公路工程地质 第一章 岩石与矿物

1、作者：庞峻岭作者：庞峻岭 2008年年11月月第一章 岩石n第一节第一节 造岩矿物造岩矿物n第二节第二节 岩浆岩岩浆岩n第三节第三节 沉积岩沉积岩n第四节第四节 变质岩变质岩n第五节第五节 岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质n1.1 岩石圈岩石圈n岩石圈是巴雷尔于岩石圈是巴雷尔于1914年根据板块理论提出的地年根据板块理论提出的地球圈层概念球圈层概念n包括地壳和上地幔的上部包括地壳和上地幔的上部n厚度不均一，大洋部分在厚度不均一，大洋部分在洋中脊的最新部分只有洋中脊的最新部分只有68千米，在最老部分则千米，在最老部分则有有100千米千米n大陆岩石圈厚一些，大都大陆岩石圈厚一些，大都在在100

2、400千米之间千米之间n地质作用下产生，天然产出的具稳定外型地质作用下产生，天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成。合而成。岩浆岩岩浆岩沉积岩沉积岩变质岩变质岩沉积岩和岩浆岩可以通过变质作用形成变质岩沉积岩和岩浆岩可以通过变质作用形成变质岩在地表常温、常压条件下，岩浆岩和变质岩在地表常温、常压条件下，岩浆岩和变质岩又可以通过母岩的风、剥蚀和一系列的沉积又可以通过母岩的风、剥蚀和一系列的沉积作用而形成沉积岩作用而形成沉积岩变质岩和沉积岩当进入地下深处后，在高温变质岩和沉积岩当进入地下深处后，在高温高压条件下又会发生熔融形成岩浆，经结晶高

3、压条件下又会发生熔融形成岩浆，经结晶作用而变成岩浆岩作用而变成岩浆岩n2.1 岩浆岩浆n 是指地球深部产生的一种炽热的、粘度较大是指地球深部产生的一种炽热的、粘度较大的硅酸盐熔融体。的硅酸盐熔融体。n岩浆可以在上地幔或地壳深处运移，或喷出地岩浆可以在上地幔或地壳深处运移，或喷出地表，它的主要成分是硅酸盐，还含有大量的挥表，它的主要成分是硅酸盐，还含有大量的挥发组分及成矿金属。发组分及成矿金属。n岩浆温度范围为岩浆温度范围为700-1200之间之间n2.2 岩浆岩岩浆岩n指由地下深处炽热的岩浆（熔融指由地下深处炽热的岩浆（熔融或部分熔融物质）在地下或在地或部分熔融物质）在地下或在地表冷凝形成的岩

4、石。火成岩和岩表冷凝形成的岩石。火成岩和岩浆成分不完全相同，它是失去了浆成分不完全相同，它是失去了大量挥发份的岩浆冷凝物。大量挥发份的岩浆冷凝物。n具有反映岩浆冷凝环境和形成过具有反映岩浆冷凝环境和形成过程所留下的特征和痕迹，与沉积程所留下的特征和痕迹，与沉积岩和变质岩有明显的区别岩和变质岩有明显的区别 n主要构成了深部地壳和上地幔，主要构成了深部地壳和上地幔，约占整个地壳的约占整个地壳的65% n地下深处处于高温高压状态下的岩浆，在地壳运地下深处处于高温高压状态下的岩浆，在地壳运动的过程中沿着地壳的软弱带或深大断裂，向压动的过程中沿着地壳的软弱带或深大断裂，向压力较小的地方运移，侵入到地壳的

5、不同部位，甚力较小的地方运移，侵入到地壳的不同部位，甚至喷出地表，形成火山，同时由于温度压力的降至喷出地表，形成火山，同时由于温度压力的降低，岩浆以不同的速度冷却凝固形成的各种岩石低，岩浆以不同的速度冷却凝固形成的各种岩石 岩浆作用（火山作用+侵入作用） 喷出岩、浅成侵入岩、深成侵入岩（3km下）n大部分岩浆岩都是块状结晶的岩石大部分岩浆岩都是块状结晶的岩石n部分为玻璃质岩石部分为玻璃质岩石n主要有侵入和喷出两种产出情况主要有侵入和喷出两种产出情况 侵入岩侵入岩侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石 侵入岩固结成岩需要的时间很长侵入岩固

6、结成岩需要的时间很长 深成岩位于地下深处，岩石多为全晶质、矿物结晶颗深成岩位于地下深处，岩石多为全晶质、矿物结晶颗粒也比较大，常常形成大的斑晶粒也比较大，常常形成大的斑晶浅成岩靠近地表，常具细粒结构和斑状结构，颗粒细浅成岩靠近地表，常具细粒结构和斑状结构，颗粒细小或大小不均小或大小不均n大部分岩浆岩都是块状结晶的岩石大部分岩浆岩都是块状结晶的岩石n部分为玻璃质岩石部分为玻璃质岩石n主要有侵入和喷出两种产出情况主要有侵入和喷出两种产出情况喷出岩喷出岩岩浆喷出或者溢流到地表，冷凝形成的岩石岩浆喷出或者溢流到地表，冷凝形成的岩石 喷出岩固结成岩时间相对较短喷出岩固结成岩时间相对较短 常成玻璃质、半晶

7、质或隐晶质结构，具有气孔、常成玻璃质、半晶质或隐晶质结构，具有气孔、流纹等构造流纹等构造n矿物成分可以反映岩石的特征和成因矿物成分可以反映岩石的特征和成因 n实际为一种硅酸盐岩石实际为一种硅酸盐岩石n组成火成岩的矿物，常见的约二十多种组成火成岩的矿物，常见的约二十多种n硅酸盐矿物硅酸盐矿物n长石、石英、云母、角闪石、辉石和橄榄石长石、石英、云母、角闪石、辉石和橄榄石n副矿物副矿物n磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石等组成磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石等组成 n矿物成分和含量由于岩石类型不同而随之矿物成分和含量由于岩石类型不同而随之发生有规律的变化发生有规律的变化 n浅色矿物（硅酸铝矿物）浅色矿物（硅酸

8、铝矿物）nSiO2与与Al2O3的含量较高，含钾、钠成分较的含量较高，含钾、钠成分较多，不含铁、镁的铝硅酸盐矿物多，不含铁、镁的铝硅酸盐矿物n石英、正长石、斜长石、白云母等石英、正长石、斜长石、白云母等n其颜色浅，比重小其颜色浅，比重小花岗岩花岗岩n深色矿物（铁镁矿物）深色矿物（铁镁矿物）n富镁、铁、钛、铬的硅酸盐和氧化物矿物富镁、铁、钛、铬的硅酸盐和氧化物矿物n橄榄石、辉石、角闪石和黑云母类橄榄石、辉石、角闪石和黑云母类n其颜色深，比重较大铁镁矿物其颜色深，比重较大铁镁矿物 橄榄岩橄榄岩nSiO2是岩浆岩中最主要的一种氧化物，它的是岩浆岩中最主要的一种氧化物，它的含量有规律的变化是岩浆岩分类

9、的主要基础含量有规律的变化是岩浆岩分类的主要基础n根据根据SiO2的含量，岩浆岩分为的含量，岩浆岩分为n酸性岩类（酸性岩类（SiO2 66%） ：正长石、石英：正长石、石英n中性岩类（中性岩类（SiO2 53-66%） ：正长石、斜长石、：正长石、斜长石、角闪石角闪石n基性岩类（基性岩类（SiO2 45-53%） ：斜长石、辉石：斜长石、辉石n超基性岩类（超基性岩类（SiO2 5mm）中粒中粒（颗粒直径（颗粒直径1-5mm）细粒细粒（颗粒直径（颗粒直径1mm ）微粒微粒（颗粒直径（颗粒直径0.1mm ）n2）根据矿物颗粒大小划分）根据矿物颗粒大小划分隐晶质结构隐晶质结构 矿物颗粒非常细小矿物颗

10、粒非常细小 肉眼和放大镜下不能肉眼和放大镜下不能分辨的结构分辨的结构 显微镜下尚可观察显微镜下尚可观察岩浆溢出地表岩浆溢出地表迅速冷却形成迅速冷却形成n2）根据矿物颗粒大小划分）根据矿物颗粒大小划分不等粒结构不等粒结构岩石中主要造岩矿物颗岩石中主要造岩矿物颗粒大小不等粒大小不等 多见于浅成岩及部分喷多见于浅成岩及部分喷出岩中出岩中 连续不等粒结构连续不等粒结构 斑状结构（似斑状）斑状结构（似斑状） 岩石中同种矿物颗粒大小不同，形成连续的系列岩石中同种矿物颗粒大小不同，形成连续的系列 岩石中矿物颗粒分岩石中矿物颗粒分为大小截然不同的为大小截然不同的两类，大颗粒散布两类，大颗粒散布在小颗粒或玻璃中

11、。在小颗粒或玻璃中。 n2）根据结晶程度划分）根据结晶程度划分斑状结构（似斑状）斑状结构（似斑状）较大颗粒为斑晶较大颗粒为斑晶较细的颗粒为基质较细的颗粒为基质基质为隐晶质或玻基质为隐晶质或玻璃质的称为斑状构璃质的称为斑状构基质为显晶质的称基质为显晶质的称为似斑状结构为似斑状结构n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征1）侵入岩构造）侵入岩构造 块状构造块状构造 一种不均匀的构造，表现一种不均匀的构造，表现为颜色或看粒度不同的矿为颜色或看粒度不同的矿物相间排列，成带出现，物相间排列，成带出现，多见于基性岩中，是由于多见于基性岩中，是由于结晶

12、条件周期性变化或由结晶条件周期性变化或由于同化混染而成于同化混染而成 斑杂构造斑杂构造 一种不均匀构造，岩石的不一种不均匀构造，岩石的不同组成部会在结构和成分上同组成部会在结构和成分上有显著差异，主要是由于岩有显著差异，主要是由于岩浆与围岩之间不彻底同化混浆与围岩之间不彻底同化混染作用或与另一种成分不同染作用或与另一种成分不同的岩浆发生岩浆混合作用以的岩浆发生岩浆混合作用以及各种成因岩石包体、残留及各种成因岩石包体、残留体、残留晶的存在所造成的体、残留晶的存在所造成的 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征1）侵入岩构造）侵入岩构造 带

13、状构造带状构造 一种不均匀的构造，表现一种不均匀的构造，表现为颜色或看粒度不同的矿为颜色或看粒度不同的矿物相间排列，成带出现，物相间排列，成带出现，多见于基性岩中，是由于多见于基性岩中，是由于结晶条件周期性变化或由结晶条件周期性变化或由于同化混染而成于同化混染而成 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征1）侵入岩构造）侵入岩构造 球状构造球状构造 侵入岩中分布有球状或椭侵入岩中分布有球状或椭球状体，是由不同成分矿球状体，是由不同成分矿物围绕某些中心呈的韵律物围绕某些中心呈的韵律式同心层状分布而成式同心层状分布而成 n定义定义n矿物在岩石

14、中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征1）侵入岩构造）侵入岩构造 晶洞构造晶洞构造 侵入岩中发育原生的近圆侵入岩中发育原生的近圆形的或不规用的孔洞，在形的或不规用的孔洞，在晶洞壁上常生长着晶形良晶洞壁上常生长着晶形良好的矿物好的矿物 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征2）喷出岩构造）喷出岩构造 气孔构造气孔构造 由于熔岩冷凝后，尚未逸由于熔岩冷凝后，尚未逸出的气体留下的孔洞构造，出的气体留下的孔洞构造，多集中在岩流的上部，形多集中在岩流的上部，形状多为圆形或椭圆形和管状多为圆形或椭圆形和管状等不规

15、则形状状等不规则形状 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征2）喷出岩构造）喷出岩构造 杏仁构造杏仁构造 如气孔被岩浆期后的如气孔被岩浆期后的一些次生矿物（如石一些次生矿物（如石英、方解石等）所充英、方解石等）所充填，则形成杏仁构造填，则形成杏仁构造 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征2）喷出岩构造）喷出岩构造 枕状构造枕状构造熔浆自海底溢出或流入海熔浆自海底溢出或流入海底，与海水作用常形成枕底，与海水作用常形成枕体。枕体与枕体之间常被体。枕体与枕体之间常被海洋沉积物所充填。

16、这种海洋沉积物所充填。这种构浩多见于拉斑玄武岩及构浩多见于拉斑玄武岩及细碧岩中细碧岩中 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征2）喷出岩构造）喷出岩构造 绳状构造绳状构造一种粘度较小易流动的熔一种粘度较小易流动的熔岩流，在流动中扭曲成绳岩流，在流动中扭曲成绳索状的熔岩，表面往往比索状的熔岩，表面往往比较光滑，这种熔岩构造称较光滑，这种熔岩构造称为绳状熔岩构造为绳状熔岩构造 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征2）喷出岩构造）喷出岩构造 流纹构造流纹构造表现为不同颜色和结表现为不

17、同颜色和结构的条带以及浆屑和构的条带以及浆屑和斑晶或拉长气孔等的斑晶或拉长气孔等的定向排列。常见于流定向排列。常见于流纹岩中纹岩中 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征2）喷出岩构造）喷出岩构造 假流纹构造假流纹构造在火山灰流中，塑性或半塑性在火山灰流中，塑性或半塑性状态的浆屑及玻屑在流动过程状态的浆屑及玻屑在流动过程中或在上覆物质的重力作用下中或在上覆物质的重力作用下被压扁和变形，并绕过岩屑和被压扁和变形，并绕过岩屑和晶屑呈定向排列，其特征似流晶屑呈定向排列，其特征似流纹构造，故称假流纹构造，为纹构造，故称假流纹构造，为熔结凝灰岩所

18、特有的典型构造熔结凝灰岩所特有的典型构造 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征2）喷出岩构造）喷出岩构造 柱状节理构造柱状节理构造厚层基性熔岩中，常构成规则厚层基性熔岩中，常构成规则的多边形长柱体，柱体垂直熔的多边形长柱体，柱体垂直熔岩层面（冷却面）。也见于熔岩层面（冷却面）。也见于熔结凝灰岩中。一般认为是在岩结凝灰岩中。一般认为是在岩浆均匀冷却条件下收缩形成的浆均匀冷却条件下收缩形成的 n定义定义n矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征矿物在岩石中排列和填充方式所反映出来的特征2）喷出岩构造）喷出岩构造 珍珠构造珍珠构造火山玻璃

19、冷凝收缩而形成的一火山玻璃冷凝收缩而形成的一种裂隙构造，其特征是呈一系种裂隙构造，其特征是呈一系列破裂的断断续续的同心球面列破裂的断断续续的同心球面（断面上呈弯曲的段续同心圆（断面上呈弯曲的段续同心圆弧），呈类似珍珠状集合物的弧），呈类似珍珠状集合物的形态形态 n主要指岩浆岩岩体的形态，大小及其与围主要指岩浆岩岩体的形态，大小及其与围岩接触关系以及形成时所处的深度和构造岩接触关系以及形成时所处的深度和构造环境等特征环境等特征n认识岩浆岩产状和相可以了解岩浆岩岩体认识岩浆岩产状和相可以了解岩浆岩岩体形成的地质条件形成的地质条件n判断岩浆岩的成因判断岩浆岩的成因n分为分为n喷出岩产状喷出岩产状n侵

20、入岩产状侵入岩产状 1）熔岩被）熔岩被裂隙式喷发裂隙式喷发 岩浆沿某一方向的大断裂或岩浆沿某一方向的大断裂或断裂带上升至地表。常见者断裂带上升至地表。常见者以岩浆粘度小、流动性大的以岩浆粘度小、流动性大的基性熔岩为主，火山口常呈基性熔岩为主，火山口常呈带状或串珠状分布，向下则带状或串珠状分布，向下则连成岩墙状通道。喷出的玄连成岩墙状通道。喷出的玄武岩浆向四周广泛流动而形武岩浆向四周广泛流动而形成熔岩被，面积达几千至几成熔岩被，面积达几千至几万平方公里，形成熔岩高原万平方公里，形成熔岩高原 2）火山锥）火山锥 中心式喷发中心式喷发 岩浆沿颈状通道喷发的一种岩浆沿颈状通道喷发的一种产状形式。这种产状的火成产状形式。这种产状的火成岩体在地表常有一个上陡下岩体在地表常有一个上陡下缓的火山锥，由熔岩构成的缓的火山锥，由熔岩构成的称为熔岩锥，由火山碎屑物称为熔岩锥，由火山碎屑物构成的称为碎屑锥，由熔岩构成的称为碎屑锥，由熔岩和火山碎属物互层构成的称和火山碎属物互层构成的称为复合锥。火山锥中间有一为复合锥。火山锥中间有一个盆状的凹陷，称为