞穴沉积、湖泊沉积和海洋沉积等。（五）成岩作用使松散堆积物固结为岩石的过程，称为成岩作用。在固结过程中， 要经历物理的压实作用和化学的胶结作用。当沉积物达到一定厚度 时，上覆沉积物的静压力使矿物颗粒互相靠紧，发生脱水，孔隙减小， 体积压缩，密度增大，再通过孔隙中水溶胶结物质的化学沉淀，将松 散碎屑物胶结、凝聚起来；同时，随着沉积物的埋深而升温、加压，

27、 使其中细粒矿物发生化学反应进行结晶而固化成岩。外力地质作用，一方面通过风化和剥蚀作用不断地破坏出露地面 的岩石；另一方面又把高处剥蚀下来的风化产物通过流水等介质搬运 到低洼的地方沉积下来重新形成新的岩石。外力作用总的趋势是切削 地壳表面隆起的部分，填平地壳表面低洼的部分，不断使地壳的面貌 发生变化。内力作用总的趋势是形成地壳表层的基本构造形态和地壳表面 大型的高低起伏，而外力作用则是破坏内力作用形成的地形或产物。 外力作用总的趋势是削高补低，形成新的沉积物，并进一步塑造了地 表形态。内、外力地质作用在漫长地质年代里是使地壳发生不断演变 的强大动力因素，研究各种地质作用的运动规律是地质学的主要

28、任务 之一。第三节 造岩矿物矿物是组成地壳的基本物质，它是自然界中具有一定的化学成分 和物理性质的单质体或化合物。单质体是由单一元素组成的物质，如 自然铜、金刚石等，绝大多数矿物是以化合物的形式存在的，如石英、 方解石等。其中构成岩石的矿物称为造岩矿物。一、矿物的一般知识矿物是构成岩石的基本单元，目前自然界已被发现的矿物约3300 多种，其中构成岩石的矿物有 30 余种。自然界中的矿物绝大多数呈 固体状态存在，也有少数呈液体（石油）和气体（天然气）状态存在。造岩矿物一般为固体状态。矿物按其结晶程度可分为结晶质和非结晶质。造岩矿物绝大部分 是结晶质的。结晶质的基本特点是组成矿物的元素质点（离子、

29、原子 或分子），在矿物内部按一定的规律重复排列，形成稳定的格子构造 （如图1-2和图 1-3）。在生长过程中如条件适宜，能生成被若干天然 平面所包围的固定的几何形态，但绝大多数矿物在发育时受空间条件 的限制往往不具有规则的外形。非结晶质矿物的内部质点排列没有一 定的规律性，所以外表不具有固定的几何形态。图 1-2 食盐格子构造图 1-3 矿物晶体的几何外形a）食盐；b）石英；c）金刚石矿物按其形成的原因可分为三种，即原生矿物、次生矿物和变质 矿物。原生矿物是由岩浆作用形成的，如石英、云母等；次生矿物是 通过一系列的外力地质作用形成的，如方解石、白云石等；变质矿物 是通过变质作用形成的，如绿泥石

30、、石榴子石等。二、矿物的物理性质矿物的物理性质主要是由它的内部构造和化学成分决定的。不同 的矿物其化学成分和内部构造是不同的。其主要物理性质包括矿物的形态、颜色、条痕、透明度、光泽、解理、断口、硬度等。1.矿物的形态指矿物晶体外形和集合体的状态。每种矿物一般都具有一定的形 态，因而可以帮助识别矿物。常见晶体形状有柱状、粒状、纤维状、 板状、片状、结核状等。集合体的形态主要有纤维状、钟乳状、鲕状、 土状和块状等。2.颜色指矿物新鲜面显示的颜色。它是矿物最明显、最直观的物理性质， 常以标准色谱的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，以及白、灰、黑来说 明矿物颜色。根据矿物产生的原因可分为自色、他色和假色。矿

31、物本 身所固有的颜色为自色，自色对鉴定矿物具有重要的意义。他色是由 于矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物本身的成分无关。假色是由 于某种物理原因（如光的折射、散射）所引起的。3.条痕条痕是矿物粉末的颜色，一般指矿物在白色无釉瓷板上擦划时所 留下的粉末痕迹。条痕对不透明、深色、金属矿物具有鉴定意义。4.光泽矿物反射光线的能力称为矿物的光泽。根据反光强弱用类比方法 分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。绝大多数造岩矿物属非金 属光泽。非金属光泽包括：玻璃光泽，反射较弱，如同玻璃表面所 呈现的光泽；油脂光泽，如同油脂反光一样；丝绢光泽，如同丝 绢反光一样；珍珠光泽，如同珍珠表面所呈现的光泽。还有蜡状

32、光 泽、土状光泽等。5.透明度矿物透过光线的程度称为矿物的透明度。肉眼鉴定矿物时，根据 透明度的差别分为透明矿物（如水晶、冰洲石）、半透明矿物（蛋白石） 和不透明矿物（磁铁矿、黄铁矿）。透明度是相对的概念，通常矿物的 透明度与厚度变化有关，同样的矿物，厚度越大透明度越差。6.硬度矿物抵抗外力刻划和摩擦的能力称为矿物的硬度。一般确定矿物 硬度时常用两种矿物相对刻划的方法确定，国际公认的“摩氏硬度计” 以常见的 10 种矿物为标准，从低到高分为 10 级，见表 1-1。摩氏硬度计摩氏硬度12345678910代表矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石长石石英黄玉刚玉金刚石表 1-1在野外鉴别矿物硬度时，还可

33、采用简易鉴定方法来测试其相对硬 度，即利用指甲（22.5）、小刀（55.5）、玻璃片（5.56）和钢刀（67） 等粗略判定。矿物的硬度是指单个晶体的硬度，而纤维状、放射状等 集合方式对矿物硬度有影响，难以测定矿物的真实硬度。7.解理与断口 矿物受外力打击后能沿一定方向裂开成光滑平面的性质称为解 理，其裂开的面为解理面。根据解理发育的程度可将解理分为极完全 解理（如云母）、完全解理（如方解石）、中等解理（如长石）和不完全解 理（如磷灰石）。具有解理的矿物严格受其内部格子构造的控制，形成解理的组数 不同、矿物各异。有的沿着一组平行方向发育的称为一组解理，有的沿两个方向发育的为二组解理，还有的沿三个

34、方向发育的为三组解理容易出现解理的方向越不易发生断口。8.其他性质 矿物除上述几种物理性质外，有些矿物还具有独特的性质，如磁 性、弹性、挠性、发光性、人的感官感觉等。在鉴定矿物时，要善于 抓住主要矛盾，注意比较各种矿物的异同点，找出各种矿物的特殊点。三、常见的造岩矿物 矿物的种类繁多，一种矿物之所以不同于别的矿物，是由于其化 学成分、内部构造和物理性质三个方面有别于其它矿物。下面介绍最 常见的造岩矿物。石英（Si0j:无色，因含杂质等可呈各种颜色，无解理，断口有 油脂光泽，硬度7 度，透明度较好，晶形为六方柱状、锥状，集合体 为晶簇状，玻璃光泽，化学性质稳定，抗风化能力强，含石英越多的 岩石，

35、岩性越坚硬。石英广泛分布在各种岩石和土层中，是重要的造 岩矿物。正长石（KAlSiO）:呈短柱状或厚板状，颜色为肉红色或黄褐色38或近于白色，玻璃光泽，硬度6 度，中等解理，两组解理面近于900 正交，易于风化，完全风化后形成高岭石、绢云母、铝土矿等次生矿 物。斜长石mNa（AlSiO）Ca（A1Si0）:呈长柱状、板条状，白色3 8 3 8 至暗灰色，玻璃光泽，硬度 6 度，中等解理，两组解理面呈 860 左右 斜交，易于风化，解理面上有细条纹，其成分以Na+为主的称为酸性 斜长石，以Ca2+为主的称基性斜长石，二者之间的为中性斜长石。斜 长石是构成岩浆岩最主要的矿物。白云母KAl AlSi

36、 0 （OH）:呈片状、鳞片状，薄片无色透明，3 l02珍珠光泽，硬度 23 度，薄片有弹性，一组极完全解理，具有高的 电绝缘性，抗风化能力较强，主要分布在变质岩中。黑云母K（Mg、Fe） AlSi 0 （OH）:呈片状、板状，颜色深黑，3 l02其他性质与白云母相似，易风化，风化后可变成蛭石，薄片失去弹性。 当岩石含云母较多时，其强度降低。黑云母广泛分布于岩浆岩和变质 岩中。角闪石NaCa （Mg、Fe、Al） （Si、Al） 0 （OH）:呈长柱状、254 ll 22针状，颜色暗绿至黑色，玻璃光泽，硬度6度，中等解理，两组解理 交角 560，较易风化，风化后可形成粘土矿物、碳酸盐及褐铁矿等

37、， 多产于中、酸性岩浆岩和某些变质岩中。辉石（Ca、Mg、Fe、Al）（Si、Al） 0 ：呈短柱状、粒状，黑色，26玻璃光泽，中等解理，两组解理面交角 870，较易风化，多产于基性或超基性岩浆岩中。橄榄石(Mg、Fe) Si0:呈粒状集合体，橄榄绿色，玻璃光泽，24硬度6.57度，断口贝壳状，常见于超基性岩浆岩中，易风化。方解石(CaC0):呈菱面体或六方柱，无色或乳白色，玻璃光3泽，硬度3 度，三组完全解理，与稀盐酸有起泡反应。方解石是组成 石灰岩的主要成分，用于制造水泥和石灰等建筑材料；也可用作为电 气及炼钢的熔剂等。白云石CaMg(C0):菱面体，集合体呈块状，灰白色，硬度为323.5

38、4 度，遇稀盐酸时有微细气泡。石膏CaS0 - 2H0:集合体呈致密块状或纤维状，一般为白色，42硬度为 2 度，玻璃光泽，一组完全解理，广泛用于水泥、建筑、医学 等方面。粘土矿物，泛指各种形成粘土的矿物。高岭石 Al(A1Si0)4 4 10(OH):常呈致密块状、土状，白色，土状光泽，硬度近于1度，干8燥时粘舌， 易捏成粉末， 湿润具有可塑性；蒙脱石 (AlMg)23Si 0(OH) - 2H0:呈土状、块状，白色，土状光泽，硬度为110 2 2度，吸水性很强，吸水后体积可膨胀几倍至十几倍，具有很强的吸附 力和阳离子交换性能。伊利石 KAl(Al、 Si)Si0(OH) 2H0:1 2 3

39、 10 2 2呈块状，白色，不具膨胀性和可塑性，因产于美国伊利诺斯州而得名。蛇纹石Mg(Si 0 )(0H):集合体呈致密块状，颜色黄绿；腊状4 10 8光泽，硬度2.53.5 度，断口平坦，可作室内装饰材料，为富镁质超基性岩等变质后形成的主要变质矿物，常与石棉共生。绿泥石(Ms、Fe、Al)(Si、Al) 0 OH:集合体为隐晶质土状4 10 8 或片状，浅绿到深绿色，玻璃光泽，一向中等解理，薄片有挠性无弹 性，硬度22.5度，强度较低，是长石、辉石、角闪石、橄榄石等的 次生矿物，在变质岩中分布最多。滑石Mg (Si 0 )(0H):集合体呈致密块状，白色、淡黄色、淡34 l02绿色，珍珠光

40、泽，硬度1度，富有滑腻感，为工业上常用原料，是富镁质超基性岩、白云岩等变质后形成的主要变质矿物。石榴子石AB(Si0):晶体菱形十二面体或粒状，颜色随成分2 2 4 3而异，玻璃光泽，硬度6.57.5 度，无解理，主要用作研磨材料。黄铁矿FeS :立方体，颜色为浅黄铜色，金属光泽，不规则断2口，硬度为 66.5 度，易风化，风化后生成硫酸和褐铁矿，常见于岩 浆岩和沉积岩的砂岩和石灰岩中。第四节 岩 浆 岩一、岩浆岩的形成岩浆是处于地壳深处高温、高压状态下呈流动状态的成分复杂的 硅酸盐熔融体。岩浆经常处于活动状态中，当地壳发生变动或受到其 它内力作用时，它就会沿地壳的软弱带或裂缝上升，侵入地壳中

41、或喷 发到地表来，由于温度降低使之冷凝形成了岩浆岩。岩浆岩按其生成环境可分为侵入岩和喷出岩。岩浆侵入地壳内 部，在高温下缓慢冷却结晶而成的岩浆岩，称为侵入岩。如果在岩浆 源附近凝结的称深成侵入岩；如果是在接近地表不远的地段凝结而成 的岩石称浅成侵入岩。岩浆喷出地表冷凝而成的岩石称喷出岩。岩浆岩生成的空间位臵和形 状大小称岩浆岩的产状。按照岩浆 活动和冷凝成岩的情况，岩浆岩体 可具有各种复杂的产状 （如图 1-5 所示）。喷出岩的产状有熔岩流、熔岩被、火山堆等；侵入岩的产状有图 1-5 岩浆岩的产状岩基、岩株、岩盘、岩床、岩脉、岩墙等。二、岩浆岩的主要特征岩浆岩的矿物组成组成岩浆岩的矿物大约有3

42、0多种，主要的只有十几种，按照它们 的化学成分和颜色可以分为硅铝矿物（浅色）和硅镁矿物（深色），前者 主要是长石、石英和白云母，后者主要是黑云母、角闪石、辉石和橄 榄石。岩浆岩的矿物成分既可反映岩石的化学成分和生成条件，又是岩 浆岩分类命名的主要依据之一。由于二氧化硅几乎是所有岩浆岩最重 要的化学组成，它的含量在一定程度上决定着岩石的性质，因此通常 按二氧化硅含量的不同，把岩浆岩分为四大类，见表1-2。岩浆岩按Si02的含量分类化学成分酸性岩中性岩基性岩超基性岩SiO 含量(%)65 7555 6545 55452.岩浆岩的结构和构造（1）岩浆岩的结构 是指组成岩石的矿物颗粒的结晶程度、晶粒大

43、小、形态及晶粒之间的相互结合方式。岩浆岩的结构和构造，反映 了岩石形成环境和物质成分变化的规律性，是鉴定岩浆岩的重要标志 之一，还直接影响岩石的物理力学性质。岩浆岩的结构根据其结晶程度可分为全晶质结构、半晶质结构、 非晶质结构，如图1-6所示。全晶质结构是指岩石全部由结晶的矿物 颗粒组成；半晶质结构是指岩石由结晶的矿物颗粒和未结晶的玻璃质 组成；非晶质结构又称玻璃质结构，岩石全部由熔岩急骤冷凝而成的 玻璃质组成。根据颗粒相对大小分为等粒、不等粒。等粒结构指的是 岩石中同种矿物颗粒大小相近；不等粒结构，是指组成岩石的主要矿l-全晶质结构；2-半晶质结构；3-晶质结构（玻璃质结构） 浅成侵入岩多为

44、斑状结构；喷出岩多为隐晶质致密结构（晶粒很小， 肉眼不能识别）和玻璃质结构（矿物没有结晶，为玻璃质），有时为斑 状结构。（2）岩浆岩的构造 是指岩石中各种矿物在空间排列及充填方式 上所表现出来的外表特征。常见的构造形式有：块状构造 岩石中的矿物分布比较均匀，在排列上无特殊规律， 则称为块状构造。块状构造是大部分侵入岩所具有的构造。流纹状构造 喷出地表的岩浆在流动中逐渐凝固，在形成的岩石类型酸性中性基性讎性SiQ含量（）75655555-45岩髓 矽浆g瞅床等种类很多,册F常见的岩3浆岩及其特%征分述口下：（少见）全晶质、显晶质、粒状等结构,块状瞬花岗岩正长岩胀岩牌长岩敝岩25表1-3上留有流动

45、的纹理，这种形式称为流纹状构造。气孔及杏仁状构造 当熔岩喷出时，由于温度和压力骤然降低， 岩浆中大量挥发性气体被包裹于冷凝的玻璃质中，气体逐渐逸出，形 成各种大小和数量不同的孔洞，称气孔构造。有的岩石气孔极多，以 至岩石呈泡沫状块体，如浮岩。如果孔洞中被后期次生方解石、蛋白 石等矿物充填，形如杏仁称为杏仁状构造。三、岩浆岩的分类及常见的岩浆岩岩浆岩是根据岩石的化学成分、产状、结构、构造等方面的综合 特征分类，见表1-3。岩浆岩分类表酸性岩类花岗岩：属深成岩，多呈肉红色、灰白色，主要矿物为石英、正 长石和酸性斜长石，次要的有黑云母和角闪石等，全晶质等粒结构， 块状构造。花岗岩分布广泛，抗压强度大

46、，质地均匀坚实，颜色美观， 是优质的建材。产状多为岩基、岩株，可作为良好的建筑物地基和天 然建筑材料。花岗斑岩：属浅成岩，成分与花岗岩相似，不同的是具有斑状结 构，斑晶主要有钾长石、石英或斜长石，块状构造。流纹岩：属喷出岩，呈灰白色、紫红色，斑状结构，斑晶多为斜 长石或石英或正长石，流纹状构造，抗压强度略低于花岗岩。它也可 为良好的建筑材料，但是若作为建筑物地基时，需要注意下伏岩层和 接触带的性质。中性岩类正长岩：属深成岩，肉红色、浅灰色，全晶质等粒结构或似斑状 结构，块状构造，主要矿物为正长石，次要矿物有黑云母、角闪石， 含极少量石英，较易风化。粗面岩：属浅成岩，斑状结构，斑晶为正长石，块状

47、构造，表面 具有细小孔隙，表面粗糙。闪长岩：属深成岩，灰色或浅绿灰色，主要矿物为中性斜长石和 角闪石，次要有黑云母、辉石等，全晶质等粒结构，块状构造。闪长 岩结构致密、强度高，且具有较高的韧性和抗风化能力，是优质建筑 石料。安山岩：属喷出岩，灰绿色、灰紫色，斑状结构，斑晶为角闪石 或基性斜长石，块状构造，有时为气孔构造或杏仁构造，是分布较广 的中性喷出岩。基性岩类辉长岩：属深成岩，灰黑、黑色，主要矿物为基性斜长石和辉石， 次要矿物成分有橄榄石和角闪石，全晶质等粒结构，块状构造。辉长 岩强度较高，抗风化能力强，分布不广，在河北一带分布较多。玄武岩：属喷出岩，灰黑色、黑色，隐晶质结构或斑状结构，斑

48、 晶为橄榄石、辉石或斜长石，常见气孔状构造、杏仁状构造。玄武岩 致密坚硬、性脆、强度较高，但是多孔时强度较低，易风化。第五节 沉 积 岩一、沉积岩的形成沉积岩是指在地壳地表常温常压条件下，遭受外动力地质作用破 坏的风化物及有机质，经过搬运、沉积、压固、胶结形成层状的岩石。 沉积岩广泛分布于地壳表层，占陆地面积的75，大洋底部几乎全部 为沉积岩或沉积物所覆盖。在沉积岩中蕴藏着大量的沉积矿产，比如 煤、石油、天然气等，同时各种建筑物如道路、桥梁几乎都以沉积岩 为其地基，而且也是建筑材料的重要来源。二、沉积岩的主要特征1.沉积岩的物质组成(1)碎屑物质 由于机械破坏作用使原来的岩石破碎而形成的碎 屑

49、状态的物质，其中主要有矿物碎屑、岩石碎屑、火山碎屑等。(2)粘土矿物 主要是一些铝硅酸盐类矿物的岩石，经化学风化 作用所形成的次生矿物，如高岭石、伊利石、蒙脱石等。这些矿物粒 径dO.002mm,具有很强的亲水性、可塑性和膨胀性。化学沉积矿物 由于水以及溶于水中的酸、氧、二氧化碳等 作用，使岩石分解，可溶部分溶于水中，在一定的环境下，从溶液中 沉淀结晶或生物作用形成的矿物，如方解石、白云石、石膏、铁锰的 氧化物及氢氧化物等。有机质及生物残骸 由生物残骸或有机化学变化而形成的物 质，如贝壳、泥炭及其它有机质等。胶结物 是指沉积岩中微细的、能把松散的碎屑物胶结起来 的物质，常见的胶结物有以下几种：硅质(Si0