《工程地质岩石》PPT课件.ppt

第二章 地壳的物质组成（变质岩） 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 变质岩 变质作用地壳中已经形成的岩石在基本上处于固体 状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿 物成分、化学成分、岩石结构和构造变化的地质作用。变质 作用形成变质岩。 一、变质作用的因素 （一）温度 主要有来自地球内部的热能（地热、岩浆热、岩石断裂 产生的高温等），不同区域，不同深度，热能也不同。温度 升高增加了岩石内部质点的活动性，因而使岩石产生物理化 学变化： 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 1.重结晶作用使晶粒细小的岩石变成晶粒粗大的岩石。 石灰岩大理岩 泥质岩角岩 石英砂岩石英岩 2.形成新的矿物使岩石内部物质重新组合，非晶质变为 结晶质，形成新的矿物。 脱水 蛋白石 石英 高岭石 红柱石+石英+水 加热 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 钙长石 橄榄石 石榴子石 1.静压力（均衡压力或围压）由上覆岩层的重力引起 的。静压力使岩石的体积缩小，密度加大，变的致密坚硬， 并形成新的矿物。如 ： （二）压力 压力增大往往伴随着温度升高，因此在温度、压力的共 同作用下，也会产生重结晶并形成新的矿物。 CaAl2SiO8+(MgFe)2SiO4 Ca(MgFe)2Al2(SiO4)2 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 2.定向压力（侧压力、动压力、应力） 由构造运动或岩浆活动引起的挤压力，使岩石中矿物垂 直于压力方向排列产生片理构造、片麻状构造等。同时还能 形成新的矿物：石英 、云母 、绿泥石 、石墨等。 第二章 地壳的物质组成（变质岩） （三）具有化学活动性的流体 1.来源：主要来自岩浆和深层热水溶液，也可以是原来的岩 石中的流体。 2.成分：主要是水、二氧化碳以及氧、氟、氯、硼、磷等 易挥发性组分。 3.作用方式：流体与温度、压力等共同作用，活动在岩石的 破碎带、接触带以及矿物颗粒间的空隙中，与周围物质进行 一系列反应，将岩石中的一些元素熔滤出来，引起岩石物质 成分的变化。如： 橄榄石 蛇纹石；辉石 绿泥石、绢云母； 黑云母 绿泥石、绢云母 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 变质岩的特征，最主要的有两点：一是岩石重结晶明显 ，二是岩石具有一定的结构和构造，特别是在一定压力下矿 物重结晶形成的片理构造。 （一）变质岩的矿物成分 一部分矿物是在其它岩石中 也存在的矿物。 还有一部分矿物是在 变质过程中产生的特征变 质矿物。这些矿物是在特 定环境下形成的稳定矿物 ，是鉴别变质岩的标志矿 物。 二、变质岩的特征 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 2、变晶结构原岩在固态 下发生重结晶、变质结晶作用 ，形成的结晶质结构。如：粒 状变晶结构（石英岩、大理岩 ）、鳞片变晶结构（千枚岩、 云母片岩）等。 （二）变质岩的结构 1、变余结构变质程度较 低，重结晶和变质结晶不完全 ，保留有原岩的结构。如：变 余泥质结构（板岩）、变余斑 状结构等。 第二章 地壳的物质组成（变质岩） （三）变质岩的构造 1、变余构造岩石变质后仍保留原岩的构造特征。如： 变余层理构造、变余波痕构造、变余气孔构造等。 2、变成构造原岩通过重结晶、变质结晶形成的构造。如： 斑点构造（斑点板岩）、板状构造（板岩）、千枚状构造（千 枚岩）、片状构造（片岩）、片麻状构造（片麻岩）等。 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 几种类型片理构造之间的联系 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 变质作用的类型示意图 三、变质作用类型及代表岩石 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 根据变质因素和地质条件的不同分为四种类型： （一）接触变质作用 岩浆侵入与围岩接触的地带， 由于温度增高和气水热液 与围岩发生的作用。 1.接触热变质作用以温度增高为主，岩石受热后发生矿 物的重结晶。 泥质岩 斑点板岩、角岩 石灰岩 大理岩 石英砂岩 石英岩 区域变质作用形成的角岩 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 2.接触交代变质作用 除温度以外，来自岩 浆的挥发性物质（气水热 液）与围岩发生交代作用 ，使岩石发生复杂的化学 变化，并产生新的矿物。 最典型的代表是：中、酸 性岩浆与碳酸盐岩石接触 交代，形成矽卡岩，并且 常形成矽卡岩矿床。 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 动力变质作用是指构造运动使岩石产生破碎、变形、重 结晶的一种变质作用。主要出现在断裂带附近，常形成特有 的构造岩、碎裂岩、角砾岩、和糜棱岩等。 （二）动力变质作用（破裂变质作用） 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 变质带 变质因素 变质现象 变质岩 浅变质带 （低级变 ） 温度、静压力不 太高、定向压力强 岩石破碎 重结晶 板岩、千枝岩 、 片岩、石英岩 中变质带 （中级变 ） 温度、定向压力 较强、化学活动 性流体较强、静 压力不很强 重结晶显著片岩、大理岩、 片麻岩 深变质带 （高级变 ） 温度、静压力很 高、定向压力不 一定很强 重结晶极为完好片麻岩、麻粒岩 、 榴辉岩 区域变质作用影响范围可达数千至数万平方公里，影响深 度可达20KM以上，常与强烈的构造运动有关，与一定区域范围 内的构造变形、岩浆活动等同时出现。往往表现出一定的带状 分布。 （三）区域变质作用 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 这是变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用。如 果热流量继续升高则转变为花岗岩化作用，形成地壳深熔 型花岗岩。 混合岩化作用是区域变质作用进一步发展，由于地壳 内部热流量的增大和动力作用的增强，产生深部热液和重 熔岩浆，它们广泛渗透、扩散、交代，并注入围岩中，形 成变质岩基体和长英质脉体组成的混合岩。 （四）混合岩化作用（超深变质作用） 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 动力变质岩 接触变质岩 区域变质岩 混合岩类 碎裂岩 构造角砾岩 糜棱岩 斑点板岩 角岩 大理岩 石英岩 矽卡岩 板岩 千枚岩 片岩 片麻岩 麻粒岩 混合岩化变质岩 混合岩 混合花岗岩 （一）变质岩的分类 四、变质岩的分类及常见变质岩 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 白色、灰白色或各种彩色。由石灰岩或白 云岩重结晶变质而成，具粒状变晶结构， 块状或条带状构造。 主要矿物为方解石 ，遇稀盐酸强烈气泡。强度中等，易于开 采，色泽美丽，是一种很好的建筑装饰石 料和雕刻原料。 白色、灰白色，粒状变晶结构，块状构造 。由硅质成分的原岩（石英砂岩、硅质岩 ）经变质作用重结晶形成。石英含量85% ，少量长石、云母和绿泥石。石英岩坚硬 ，抗风化能力很强，是良好的建筑石材， 因硬度很高，开采加工相当难，破碎后可 广泛用作建筑石材。 （二）常见变质岩 大理岩 石英岩 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 具变余泥质结构，板状构造。原岩主要 是泥质岩、泥质粉砂岩等，经较浅的变 质作用而形成，重结晶不明显。主要由 绢云母、石英、绿泥石和粘土矿物组成 。因具有沿板理劈开成石板的特点，能 加工成各种尺寸的石板。 板岩 千枚岩 具显微变晶结构，千枚状构造，片理面 具强丝绢光泽。原岩类型与板岩相似， 但基本上已重结晶。矿物组分为绢云母 、绿泥石、石英、纳长石等。质地松软 、强度低、抗风化能力差易风化剥落， 沿片理倾向容易产生塌落。 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 具变晶结构，片状构造。原岩已全部重结 晶。常见矿物有云母、绿泥石、角闪石、 石英、斜长石等。强度低、抗风化能力差 ，极易风化剥落，岩体也易沿片理倾向坍 落。 具鳞片粒状变晶结构，片麻状构造或条带 状构造。主要由长石、石英、黑云母、角 闪石或辉石等构成。强度较高。可加工劈 成石板做建筑材料，它在垂直片麻理方向 上的强度要大于其它方向的强度。但随着 云母含量增多，强度相应降低，易风化。 是由较强烈的混合岩化作用形成的，由基 体和脉体组成，脉体约含15-50%，以注入 作用为主，交代作用不太强烈，基体与脉 体的界线一般较清楚。 片岩 混合岩 片麻岩 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 三大类岩石都是在特定的地质条件下形成的，但在成因 上又是紧密联系的 在地球形成的早期，岩浆活动十分强烈，地壳中首先出 现的岩石是由岩浆凝固而成的。 自出现了大气圈和水圈以来，各种外力因素开始对地表 岩石一方面进行破坏，一方面又进行建造，出现了沉积岩。 任何岩石都不能回避自然界的改造，因此在一定条件下 又出现了变质岩。 三大类岩石的关系 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 三大类岩石的物质循环示意图 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 三大类岩石对比表 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 一、主要物理性质 1.比重：岩石固体部分单位体积的重量。多介于2.50-2.80之 间。 岩石的主要物理性质和力学性质 2.重度（容重）：岩石单位体积的重量（W/V） 。重度愈大， 其力学性质愈好。 3.孔隙性：岩石中各种孔隙的发育程度。用%表示。 4.吸水性（吸水率）：岩石在通常大气压下的吸水能力。 5.软化性（软化系数）：岩石受水作用后强度和稳定性降低的 特性。其值是饱水状态下的极限抗压强度与干燥状态下的极限 抗压强度之比（1） 。 6.抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性能。 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 二、主要力学性质 1.岩石的变形特性：主要有弹性、塑性、粘性、脆性和延展性 。 2.岩石的强度特性：岩石抵抗外力破坏的能力。 抗压强度：是指岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能 力，在数值上相当于岩石受压破坏时的极限压应力。 抗剪强度：是指岩石抵抗剪切破坏的能力。 抗拉强度：数值上等于岩石单向拉伸时，拉断破坏时的最 大张应力。 岩石变形的表示： 弹性模量：应力和应变之比。（1Pa=1N/m2) 泊松比：横向应变与纵向应变之比。0.2-0.4之间 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 三、影响岩石物理力学性质的因素 1.矿物成分 2.结构构造 结晶岩类：粗晶细晶、结晶非晶的 胶结物的成分：SiCa、Fe泥质 胶结类型：基底胶结孔隙胶结 接触胶结 形成年代：沉积岩形成年代老，固结成岩作用充分 构造：层理和片理存在使之强度和稳定性降低 3.构造裂隙 4.风化程度 第二章 地壳的物质组成（变质岩） 了解岩浆活动，初步掌握岩浆岩产状的基本特征，掌握 岩浆岩的主要特征和常见岩浆岩。 本章学习目标要求 初步了解成岩作用、沉积岩的概念；掌握沉积岩的主要 特征和常见的沉积岩。 了解变质作用的概念、因素、类型；掌握变质岩的主要 特征和常见变质岩。 学习重点 重点是岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因、成分、结构、