《工程地質(zhì)學(xué)》孔憲立_石振明第二章

1、第二章第二章 巖石的成因及其工程地質(zhì)特征巖石的成因及其工程地質(zhì)特征 （1）礦物的概念、分類及主要性質(zhì)；）礦物的概念、分類及主要性質(zhì)；（2）巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)和）巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征；構(gòu)造特征；（3）風(fēng)化巖與殘積土的工程特性；）風(fēng)化巖與殘積土的工程特性；（4）三大類巖石的鑒定方法；）三大類巖石的鑒定方法；（5）地質(zhì)年代及其特征。）地質(zhì)年代及其特征。巖石圈巖石圈：包括地殼和上地幔的頂部：包括地殼和上地幔的頂部(軟流層之上軟流層之上)化學(xué)元素化學(xué)元素礦物礦物 巖石巖石 地殼地殼 有有 用用富富 集集礦產(chǎn)礦產(chǎn) 結(jié)合結(jié)合集合體集合體 組成組成 是巖石圈是巖

2、石圈中存在的基本單元中存在的基本單元 2.1.1 礦物的概念礦物的概念 礦物礦物是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位 。 2.1 2.1 主要造巖礦物主要造巖礦物晶體與非晶體 石英晶體石英晶體（SiOSiO2 2）晶體晶體：2.1.2 礦物的物理性質(zhì)礦物的物理性質(zhì) （一）顏色（一）顏色 顏色是鑒定礦物的重要特征之一。根據(jù)礦物呈色的原因，顏色是鑒定礦物的重要特征之一。根據(jù)礦物呈色的原因，分為自色、他色和假色三種。分為自色、他色和假色三種。 （二）條痕（二）條痕 條痕就是礦物粉末的顏色，將礦物在未上釉的

3、瓷板上進(jìn)行條痕就是礦物粉末的顏色，將礦物在未上釉的瓷板上進(jìn)行刻劃，其留下的粉末痕跡就是條痕?？虅潱淞粝碌姆勰┖圹E就是條痕。 （三）光澤（三）光澤 光澤是礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)的光亮。光澤是礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)的光亮。 （四）硬度（四）硬度 礦物抵抗外力摩擦或刻劃的能力稱為硬度。礦物抵抗外力摩擦或刻劃的能力稱為硬度。 石英（玻璃光澤）摩氏硬度計摩氏硬度計自然金（金屬光澤）滑石（蠟狀光澤）金剛石（金剛光澤）（五）解理和斷口 礦物受外力作用后，沿著一定方向的平行面裂開，這種現(xiàn)象稱為解理，裂開后形成的光滑平面則稱為解理面。而破裂成不平坦、不規(guī)則的斷面，則稱之為斷口。 斷口可按形狀分為：斷口可按

4、形狀分為：貝殼狀、鋸齒狀（纖維石膏）、參差狀（黃鐵貝殼狀、鋸齒狀（纖維石膏）、參差狀（黃鐵礦）、土狀礦）、土狀( (高嶺石）及平坦?fàn)睿ㄉ呒y石）高嶺石）及平坦?fàn)睿ㄉ呒y石）. . 造礦礦物：組成固體礦產(chǎn)資源。造礦礦物：組成固體礦產(chǎn)資源。 造巖礦物：組成巖石的主體礦物。共造巖礦物：組成巖石的主體礦物。共8 8種。種。 暗色礦物：橄欖石、輝石、角閃石、黑云暗色礦物：橄欖石、輝石、角閃石、黑云母。母。 淺色礦物：長石類（淺色礦物：長石類（CaCa、NaNa、K K長長 石）、石英、方解石。石）、石英、方解石。2.1.3 主要的造巖礦物及其特性主要的造巖礦物及其特性 巖石巖石 是一種或幾種礦物組合而成的自

5、然集是一種或幾種礦物組合而成的自然集合體。巖石都有一定的礦物組成，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。合體。巖石都有一定的礦物組成，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。 自然界的巖石自然界的巖石 按成因按成因 可分為可分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。三大類。2.2 2.2 巖石巖石2.2.1 巖漿巖巖漿巖巖漿巖是地球內(nèi)部巖漿侵入地殼或噴出地表巖漿巖是地球內(nèi)部巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝形成的巖石。冷凝形成的巖石。 巖漿巖的類型巖漿巖的類型:巖漿巖巖漿巖深成巖深成巖 淺成巖淺成巖 噴出巖噴出巖 侵入巖侵入巖 巖漿巖占整個地殼質(zhì)量的95%，是組成地殼的主要巖石巖漿巖產(chǎn)狀示意圖巖漿巖產(chǎn)狀示意圖 巖漿巖的巖漿巖的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :

6、指巖石中礦物的顆粒大小、指巖石中礦物的顆粒大小、結(jié)晶程度與結(jié)合方式結(jié)晶程度與結(jié)合方式 .巖漿巖的結(jié)構(gòu)巖漿巖的結(jié)構(gòu) 全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)全晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)半晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)非晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 粗粒結(jié)構(gòu)中粒結(jié)構(gòu)細(xì)粒結(jié)構(gòu)微粒結(jié)構(gòu)斑狀結(jié)構(gòu)玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu) 巖漿巖的巖漿巖的構(gòu)造構(gòu)造: : 指巖石各組成礦物的排列指巖石各組成礦物的排列方式和填充方式所賦予巖石的外貌特征。方式和填充方式所賦予巖石的外貌特征。 巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造 塊狀構(gòu)造塊狀構(gòu)造 如花崗巖。如花崗巖。流紋狀構(gòu)造流紋狀構(gòu)造 如流紋巖如流紋巖 氣孔狀構(gòu)造氣孔狀構(gòu)造 如玄武巖如玄武巖 杏仁狀構(gòu)造杏仁狀構(gòu)造 常見的巖漿巖常見的巖漿巖 酸性巖酸性巖 SiO2含量

7、在含量在65以上以上中性巖中性巖SiO2 含量含量5265基性巖基性巖SiO2 含量含量4552超基性巖超基性巖 SiO2含量小于含量小于45如如花崗巖花崗巖, ,花崗斑巖，流紋巖花崗斑巖，流紋巖如如正長巖，正長斑巖，粗面巖正長巖，正長斑巖，粗面巖 閃長巖，閃長玢巖，安山巖閃長巖，閃長玢巖，安山巖如如輝長巖輝長巖, ,輝綠巖，玄武巖輝綠巖，玄武巖如如橄欖巖橄欖巖從左到右依次為深成巖、淺成巖、噴出巖2.2.2 沉積巖沉積巖沉積巖是各種地質(zhì)沉積物（早期巖石風(fēng)化物沉積巖是各種地質(zhì)沉積物（早期巖石風(fēng)化物、生物殘體等）生物殘體等）經(jīng)經(jīng)搬運、沉積、壓實、膠結(jié)硬化搬運、沉積、壓實、膠結(jié)硬化而形成的巖石。主要

8、由而形成的巖石。主要由碎屑碎屑物質(zhì)物質(zhì)、黏土礦物黏土礦物、有機(jī)質(zhì)及生物殘骸有機(jī)質(zhì)及生物殘骸組成，一般分為組成，一般分為機(jī)械沉機(jī)械沉積巖積巖、化學(xué)沉積巖化學(xué)沉積巖和和生物沉積巖生物沉積巖三類。三類。1.1.沉積巖的組成和分類沉積巖的組成和分類2.沉積巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造沉積巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（1）沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)a.碎屑結(jié)構(gòu)b.泥質(zhì)結(jié)構(gòu)c.結(jié)晶結(jié)構(gòu)d.生物結(jié)構(gòu)礫狀結(jié)構(gòu)、砂質(zhì)結(jié)構(gòu)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)（按碎屑粒徑）硅質(zhì)膠結(jié)、鐵質(zhì)膠結(jié)、鈣質(zhì)膠結(jié)、泥質(zhì)膠結(jié)（按膠結(jié)物成分）泥巖、頁巖石灰?guī)r、白云巖等化學(xué)巖砂?？紫赌z結(jié)物砂粒粘粒粉粒沉積巖的層理構(gòu)造沉積巖的層理構(gòu)造平行層理斜層理波狀層理印模粒序?qū)永斫徊鎸永?3.3.常

9、見的沉積巖常見的沉積巖 (1) (1)碎屑巖類：火山碎屑巖、沉積碎屑巖碎屑巖類：火山碎屑巖、沉積碎屑巖 (2)(2)黏土巖類：頁巖、泥巖黏土巖類：頁巖、泥巖 (3)(3)化學(xué)及生物化學(xué)巖類：石灰?guī)r、白云巖化學(xué)及生物化學(xué)巖類：石灰?guī)r、白云巖沉積巖的層理構(gòu)造、層面特征和含有化石，是沉積巖在構(gòu)造上區(qū)別于巖漿巖的主要特征。2.2.3 變質(zhì)巖變質(zhì)巖變質(zhì)作用變質(zhì)作用巖石基本上在固態(tài)下，由于溫度、壓力及巖石基本上在固態(tài)下，由于溫度、壓力及化學(xué)活動性流體的作用化學(xué)活動性流體的作用 , ,發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等變化發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等變化的地質(zhì)作用。的地質(zhì)作用。 變質(zhì)巖變質(zhì)巖 由原巖在地殼中受到高溫、高壓及化

10、學(xué)成由原巖在地殼中受到高溫、高壓及化學(xué)成分加入的影響，在固體狀態(tài)下發(fā)生礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造分加入的影響，在固體狀態(tài)下發(fā)生礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化后形成的新的巖石，簡單的說就是由變質(zhì)作用形成變化后形成的新的巖石，簡單的說就是由變質(zhì)作用形成的巖石。的巖石。 1.變質(zhì)作用因素及類型變質(zhì)作用因素及類型1、高溫 溫度的改變是引起變質(zhì)作用的主要因素，來源于地?zé)?、巖漿熱。2、高壓 (1)靜壓力：隨深度增大上覆巖層的重力增大。 (2)構(gòu)造應(yīng)力： 構(gòu)造應(yīng)力可以理解為定向壓力，構(gòu)造運動產(chǎn)生側(cè)壓力。 礦物在這種定向壓力下重新結(jié)晶，新生成的片狀、柱狀礦物的長軸便垂直壓力方向而排列，于是形成了巖石的片理構(gòu)造。 3、具有化學(xué)

11、活動性的流體以H2O，CO2為主，一方面可以作為化學(xué)反應(yīng)的媒介，化學(xué)活動性流體的參與大大加快變質(zhì)作用的進(jìn)行。 引起變質(zhì)作用的因素2.變質(zhì)巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造一、變質(zhì)巖的礦物成分 變質(zhì)巖中的成分既有原巖成分，也有變質(zhì)過程中新產(chǎn)生的成分。變質(zhì)巖礦物成分可分為兩類：一類是與巖漿巖、沉積巖相同的，如石英、長石、云母、角閃石、輝石等，它們大多是原巖殘留下來的，原巖礦物原巖礦物。 另一類是變質(zhì)作用產(chǎn)生的為變質(zhì)巖所特有的礦物，如石黑、滑石、石榴子石、紅柱石、蘭晶石、矽線石等，稱為變質(zhì)礦物 新生礦物新生礦物 二、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu) 變余結(jié)構(gòu)-變質(zhì)較輕時，殘留下來的原巖結(jié)構(gòu)。如變余粒狀結(jié)構(gòu)， 變余花崗結(jié)構(gòu)。 變晶

12、結(jié)構(gòu)-在變質(zhì)過程中礦物重新結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu)。 碎裂結(jié)構(gòu)(碎裂巖、糜棱巖)。三、變質(zhì)巖的構(gòu)造（片理構(gòu)造和塊狀構(gòu)造）板狀構(gòu)造（板巖）板狀構(gòu)造（板巖） 礦物顆粒很細(xì)小，常出現(xiàn)較為平整的破裂面 千枚狀構(gòu)造（千枚巖）千枚狀構(gòu)造（千枚巖） 礦物顆粒很細(xì)小，可劈開成薄片狀 片狀構(gòu)造（片巖）片狀構(gòu)造（片巖） 細(xì)粒到粗粒片狀或柱狀礦物定向排列，可劈開成薄片狀 片麻狀構(gòu)造（片麻巖）片麻狀構(gòu)造（片麻巖） 礦物顆粒粗大，片理不規(guī)則，粒狀礦物成條帶狀分布，沿片理面不易裂開。塊狀構(gòu)造（大理巖、石英巖、蛇紋巖）塊狀構(gòu)造（大理巖、石英巖、蛇紋巖）2.3 地質(zhì)年代及其特點地質(zhì)年代及其特點利用放射性同位素所獲得的相關(guān)年齡利用放射

13、性同位素所獲得的相關(guān)年齡地球上獲得的最大年齡地球上獲得的最大年齡4242億年億年月巖年齡月巖年齡46-4746-47億年億年隕石年齡在隕石年齡在46-4746-47億年之間億年之間因此地球的年齡應(yīng)在因此地球的年齡應(yīng)在4646億年以上億年以上2.3.1 地質(zhì)年代的劃分地質(zhì)年代的劃分 絕對地質(zhì)年代絕對地質(zhì)年代 是指地層形成到現(xiàn)在的實際年數(shù)，是用距今是指地層形成到現(xiàn)在的實際年數(shù)，是用距今多少年以前來表示，目前，主要是根據(jù)巖石中所多少年以前來表示，目前，主要是根據(jù)巖石中所含放射性元素的衰變來確定。含放射性元素的衰變來確定。 相對地質(zhì)年代相對地質(zhì)年代 是指地層形成的先后順序和地層的相對新老是指地層形成的

14、先后順序和地層的相對新老關(guān)系，是由該巖石地層單位與相鄰已知巖石地層關(guān)系，是由該巖石地層單位與相鄰已知巖石地層單位的相對層位的關(guān)系來決定的單位的相對層位的關(guān)系來決定的。 相對地質(zhì)年代相對地質(zhì)年代 （1 1） 沉積巖相對地質(zhì)年代的確定方法沉積巖相對地質(zhì)年代的確定方法 a)a)地層層序法地層層序法 地層層序法是確定地層相對年代的基本方法。地層層序法是確定地層相對年代的基本方法。 最新地層最新地層最老地層最老地層 b)b)古生物法古生物法 地質(zhì)歷史上的生物稱為古生物。地質(zhì)歷史上的生物稱為古生物。 晚古生代腕足動物晚古生代腕足動物c)c)巖性對比法巖性對比法 一般在同一時期，同樣環(huán)境下形成一般在同一時期，同樣環(huán)境下形成的巖石，它的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造應(yīng)該是的巖石，它的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造應(yīng)該是相似的，就可以根據(jù)巖性對比來確定年代。相似的，就可以根據(jù)巖性對比來確定年代。1 頁巖 2 泥巖 3 砂巖 4 灰?guī)r 5 沉積間斷通過地層對比可以判斷巖層的沉積的先后順序 d)d)地層接觸關(guān)系法地層接觸關(guān)系法 地層接觸關(guān)系包括：整合接