《工程地质学》孔宪立-石振明第二章

第二章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；（2）岩浆岩、沉积岩和变质岩的矿物成分、结构和构造特征；（3）风化岩与残积土的工程特性；（4）三大类岩石的鉴定方法；（5）地质年代及其特征。,岩石圈：包括地壳和上地幔的顶部(软流层之上),化学元素,矿物,岩石,地壳,矿产,结合,2.1.1矿物的概念矿物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。,2.1主要造岩矿物,晶体与非晶体,石英晶体（SiO2）,晶体：结晶质点呈规则排列的固体。如：石英晶体，石盐晶体。非晶体：质点无规则排列。如：玻璃质，胶体等。自然界中以晶体矿物为主，也存在非晶质矿物。,2.1.2矿物的物理性质（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，分为自色、他色和假色三种。（二）条痕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。,（三）光泽光泽是矿物表面对光线反射所呈现的光亮。（四）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,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。,断口可按形状分为：贝壳状、锯齿状（纤维石膏）、参差状（黄铁矿）、土状(高岭石）及平坦状（蛇纹石）.,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8种。暗色矿物：橄榄石、辉石、角闪石、黑云母。浅色矿物：长石类（Ca、Na、K长石）、石英、方解石。,2.1.3主要的造岩矿物及其特性,岩石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。自然界的岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。,2.2岩石,2.2.1岩浆岩,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。岩浆岩的类型:,岩浆岩,深成岩,浅成岩,喷出岩,侵入岩,岩浆岩占整个地壳质量的95%，是组成地壳的主要岩石,岩浆岩产状示意图,岩浆岩的结构:指岩石中矿物的颗粒大小、结晶程度与结合方式.,岩浆岩的结构,全晶质结构,半晶质结构,非晶质结构,粗粒结构,中粒结构,细粒结构,微粒结构,斑状结构,玻璃质结构,岩浆岩的构造: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。,岩浆岩的构造,块状构造如花岗岩。,流纹状构造如流纹岩,气孔状构造如玄武岩,杏仁状构造,常见的岩浆岩,酸性岩SiO2含量在65以上,中性岩SiO2含量5265,基性岩SiO2含量4552,超基性岩SiO2含量小于45,如花岗岩,花岗斑岩，流纹岩,如正长岩，正长斑岩，粗面岩闪长岩，闪长玢岩，安山岩,如辉长岩,辉绿岩，玄武岩,如橄榄岩,从左到右依次为深成岩、浅成岩、喷出岩,2.2.2沉积岩,沉积岩是各种地质沉积物（早期岩石风化物、生物残体等）经搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。主要由碎屑物质、黏土矿物、有机质及生物残骸组成，一般分为机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩三类。,1.沉积岩的组成和分类,2.沉积岩的结构和构造,（1）沉积岩的结构,沉积岩的结构,a.碎屑结构,b.泥质结构,c.结晶结构,d.生物结构,砾状结构、砂质结构、粉砂质结构（按碎屑粒径）,硅质胶结、铁质胶结、钙质胶结、泥质胶结（按胶结物成分）,泥岩、页岩,石灰岩、白云岩等化学岩,砂粒,孔隙,胶结物,砂粒,粘粒,粉粒,沉积岩的层理构造,3.常见的沉积岩,(1)碎屑岩类：火山碎屑岩、沉积碎屑岩(2)黏土岩类：页岩、泥岩(3)化学及生物化学岩类：石灰岩、白云岩,沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石，是沉积岩在构造上区别于岩浆岩的主要特征。,2.2.3变质岩,变质作用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,发生成分、结构、构造等变化的地质作用。变质岩由原岩在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石，简单的说就是由变质作用形成的岩石。,1.变质作用因素及类型,1、高温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、高压(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。,引起变质作用的因素,2.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。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,二、变质岩的结构变余结构-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（片理构造和块状构造）板状构造（板岩）矿物颗粒很细小，常出现较为平整的破裂面千枚状构造（千枚岩）矿物颗粒很细小，可劈开成薄片状片状构造（片岩）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（片麻岩）矿物颗粒粗大，片理不规则，粒状矿物成条带状分布，沿片理面不易裂开。块状构造（大理岩、石英岩、蛇纹岩）,2.3地质年代及其特点,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42亿年月岩年龄46-47亿年陨石年龄在46-47亿年之间因此地球的年龄应在46亿年以上,2.3.1地质年代的划分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。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。,相对地质年代（1）沉积岩相对地质年代的确定方法a)地层层序法地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。,地层新老关系的确定,b)古生物法地质历史上的生物称为古生物。,晚古生代腕足动物,c)岩性对比法一般在同一时期，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,地层对比,A地层完整B地层缺失,d)地层接触关系法地层接触关系包括：整合接触、平行不整合接触、角度不整合接触、侵入接