工程地質-第三章-巖石課件

《工程地質》

第三章巖石巖石學習目標1．掌握巖石的分類依據(jù)及組成特征2．熟悉常見巖石的主要結構構造3．掌握常見巖石的鑒定特征4．了解影響巖石工程性質的因素巖石是地質作用下形成的一種或多種礦物組成的、具有一定結構和構造的集合體。根據(jù)成因和形成過程，巖石可分為三大類：巖漿活動所形成的巖漿巖外力作用形成的沉積巖變質作用形成的變質巖第一節(jié)巖漿巖巖漿巖又稱火成巖，是由熾熱的巖漿在地下或噴出地表后冷凝固結而形成的巖石，其占地殼巖石體積的64.7%，是三大類巖石的主體巖漿在侵入構造空腔內(nèi)，在深處結晶和冷凝而形成侵入巖巖漿沿一定構造裂隙通道上升到溢出地表或噴出地表形成噴出巖巖漿巖體在地殼中的產(chǎn)出狀態(tài)（大小、形態(tài)、與圍巖之間的關系等）為巖漿巖的產(chǎn)狀巖漿巖的成份巖漿巖的化學成份很復雜，幾乎包括地殼中所有元素，但它們的含量很不平衡若以氧化物表示，其主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等根據(jù)SiO2的含量多少，把巖漿巖分為四大類化學性質超基性巖基性巖中性巖酸性巖SiO2(％)<4545～5252～65>65巖漿巖的礦物組成鐵鎂質礦物（暗色礦物）黑云母、角閃石、輝石、橄欖石暗四類硅鋁質礦物（淺色礦物）正長石、斜長石、白云母、石英淺四類等八余種占90%主要礦物含量大于20%，是劃分大類的依據(jù)次要礦物含量小于10%，確定巖石種屬的依據(jù)副礦物含量小于3%，偶爾可達5%，在分類中不起作用，但可用于研究巖漿巖的形成條件礦物的共生組合規(guī)律從超基性巖到酸性巖，巖石中硅鋁含量逐漸增高，鐵鎂含量逐漸降低；淺色礦物含量逐漸增多，暗色礦物含量逐漸減少巖漿巖的結構巖石中礦物的結晶程度、顆粒大小、晶體形態(tài)、自形程度以及它們之間的相互關系等按結晶程度分為：全晶質結構巖石全部由礦物的晶體組成，不含玻璃質全晶質結構是巖漿在溫度變化緩慢的條件下結晶形成的半晶質結構巖石礦物晶體和玻璃質共存非晶質（玻璃質）結構巖石幾乎全部由天然玻璃組成非晶質結構是在巖漿噴出地表迅速冷凝來不及結晶的情況下形成的半晶質結構主要是淺成巖具有的結構，有時在噴出巖中也能見到，巖石中部分礦物來不及或無法結晶結構等級巨粒粗粒中粒細粒微粒晶粒大小(mm)>1010—55－l1—0.1<0.1結構名稱偉晶質顯晶質隱晶質根據(jù)礦物顆粒的絕對大小根據(jù)礦物顆粒的相對大小等粒結構

顯晶質、隱晶質結構不等粒結構

斑狀、似斑狀結構顯晶質隱晶質斑狀結構似斑狀結構根據(jù)礦物自形程度自形晶

礦物發(fā)育成應有的形狀半形晶

礦物只發(fā)育成應有晶形的一部分他形晶

礦物不能發(fā)育成應有的形狀，而是決定于相鄰晶體所遺留的空間形狀，因此常是不規(guī)則的巖漿巖的構造巖石中不同礦物組分的分布與排列反映出來的外貌特征流紋構造塊狀構造杏仁構造氣孔構造巖石類型超基性巖基性巖中性巖酸性巖化學成分SiO2含量(%)富含F(xiàn)e、Mg富含Si、Al＜4545～5252～65＞65顏色黑、綠黑色黑、灰黑色灰、灰綠色灰白、肉紅色主要礦物成分橄欖石、輝石斜長石、輝石斜長石、角閃石正長石、角閃石石英、正長石次要礦物成分角閃石角閃石、橄欖石、黑云母正長石、黑云母斜長石、黑云母角閃石、黑云母噴出巖杏仁構造、塊狀構造玻璃質結構、隱晶質結構黑曜巖、浮巖流紋構造、氣孔構造斑狀結構苦橄巖玄武巖安山巖粗面巖流紋巖淺成巖塊狀構造、氣孔構造(少數(shù))斑狀結構、半晶質結構、粒狀結構苦橄玢巖輝綠巖閃長玢巖正長斑巖花崗斑巖深成巖塊狀構造全晶質結構、粒狀結構橄欖巖、輝石巖輝長巖閃長巖正長巖花崗巖巖漿巖的分類巖漿巖的鑒定方法觀察新鮮面的顏色，估計所含暗色礦物的體積百分比，以確定巖石的化學類別觀察巖石的結構構造，確定巖石的成因類別根據(jù)巖石的礦物成分定出巖石名稱野外鑒別巖漿巖觀察巖體的產(chǎn)狀觀察巖石整體的顏色，確定所屬的類別觀察巖石的結構構造特征，判斷形成原因根據(jù)礦物的共生組合規(guī)律分析巖石的主要礦物成分，再綜合其它特征，確定巖石的名稱第二節(jié)沉積巖沉積巖是由一系列外力地質作用形成的巖石體積只占地殼的5%，但在地表分布最廣，占陸地面積的75%形成階段松散破碎階段

剝蝕搬運階段

分選堆積階段

固結成巖階段沉積巖的物質組成碎屑礦物（如石英、長石、白云母等）粘土礦物（如高嶺石、蒙脫石、伊利石等）化學沉積礦物(方解石、白云石、石膏、石鹽以及鐵、錳氧化物)有機質及生物殘骸（貝殼、泥炭、石油等）膠結物（礦物及巖屑顆粒間的粘結物）膠結物硅質（SiO2);鈣質(CaCO3);鐵質(鐵的氧化物和氫氧化物);泥質(粘土礦物);石膏質(CaSO4)膠結類型

基底膠結接觸膠結孔隙膠結沉積巖顆粒的性質、形狀、大小及其相互關系為沉積巖的結構碎屑結構碎屑物質被膠結物粘結在一起結構名稱碎屑顆粒大小(mm)碎屑巖名稱礫狀結構礫狀結構＞2.0礫巖角礫狀結構角礫巖砂質結構粗砂結構0.5～2.0粗粒砂巖中砂結構0.25～0.5中粒砂巖細砂結構0.05～0.25細粒砂巖粉砂質結構0.005～0.05粉砂巖根據(jù)顆粒外形分為棱角狀結構（a）、次棱角狀結構（b）、次圓狀結構(c)和滾圓狀結構（d）泥質(粘土)結構由粒徑＜0.005mm的粘土礦物顆粒組成化學結晶結構由從溶液中沉淀、結晶等化學成因物質組成生物結構幾乎全部是由由生物遺體或碎片組成泥巖灰?guī)r珊瑚沉積巖各個組成部分的空間分布和排列方式為沉積巖構造反映和指示成巖時的特定沉積環(huán)境層理構造沉積巖顏色、礦物成分、碎屑顆粒大小等方面沿垂方向顯示出的成層現(xiàn)象層在一個基本穩(wěn)定的物理條件下所形成的沉積單位，由成分、結構、內(nèi)部構造和顏色基本均一的巖石組成，是層理的最大組成單位層面層與層之間的分界面由于沉積環(huán)境的變化，層理類別有平行層理（a）斜層理（b）交錯層理（c）透鏡體（d）巖層層面上由于水流、風、生物活動等作用留下的痕跡為層面構造波痕泥裂成分、結構、構造及顏色與周圍沉積物（巖）不同的、規(guī)模不大的團塊體—結核沉積過程中被埋藏，固結成巖而保留的生物遺體、生物活動痕跡和生態(tài)特征等為生物構造結核化石沉積巖的分類巖類結構主要巖石分類名稱火山碎屑巖集塊結構(粒徑＞64mm)火山集塊巖角礫結構(粒徑64～2mm)火山角礫巖凝灰結構(粒徑＜2mm)凝灰?guī)r陸源沉積巖陸源碎屑巖礫狀結構(粒徑＞2mm)礫巖砂質結構(粒徑2～0.05mm)砂巖粉砂質結構(粒徑0.05～0.005mm)粉砂巖粘土巖泥質結構(粒徑＜0.005mm)泥巖頁巖內(nèi)源沉積巖碳酸鹽巖結晶結構及生物結構石灰?guī)r白云巖其它非晶質結構、隱晶質結構硅質巖隱晶質結構磷質巖沉積巖的鑒定方法觀察巖石的結構，結合巖石的其它特征分出所屬大類(碎屑巖、粘土巖、化學巖等)根據(jù)每類的特征進一步分析確定巖石的名稱碎屑巖類按顆粒的大小劃分亞類粘土巖類主要根據(jù)有無明顯的成層特征來區(qū)分，頁理發(fā)育的是頁巖，頁理不發(fā)育的是泥巖化學巖類主要依據(jù)結晶礦物特征區(qū)別第三節(jié)變質巖變質巖是由變質作用形成的巖石占地殼總體積的27.4%，但在地表分布范圍較小，也不均勻引起變質作用的因素有溫度、壓力及化學活動性流體接觸變質作用（石英巖）動力變質作用（糜棱巖）區(qū)域變質作用（千枚巖）變質巖成分變質巖的化學成分與原巖的總化學成分和變質作用的類型、

強度有關巖漿巖因變質作用形成正變質巖沉積巖因變質作用形成副變質巖變質巖的礦物成分繼承性礦物變質礦物（石榴子石、滑石、紅柱石、石墨、十字石、藍晶石、夕線石）巖石中顆粒（礦物）的粒度、形態(tài)和晶體之間的相互關系等特征為變質巖的結構變晶結構是巖石在變質過程中經(jīng)重結晶或重新組合而形成的結構等粒變晶結構、不等粒變晶結構、斑狀變晶結構、鱗片狀變晶結構、纖維狀變晶結構石英巖變（殘）余結構是由于變質重結晶作用不徹底，還保留著原巖的礦物成分和結構特征變余碎屑結構碎裂結構在定向壓力作用下，原巖及其中的礦物發(fā)生彎曲變形、破裂，甚至粉碎后，又被膠結起來的一種結構斷層角礫巖變質巖中各種顆粒（礦物）的空間分布和排列方式為變質巖的構造塊狀構造是巖石中礦物或礦物集合體排列無順序，呈均勻地分布片理構造是巖石中的片狀、針狀、柱狀或板狀礦物，受定向壓力作用后，呈連續(xù)或斷續(xù)的平行排列大理巖塊狀構造根據(jù)片理面特征、變質程度等特點，片理構造可進一步分為板狀構造

千枚狀構造

片狀構造

片麻狀構造板巖片麻巖千枚巖片巖巖石經(jīng)變質后，仍保持原巖的構造特征稱為變余構造

是恢復原巖的重要標志正變質巖中常見的變余構造有變余氣孔構造、變余杏仁構造、變余流紋構造、變余枕狀構造、變余斑雜構造等副變質巖中常見的變余構造有變余層理構造、變余斜層理構造、變余泥裂構造、變余波痕構造等巖類構造巖石名稱主要亞類及其礦物成分片理狀巖類板狀板巖礦物成分為粘土礦物、絹云母、石英、綠泥石、黑云母、白云母等千枚狀千枚巖以絹云母為主，其次為石英、綠泥石等片狀片巖云母片巖：以云母、石英為主，其次為角閃石等滑石片巖：以滑石、絹云母為主，其次為綠泥石、方解石等綠泥石片巖：以綠泥石、石英為主，其次為滑石、方解石等片麻狀片麻巖花崗片麻巖：以正長石、石英、云母為主，其次為角閃石，有時含石榴子石角閃石片麻巖：以斜長石、角閃石為主，其次為云母，有時含石榴子石塊狀巖類塊狀大理巖石英巖以方解石為主，其次為白云石等以石英為主，有時含有絹云母、白云母等變質巖的分類變質巖的鑒定方法觀察巖石的構造將變質巖區(qū)分為片理構造和塊狀構造的兩類根據(jù)結晶程度判斷成因及變質程度鑒定變質巖的礦物成分確定所屬的亞類根據(jù)殘余結構構造推斷原巖變質巖的結構雖不參加巖石命名，但對鑒定巖石有重要意義，它是區(qū)別不同成因，不同變質程度的依據(jù)第四節(jié)巖石工程性質巖石不僅是地質、地貌、構造的物質基礎，還是人類工程建筑物的載體和原料，它的工程性質對建筑物有極大的影響巖體是由各種巖石組成并在后期經(jīng)歷了不同性質的構造運動的改造、被各種結構面分割后的綜合地質體在工程上，一般把巖石稱為巖塊，它是構成巖體的最小物質單元物理性質密度包括孔隙在內(nèi)的單位體積巖石的質量，即巖石的總質量(包括孔隙中的水和氣的質量)與其總體之比值比重(相對密度）固體巖石的質量與同體積水在4℃時質量的比值巖石中孔隙的體積與巖石總體積的比值即巖石的孔隙率水理性質吸水性指巖石在一定條件下的吸水性能吸水率常壓條件下，巖石吸入水分的質量與干燥巖石質量之比飽水率高壓或真空條件下，巖石吸入水分的質量與干燥巖石質量之比飽水系數(shù)巖石的吸水率與飽水率的比值滲透性指巖石允許水透過的能力溶解性指巖石溶解于水的性質軟化性指巖石在水作用下強度降低的性質軟化系數(shù)巖石在飽水狀態(tài)的極限抗壓強度與風干狀態(tài)強度之比崩解性指粘土質巖石吸水膨脹的性質抗凍性指巖石抵抗冰劈作用的能力力學性質巖石抵抗外力作用的性能，包括:抗壓強度