第二章岩石的成因类型及其工程地质特征-11年3月

1、工程地质 engineering geology 第二章 岩石的成因类型及 其工程地质特征,退出,地球的总体特性,第二章岩石的成因类型及 其工程地质特征,地球是一个不标准的球体：赤道半径6378.4KM，两极半径6365.9KM。 陆地面积占29.2%，海洋占70.8%。,地球的内部构造,内圈：地壳(crust)、地幔(mantle)、地核(core),地壳：位于莫霍面以上的部分。岩石组成。平均厚度为33km， 上层叫硅铝层、下层叫硅镁层。 地幔：莫霍面以下、古登堡面以上的部分。 地核：古登堡面以下至地心的部分。分为外核和内核。,2-1主要造岩矿物,2.1.1矿物的基本概念,矿物是存在于地壳中

2、具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。 晶体：元素质点在矿物内部三维空间成周期性重复排列。 多数矿物是晶体。矿物仅在条件适宜时，才会形成规则的几何外形。,岩石(rock)：在地质作用下产生的由一种或多种矿物组合而成的矿物集合体。,决定于化学成分和内部构造。,2.1.2矿物的物理性质,主要物理性质：,包括：颜色、光泽、硬度、解理、断口。,1.颜色,是矿物最直观的一种性质。 按成因，分：自色、他色、假色。 自色 深色矿物：含铁、锰多的矿物灰绿、褐绿、黑绿、黑色。 如：黑云母（黑色）、角闪石（绿黑色、黑色）、辉石（黑绿色、黑色）、橄榄石（浅黄绿、橄榄绿色）,hornblende（角闪石）,P

3、yroxene（辉石）,橄榄石,黑云母,浅色矿物：含硅、铝、钙多的矿物白色、灰白、淡红、淡黄。 如：石英（乳白、无色）、斜长石（灰白色）、方解石（白色、无色）,石英,斜长石,方解石,如：石英，含锰后呈现紫色、含碳后呈现黑色。,他色：矿物混入杂质引起。,由于他色不固定，不能用他色来鉴定矿物。,如：方解石，因杂质渗入而常呈白、黄、浅红、绿、蓝等色。,如：方解石（解理面的彩虹）、 斑铜矿（表面班驳的蓝色、紫色）,假色：由矿物内部的裂隙或表面氧化薄膜对光的折射 、散射引起。,2.光泽,矿物表面的反光能力。 按强弱程度，分：金属光泽、半金属光泽、非金属光泽。 金属光泽：反射很强，象光亮的金属器皿。如：方

4、铅矿、黄铁矿。 半金属光泽：反射强。如：磁铁矿、赤铁矿。 非金属光泽：造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。,黄铁矿,金属光泽,闪锌矿,半金属光泽,方铅矿,反射弱，似普通玻璃。如长石、方解石。,玻璃光泽,柔和多彩。如云母。,珍珠光泽,纤维状鳞片状。如石棉、石膏、绢云母,丝绢光泽,表面不平，散射。如石英断口。,油脂光泽,象石蜡表面。如滑石、蛇纹石。,蜡状光泽,暗淡如土块。如高岭石。,土状光泽,玻璃光泽,斜长石,方解石,珍珠光泽,云母,石膏,丝绢光泽,土状光泽,高岭石,油脂光泽,石英,滑石,蜡状光泽,矿物颜色与条痕不一定相同。 如：黄铁矿黄色，条痕为黑色。 赤铁矿赤红、铁黑、钢灰，条痕 为樱红色。,条痕

5、：矿物在白色无釉瓷板上滑擦时粉末的颜色。,以上共同构成矿物的光学性质,颜色,光泽,条痕,矿物对外力作用（刻划、压入、研磨）的抵抗能力。 相对硬度两种矿物对刻 硬度对比标准摩氏硬度计 (见下页) 大部分造岩矿物26.5 野外工作,常用: 指甲22.5 铁刀刃35.5 玻璃55.5 钢刀刃66.5 鉴别硬度，应在新鲜晶面或解理面,3.硬度,指甲刻画石膏晶体表面测定其硬度，可知约为22.5,6.正长石,小刀划时勉强留下刻痕,能刻划玻璃,7.石英,小刀不能划,8.黄玉,能割开玻璃,难于刻划石英,9.刚玉,能刻划石英,10.金刚石,能刻划石英,1.滑石,软铅笔划留下条痕,指甲容易刻划,2.石膏,指甲可刻

6、划,3. 方解石,黄铜线划可留下条痕,小刀很易刻划,4.萤石,小刀可刻划,5. 磷灰石,小刀划时可留下明显划痕,不能刻划玻璃,摩氏硬度计,如：锯齿状、贝壳状。,4.解理、断口,解理：矿物受外力作用后沿一定方向破裂成光滑平面的性质。,断口：矿物受外力作用后无规则的不具方向性的破裂,矿物晶质不同 解理数目 完全程度,一方向,云母,二方向,长石,三方向,方解石,极完全,云母,完全,方解石,中等,正长石,不完全,磷灰石,云母,一方向,极完全,方解石,三方向,完全,正长石,二方向,中等,橄榄石,无解理,石盐的三组近直交解理,解理和断口是互为消长的。 硬度、解理、断口等属于力学性质。,其它,密度、弹性、磁

7、性、导电性等等。 如：滑石的滑腻感，方解石遇盐酸起泡，石墨染手、等。,2.1.3常见的主要造岩矿物,3000多种，主要造岩矿物数十种。 矿物的鉴定：,形状,光学,力学,其它,方解石,方铅矿,橄榄石,辉石,角闪石,斜长石,正长石,石 英,云 母,黄铜矿,常见的主要造岩矿物,赤铁矿,褐铁矿,磁铁矿,白云石,高岭土,红柱石,2-2岩石,按成因,igneous rock （岩浆岩） (magma rock)岩浆作用 sedimentary rock（沉积岩） 外力地质作用 metamorphic rock（变质岩） 变质作用,岩石,按体积，地壳的64.7%为岩浆岩、27.4%为变质岩、7.9%为沉积岩

8、；按表面积，陆地表面的75%和几乎全部洋底为沉积岩。,火山,1、概述 定义：由岩浆冷凝、固结而成的岩石。 依冷凝时地质环境不同，分三类： 深成岩：岩浆侵入地壳某深处（约距地表3km）冷凝而成的岩石。 压力、温度高，降温慢，结晶良好。 浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石。 压力小，降温快，结晶较细小。 喷出岩：岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表。 在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差。,2.2.1岩浆岩（火成岩）,岩浆岩产状：岩体的大小、形状、深度、与围岩的关系,侵入岩岩基、岩株、岩脉、岩盘、岩床等； 喷出岩火山锥和熔岩流等。,浅色矿物（硅铝质）：石英、正长石、斜

9、长石、白云母等 深色矿物（铁镁质）：黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等 按SiO2含量，分：,2、矿物成分及分类,组成岩石的矿物的结晶程度、大小、形状、结合情况。 按结晶程度，分： 全晶质结构全部，多见于深成岩、浅成岩； 似斑状结构（相对大小悬殊） 半晶质结构结晶质矿物、玻璃质，多见于浅成岩和喷出岩； 斑状结构（较大晶体在较细物质中） 非晶质结构(玻璃质结构)由没有结晶的物质组成，喷出岩结构,3、结构,粗粒结构,微粒结构,半晶质结构,（斑状结构）,玻璃质,指矿物在岩石中的组合方式、空间分布。 块状构造： 分布杂乱、无定向排列。致密。 深成岩中分布最广。如：花岗岩。 流纹状构造： 条纹、拉长气孔等定

10、向排列。 喷出岩。如：流纹岩。 气孔状构造： 气孔、空洞。 喷出岩。如：玄武岩。 杏仁构造： 气孔为后期矿物（方解石、石英）充填。 喷出岩。如：玄武岩、安山岩、辉绿岩。,4、构造,酸性岩类主要矿物为石英和正长石。 花岗岩：深成侵入岩。肉红色、灰色、灰白色。次要矿物为黑云母、角闪石等全晶质等粒结构。块状构造。 花岗斑岩：浅成侵入岩。成分与花岗岩同。斑状结构。斑晶为长石或石英。 流纹岩：喷出岩。灰白、紫灰、浅黄褐色。隐晶质斑状结构。斑晶为长石或石英，基质为玻璃体。,5、常见岩浆岩,中性岩类主要矿物为正长石。 正长岩：深成侵入岩。肉红色、浅灰、浅黄色。次要矿物为黑云母和角闪石。全晶质等粒结构。块状构

11、造。 正长斑岩：浅成侵入岩。棕灰、浅红褐色。斑状结构。斑晶主要是正长石。 粗面岩：喷出岩。浅灰、浅灰黄和淡红等色。斑状结构，斑晶主要为正长石，基质为隐晶质。,闪长岩：深成侵入岩。灰白、深灰、黑灰色。主要矿物是斜长石、角闪石，其次有黑云母、辉石。全晶质等粒结构。块状构造。 安山岩：喷出岩。灰色、紫色、灰紫色。斑状结构，斑晶为斜长石。气孔状、杏仁构造。,基性岩类主要矿物为斜长石、辉石。 辉长岩：深成侵入岩。灰黑至黑色。其次有橄榄石、角闪石和黑云母。全晶质等粒结构。块状构造。 辉绿岩：浅成侵入岩。灰绿、黑绿色。成分与辉长岩相似。斑状结构。 玄武岩：喷出岩。灰黑至黑色。成分与辉长岩相似，呈隐晶质细粒或

12、斑状结构。气孔或杏仁构造。,超基性岩类主要矿物为橄榄石、辉石。 橄榄岩：深成侵入岩。深绿色。主要矿物：橄榄石，辉石，其次有角闪石、黑云母。全晶质结构。块状构造。,1、概述,定义：在地表或接近地表的常温常压环境下，由母岩的风化剥蚀产物和生物遗体经搬运、沉积、固结等作用过程所形成的岩石。 形成过程：地质作用的过程，分4阶段： 风化剥蚀搬运沉积硬结成岩 分布：主要分布于地表，约占陆地表面的75,2.2.2沉积岩,物质组成： 碎屑物质：如石英、长石、白云母等。 粘土矿物：如高岭石、微晶高岭石、白云母等。 化学沉积矿物：如方解石、白云石、石膏、石盐、铁、锰的氧化物或氢氧化物。 有机及生物残骸：如贝壳、泥

13、炭及其它有机质等。 分类： 碎屑岩类：沉积碎屑岩，如砾岩、砂岩及粉砂岩等；火山碎屑岩，如火山角砾岩、凝灰岩等。 粘土岩类：如泥岩、页岩。 化学及生物化学岩类：主要由方解石、白云石等硅酸盐类的矿物及部分有机物组成的岩石，如石灰岩、白云岩等。,2、物质组成和分类,碎屑结构：按粒径，又可分 砾状结构 d 2mm 砂质结构 d 2-0.05mm 粉砂质结构 d 0.050.005mm 泥质结构： d 0.005mm。泥岩、页岩。 结晶结构：溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构。如石灰岩、白云岩。 生物结构：生物遗体或碎片组成，如珊瑚、贝壳结构等。,3、结构,沉积岩的结构特征,砂粒,孔隙,胶结物,砂粒,粘粒

14、,粉粒,砾状结构,泥质结构,结晶结构,生物结构,4、构造,层理构造： 水平层理 斜层理 交错层理 层面构造有： 波痕 雨痕 泥裂,水平层理,交错层理,泥裂,波痕,5、常见沉积岩,碎 屑 岩 类,火山碎屑岩,火山角砾岩,砾岩,砂岩,粉砂岩,沉 积 碎 屑 岩,页岩,粘土岩类,泥岩,竹页状石灰岩,石灰岩（灰岩）,白云岩,化学及生物化学岩类,定义：原来的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩），在地壳中受高温、高压及新化学成分加入的影响，在固态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。 矿物成分： 原有矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石 变质矿物：石榴石、滑石、绿泥石、蛇纹石 根据变质岩

15、特有的变质矿物，可把变质岩与其它岩石区别开来。,1、概述,2.2.3变质岩,结构：基本都是结晶结构。一般称“变晶结构”，如果变质作用进行得不彻底，在形成的变质岩中还残留有变质前原来岩石得结构特征时，称为“变余结构”。 构造：片理构造、块状构造。 典型的片理构造有：,2、变质岩结构和构造,板状构造：片状矿物平行排列平整板状。如板岩。 千枚状构造：绢云母细鳞片平行排列。丝娟光泽，如千枚岩。 片状构造：片状矿物平行排列薄层片状。光泽强，如云母片岩。 片麻状构造：粒状矿物条带状分布。片状、柱状相间。如片麻岩。 块状构造：粒状矿物致密排列，无明显定向。如大理岩、石英岩。,板状构造（板岩）,片麻状构造（片

16、麻岩）,千枚状构造（千枚岩）,片状构造（片岩）,3、常见变质岩,片麻岩,片岩,千枚岩,片理状,块状,大理岩,含石榴子石,石英岩,作业：,1.什么是矿物？矿物有哪些物理性质？ 2.写出下列常见造岩矿物的特征： 石英；正长石；方解石。 3.写出右侧常见岩石类型的特征。,包括：相对年代地质事件先后次序。 绝对年代地质时间至今年龄(同位素)。 在地质工作中，一般以应用相对地质年代为主。,2-3地质年代及其特征,2.3.1地质年代,1、岩层相对地质年代确定方法 沉积岩,地层对比法：沉积岩的原始沉积总是一层一层叠置起来的，它们存在着下伏沉积一定早于上覆沉积的相对新老关系。,新,老,地层接触关系法： 相邻的

17、新老地层产状不一致，地层时代不连续。不整合接触。不整合接触面以下的岩层先沉积，年代老；不整合接触面以上的岩层后沉积，年代新。 岩性对比法： 一定区域内同一时期形成的岩层，其岩性特点基本上是一致的或近似的。只适用于一定地区。 古生物化石法： 时代老的岩层中生物化石相对较简单、低级； 时代新的岩层中生物化石相对较复杂、高级。,5亿年前,3亿年前,4亿年前,2-3百万年前,1亿年前,2亿年前,岩浆岩相对地质年代确定方法,侵入接触： 岩浆侵入体侵入沉积岩层之中，使围岩发生变质现象，说明岩浆侵入体的形成年代，晚于发生变质的沉积岩层的地质年代。 沉积接触： 岩浆岩先形成，长期风化剥蚀，后在剥蚀面上产生新的沉积，且剥蚀面上部沉积岩无变质现象，而沉积岩底部存在有岩浆岩组成的砾岩或风化剥蚀痕迹。说明岩浆岩早于沉积岩地质年代。,2.地层年代的单位与地层单位,在地质学研究中，把地质历史按不同的级别划分了不同的时间单位。由大到