工程地质(ch2岩矿).ppt

岩石是地壳中由地质作用所形成的固态物质。是由一种或多种矿物或岩屑（造岩元素）组成的天然集合体。如：砂岩、大理岩、花岗岩等矿物是地壳中由地质作用所形成的、具有一定化学成分和物理性质的单质或化合物。如：金刚石（C）、硫磺（S）、石墨（C）、石英（SiO2）、石膏（CaSO42H2O）、正长石（KAl-Si3O8）土是岩石风化作用的产物。我国称为“第四纪沉积物”。如：黄土等,第二章 岩土体的类型及组成结构,第二章 岩土体的类型及组成结构,第一节 主要造岩矿物及其物理性质,第二章 岩土体的类型及组成结构,已发现的矿物种类达3000余种，构成岩石的主要矿物则只有二、三十种，将组成岩石的主要矿物称为造岩矿物。一、矿物的形态固体矿物按其组成元素质点的有无规则排列，可分为结晶质和非结晶质矿物。,11、结晶质与非结晶质和非结晶质矿物结晶质矿物的内部质点（原子、离子或分子）按照一定的规律重复排列，从而使晶体具有一定的内部结构和外部几何形态，叫做晶体。不同的矿物，因内部结构存在差异，其单晶也有不同形态。根据肉眼是否可以辨认，可分为显晶质体和隐晶质体两种类型。非结晶质矿物的内部质点的排列无规律，杂乱无章。,2晶体形态在相同生长环境下，具有一定成分的同种矿物，有着其特定的结晶形态，称之为该矿物的结晶习性。（1）单晶体单晶体在三维空间发育程度，将结晶习性分为如下三种类型：一向延长：包括柱状、针状、棒状、纤维状、放射状等柱状的石英、纤维状的石棉等属于一向延长二向延长：包括片状、板状、鳞片状等，片状的云母、板状的石膏等三向延长：晶体在空间的三个方向上发育程度相当，如粒状、球状、等轴状等，岩盐、黄铁矿、石榴子石等属于该种类型的结晶习性。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第一节 主要造岩矿物及其物理性质 一、矿物的形态,（2）矿物的连生体形态双晶及平行连生双晶是同种晶体的规则连生，其中一个个体和另一个个体成镜像关系，或者一个个体旋转1800后，能与另一个晶体重合或平行。平行连生体：若每一个个体相对应的晶面和晶棱都彼此平行，相邻晶体之间的结晶格子平行、连续的晶体形态。（3）矿物的集合体形态由同种矿物许多单体聚合在一起的整体称之为矿物的集合体形态晶簇纤维状集合体钟乳状集合体结核和鲕状集合体土状,第二章 岩土体的类型及组成结构 第一节 主要造岩矿物及其物理性质 一、矿物的形态,二、矿物的物理性质,1、矿物的光学性质矿物的光学性质：矿物对自然光反射、折射和吸收能力差异等表现出来的各种性质（1）颜色：取决于矿物化学成分和内部结晶构造自色：矿物自身所固有的颜色。比较固定他色：由于含外来带色杂质而引起的颜色假色：某些物理因素引起的颜色，称为假色。如氧化膜的颜色。（2）条痕（粉末色）：是指矿物在条痕板上擦划后所留下的痕迹，即矿物粉末的颜色。（3）光泽：矿物表面对光的反射能力根据光泽由强而弱的次序，可分为：金属光泽半金属光泽金刚光泽玻璃光泽造岩矿物均为非金属光泽：玻璃光泽油脂光泽丝绢光泽珍珠光泽土状光泽（4）透明度：是指矿物透光能力的大小，主要取决于矿物对光的吸收率。可分为透明、半透明、不透明三级。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第一节 主要造岩矿物及其物理性质,2、矿物的力学性质,矿物在敲打、刻划、拉、压等外力作用下所表现出来的各种物理性质称为矿物的力学性质，主要包括：（1）解理：矿物晶体在外力作用下，始终沿着一定的结晶学方向破裂成一系列光滑平面的现象，称为解理极完全解理完全解理中等解理不完全解理极不完全解理（2）断口：具不完全解理性质的矿物，尤其是没有解理性质的矿物和非结晶质矿物，在外力作用下，发生无一定方向的破裂，其破裂面称为断口。贝壳状断口锯齿状断口参差状断口（3）硬度：是指矿物抵抗刻划、压入和研磨的能力摩氏（F.Mols）硬度计来测定矿物的相对硬度。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第一节 主要造岩矿物及其物理性质 二、矿物的物理性质,第二节 岩石的成因类型及其结构构造,岩石：是地壳中由地质作用所形成的固态物质。是由一种或多种矿物或岩屑（造岩元素）组成的天然集合体，具有一定的结构、构造和变化规律。可分为3大类：岩浆岩（火成岩）岩浆冷凝固化后形成的岩石称为岩浆岩。沉积岩沉积岩是地表和接近地表的地质体，在温度不高（-70200）、压力不大（一至几十个大气压）的条件下，经风化作用、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用而形成的岩石。变质岩地球内力作用引起岩石改造和变化的作用，称之为“变质作用”。由变质作用所形成的新的岩石称为变质岩。,第二章 岩土体的类型及组成结构,岩石按成因分为：岩浆岩、沉积岩和变质岩,地表75%为沉积岩，25%为岩浆岩和变质岩。,一、岩浆岩（火成岩）,岩浆是位于地壳深部和上地幔中，以硅酸盐为主，部分为金属硫化物、氧化物、水蒸汽及其它挥发性物质组成的高温、高压熔融体。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造,1岩浆岩的矿物成分是岩浆岩鉴定和分类的基本依据，可分为三类：主要矿物。指岩石中含量大于10%的矿物。主要矿物是划分岩石的根本依据，如花岗岩中的长石和石英都是主要矿物。次要矿物。指含量小于10%的矿物，如石英闪长岩中的石英，闪云斜长花岗岩中的角闪石。副矿物。含量不到1%的矿物。如：磷灰石、锆石等。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 一、岩浆岩,根据岩浆中SiO2重量百分比将岩浆岩划分为五大类,2、岩浆岩的化学成分化学元素：O、Al、Si、Ca、Mg、K、Na、Ti占岩浆岩总成分99.25%以上氧化物：SiO2、TiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、FeO、K2O、Na2O、H2O占氧化物总质量的99.3%以上。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 一、岩浆岩,3、岩浆岩的结构岩浆岩的结构：是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形态特征及彼此间的相互关系所反映出的特征。(1)按岩石结晶程度的结构划分全晶质结构深成岩半晶质结构浅成岩、喷出岩玻璃质结构喷出岩,(2)按矿物颗粒粒度大小划分显晶质结构是指矿物颗粒在肉眼下可以分辨的结构，可细分为：粗粒结构：颗粒直径大于5mm中粒结构：颗粒直径为51.0mm细粒结构：颗粒直径为1.00.1mm微粒结构：颗粒直径小于0.1mm隐晶质结构是指颗粒非常细小，以致肉眼不能分辨,但在显微镜下可以看出晶粒，是浅成侵入岩和一些熔岩中常见的结构.,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 一、岩浆岩,(3)按矿物颗粒的相对大小划分等粒结构和不等粒结构:等粒结构：相同的主要矿物颗粒大小几乎相等不等粒结构：同种主要矿物颗粒大小不等,斑状和似状结构:矿物颗粒可分为大小不同的两群，大的称为斑晶，小的则为基质,似斑状结构：基质由显晶质物质组成,斑状结构：基质由微晶质或隐晶质和玻璃质组成,4.岩浆岩的构造,岩浆岩的构造:是指岩浆岩中不同矿物集合体间或矿物集合体与岩石的其他组成部分之间的排列充填方式块状构造：矿物组分没有定向性而均匀分布所组成的一种构造，如：花岗岩。流纹状构造：不同颜色的条纹所反映出的熔岩流的流动构造如：流纹岩。气孔状构造：岩浆溢出地表，压力聚降，其中挥发性成分以气体状态逸出，并聚集成气泡分散于岩浆岩中，加之温度降低和岩浆凝固，气体逸出，剩下孔洞便形成不规则状气孔构造如：浮岩、玄武岩。杏仁状构造：气孔被次生矿物如方解石、蛋白石等充填，便形成杏仁状构造，如：安山岩,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 一、岩浆岩,5、岩浆岩的产状,岩浆岩的产状是指岩浆岩体在地壳中的产出形态和状态，包括岩体的大小、形状、与周围岩体之间的关系、所处构造环境。(1)喷出岩产状熔岩流：喷出地表，沿着倾斜地表流动冷凝固结形成熔岩流熔岩被：喷出地表，沿着近水平地面流动冷凝固结形成熔岩被火山锥：岩浆沿火山颈喷出地表，冷凝形成圆锥状(2)侵入岩产状岩基：表面积大于60km2的一种规模庞大的深成侵入岩体。呈长圆形，长几十至几百公里，宽几至几十公里，接触不规则。岩株：规模比岩基小，平面上呈圆形或不规则状，面积小于60km2。和围岩的接触陡直，有时也是岩基的一部分。岩墙或岩脉：为一种较小的侵入体，一般是岩浆沿着断裂侵入所形成，其延伸往往从几米至几公里岩床：沿层间侵入而成的层状侵入体称为岩床。岩盘：是层间整合侵入体，中央隆起、四周变薄，底部平坦的穹窿状的分布范围可达数公里。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 一、岩浆岩,喷出岩产状,（1）熔岩流（2）熔岩被（3）火山锥等,6、岩浆岩的分类及肉眼鉴定方法,岩浆岩的分类按岩浆岩的化学成分（主要是SiO2含量）和矿物组成，划分为酸性岩、中性岩、基性岩及超基性岩等岩浆岩的肉眼鉴定方法首先应根据岩体的产状及特征，确定是否属于岩浆岩观察岩石标本的颜色、矿物成分、结构与构造等方面的特征，结合分类表，确定出岩石的名称注：颜色的深浅代表了浅色矿物和暗色矿物的相对含量确定岩石中所含矿物的种类及大致含量，区分主要矿的次要矿物和副矿物,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 一、岩浆岩,1、沉积岩的形成母岩风化作用搬运阶段沉积阶段硬结成岩阶段风化作用：是指长期裸露在地表的岩体，经受太阳辐射热、大气、水及生物等作用，使岩石结构逐渐破碎、疏松或矿物成份发生次生变化的过程。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 二、沉积岩,二、沉积岩,2、沉积岩的矿物成分：按成因类型可分为碎屑矿物。来自原岩的原生矿物碎屑。如石英、长石、白云母等。粘土矿物。原岩经风化分解而成的次生矿物，高岭石、蒙脱石、伊利石等。化学沉积矿物。如方解石、白云石、石膏、岩盐等。有机质及生物残骸。生物残骸或经有机化学变化而形成的一类矿物，贝壳、硅藻土、泥炭等。3、沉积岩的结构：组成沉积岩碎屑颗粒的大小、形状及相互间的关系。碎屑结构。碎屑物质被胶结物粘结而形成。泥质结构。由粒径小于0.005mm的粘土矿物等胶结物组成的结构。化学结构。化学沉淀物或胶体重结晶所形成的结构。生物结构。由生物遗体构成的一种岩石结构。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 二、沉积岩,高龄石,盐岩,碎屑结构碎屑物质被胶结物粘结而形成的沉积岩的结构类型。据颗粒大小可进一步细分：在碎屑岩中颗粒大小差异很大，按颗粒直径可以分为：砾状结构 粒径2mm砂状结构粗砂结构 粒径为20.5mm中砂结构 粒径为0.50.25mm细砂结构 粒径为0.250.05mm粉状结构 粒径为0.050.005mm颗粒形态。指颗粒的磨圆度，分为棱角状、次棱角状、次圆状、圆状。,胶结类型胶结类型是指碎屑岩中碎屑物与胶结物的含量比及胶结关系，通常有：基底式胶结：胶结物的含量较高，岩石强度高；孔隙式胶结：碎屑含量较高；接触式胶结：胶结物极少。,胶结物常见的以下四种：硅质：胶结成分为SiO2，多为灰色，岩性坚固。铁质：成分为Fe2O3或FeO，多呈红色或棕色，比硅质胶结弱。钙质：成分为CaCO3、MgCO3等，灰白、青灰较为坚硬。泥质：成分为粘土矿物，黄褐色，遇水易软化或分解。,4.沉积岩的构造沉积岩各组成部分的空间分布和排列方式,(1)层理构造：层理是岩石的颜色、成分和结构沿垂直方向变化而形成的一种层状构造。根据层理与层面的关系，可分为：水平层理、波状层理、斜层理、交错层理、尖灭层、透镜体。(2)层面构造：指在岩层顶面和底面发育的构造，可以判断岩层的层序关系。顶面构造，如波痕、泥裂、雨痕、雹痕和虫迹。波痕是由于风、流水、波浪的运动，尖的波峰指示岩层的顶面。底面构造，有底冲刷、槽模和沟模等。(3)结核。沉积岩中的包裹体，其成分和颜色均与所在岩层有明显的差别。如南京湖山地区二叠系栖霞组灰岩中发育的燧石结核。(4)生物成因构造。沉积岩中的古代生物的遗迹和痕迹所形成的构造称为生物成因构造。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 二、沉积岩,燧石岩,补充概念,岩层：是在一个基本稳定的条件下所形成的最大的沉积单位，由在成分上基本均匀一致的岩石组成。按厚度可分为:巨厚层(块状层)，大小1m厚层，10.5m中厚层，0.50.1m薄层，小于或等于0.1m。,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 二、沉积岩,在各时代的古生物中只有一小部分因条件适宜才被保存下来成为化石。化石形成的条件：1生物本身必须具有硬壳、骨骼等不易遭受氧化或腐烂的硬体部分。2生物死后其尸体尽快地被沉积物所掩埋，以免氧化腐烂或遭受其他破坏。3掩埋后的生物遗体必须经过长时间的填充、置换等石化作用才能形成化石。,5、沉积岩的分类和主要沉积岩的鉴定,(1)沉积岩的分类按成因、物质成分和结构特征，将沉积岩分为三大类：碎屑岩类粘土岩类化学岩及生物化学岩(2)主要沉积岩的鉴定砾岩、角砾岩：碎屑岩中大于2mm的碎屑颗粒含量占50%以上的岩石砂岩：粒径为20.05mm颗粒的含量占50%以上的岩石称为砂岩泥岩：是固结程度较高的一种粘土岩页岩：具片状、鳞片状构造石灰岩：以方解石为主要矿物白云岩：白云石组成,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 二、沉积岩,地球内力作用引起岩石改造和变化的作用，称之为“变质作用”。1、变质作用(1)变质作用因素温度压力具有化学活动性的流体(2)变质作用的类型接触变质作用。由岩浆散发的热量和析出的气态或液态溶液引起的变质作用。发生在岩浆体与周围接触带的围岩之中。动力变质作用。构造运动所产生的定向压力使岩石发生的变质作用。通常发生在褶皱带、断裂带附近，其结果形成构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩等。区域变质作用。由温度、均向压力、定向压力和具有化学活动性的流体的综合作用造成。与构造运动和岩浆活动有密切关系。由变质作用所形成的新的岩石称为变质岩。,2、变质岩的矿物成分一类是和岩浆岩、沉积岩共有的矿物，如长石、石英、云母、辉石、角闪石、磷灰石、磁铁矿等；另一类是变质岩特有的矿物，常见的有红柱石、蓝晶石、十字石、阳起石、滑石、蛇纹石、叶蜡石、绿泥石、方柱石等。标准变质矿物：浅变质带绿泥石、绢云母中变质带蓝晶石深变质带矽线石3、变质岩的结构碎裂结构。是岩石受挤压应力作用后，矿物重新结合形成的。根据破碎程度可分为碎裂结构、碎斑结构、糜棱结构等变晶结构。岩石在固体状态下物质发生重结晶称为变晶作用由变晶作用形成的结构称为变晶结构变晶结构的主要特点是：矿物的自形程度不高矿物的自形程度只反映矿物结晶力的大小，与结晶次序无关含有包体变余结构。又称残余结构，是重结晶作用不彻底而保留母岩结构特征的结构,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 三 变质岩,、变质岩的构造,板状构造：受应力作用产生一组密集平行的破裂面，劈理面光滑平整。板岩千枚状构造：组分发生重结晶并形成定向排列，使岩石呈薄片状。千枚岩（主要由绿泥石组成）片状构造：由鳞片状、薄片状、柱状变晶矿物组成，作定向排列和分布，沿片理面劈开成不平整薄板状。片岩片麻状构造：粒状、鳞片状、柱状变晶矿物呈断续的定向排列和分布。片麻岩块状构造：矿物成分分布均匀，无定向排列现象，如石英岩、大理岩等。,4、变质岩的分类,变质岩的分类（见下表）动力变质岩接触变质岩区域变质岩主要变质岩特征描述片麻岩片岩板岩千枚岩石英岩大理岩,第二章 岩土体的类型及组成结构 第二节 岩石的成因类型及其结构构造 三 变质岩,表7 主要变质岩分类简表,第五节 岩石的工程地质及水文地质评述,岩石的工程地质及水文地质取决于：岩石产状、矿物组成、结构、构造等各种地质作用对岩石的影响，特别是岩石的风化作用对岩石性质的影响一、火成岩取决于形成环境及成分，特别是形成环境通常具较高的力学强度，可作为各种建筑物良好的地基及天然建筑石料，但抗风化能力弱，易风化破碎，形成风化带二、沉积岩取决于矿物成分具成层分布规律，层厚变化大，存在各向异性特征三、变质岩与母岩密切相关片理构造使岩石具各向异性特征往往裂隙发育,