岩石力学2岩石的组成与岩石的物理性质1

1、第二章 岩石的组成与岩石的物理性质 第一节 岩石的组成与结构一、岩石的组成 地壳是由岩石组成的，岩石又是由矿物组成的，那么矿物又是由什么组成的呢？是由组成地壳的化学元素：O、Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mo、等的化合物组成的，天然产出的这些元素的化合物即为矿物。 2022/8/241 矿物是均均的，通常是由无机作用形成的，具有一定化学成分和特定的原子排列结构的均匀固体，不能用物理的方法把它分成在化学上互不相同的物质，如：石英、长石、方解石等； 2022/8/242 岩石是由一种或几种矿物按一定方式结构面成的天然集合体。如：花岗岩，是由石英、长石、和云母颗粒组成的。 2022/8/2432

2、022/8/244 组成岩石的矿物有多种，其中常见的有：长石、石英、辉石、角闪石、云母、橄榄石、方解石、白云石、石膏、石墨、黄铁矿等。2022/8/2452022/8/246二、岩石的分类 按照不同的成岩过程将岩石分为以下三类：火成岩Igneous Rock 1、一般指岩浆在地下或喷出地表冷凝后形成的岩石，又称岩浆岩，是组成地壳的主要岩石，占地壳总体积的95%。如花岗岩、流纹岩、辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩等。 火成岩中不含油气。 玄武岩安山岩流纹岩2022/8/247 构成火成岩的主要元素有氧、硅、铝、钙、钠、钾、镁和钛，其中几种元素氧化物的含量即占火成岩总重量的99%左右，特别是二氧化硅

3、的含量最高，在不同的火成岩中均占总重量的3578%。 在火成岩中，二氧化硅被称作酸性组份：铁、镁和钙被称作基性组份；钠和钙称作碱性组份。 2022/8/248 按照火成岩中二氧化硅含量的多少，一般将火成岩分为酸性、中性和基性三类。 富含二氧化硅65%的火成岩称为酸性岩，如花岗岩、流纹岩等； 含二氧化硅少52%的称为基性岩，如辉长岩、玄武岩等； 介于二者之间的称为中性岩，这类岩石的典型代表有闪长岩、安山岩等。 2022/8/249 在各种不相同的地质环境下岩浆都可以冷凝成岩。 如果岩浆在地下活动，冷凝固化后可以形成侵入岩Intrusive Rocks； 如果岩浆由火山活动喷发到地表后才冷凝固化，

4、那么形成喷出岩Extrusive Rocks。 2022/8/2410 按火成岩中矿物颗粒的大小，也可以将火成岩分成两类：细粒火成岩玄武岩、安山岩或流纹岩等和粗粒火成岩辉长岩、闪长岩和花岗岩等。 一般说来，细粒火成岩大都是喷出岩，它们的温度先是急剧下降，然后至地面进行冷却；而粗粒火成岩多是侵入岩，它们的温度是逐渐冷却的。不少人把侵入岩和喷出岩作为区分火成岩的最重要的方法。 2022/8/24112022/8/24122、沉积岩Sedimentary Rock 尽管火成岩占据了地壳总体积的95%之多和V.Paiciauskas, 1994，但在地壳表层分布最广泛的却是沉积岩。沉积岩覆盖了大陆面积

5、的75%平均厚度为2km和几乎全部的海洋地壳平均厚度为1km面积。 2022/8/2413 沉积岩是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石。也就是说，它是早先形成的岩石破坏后，又通过物理或化学作用在地球外表大陆和海洋的低凹部位沉积，经过压实、胶结再次硬化，形成的具有层状构造特征的岩石。 2022/8/2414 沉积岩的各类很多，但假设考虑到矿物颗粒的大小以及矿物成分等方面的因素，那么可以将沉积岩分为砂岩、页岩和石灰岩三类。 2022/8/2415 砂岩包含的矿物颗粒的大小范围约为1/16nn至2mm。这些颗粒大多来源于风化等侵蚀作用后的火成岩的矿物颗粒或岩石碎片，也有不少颗粒来源于已经存在的砂岩风

6、化的产物。砂岩的主要矿物是石英，还有长石，特别是钾长石。在沉积岩总量中，砂岩约占25%。砂岩是石油、天然气的主力储层。 2022/8/2416 页岩是由直径不超过1/16mm的细颗粒矿物组成的，它占沉积岩总量的50%。页岩以粘士矿物为主要造岩矿物。也包含许多细颗粒的石英、长石等其它矿物。尽管页岩含量丰富，但它在地表的出露却不如砂岩广泛。页岩颗粒致密，渗透性很差，可以形成不透水层，能防止石油、水、天然气等的流失。 2022/8/2417 泥岩的性质是较差的，特别是红色岩层中的泥岩，厚度薄，抗水性差，强度低，易软化和泥化，建筑物易沿这些软化和泥化后的结构面滑动 2022/8/2418 石灰岩占沉积

7、岩总量的20%，是第三号重要的沉积岩。它以方解石和白云石为主要造岩矿物，石英和长石的含量缺乏10%。 2022/8/24193、变质岩Metamorphic Rock 在地球内部高温或高压的情况下，先已存在的岩石发生各种物理、化学变化使其中的矿物重结晶或发生交互作用。进而形成新的矿物组合。 2022/8/2420 这种过程不同于前面表达过的火成过程或沉积过程，一般称之为变质过程，相应的这一作用叫做变质作用。 例如在保持固态情况下，石灰岩通过热力变质作用，发生了矿物的重结晶，使矿物颗粒粒度不断加大，形成了大理岩，因此，大理岩是一种变质岩。 变质岩中不含油气。 2022/8/24214、成岩旋回R

8、ock cycle 由火成岩、沉积岩和变质岩的形成过程可以看出它们之间有着密切的联系，它们都是活动着的地球过程的产物，同时，随着地球上主要地质过程的演变，这三类岩石之间可以互相转变。 2022/8/2422 对这种转变过程的研究不但可以加深对岩石生成过程的认识，还可以了解在某类岩石变到另一类岩石的转变过程中包含的地质现象。 岩石循环这个地质学中的重要概念，最早是James Hutton在200多年前提出来的(Hutton,1795)。 2022/8/24232022/8/2424三、岩石的分类的作用 一般说来，岩石的物理性质主要由三个方面的因素决定： 第一，岩石的组成，包括组成岩石的矿物成分，岩石内部的孔隙度，岩石的饱和状态和孔隙流体的性质等； 第二，岩石内部的结构，包括矿物质颗粒的大小、形状及胶结情况，岩石内部的裂隙和其它不连续界面等。 2022/8/2425 第三，岩石所处的热力学环境，包括温度、压力和地