岩石的成因类型及其工程地质特征 课件.ppt

第二章 岩石的成因类型及其工程地质特征,地壳是地质学研究的主要对象。地壳是由岩石组成，岩石是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。矿物是组成地壳的基本物质单元，矿物是由元素组成。 到2007年为止，总共有118种元素被发现。其中94种存在于地球上，但最常见的仅十余种。 1889年，克拉克（美国）研究计算出厚16km的地壳内50种元素的平均含量与总质量的比值，称为地壳元素丰度（克拉克值）。,导言,导言,导言,第一节 主要造岩矿物,2.1.1 矿物的基本概念 矿物是由地质作用所形成的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。 主要造岩矿物是指在岩石中经常出现的、明显影响岩石的物理力学性质的、对鉴定岩石种类起重要作用的矿物。 造岩矿物绝大部分是结晶质。结晶质的特点是组成矿物的元素质点（离子、原子或分子）在矿物内部按一定的规律排列，形成稳定结晶格子构造。,第一节 主要造岩矿物,2.1.2 矿物手标本的鉴定特征 1. 矿物的形态 矿物的形态是指固态矿物单个晶体的形态，或矿物晶体聚集在一起的集合体形态。每一种矿物都具有一定的形态，取决于矿物的化学成分和内部构造。因此，矿物的形态是鉴定矿物的重要特征之一。如石盐的正立方晶体、石英的六方双锥晶体等。 （1）矿物单体的形态 矿物的单体在三维空间相对发育的比例不同，可将晶体形态特征分为一向延长、二向延长和三向等长三种。,一向延长型晶体：柱状、针状、纤维状等。如石英、角闪石、绿柱石、电气石、石棉等。,第一节 主要造岩矿物,石 英,角闪石,二向延长型晶体：片状、鳞片状、板状等。如云母、石墨、重晶石等。,第一节 主要造岩矿物,云 母 重晶石,三向等长型晶体：粒状、立方体或八面体等。如石榴子石、黄铁矿、方铅矿等,第一节 主要造岩矿物,石榴子石 黄铁矿,第一节 主要造岩矿物,（2）矿物集合体的形态 由矿物单体组成的聚集体，称为集合体。自然界中绝大多数矿物是以集合体的形态出现的。集合体分为显晶质集合体、隐晶和胶态集合体。,柱状、针状、纤维状集合体：由一向延长的柱状、针状、纤维状晶体颗粒组成。板状、片状集合体：由二向延长的板状、片状晶体颗粒组成。粒状集合体：由三向等长的粒状晶体颗粒组成。晶簇状集合体：以岩石的孔洞壁或裂隙壁为基底生长的单晶体群组成。,显晶质集合体,第一节 主要造岩矿物,隐晶集合体是只有在显微镜下才可分辨矿物单体的集合体；胶态集合体是在显微镜下也不能辨别出单体的界限的集合体，实际上并不存在单体。 隐晶及胶态集合体可由溶液直接结晶或由胶体生成。,结 核 鲕状、豆状,第一节 主要造岩矿物,肾状 葡萄状,钟乳状 土 状,第一节 主要造岩矿物,纤维状集合体：石膏,2. 矿物的光学性质 矿物的光学性质是指矿物在可见光作用下所表现的性质。包括颜色、条痕、光泽和透明度。 （1）颜色 矿物的颜色是矿物对可见光的吸收作用所产生的。按成色原因分为自色、他色和假色。 自色是矿物固有的颜色，颜色比较固定 他色是矿物混入某些杂质引起的颜色。纯净的石英为无色，含杂质时，呈现不同颜色，紫晶（Fe多）、烟水晶（含Mn）。 假色是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的。,石英晶簇,第一节 主要造岩矿物,颜色描述方法 标准色谱法：用标准色谱红、橙、黄、绿、青、蓝、紫及白、灰、黑来描述。 当颜色有深浅差别时可加上深、浅，如浅灰色。 当矿物颜色介于标准色谱两种颜色之间时，将次要颜色写在主要颜色之前，如黄绿色。 类比法：用生活中常见的实物颜色来描述。如正长石的肉红色、橄榄石的橄榄绿色。,石英晶簇,第一节 主要造岩矿物,（2）条痕 矿物在较硬的白色瓷板上刻划后所留下的粉末颜色。只有硬度比白瓷板软的矿物才能刻划条痕。 条痕色与矿物颜色可以一致也可以不一致。 矿物条痕可以消除假色，减弱他色。比颜色更为可靠的鉴定标志。是鉴定矿物的重要依据之一。,第一节 主要造岩矿物,（3）光泽 矿物新鲜表面对可见光的反射能力。根据其反光强弱和特征分为： 金属光泽 反射强，象金属磨光面那样反光，如方铅矿、黄铁矿。 半金属光泽 反射较强，象未磨光的金属表面那样反光，如磁铁矿等。 金属光泽和半金属光泽是不透明矿物的重要鉴定特征。 非金属光泽 分为：玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽和土状光泽。,第一节 主要造岩矿物,黄铁矿金属光泽 磁铁矿半金属光泽,第一节 主要造岩矿物,石英玻璃光泽 云母珍珠光泽,第一节 主要造岩矿物,石膏丝绢光泽 蛇纹石油脂光泽,第一节 主要造岩矿物,叶蜡石蜡状光泽 高岭石土状光泽,第一节 主要造岩矿物,（4）透明度 矿物透过可见光的程度，以0.03mm为标准，通常在矿物碎片边缘观察。分为透明、半透明和不透明三级。 一般而言，呈金属色的矿物，其条痕为深色、具金属或半金属光泽、不透明；反之，呈非金属色的矿物，其条痕一般为浅色，具非金属光泽，透明度较高。,第一节 主要造岩矿物,3. 矿物的力学性质 矿物抵抗外力作用（刻划、打击、压拉等）所表现出来的性质。包括矿物的硬度、解理和断口。（1）硬度 矿物抵抗外力刻划、研磨的能力。是鉴定矿物的重要依据之一。 矿物学上的硬度是由奥地利矿物学家摩氏（Mohs）设立的，故称为摩氏硬度计。摩氏硬度反映的是矿物相对硬度的顺序。,第一节 主要造岩矿物,摩氏硬度计 以选出的10种硬度不同的矿物，按硬度小到硬度大排序，作为测定比较其他矿物硬度的标准。 野外工作中，常用指甲（22.5）、铁刀刃（33.5）、玻璃刀（55.5）、钢刀刃（66.5）鉴别矿物的硬度。在进行鉴别时，应在矿物的新鲜晶面或解理面上进行。,第一节 主要造岩矿物,（2）解理 矿物受打击后，能沿一定结晶方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。裂开的光滑平面称为解理面。 根据解理的完全程度，可将解理分为五级： 极完全解理：极易裂开成薄片，解理面大而完整，平滑光亮，如云母。,第一节 主要造岩矿物,完全解理：常沿解理方向裂开成小块，解理面平整光亮，如方解石。 中等解理：解理面往往不能一劈到底，不很光滑，且不连续，常呈现小阶梯状，如角闪石、辉石。,第一节 主要造岩矿物,不完全解理：常出现断口，解理面很难出现。如磷灰石。 极不完全解理：无解理，如石英。,第一节 主要造岩矿物,不同的晶质矿物，由于其内部构造不同，在受力作用后开裂的难易程度、解理面的完整程度及解理数目有差别。,第一节 主要造岩矿物,（3）断口 断口是矿物受力打击后不沿固定的结晶方向裂开而形成的断裂面。断裂面方向是任意的，断口的形态是不平滑的。 根据矿物受力后不规则裂开的形态，可分为： 贝壳状断口 断口呈圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的同心条纹，如石英。,第一节 主要造岩矿物,锯齿状断口 断口呈尖锐的锯齿状，延展性很强的矿物具有此种断口，如自然铜。 参差状断口 断口面粗糙不平，参差起伏。如黄铁矿，大多数矿物具有此种断口。 土状断口断口面呈细粉状，断口粗糙，为土状矿物所特有，如高岭石。,第一节 主要造岩矿物,4. 矿物的其他性质 （1）相对密度 在肉眼鉴定矿物时，一般凭经验用手掂量大致估计。分为三段： 轻矿物 相对密度小于2.5，如石膏、高岭石。 中等密度矿物 相对密度2.54，如正长石、角闪石。 重密度矿物 相对密度大于4，如磁铁矿、黄铁矿。 （2）磁性：能被普通磁铁吸引。,第二节 岩 石,自然界中各种各样的岩石，按成因分为：岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 2.2.1 岩浆岩 岩浆岩是由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成的岩石。 地球内部的岩浆是一种炽热的熔融体，温度很高，大约为7001300，成分以硅酸盐为主，含有大量的H20、C02、H2S、HCL等挥发性气体，并具有一定的粘度。处在地壳深处或上地幔的岩浆，常常伴随着地壳的运动，沿着,第二节 岩 石,压力较低的地壳薄弱带或破碎带运移上升，侵入到地壳上部或直接喷溢出地表，然后冷却成岩。这种包括岩浆活动和冷凝成为岩石的整个过程称为岩浆作用。 按照冷凝形成岩浆岩的地质环境分类 深成岩 岩浆侵入地壳某深处（3km）冷凝形成。 浅成岩 岩浆侵入地壳浅处（3km）冷凝形成 喷出岩 岩浆喷出地表冷凝形成 1. 岩浆岩产状 岩浆岩产状是反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征，是指岩浆岩体的形态、规模、与围岩接触关系、形成时所处的地质构造环境及距离当时地表的深度等。,第二节 岩 石,岩浆岩的产状可分为两大类：侵入岩岩体的产状和喷出岩岩体的产状。 （1）侵入岩岩体的产状 岩基：岩基是一种规模庞大的岩体，其分布面积一般大于60km2往往呈长圆形。与围岩接触面不规则。构成岩基的岩石多是花岗岩或花岗闪长岩等，岩性均匀稳定，是良好的建筑地基，如三峡坝址区就是选定在面积约200km2花岗岩闪长岩岩基的南部。 岩株：岩株是一种形体较岩基小的岩体，平面上成圆形或不规则状，面积小于60km2，围岩的接触面较陡直，有时是岩基的一部分，也常是岩性均一的良好地基。主要成分为酸性和中性岩。,第二节 岩 石,岩盘（岩盖）和岩盆 岩盘是一种中心厚度较大，底部较平，顶部穹隆状的层间侵入体，分布范围可达数平方公里，多由酸性、中性岩石组成。 岩盆中心下凹形如蝶或浅盆的层间侵入体，组成岩盆的岩石以基性岩为主。 岩床：岩床是一种沿原有岩层层面侵入、延伸分布且厚度稳定的层状侵入体。常见的厚度多为几十厘米至几米，延伸长度多为几百米至几千米。组成岩床的岩石以基性岩为主。,第二节 岩 石,岩脉：岩脉是沿岩层裂隙侵入形成的狭长形的岩浆岩体，与围岩成层方向相交成垂直或近于垂直。其中比较规则而又近于直立的板状岩体称为岩墙。组成岩墙的岩石从基性到酸性均有。,第二节 岩 石,（2）喷出岩岩体的产状 喷出岩的产状与火山喷发方式和喷出物的性质有关，主要关系如下： 中心式喷发：岩浆沿着一定的圆管状管道喷达地表。常见形状是火山锥，即熔岩和火山碎屑物围绕火山通道堆积形成锥状体；粘度较小的基性熔岩自火山口沿某一方向流出，形成熔岩流。,第二节 岩 石,裂隙式喷发：岩浆沿一定方向的裂隙活动喷达地表。喷发的均是粘度小的基性熔浆，常沿地面流动，形成面积广大的熔岩被。粘度较大的熔浆可形成熔岩锥。,第二节 岩 石,2. 岩浆岩矿物成分 组成岩浆岩的矿物，根据颜色，可分为浅色矿物和深色矿物两类。 浅色矿物(富含Si、Al成分)：石英、正长石、斜长石及白云母等。 深色矿物(富含Fe、Mg成分）：黑云母、角闪石、辉石及橄榄石等。,第二节 岩 石,岩浆岩的矿物是岩浆化学成分的反映，对矿物成分影响最大的是SiO2，根据岩浆岩中SiO2的含量，岩浆岩可分为： 酸性岩（SiO2 65）：矿物成分以石英、正长石为主。含少量黑云母和角闪石。颜色浅、比重轻。 中性岩（SiO2 5265）：矿物成分以正长石、斜长石、角闪石为主。含少量黑云母和辉石。颜色比较深、比重比较大。 基性岩（SiO2 4552）：矿物成分以斜长石、辉石为主。含少量角闪石和橄榄石。颜色深、比重也比较大。 超基性岩（SiO245）：矿物成分以橄榄石、辉石为主。其次有角闪石，一般不含硅铝矿物。颜色很深、比重很大。,第二节 岩 石,3. 岩浆岩的结构 结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、颗粒形态及其相互结合关系所表现出来的岩石特征。 岩浆岩的结构是岩浆成分和冷凝环境的综合表现。 （1）按岩石中矿物的结晶程度分为 全晶质结构：全由结晶的矿物颗粒组成，多见于深成岩和部分浅成岩。 半晶质结构：由结晶的矿物颗粒和部分未结晶的玻璃质组成，多见于浅成岩及部分喷出岩。 玻璃质结构：全由熔岩冷凝的玻璃质组成，部分喷出岩具有的结构,第二节 岩 石,（2）按矿物晶粒的绝对大小分为 伟晶 10mm 粗粒 105mm 中粒 51mm 显晶质结构 细粒 10.1mm 微粒 0.1mm 隐晶质结构 （3）按矿物颗粒之间的相对大小，可分为 等粒结构 矿物颗粒大小相等 不等粒结构 两类颗粒大小悬殊，其中粗大者称为斑晶，是在温度较高的深处慢慢结晶形成；细小者称为基质，形成于冷凝较快的较浅环境。,如果基质为显晶质，且晶质的成分与斑晶的成分相同，称为似斑状结构；基质为隐晶质或玻璃质者，则称为斑状结构。,第二节 岩 石,第二节 岩 石,4. 岩浆岩的构造 构造是矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况。岩浆岩的构造主要取决于岩浆冷凝时的环境。最常见的构造主要如下： 块状构造：矿物在岩石中分布杂乱无章，不显层次，呈致密块状，如花岗岩、花岗斑岩等一系列深成岩与浅成岩的构造。,第二节 岩 石,流纹状构造：由于熔岩流动，由一些不同颜色的条纹和拉长的气孔等定向排列所形成的流动状构造，仅出现于喷出岩中，如流纹岩。 气孔状构造：岩浆凝固时，挥发性的气体未能及时逸出，以致在岩石中留下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞，常为玄武岩等喷出岩所具有。,第二节 岩 石,杏仁状构造：岩石中的气孔，为后期矿物(如方解石、石英等)充填形成的一种形似杏仁的构造，如某些玄武岩和安山岩的构造。气孔状构造和杏仁状构造，多分布于熔岩的表层。,第二节 岩 石,第二节 岩 石,5. 常见的岩浆岩 （1）酸性岩类,花岗岩：深成岩，多呈肉红色、灰色或灰白色。矿物成分主要为石英、正长石。全晶质等粒结构，块状构造。 花岗斑岩：浅成岩，多呈肉红色、灰色或灰白色。矿物成分主要为石英、正长石。具有斑状结构，斑晶为长石、石英，块状构造。,第二节 岩 石,流纹岩：喷出岩，颜色呈灰白、紫灰或浅黄褐色。矿物成分主要为石英、长石。斑状结构，细小斑晶为石英或长石。流纹状构造。,（2）中性岩类,闪长岩：深成岩，颜色呈灰白、深灰至黑灰色。矿物成分主要为斜长石、角闪石。全晶质等粒结构，块状构造。,第二节 岩 石,闪长玢岩：浅成岩，颜色呈灰色或灰绿色。矿物成分主要为斜长石、角闪石。斑状结构，斑晶主要是斜长石，块状构造。 安山岩：喷出岩，颜色呈灰色、紫色或灰紫色。矿物成分主要为斜长石、角闪石。斑状结构，斑晶为斜长石。气孔状或杏仁状构造。,第二节 岩 石,（3）基性岩类,辉长岩：深成岩。颜色呈灰黑至黑色。主要矿物成分是斜长石和辉石。全晶质等粒结构，块状构造。 辉绿岩：浅成岩。颜色呈辉绿或黑绿色。矿物成分为斜长石、辉石。具有特殊的辉绿结构（辉石充填于斜长石晶体格架的空隙中）。块状构造。,第二节 岩 石,（4）超基性岩类,玄武岩：喷出岩。颜色呈灰黑至黑色。矿物成分主要为斜长石、辉石。隐晶质细粒或斑状结构。气孔状或杏仁状构造。 橄榄岩：深成岩。颜色呈深绿色，新鲜的橄榄岩呈橄榄绿色 。矿物成分为橄榄石。显晶粒状结构，块状构造。,第二节 岩 石,2.2.2 沉积岩 沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质，经搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。占地壳岩石总体积的7.9%，是三大类岩石中在地表分布最广的，占地壳表面积的75。 1. 沉积岩的形成 沉积岩的形成是一个长期而复杂的地质作用过程，一般可分为风化剥蚀、搬运、沉积和固结成岩（压实、胶结和重结晶）四个阶段。,第二节 岩 石,2. 沉积岩的物质组成,由先成岩石经物理风化作用产生的碎屑物质组成，大部分为化学性质比较稳定、难溶于水的原生矿物的碎屑，如石英、长石、白云母等，部分是岩石的碎屑。主要是一些由含铝硅酸盐类矿物的岩石，经化学风化作用形成的次生矿物，如高岭石、微晶高岭石及水云母等。这类矿物的颗粒极细(0.005mm)，具有很大的亲水性、可塑性及膨胀性。由纯化学作用或生物化学作用，从溶液中沉淀结晶产生的沉积矿物，如方解石、白云石、石膏、石盐、铁和锰的氧化物或氢氧化物等。由生物残骸或有机化学变化而成的物质，如贝壳、泥炭及其他有机质等。,碎屑物质粘土矿物化 学沉积物有机质及生物残骸,沉积岩的物质组成,在沉积岩的组成物质中，粘土矿物、方解石、白云石、有机质等，是沉积岩所特有的，是物质组成上区别于岩浆岩的一个重要特征。,第二节 岩 石,3. 沉积岩的分类 根据物质组成的特点，沉积岩一般分为三类。 碎屑岩类主要由碎屑物质组成的岩石，其中由先成岩石风化破坏产生的碎屑物质形成的，称为沉积碎屑岩，如砾岩、砂岩及粉砂岩等；由火山喷出的碎屑物质形成的，称为火山碎屑岩，如火山角砾岩、凝灰岩等。 粘土岩类主要由粘土矿物及其他矿物的粘土粒组成的岩石，如泥岩、页岩等。 化学及生物化学岩类主要由方解石、白云石等碳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。,第二节 岩 石,4. 沉积岩的结构 碎屑结构由碎屑物质被胶结物胶结而成。按碎屑粒径的大小，可分为 砾状结构 2 mm (砾岩) 砂状结构 20.05 mm (砂岩) 粉砂结构 0.050.005 mm (粉砂岩) 按胶结物的成分，分为 硅质胶结由二氧化硅胶结而成。 铁质胶结由铁的氧化物及氢氧化物胶结而成。 钙质胶结由方解石等碳酸钙一类物质胶结而成。 泥质胶结由细粒粘土矿物胶结而成。,第二节 岩 石,泥质结构几乎全部由小于0.005mm的粘土质点组成，是泥岩、页岩等粘土岩的主要结构。 结晶结构由溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构，由沉淀生成的晶粒极细，经重结晶作用晶粒变粗，但一般多小于1mm，肉眼不易分辨，是石灰岩、白云岩等化学岩的主要结构。 生物结构由生物遗体或碎片所组成，如贝壳结构、珊瑚结构等，是生物化学岩所具有的结构。,第二节 岩 石,5. 沉积岩的构造 （1）层理构造 层理构造是沉积岩最重要的构造。由于季节性气候变化、沉积环境的改变，先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和成分上发生相应变化，从而显示出来的成层现象，称为层理构造。常见的有水平层理、斜层理、交错层理等。根据层理可推断沉积物的沉积环境和搬运介质的运动特征。 水平层理 这种层理的细层界面平直且互相平行，并与层面一致。一般是在静水环境中悬浮的粉沙和粘土缓慢沉积面形成的，沉积表面为水平面。,第二节 岩 石,斜层理 由一系列与层面斜交的细层组成的，细层的层理向同一方向倾斜并相互平行，与上下层面斜交，上下层面相互平行。它是由单向水流所造成的，多见于河床或滨海三角洲沉积物中。 交错层理 由多组不同方向的斜层理互相交错重叠而成的。是由于水流的运动方向频繁变化所造成的，多见于河流沉积层中。,第二节 岩 石,层与层之间的界面称为层面。上下两个层面间成分基本均匀一致的岩石称为岩层。它是层理最大的组成单位。 一个岩层上下层面间的垂直距离称为岩层的厚度。层的厚度变化很大，由几厘米至几米。按层的厚度可分为：块状层（1m）、厚层（10.5m）、中层（0.50.1m）、薄层（0.1m）。 岩层厚度的变化形式有：变薄、尖灭及透镜体。大厚度岩层中所夹的薄层称为夹层。,第二节 岩 石,（2）波痕 指沉积岩层面呈现出波状起伏的痕迹，是沉积介质动荡的标志，见于具有碎屑结构岩层的顶面。 当介质做定向运动时所形成的波痕为非对称状，顺流坡较陡逆流坡较缓，是由流水或风引起。 当介质来回运动的波浪时形成对称波痕，其两坡坡角相等。,第二节 岩 石,（3）泥裂 指岩层表面垂直向下的多边形裂缝构造，裂缝在表层张开，向下呈楔形尖灭。滨海、滨湖沉积物暴露水面而干涸收缩而形成的V型裂纹，平面上为网格状的龟裂纹。泥裂常见于粘土岩和碳酸岩中。可确定岩层的顶底，开口方向为顶，尖灭方向为底。,第二节 岩 石,（4）缝合线 岩石剖面中呈锯齿状起伏的曲线。缝合线的起伏幅度一般是数毫米至数十厘米，总的展布方向与层面平行。规模较大的缝合线代表沉积作用的短暂停顿或间断；规模较小的缝合线是压溶作用所形成的。主要见于石灰岩和白云岩中。,第二节 岩 石,（5）结核 沉积岩中自生矿物的集合体，与围岩在颜色、成分和结构上均有明显的差异，常见铁质、硅质、钙质、锰结核等。常为圆球形、椭圆形、透镜状及不规则形态。,石灰岩中的燧石结核主要是SiO2在沉积物沉积的同时以胶体凝聚方式形成,第二节 岩 石,（6）雨痕 由于雨滴落到松软的泥质或沙质沉积物表面上所形成的圆形或椭圆形凹穴。凹穴边缘略微高起。,第二节 岩 石,（7）化石 经石化作用下保存下来的动植物的遗骸和遗迹，常沿层理面平行分布。根据化石可以推断岩石形成的地理环境和确定岩层的地质年代。,一种遗迹化石，指由食泥或穴居的蠕虫、软体动物或其他无脊椎动物等留于沉积物中的管状或柱状洞穴保存而成的化石,第二节 岩 石,注意：沉积岩的层理构造、层面特征和含化石是沉积岩区别于其它岩类的一个重要特征。,第二节 岩 石,5. 常见的沉积岩 （1）碎屑岩类 火山碎屑岩 由火山喷发的碎屑物质在地表经短距离搬运，或就地沉积而成介于喷出岩和沉积岩之间的过渡类型。 火山集块岩：主要由粒径大于100mm的粗火山碎屑物质组成； 火山角砾岩：粒径一般为2l00mm，火山碎屑占90以上，多呈棱角状，颜色常呈暗灰、蓝灰或褐灰色。 凝灰岩：一般由小于2mm的火山灰及细碎屑组成，凝灰岩孔隙性高，重度小，易风化。,第二节 岩 石,沉积碎屑岩 由先成岩石风化剥蚀的碎屑物质，经搬运、沉积、胶结而成的岩石。 砾岩及角砾石：砾状结构，由50以上大于2mm的粗大碎屑胶结而成；由浑圆状砾石胶结而成的称为砾岩；由棱角状的角砾胶结而成的称为角砾岩。 砂岩：砂质结构，由50以上粒径介于0.052mm的砂粒胶结而成 粉砂岩：粉砂质结构（粒径0.050.005mm），常有清晰的水平层理，主要由粉砂胶结而成，结构较疏松，强度和稳定性不高。,第二节 岩 石,（2）粘土岩类 页岩 由粘土脱水胶结而成，以粘土矿物为主，大部分有明显的薄层理，呈页片状，可分为硅质页岩、粘土质页岩、砂质页岩、钙质页岩及碳质页岩；除硅质页岩强度稍高外，其余岩性软弱，易风化成碎片，强度低，与水作用易于软化而丧失稳定性。 泥岩 成分与页岩相似，常成厚层状，以高岭石为主要成分的泥岩，常呈灰白色或黄白色，吸水性强，遇水后易软化；以微晶高岭石为主要成分的泥岩，常呈白色、玫瑰色或浅绿色，表面有滑感，可塑性小，吸水性高，吸水后体积急剧膨胀。,第二节 岩 石,（2）化学及生物化学岩类 石灰岩 矿物成分以方解石为主，其次含有少量的白云石和粘土矿物，常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈白色；由纯化学作用生成的具有结晶结构，但晶粒极细，经重结晶作用即可形成晶粒比较明显的结晶灰岩；由生物化学作用生成的灰岩，常含有丰富的有机物残骸。 石灰岩中一般都含有一些白云石和粘土矿物，当粘土矿物含量达2550%时，称为泥灰岩；白云石含量达2550时，称为白云质灰岩。石灰岩分布相当广泛，岩性均一，易于开采加工，是一种用途很广的建筑石料。,第二节 岩 石,白云岩 主要矿物成分为白云石，也含有方解石和粘土矿物，结晶结构，纯质白云岩为白色，随所含杂质的不同，可出现不同的颜色；性质与石灰岩相似，但强度和稳定性比石灰岩为高，是一种良好的建筑石料。岩石风化面上有刀砍状溶蚀沟纹。未风化白云岩的外观特征与石灰岩近似，在野外难于区别，可用盐酸起泡程度辨认。,第二节 岩 石,2.2.3 变质岩 变质岩是由原来的岩石(岩浆岩、沉积岩和变质岩)在地壳中受到温度、压力及化学活动性流体的作用，在固体状态下发生矿物成分、化学成分及结构构造变化后形成的新的岩石。所以，变质岩不仅具有自身独特的特点，而且还常保留着原来岩石的某些特征。 1. 变质作用的影响因素 引起变质作用的因素有温度、压力及新的化学成分加入。,第二节 岩 石,变质作用因素,地热：地下温度随深度增大而增高。岩浆热：岩浆侵入时，岩浆热传到围岩，使围岩增温。构造运动所产生的热,温度：150900 ,压力,静压力：上覆岩层重量引起。（100MPa1400MPa）流体压力：循环于岩石空隙中的流体所产生的压力等于静压力值时。定向压力:由构造作用或岩浆活动产生，一方面使岩石或矿物变形和破裂，形成各种破碎构造。一方面在重结晶过程中，可使岩石中的片状或柱状矿物在垂直于压力方向定向排列，形成片理构造。,新化学成分加入：新化学成分来自岩浆活动的热液和挥发性气体，容易与围岩发生反应，产生各种新的变质矿物，甚至岩石的化学成分发生深刻变化。,第二节 岩 石,2. 变质作用的类型 （1）接触变质作用 由于岩浆活动的侵入，在岩浆高温的影响下，接触带的围岩发生结晶或产生新矿物的作用。 （2）交代变质作用 岩石和化学活动性流体接触而产生交代作用，产生新矿物，如花岗岩浆与石灰岩接触，由于气化热液的接触交代，产生含Ca、Fe、Al的矽卡岩。 （3）动力变质作用 在构造运动产生的强应力作用下，原岩及其组成矿物发生变形、机械破碎及轻微重结晶现象的作用。 （4）区域变质作用 大规模构造运动和岩浆活动引起的高温高压作用，地下深处广大地区的岩石发生变质的作用。,第二节 岩 石,3. 变质岩的矿物成分 共有矿物：石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石等。 变质矿物：红柱石、硅线石、石榴子石、绿泥石、蛇纹石等。 变质矿物是在特定条件下产生的，是鉴定变质岩的重要依据。 4.变质岩的结构 变质岩的结构按成因分为：变晶结构、变余结构和碎裂结构。,第二节 岩 石,（1）变晶结构 原岩在固态条件下，岩石中的各种矿物同时发生重结晶和变质结晶所形成的结构。 （2）变余结构 当岩石变质轻微时，重结晶作用不完全，变质岩还可保留母岩的结构特点。 （3）碎裂结构 局部岩石在定向压力作用下，矿物及岩石本身发生弯曲、破碎，而后又被黏结起来而形成新的结构。碎裂结构根据破碎程度可分为碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构。,第二节 岩 石,5. 变质岩的构造 变质岩的构造与岩浆岩及沉积岩有显著的区别，是鉴定变质岩的可靠特征。常见的构造有片理构造和块状构造。其中片理构造是变质岩特有的，区别于其他岩石的显著标志。 （1）片理构造 岩石中所含的大量的片状、板状及柱状矿物在定向压力作用下平行排列，且沿此排列方向易使岩石裂开成薄片的构造。 根据片理特征、变质程度，片理构造可进一步分为片麻状构造、片状构造、千枚状构造和板状构造。,第二节 岩 石,片麻状构造矿物结晶程度高，颗粒较粗大。片理很不规则，粒状矿物呈条带状分布，少量片状、柱状矿物相间断续平行排列，沿片理面不易裂开，如片麻岩。 片状构造重结晶作用明显，片状、板状或柱状矿物沿片理面富集，平行排列，片理很薄，沿片理面很容易剥开呈不规则的薄片，光泽很强，如云母片岩等。,第二节 岩 石,千枚状构造片理薄，片理面较平直，颗粒细密，沿片理面有绢云母出现，容易裂开呈千枚状，呈丝绢光泽，如千枚岩。它与板岩的区别是形成一些肉眼可见的绢云母等片状矿物。 板状构造片理厚，片理面平直，重结晶作用不明显，颗粒细密，光泽微弱，沿片理面裂开则呈厚度一致的板状，如板岩。,第二节 岩 石,（2）块状构造 当变质作用中没有定向、高压这一因素时，则形成的变质岩中，矿物排列无一定方向，结构均一。岩石主要由粒状矿物组成，呈致密块状构造，如大理岩和石英岩。,第二节 岩 石,5. 常见的变质岩 （1）片麻岩 具有典型的片麻状构造，变晶或变余结构，晶粒粗大，肉眼可以辨识。主要矿物为石英和长石，其次有云母、角闪石、辉石等，有时尚含有少许石榴子石等变质矿物。岩石颜色视深色矿物含量而定，石英、长石含量多时色浅，黑云母、角闪石等深色矿物含量多时色深。片麻岩强度较高，如云母含量增多，强度相应降低。因具片理构造，故较易风化。,第二节 岩 石,（2）片岩 具片状构造，变晶结构，矿物成分主要是片状矿物，如云母、绿泥石、滑石等，含有少许石榴子石等变质矿物。片岩的片理一般比较发育，片状矿物含量高，强度低，抗风化能力差，极易风化剥落，岩体也易沿片理倾向坍落。,第二节 岩 石,（3）千枚岩 多由粘土岩变质而成，矿物成分主要为石英、绢云母、绿泥石等，结晶程度比片岩差，晶粒极细，肉眼不能直接辨别，外表常呈黄绿、褐红、灰黑等色。由于含有较多的绢云母，片理面常有微弱的丝绢光泽。千枚岩的质地松软，强度低，抗风化能力差，容易风化剥落，沿片理倾向容易塌落。,第二节 岩 石,（4）板岩 具有板状构造，原岩主要是粘土岩、粘土质粉砂岩和中酸性凝灰岩，重结晶作用不明显，主要有绢云母或绿泥石等变质矿物。板岩常具显微变晶结构，是轻微变质作用产物。,第二节 岩 石,（5）大理岩 由石灰岩或白云岩经重结晶变质而成，等粒变晶结构，块状构造；主要矿物成分为方解石和白云石；大理岩常呈白色、浅红色、淡绿色、深灰色以及其他各种颜色，常因含有其他带色杂质而呈现出美丽的花纹。大理岩强度中等，易于开采加工，色泽美丽，是一种很好的建筑装饰石料。,第二节 岩 石,（6）石英岩 等粒变晶结构，块状构造；一般由较纯的石英砂岩变质而成，常呈白色，因含杂质，可出现灰白色、灰色、黄褐色或浅紫红色；强度很高，抵抗风化的能力很强，是良好的建筑石料，但硬度很高。,第二节 岩 石,（7）断层角砾岩 主要由较小的岩石碎屑和矿物碎屑组成，其成分视原岩成分而定，有时有少量绢云母、绿泥石等变质矿物。为原岩经强烈挤压破碎形成的动力变质岩，由大小不一的各种棱角状碎屑经胶结而成，具碎裂结构。,第二节 岩 石,（8）糜棱岩 主要为石英、长石及少量变质矿物如绢云母、绿泥石等。为原岩经强烈挤压破碎而成的动力变质岩；外表多为各种绿色，一般具有似流纹的条带，多出现在断层带。,第二节 岩 石,2.2.4 三大岩类的肉眼鉴定 1. 岩浆岩的识别方法 （1）先看岩石整体颜色的深浅 岩浆岩颜色的深浅，是岩石所含深色矿物多少的反映。一般来说，从酸性到基性，深色矿物的含量是逐渐增加的，故岩石的颜色由浅变深。如果岩石是浅色的，那就可能是花岗岩或正长岩等酸性或偏于酸性的岩石。 （2）分析岩石的结构和构造 岩浆岩的结构和构造特征，是岩石生成环境的反映，如果岩石是全晶质粗粒、中粒或似斑状结构，说明很可能是深,第二节 岩 石,成岩；如果是细粒、微粒或斑状结构，则可能是浅成岩或喷出岩；如果斑晶细小或为玻璃质结构，则为喷出岩；如果具有气孔、杏仁或流纹状构造，则为喷出岩。 （3）分析岩石的主要矿物成分，确定岩石的名称 2. 沉积岩的识别方法 鉴别沉积岩时，可以先从观察岩石的结构开始，结合岩石的其他特征，先将所属的大类分开，然后再作进一步分析，确定岩石的名称。触摸有明显含砂感的，一般是属于碎屑岩类的岩石。断裂面暗淡呈土状，硬度低，触摸有滑腻感的，一般多是粘土类的岩石。具结晶结构的可能是化学岩类。,第二节 岩 石,3. 变质岩的识别方法 鉴别变质岩时，可以先从观察岩石的构造开始。根据构造，首先将变质岩区分为片理构造和块状构造的两类。然后可进一步根据片理特征和主要矿物成分，分析所属的亚类，确定岩石的名称。,岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表,第三节 地质年代及其特征,地球上原始地壳形成迄今已有60亿年。在长期、复杂的构造岩浆作用下，完整的地壳变得支离破碎，犹如一本残破的书，一些页码错排、一些页码已经丢失，还有一些模糊不清。 地质学家的任务之一就是通过岩石和地层的上下顺序、新老关系、所含化石以及测年技术，确定岩石与地层的形成时间，确定地质事件的发生时间。 地质年代是指地质体形成或地质事件发生的时代。 在工程实践中，当我们需要了解一个地区的工程地质情况，如地质构造，岩层的相互关系，以及阅读地质资料或地质图时，都必须具备地质年代的相关知识。,第三节 地质年代及其特征,1. 地质年代的表示方法 岩层的地质年代有绝对地质年代和相对地质年代两种表示方法。 绝对地质年代是指组成地壳的岩层从形成距今有多少年。但不能反应岩层形成的地质过程。 相对地质年代说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系，不能说明岩层形成的确切时间，但能反映岩层形成的自然阶段，从而说明地壳发展的历史过程，故在地质工作中，一般以应用相对地质年代为主。,第三节 地质年代及其特征,2. 地质年代的确定方法,沉积岩相对地质年代的确定方法,地层层序律：以地层的沉积顺序为对比的基础。地层接触关系法：根据上下岩层的接触关系来划分地层相对地质年代。岩性对比法：以岩石的组成、结构、构造等岩性方面的特点为对比基础（只使用于一定地区）。生物层序律（古生物化石法）：地质历史上的生物称为古生物，其遗体和遗迹可保存在沉积岩层中，它们一般被钙质、硅质等所充填或交代（石化），形成化石。生物界的演化历史也是生物不断适应生活环境的结果，生物演化总的趋势是从简单到复杂，从低级到高级。利用一些演化较快存在时间短，分布较广泛，特征较明显的标准化石，作为划分相对地质年代依据。,第三节 地质年代及其特征,2. 地质年代的表示方法,岩浆岩相对地质年代的确定方法,侵入接触：岩浆侵入体侵入于沉积岩层之中，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。（图a）沉积接触：岩浆岩形成之后，经长期风化剥蚀，后来在剥蚀面上又产生新的沉积，剥蚀面上部的沉积岩层无变质现象，而在沉积岩的底部往往存在有由岩浆岩组成的砾岩或风化剥蚀的痕迹。这说明岩浆岩的形成年代，早于沉积岩的地质年代。（图b） 对于喷出岩，可根据其中夹杂的沉积岩，或上覆下伏的沉积岩层的年代，确定其相对地质年代。,第三节 地质年代及其特征,3. 地质年代的单位与地层单位 地质历史的系统编年（全球通用），它是按年代先后把地质历史系统性编年列表。包括各个地层年代单位、名称、代号和同位素年龄值等。反映了地壳中无机界（岩石、矿物）和有机界（动植物）演化的顺序、过程和阶段。绝大部分时代界线都建立了“金钉子”剖面。（我国目前有9个） 保存有最连续、最完善的沉积岩和生物化石记录的露头点，代表着地球上穿越这一地质时代单元的起点，该露头点称为剖面点。全球各地均依此为标准，称为全球界线层型剖面，即“金钉子”剖面。,第三节 地质年代及其特征,地质年代表的建立，是世界各地的地层进行系统划分对比的结果。 地质年代表中具有不同级别的地质年代单位分为宙、代、纪和世四级。首先根据生物演化的阶段，将地球演化史划分为隐身宙（冥古宙、太古宙、元古宙）和显生宙。然后在显生宙中，根据生物界的总体面貌划分出3个二级地质年代单位（代），即从老到新分为古生代、中生代和新生代。每一个代中，再根据生物界面貌及其演化特色划分出若干三级地质年代单位（纪），纪是最常用的地质年代单位。,第三节 地质年代及其特征,第三节 地质年代及其特征,与其对称的地层单位分别为宇、界、系和统，代表各级地质年代单位内形成的地层。 根据地层的岩性特征在垂直方向上的差异，将地层分层，建立地层系统和层序，所划分出来的地层单位称为岩石地层单位。分为群、组、段、层四个不同级别，属于地方性地层单位。同一时期地层的岩石组合在不同地方可以不同，故岩石地层名称往往也是不同的。,第三节 地质年代及其特征,4. 第四纪地质特征 地质年代中第四纪是距今最近的地质年代（约260万年），在第四纪历史上发生了两大变化即人类出现和冰川作用。 第四纪构造运动强烈，为了与第四纪以前的构造运动区别开来，把第四纪以来的发生的构造运动称为新构造运动。地球上巨大块体的大规模的水平运动、火山喷发、地震等都是构造运动的表现。地区新构造运动特征，对工程区域稳定性的评价是一个基本要素。 第四纪沉积物形成时间短，成岩作用不充分，因而第四纪沉积物通常是松散的、软弱的、多孔的。工程上的土多形成在第四纪。,第三节 地质年代及其特征,第三节 地质年代及其特征,第三节 地质年代及其特征,