工程地质课件：矿物与岩石

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工程地质

矿物与岩石本章知识点【知识点】地质作用及类型，地质年代的概念、相对年代与绝对年代的确定方法；常见矿物的性质；三大岩类的形成、结构和构造，常见岩石的鉴别；地质构造；地貌学概述。【重点】矿物及岩石的鉴别，地质作用类型、地质图的阅读。【难点】常见矿物及岩石的鉴别、常见地质构造的辨识。【导读问题】岩土从何而来？沉睡亿年仍会说话的石头是什么东东？常见的地质构造对工程有何影响？地貌是如何影响工程建设的？矿物与岩石构成地壳物质的基本单元就是化学元素。矿物：在各种地质作用中所形成的天然单质元素或化合物地壳←岩石（岩石-土）←矿物←化学元素2.1矿物2.1.1概念2.1.2矿物的分类1、矿物的化学成分及化合物的化学性质分类：自然元素矿物如金，金刚石、石墨、硫磺、铜、银、汞卤化物矿物如石盐、钾盐、萤石等硫化物矿物黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、雄黄等氧化物和氢氧化物矿物如赤铁矿、磁铁矿、石英等。硫酸盐矿物石膏、芒硝、重晶石等碳酸盐矿物如方解石、孔雀石硅酸盐矿物如云母、长石、角闪石、辉石、橄榄石等硅酸盐矿物种类繁多，约占已知矿物种数的1/4，占地壳总重量的85%，最常见的就是长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等几种。2.1.2矿物的分类2、从结晶学的角度上可划分为结晶质矿物和非晶质矿物：3、在实际中还常常划分为原生矿物和次生矿物，金属矿物和非金属矿物，矿石矿物和脉石矿物，造岩矿物和非造岩矿物（造矿矿物）、农用矿物和药用矿物等原生矿物：一般是由岩浆冷凝生成的，如石英、长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石、石榴石等。次生矿物：一般是由原生矿物经风化作用直接生成的，如高岭石、蒙脱石、伊里石、绿泥石等；或在水溶液中析出生成的，如方解石、石膏、白云石等。造岩矿物：组成各种岩石的常见矿物角闪石云母岩盐单体形态（固态结晶矿物）指单个矿物晶体的结晶外形一向延长型两向延长型三向延长型2.1.3矿物的形态矿物的形态是矿物的单体及集合体的形状。矿物集合体形态同种矿物聚集在一起成群产出所构成的组合形态2.1.3矿物的形态矿物集合体形态同种矿物聚集在一起成群产出所构成的组合形态从左至右依次为：针状；纤维状；葡萄状；片状；结核状；放射状；鮞状；簇状2.1.3矿物的形态光学性质颜色和条痕2.1.4矿物的物理力学性质颜色矿物对不同波长可见光吸收程度的不同反映，它是指矿物新鲜表面在自然光下呈现的颜色，取决于矿物的化学成分及其所含的杂质按成色原因，有自色、他色、假色之分自色是矿物固有的颜色，比较固定。他色是矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物的本身性质无关。他色不固定，随杂质的不同而异。假色是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的。如方解石解理面上常出现的彩虹。假色对某些矿物具有鉴定意义。光学性质颜色和条痕条痕指矿物粉末的颜色用毛瓷板（没上釉的瓷板）刻划检验观察的颜色.有的矿物有好几种颜色,但条痕比较固定的.2.1.4矿物的物理力学性质指矿物表面对可见光的反射能力.即新鲜面上的光亮程度。根据反射能力自强而弱分为:光泽金属光泽：方铅矿、黄铁矿半金属光泽：赤铁矿非金属光泽:金刚光泽:金刚石玻璃光泽：长石、石英（水晶）油脂(脂肪)光泽：滑石或石英断口丝绢光泽:纤维石膏珍珠光泽:云母土状光泽:高岭石2.1.4矿物的物理力学性质力学性质解理:矿物受外力作用时，沿晶体格架一定方向裂破成平面的性质.裂开的平面就是解理面分级：极完全解理:完全解理:方解石中等解理长石、角闪石不完全解理:无解理:石英云母橄榄石云母中等解理2.1.4矿物的物理力学性质断口：矿物受外力打击后，形成的各种凹凸不平的不规则的断裂面

贝壳状：石英土状：高岭土、铝钒土参差、锯齿状：黄铁矿、自然铜贝壳状锯齿状参差状土状2.1.4矿物的物理力学性质硬度矿物抵抗外力刻划等机械作用的能力刻划硬度压入硬度研磨硬度摩氏硬度:1822年德国矿物学家摩氏（FriedrichMohs）提出用10种矿物来衡量矿物的硬度2.1.4矿物的物理力学性质硬度矿物抵抗外力刻划等机械作用的能力2.1.4矿物的物理力学性质压入硬度也称维氏硬度是一种绝对硬度。利用一个四方锥的金刚石作为压入器，当压入器负载一定的重量P(kg)后，在被测矿物的光面上，就形成一个四边形衔痕，测定该陷痕的对角线长度d(mm)后，可以按下列公式算出欲测矿物的维氏硬度：

硬度矿物抵抗外力刻划等机械作用的能力2.1.4矿物的物理力学性质其他力学性质脆性（Brittle）：矿物受外力作用（如刀刻、锤击）时易破碎的性质。脆性与矿物硬度无关。具脆性的矿物如石盐、萤石、金刚石等。延展性（Malleable，ductility）：矿物在锤击或拉引下容易形成薄片或细丝的性质。通常温度增高，矿物延展性增强。自然金、自然铜、自然银等具有很好的延展性。弹性（Elastic）：矿物因受外力而变形，当外力除去后，在弹性限度内，能恢复原状的性质。如白云母等。挠性（Flexible）：矿物因受外力而变形，当外力除去后，不能恢复原状的性质。如绿泥石、滑石、蛭石等。2.1.4矿物的物理力学性质肉眼鉴定常见矿物就其化学成分而言，绝大多数为硅酸盐，其余为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等造岩矿物:组成各种岩石的常见矿物，通常称为造岩矿物2.2.3常见矿物及其主要特征抓住其主要特征；综合考虑颜色、晶形、光泽、硬度、解理等特征；考虑矿物生成条件及其共生矿物。黄铁矿详实验室2.1.5常见矿物及其主要特征石英石英SiO2Return赤铁矿褐铁矿CaCO3Return方解石白云石CaMgCO3(OH)2白云石石膏蛇纹石晶形颜色光泽硬度解理盐酸反应定名甲矿物规则白玻璃光泽

3三组完全解理起泡？乙矿物规则白玻璃光泽

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无无？2.1.5常见矿物及其主要特征石英长石云母岩石:地质作用过程中由一种或多种矿物或由其它岩石和矿物的碎屑所组成，具有一定的结构和构造的矿物集合体.2.2岩石按成因分为岩浆岩(magmaticrock)沉积岩(sedimentaryrock)变质岩(metamorphicrock)概念、形成、结构、构造特征、典型岩石岩石的分类结构：岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及其彼此间的排列和充填方式构造：岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组成部分间的排列组合方式问题：结构和构造的区别在哪里？2.2岩石2.2.1岩浆岩概念：由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成的岩石形成2.2.1岩浆岩概念：由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成的岩石形成浅色矿物:斜长石,石英,正长石,白云母;

形成酸性、中性岩浆岩.暗色矿物:橄榄石,辉石,角闪石,黑云母;

形成基性、超基性岩浆岩.注意：主要矿物:>10%次要矿物：1~10%.角闪石石英化学成分：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti矿物成分：物质成份2.2.1岩浆岩产状主要指岩体的形态、大小和围岩的接触关系。2.2.1岩浆岩结构:是指矿物的结晶程度,颗粒大小,形状及矿物间组合方式所反应出来的特征.按结晶程度火成岩的结构与构造2.2.1岩浆岩全晶质结构：岩石全部由结晶质矿物组成。半晶质结构：岩石由结晶质矿物和非晶质矿物组成非晶质结构：岩石全部由非晶质矿物组成，又称玻璃质结构。结构:是指矿物的结晶程度,颗粒大小,形状及矿物间组合方式所反应出来的特征.按岩石中矿物颗粒的绝对大小分火成岩的结构与构造隐晶质结构2.2.1岩浆岩（1）显晶质结构：

按矿物颗粒的粒径大小又可分为：粗粒结构：颗粒粒径>5mm；中粒结构：颗粒粒径l～5mm；细粒结构：颗粒粒径0.1～1mm；微粒结构：颗粒粒径<0.1mm。（2）隐晶质结构：（3）玻璃质结构：细粒结构中粒结构粗粒结构按岩石中矿物颗粒的相对大小划分火成岩的结构与构造2.2.1岩浆岩（3）斑状结构和似斑状结构：岩石由两组直径相差甚大的矿物颗粒组成，其大晶粒散布在细小晶粒中，大的叫斑晶，细小的叫基质。基质为隐晶质及玻璃质的，称为斑状结构；基质为显晶质的，则称为似斑状结构。（1）等粒结构：岩石中的矿物全部是显晶质粒状，同种主要矿物结晶颗粒大小大致相等。等粒结构是深成岩特有的结构。（2）不等粒结构：岩石中主要矿物的颗粒大小不等，且粒度大小成连续变化系列。似斑状结构斑状结构——矿物颗粒相对大小岩浆岩的结构等粒结构连续不等粒结构不等粒结构斑状结构似斑状结构粗粒-中粒-细粒岩浆岩的结构结晶程度晶体大小自形程度相互关系全晶质结构/玻璃质结构/半晶质结构自形粒状结构/半自形粒状结构/它形粒状结构条纹结构/文象结构/蠕虫结构/反应边结构/环带结构/包含结构绝对大小相对大小等粒结构/不等粒结构斑状结构/似斑状结构细粒结构/中粒结构/粗粒结构1mm5mm总体总体总体局部结构构造:岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组成部分之间的排列和充填方式。火成岩的结构与构造2.2.1岩浆岩(1)块状构造:无定向排列,各部份均匀分布，花岗岩、闪长岩;(2)流纹构造:岩石中有不同颜色的条纹,是熔岩流动时物质成份作定向排列所致.如流纹岩.流纹构造块状构造构造:岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组成部分之间的排列和充填方式。火成岩的结构与构造2.2.1岩浆岩(3)气孔构造:熔岩冷却时尚末逸出的气体形成大小不一的气孔.如玄武岩、安山岩(4)杏仁构造:喷出岩的气孔被后来的次生矿物所充填.柱状节理构造绳状构造火成岩的结构与构造2.2.1岩浆岩按形成环境和深度(1)侵入岩深成岩浅成岩(2)喷出岩3km按SiO2含量（酸度）酸性岩>65%多由浅色矿物组成中性岩:52-65%颜色较深基性岩:45-52%颜色深超基性岩:<45%颜色深2.2.1岩浆岩——分类常见岩浆岩花岗岩2.2.1岩浆岩六合桂子山“石柱林"是一千万年以前火山爆发时玄武岩浆喷到地面冷却后产生的六棱形、五棱形等不同形态的“柱状节理"，形成现在这种鬼斧造就，利剑万箭齐发射苍穹的壮观场面南京六合国家地质公园火山碎屑岩的结构和构造（1）集块结构：由粒径大于64mm的火山碎屑为主（>50%）所组成（2）火山角砾结构：由含量大于50%的2-64mm的火山角砾所组成。（3）凝灰结构：主要由小于2mm的火山碎屑（火山灰）所组成2.2.1岩浆岩（1）集块结构（2）火山角砾结构（3）凝灰结构：2.2.2沉积岩成因：沉积岩是由风化的碎屑物和溶解的物质经过搬运作用、沉积作用和成岩作用而形成的岩石。碎屑物质：原生矿物(石英、长石、白云母)及岩石的碎屑粘土矿物：化学沉积矿物：有机物质或生物遗骸高岭石、蒙脱石、水云母方解石、白云石、石膏、岩盐、铁和锰的氧化物或氢氧化物等如贝壳、石油等

成分2.2.2沉积岩a.按颗粒大小:砾状.（>2mm）砂质（2~0.05）.粉砂质（0.05~0.005）b.按形状分(磨圆程度):圆状.棱角状.结核状、鲕状c.按紧密程度分:致密的.松散的.半胶结的d．按胶结物的成份：硅质、铁质、钙质泥质、石膏质胶结结构岩石组成部分的颗粒大小、形状及胶结特性。一般有碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构四种。碎屑结构2.2.2沉积岩碎屑岩的胶结物：硅质——强度高铁质——易氧化钙质——易溶解泥质——易软化胶结类型：基底式胶结(a)孔隙式胶结(b)接触式胶结(c)

(a)(b)(c)碎屑岩的胶结类型泥质结构2.2.2沉积岩由50%以上的直径小于<0.005mm的细小碎屑和黏土矿物颗粒组成结构，如泥岩、页岩。结构岩石组成部分的颗粒大小、形状及胶结特性。一般有碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构四种。化学（结晶）结构由化学沉淀或胶体重结晶所形成的结构，又称结晶结构，如石灰岩、白云岩。2.2.2沉积岩结构岩石组成部分的颗粒大小、形状及胶结特性。一般有碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构四种。生物结构由30%以上生物遗体或碎片所组成的岩石结构生物碎屑结构、贝壳结构、珊瑚结构2.2.2沉积岩结构岩石组成部分的颗粒大小、形状及胶结特性。一般有碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构四种。泥晶菊石灰岩

构造，是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。指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。层理构造含义类型水平层理单斜层理交错层理2.2.2沉积岩层厚类型巨厚层(>1m);厚层(0.5-1m);中厚层(0.1-0.5m);薄层(0.1m)产状类型正常.夹层.变薄.尖灭.透镜体.互层.层理构造2.2.2沉积岩层面构造岩层层面上由于水流、风、生物活动、阳光暴晒等作用留下的痕迹.波痕在现代河床、湖滨、海滩以及干旱地区的沙丘表面上，常形成一种由流水、波浪、潮汐、风力作用产生的波浪状构造干裂在现代河滩、湖滨、海边等泥质沉积物上，常可见到多角形的裂纹，称为干裂，又称泥裂。2.2.2沉积岩层面构造岩层层面上由于水流、风、生物活动、阳光暴晒等作用留下的痕迹.雨痕系雨点降落在未固结的泥质、砂质沉积物表面，所产生圆形或椭圆形的凹穴2.2.2沉积岩缝合线：岩层中的锯齿状曲线，与层面平行（但有例外）结核构造结核是成分、结构、构造及颜色等与周围沉积物(岩)不同的、规模不大的团块体。结核形态很多，有球状、椭球状、不规则团块状等。2.2.2沉积岩化石经石化作用保存在沉积岩中的动植物遗骸和遗迹。沉积岩的分类沉积岩分类简表黏黏土岩2.2.2沉积岩碎屑岩砾岩红色砂岩，由于肉红色钾长石而呈红色常见的沉积岩2.2.2沉积岩黏土岩类常见的沉积岩2.2.2沉积岩泥岩泥岩崩解黏土岩类常见的沉积岩2.2.2沉积岩页岩油页岩变质作用的因素：（1）高温（岩浆、地壳深处、构造运动的热）-重结晶、化学反应如石灰岩—大理岩（重结晶）（2）高压（上覆岩层的压力、构造运动或岩浆活动的挤压力）-如石榴子石（3）新的化学成分的加入（热液和挥发性气体）-产生新的变质矿物概念地壳中原来的岩石，由于地壳运动和岩浆活动等的影响，在高温、高压及化学活动性很强的气体和液体作用后，在固体状态下，导致原来岩石的矿物成分、结构和构造发生一系列变化而形成的新岩石。2.2.3变质岩（1）接触变质作用变质作用的类型及代表性岩石代表性岩石大理岩、石英岩等。

2.2.3变质岩地点：在岩浆岩体与围岩接触带上影响因素主要由岩浆活动所带来的热量及活动性流体所引起特点高温低围压（2）动力变质作用变质作用的类型及代表性岩石代表性岩石糜棱岩等。

2.2.3变质岩作用过程：在构造变形、变位过程中所产生的定向压力的作用下，使岩石发生变形、破碎以及伴随的重结晶等作用。地点发生在相邻的两个岩石块体之间发生相对错动的接触面附近上作用过程在大区域范围内发生，并由温度、压力及化学活动性很强的流体等多种因素，共同引起的一种变质作用。岩石圈洋壳大陆壳低温高压带高温低压带高温高压带代表性岩石板岩、千枚岩、片岩等

（3）区域变质作用变质作用的类型及代表性岩石2.2.3变质岩作用范围：区域变质作用影响的范围可达数千至数万km２以上，影响深度可达30km以上，温度在200-800℃之间。变质作用的类型及代表性岩石2.2.3变质岩1、变质矿物石榴子石绿泥石蛇纹石滑石蛇纹石石英钾长石钠长石白云母黑云母。变质岩的成分2.2.3变质岩一般矿物钾长石变余砾状结构变余砂状结构(1)变余结构:变质岩中残留有原岩的结构,变质作用不彻底变质岩的结构2.2.3变质岩指构成岩石的各矿物颗粒的大小、形状以及它们之间的相互关系斑状变晶结构(2)变晶结构:是原岩在固态条件下发生重新结晶形成的结构变质岩的结构2.2.3变质岩碎裂结构糜棱结构(3)碎裂结构:在定向压力影响下，使岩石中的矿物颗粒发生弯曲、破裂、断开，甚至研磨成细小的碎屑或岩粉被胶结而成的结构。变质岩的结构2.2.3变质岩（2）块状构造片麻状构造板状构造变质岩的构造指岩石中各种矿物的空间分布特点和排列状态2.2.3变质岩（1）片理构造指岩石中矿物定向排列所显示的构造，是变质岩中最常见、最具有特征性的构造。片麻状、片状、千枚状、板状、条带状构造岩石中矿物颗粒无定向排列所表现的均一构造。指混合岩化过程中，外来物质沿着片状、片麻状岩石注入时形成眼球状或透镜状的团块，断续分布，常有定向排列，当此眼球含量增多时，可成串珠状断续连接，并逐步过渡为条带状构造。眼球状花岗片麻岩大眼瞪小眼变质岩的构造指岩石中各种矿物的空间分布特点和排列状态2.2.3变质岩(3）眼球状构造岩类构造名称主要亚类及其矿物成分原岩片理状岩类片麻构造片麻岩花岗片麻岩：长石、石英、云母为主，其次为角闪石，有时含石榴子石角闪石片麻岩：长石、石英、角闪石为主，其次为云母，有时含石榴子石中酸性岩浆岩，黏土岩、粉砂岩、砂岩片状构造片岩云母片岩：云母、石英为主，其次有