工程地質(zhì)課件第2章礦物和巖石

第二章礦礦物物與巖石石地球的特特性及構(gòu)構(gòu)造地質(zhì)作用用造巖礦物物巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖石的工工程地質(zhì)質(zhì)性質(zhì)第一節(jié)地地球球的特性性及構(gòu)造造一、內(nèi)圈圈層1910年，南斯斯拉夫地地震學(xué)家家莫霍洛維維奇發(fā)現(xiàn)地震震波在傳傳到地下下50km處有折射射現(xiàn)象發(fā)發(fā)生，他他認為這這個發(fā)生生折射的的地帶，，就是地殼和地地幔的分分界面。1914年美國地地震學(xué)家家古登堡，發(fā)現(xiàn)地地下2900多km深處存在在著地幔和地地核的分分界面。以后，，人們?yōu)闉榱思o念念他們，，分別將將其命名名為“莫霍面”和“古登堡面面”。用這這兩個面面，把地地球內(nèi)部部劃分為為地殼、、地幔和和地核３３個圈層層。1、地殼：是由各各種巖石石組成的的地球最最上面的的一層，，大陸部部分平均均厚度33km。2、地幔：是地殼殼和地核核之間的的中間層層，主要要成分是是鐵鎂硅硅酸鹽類類，呈固固態(tài)。當(dāng)當(dāng)壓力降降低到某某種程度度就會液液化，形形成流動動的巖漿漿，當(dāng)它它噴出地地表時，，便是火火山爆發(fā)發(fā)。上地幔：：33～1000km；下地幔：：1000～2900km。3、地核：半徑約約3450km。分內(nèi)核核和外核核兩部分分。外核核厚約1600km，是液態(tài)態(tài)的；內(nèi)內(nèi)核是一一個溫度度很高、、密度很很大、由由鐵鎳構(gòu)構(gòu)成的金金屬核。。巖石圈：地殼和和地幔的的頂部構(gòu)構(gòu)成。1968年法國勒勒皮雄根根據(jù)地震震帶、地地形和地地質(zhì)等方方面的資資料將全全球劃分分為七大大板塊：：太平洋板板塊、歐歐亞板塊塊、印度度板塊、、非洲板板塊、北北美板塊塊、南美美板塊和和南極板板塊。北美板塊塊南美板塊塊太平洋板板塊南極板塊塊非州板塊塊印度板塊塊歐亞板塊塊兩個大陸陸板塊碰碰撞時，，其作用用力使巨巨大的山山脈突起起。喜馬拉雅雅山：印度板塊和亞洲板塊碰撞撞的結(jié)果果。阿爾卑斯斯山：非洲板塊和歐亞板塊碰撞撞的結(jié)果果。二、外圈圈層1、大氣圈：是地球球的最外外圈層，，其上界界可達1800km或更高的的空間。。它對地地球上生生物的生生長、發(fā)發(fā)育和地地貌的變變化起著著極大的的影響。。2、水圈：是由大大氣圈的的大量水水蒸氣形形成的，，主要由由海水構(gòu)構(gòu)成。它它對生命命的起源源、生物物界的演演化、發(fā)發(fā)展及各各種沉積積物、礦礦物及可可溶鹽的的生成和和地質(zhì)地地貌的發(fā)發(fā)育起著著重要作作用。3、生物圈：地球生生物滲透透在水圈圈、大氣氣圈下層層和地殼殼表層的的范圍之之中。它它對改變變地球的的地理環(huán)環(huán)境起著著重要的的作用。。第二節(jié)地地質(zhì)質(zhì)作用一、構(gòu)造造運動的的概念及及類型（一）概概念：指由內(nèi)內(nèi)動力引引起巖石石圈的巖巖石變形形、變位位的機械械運動。。又稱為為地殼運運動。巖石圈自自形成以以來，一一直處于于持續(xù)不不斷地運運動中，，但運動動速度通通常是十十分緩慢慢而不易易被人們們直接察察覺出來來，只有有當(dāng)構(gòu)造造運動引引起巖石石發(fā)生斷斷裂、應(yīng)應(yīng)力突然然釋放導(dǎo)導(dǎo)致比較較強烈的的地震時時，才易易被人們們覺察到到。（二）構(gòu)構(gòu)造運動動的類型型按地殼運運動方向向分類垂直運動動：沿地球球半徑方方向的上升或或下降運運動。又又稱升降降運動。。水平運動動：沿地球球切線方方向或沿沿水平構(gòu)構(gòu)造運動動。升降運動動常表現(xiàn)現(xiàn)地殼大大規(guī)模的的隆升和和下降，，并引起起地勢高高低的變變化和海海陸變遷遷，上升升可成陸陸，下降降可成海海。意大利利那不不勒斯斯灣海海岸古古羅馬馬時代代的著著名大大理石石柱是是升降降運動動的最最好例例子。。柱子下部一一段是是在1533年年火山山噴發(fā)發(fā)時被被火山山灰掩掩埋部部分，，柱面面光滑滑；其上2.7米一一段在在地殼殼下降降時淹淹沒在在海水水中，，被海海水和和牡蜊蜊侵蝕蝕了許許多小小孔。。18世紀紀中期期，全全柱升升出海海面。。19世紀紀，地地面又又開始始下沉沉，柱柱腳已已被淹淹在海海水里里了。。海水侵侵蝕部部分水平運運動表表現(xiàn)為為巖石石圈的的擠壓壓或擴擴張、、剪切切。因因而引引起強強烈的的褶皺皺、斷斷層，，形成成巨大大的褶褶皺山山系，，巨大大的地地塹、、溝谷谷等。。擠壓擴張剪切現(xiàn)代水水平運運動的的典型例例子——美國西西部的的圣安安德列列斯斷斷層。。該斷斷層形形成于于J，從那時時至今今一直直運動動。1882～～1946年間間做了了4次次定定量測測量，，西盤盤往NW方向移移動，，平均均1cm/年,1906年舊舊金山山發(fā)生生大地地震，，也主主要是是由于于斷層層錯動動引起起的。。二、地地質(zhì)作作用的的概念念及類類型（一））概念念：由自自然動動力引引起地地球的的物質(zhì)質(zhì)組成成、內(nèi)內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)和和地表表形態(tài)態(tài)發(fā)生生變化化的作作用。。（二））類型型：1、內(nèi)力力地質(zhì)質(zhì)作用用：由地球內(nèi)內(nèi)部的能量量（旋旋轉(zhuǎn)能能、重重力能能、熱熱能））引起起的地地質(zhì)作作用。。主要要包括括構(gòu)造造作用用、地地震作作用、、巖漿漿活動動和變變質(zhì)作作用。。2、外力力地質(zhì)質(zhì)作用用：由地球外外部的能量量（太太陽輻輻射能能、日日月引引力能能、生生物能能）引引起的的地質(zhì)質(zhì)作用用。主要包包括風(fēng)風(fēng)化作作用、、風(fēng)的的地質(zhì)質(zhì)作用用、流流水的的地質(zhì)質(zhì)作用用、冰冰川的的地質(zhì)質(zhì)作用用、湖湖海的的地質(zhì)質(zhì)作用用、重重力的的地質(zhì)質(zhì)作用用等。。地質(zhì)作作用外動力力地質(zhì)質(zhì)作用用內(nèi)動力力地質(zhì)質(zhì)作用用風(fēng)化作作用剝蝕作作用搬運作作用沉積作作用負荷地地質(zhì)作作用硬結(jié)成成巖作作用地殼運運動地震作作用巖漿作作用變質(zhì)作作用第三節(jié)節(jié)造造巖礦礦物一、元元素素：構(gòu)成成地殼殼物質(zhì)質(zhì)的基基本單單元就就是化化學(xué)元元素。。地殼殼物質(zhì)質(zhì)中包包括了了元素素周期期表中中的絕絕大部部分元元素，，但其其含量量極不不均勻勻。其其中氧、硅硅、鋁鋁、鐵鐵、鈣鈣、鎂鎂、鈉鈉、鉀鉀八種元元素占占了地地殼物物質(zhì)重重量的的98%以上。1、自然然元素素礦物物：如金、、金剛剛石、、石墨墨、硫硫磺、、銅、、銀、、汞。。金剛石石自然金金自然元元素礦礦物硫黃自然銅銅2、鹵化化物礦礦物：：如石鹽鹽、鉀鉀鹽、、螢石石等。。石鹽鉀鹽和和鈉鹽鹽結(jié)晶晶體鉀鹽鈉鹽結(jié)結(jié)晶體體3、硫化化物礦礦物：：黃鐵礦礦、黃黃銅礦礦、方方鉛礦礦、閃閃鋅礦礦、雄雄黃等等。黃鐵礦礦方鉛礦礦硫化物物礦物物辰砂黃鐵礦礦4、氧化化物和和氫氧氧化物物礦物物：如赤鐵鐵礦、、磁鐵鐵礦、、石英英等。。赤鐵礦礦磁鐵礦礦氧化物物和氫氫氧化化物礦礦物錫石剛玉石英錫石5、硫酸酸鹽礦礦物：如石石膏、、芒硝硝、重重晶石石等。。石膏重晶石石硬石膏膏6、碳酸酸鹽礦礦物：：如方解解石、、孔雀雀石。。方解石石孔雀石石白云石石7、硅酸酸鹽礦礦物：硅酸酸鹽礦礦物種種類繁繁多，，約占占已知知礦物物種數(shù)數(shù)的1/4，占占地殼殼總重重量的的85%，，最常常見的的就是是長石石、云云母、、輝石石、角角閃石石、橄橄欖石石等幾幾種。。白云母母黑云母母橄欖石石硅酸鹽鹽礦物物滑石黃玉硅酸鹽鹽礦物物斜（鉀鉀）長長石正（鈉鈉）長長石硅酸鹽鹽礦物物綠柱石石電氣石石五、礦礦物的的物理理性質(zhì)質(zhì)：（一））礦物物的形形態(tài)：：大多數(shù)數(shù)呈固固態(tài)，，只有有極個個別的的呈液液態(tài)；；大多多數(shù)固固體礦礦物是是結(jié)晶晶質(zhì)，，少數(shù)數(shù)為非非晶質(zhì)質(zhì)。結(jié)晶質(zhì)質(zhì)：礦物內(nèi)內(nèi)部質(zhì)質(zhì)點在在三維維空間間有規(guī)規(guī)律重重復(fù)排排列，，形成成空空間間格子子構(gòu)造造。非晶質(zhì)質(zhì)：礦物內(nèi)內(nèi)部質(zhì)質(zhì)點排排列無無規(guī)律律性，，無規(guī)規(guī)則的的外形形。單體形形態(tài)柱狀針狀單體形形態(tài)板狀—辰砂片狀—重晶石石單體形形態(tài)多面體體—石榴子子石立方體體—黃鐵礦礦結(jié)晶集集合體體形態(tài)態(tài)晶簇狀狀—水晶放射狀狀—中沸石石非結(jié)晶晶集合合體形形態(tài)葡萄狀狀－赤赤鐵礦礦鮞狀－－赤鐵鐵礦豆?fàn)睿噼F鐵礦（二））礦物物的顏顏色：：是礦物物吸收收不同同波長長可見見光的的反映映。主主要取取決于于礦物物的化化學(xué)成成分和和內(nèi)部部結(jié)構(gòu)構(gòu)。1、自色色：礦物固固有的的顏色色。2、他色色：礦物中中含有有雜質(zhì)質(zhì)時形形成的的顏色色。3、假色色：礦物內(nèi)內(nèi)部裂裂隙或或表面面氧化化膜對對光的的折射射、散散射形形成的的顏色色。（三））礦物物的光光澤礦物的的光澤澤：是礦物物表面面對光光線反反射和和折射射的程程度。自然金金（金金屬光光澤））硬錳礦礦（半半金屬屬光澤澤）金剛石石（金金剛光光澤））石英（（玻璃璃光澤澤）白鎢礦礦（油油脂光光澤））滑石（（蠟狀狀光澤澤）石膏（（絲絹絹光澤澤）砷鋁礦礦（松松脂光光澤））（四））礦物物的條條痕條痕：：是礦物物粉末末的顏顏色。通過過礦物物在無無釉瓷瓷板上上刻劃劃出的的痕跡跡（條條痕）），這這痕跡跡就是是礦物物粉末末。而而且礦礦物粉粉末的的顏色色更穩(wěn)穩(wěn)定，，更能能代表表礦物物的真真實顏顏色。?？梢砸韵偕?，減減弱他他色。。比如如塊狀狀赤鐵鐵礦表表面的的顏色色可呈呈現(xiàn)紅紅色、、鋼灰灰色等等，但但它條條痕的的顏色色總是是櫻桃桃紅色色。雌黃(金黃色色)赤鐵礦礦(紅棕色色)輝鉬礦礦(灰色)（五））礦物物的硬硬度硬度：：是礦物物抵抗抗外力力刻劃劃的能能力。野外工工作中中常用用指甲甲和小小刀來來判斷斷礦物物的硬硬度，，并將將其分分為三三級：：軟礦礦物（（指甲甲能刻刻劃））；中中等硬硬度礦礦物（（硬度度介于于指甲甲與小小刀之之間））；硬硬礦物物（小小刀不不能刻刻劃））。礦物學(xué)學(xué)中常常用摩摩氏硬硬度計計來測測量礦礦物的的硬度度，并并將礦礦物的的硬度度分為為十級級，分分別用用十種種硬度度不同同的礦礦物代代表。。（六））礦物物的解解理礦物的的解理理：是礦物物在受受到機機械力力作用用沿著著一定定方向向裂開開的性性質(zhì)。。解理分分級：：極完完全解解理、、完全全解理理、中中等解解理、、不完完全解解理。。極完全全解理理－云云母完全解解理－－方解解石不完全全解理理－橄橄欖石石中等解解理-正長石石中等解解理－－角閃閃石方解石石（三三組解解理））角閃石石（二二組解解理））云母（（一組組解理理）（七））礦物物的斷斷口斷口：：如果礦礦物受受外力力作用用，在在任意意方向向破裂裂并呈呈各種種凹凸凸不平平的斷斷面（（如貝貝殼狀狀、鋸鋸齒狀狀）則則這樣樣的斷斷面稱稱為斷斷口。。斷口分分類：：貝殼殼狀、、平坦坦?fàn)?、、鋸齒齒狀、、參差差狀、、土狀狀等。。貝殼狀狀－石石英平坦?fàn)顮睿呱呒y石石土狀鋸齒狀狀參差狀狀（八））礦物物的透透明度度透明度度：是指礦礦物可可以透透過可可見光光的程程度。。有透明明（玻玻璃光光澤礦礦物））、半半透明明（金金屬、、半金金屬光光澤））、不不透明明（淺淺色礦礦物））之分分。透明－－石英英晶體體不透明明－黃黃鐵礦礦半透明明－滑滑石（九））礦物物的相相對密密度相對密密度：：固體礦礦物的的質(zhì)量量與同同體積積40C水的質(zhì)質(zhì)量之之比。。在數(shù)值值上等等于固固體礦礦物的的單位位體積積的質(zhì)質(zhì)量。。石英：：2.65正長石石：2.54黃鐵礦礦：4.9六、主主要造造巖礦礦物及及其鑒鑒定特特征（一））自然然元素素1、石英英（水水晶））2、方解解石3、白云云石5、黃鐵鐵礦（（愚人人金））6、赤鐵鐵礦4、石膏膏（二））化合合物1、正長長石2、斜長長石3、金云云母4、黑云云母6、輝石石5、普通通角閃閃石7、橄欖石（三）變質(zhì)質(zhì)礦物1、石墨2、滑石3、綠泥石4、蛇紋石5、紅柱石（（菊花石））6、石榴子石石石榴子石（四）粘土土礦物2、高嶺石1、蒙脫石一、巖石：：自然（由地地質(zhì)作用））形成的，，由一種或或多種礦物物，或有其其他巖石碎碎屑所組成成的集合體體。石灰?guī)r是由方解石組成的集合合體；花崗巖是由石英、長石石、云母等多種礦物物組成的集集合體；礫礫巖是由巖石碎屑所組成的集集合體。石灰?guī)r花崗巖礫巖第四節(jié)巖巖漿巖二、巖石的的分類：按照巖石形形成的原因因，一般將將巖石分為為三個大類類：巖漿巖、沉沉積巖、變變質(zhì)巖。三、巖漿巖巖（火成巖巖）：巖漿冷凝固固結(jié)而形成成的巖石。。（一）巖漿漿巖分類1、根據(jù)成因可分為兩類類：（1）侵入巖：巖漿在地地表以下冷冷凝形成的的巖石。深成巖：深深度＞3km；淺成巖：深深度≤3km。（2）噴出（火山山）巖：巖漿噴出出地表冷凝凝形成的巖巖石。2、巖漿巖根根據(jù)SiO2含量可分為四類類：SiO2的含量對巖巖漿巖影響響最大。隨著SiO2含量增加，，巖石的顏顏色由淺到到深。（1）酸性巖：SiO2含量＞65％（2）中性巖：SiO2的含量65％～52％（3）基性巖：SiO2的含量52％～45％（4）超基性巖：SiO2的含量＜45％（二）巖漿漿巖的產(chǎn)狀狀：指巖體的形形態(tài)、大小小及其與圍圍巖的關(guān)系系。（1）侵入巖：：巖基：深成巖，，體積最大大，良好地地基；巖株：深成巖，，體積較小小，與圍巖巖接觸面較較陡直直，良好地地基；巖盤（蓋））：呈傘狀或透透鏡狀侵入入體，粘性性大；巖床：淺成巖，，厚度不大大、分布范范圍廣，粘粘性??；巖墻和巖脈脈：狹長形侵侵入巖，窄窄小的叫巖巖脈，巖體體較寬厚且且近于直立立的叫巖墻墻，穩(wěn)定性性差；（2）噴出巖：：巖溶流：粘度小、、裂隙式噴噴發(fā)形成的的噴出巖，，具有一定定厚度的叫叫巖溶被，，具有層狀狀構(gòu)造；火山錐及熔熔巖臺階：粘度大、、中心式噴噴發(fā)形成的的以火山口口為中心的的錐狀山體體，巖漿緩緩慢溢出地地表，形成成的臺階狀狀高地為熔熔巖臺階。。（三）巖漿漿巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)巖漿巖的結(jié)構(gòu)：主要要指指巖巖石石中中礦礦物物顆顆粒粒本本身身的的特特點點及及顆顆粒粒之之間間的的相相互互關(guān)關(guān)系系。與沉沉積積巖巖和和變變質(zhì)質(zhì)巖巖相相比比，，巖巖漿漿巖巖總總的的結(jié)構(gòu)構(gòu)特特點點是是礦物物顆顆粒?；セハ嘞鄧绹烂苊芤бШ虾希?，邊邊界界婉婉蜒蜒曲曲折折，，同同時時由由于于不不同同礦礦物物結(jié)結(jié)晶晶可可以以有有先先有有后后和和結(jié)結(jié)晶晶能能力力、、條條件件等等的的差差別別，，其其自自形形程程度度也也可可以以有有差差別別。。1、按按結(jié)結(jié)晶晶程程度度分分類類全晶晶質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)：：多多見見于于深深成成巖巖，，如如花花崗崗巖巖；；半晶晶質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)：：多多見見于于噴噴出出巖巖，，如如流流紋紋巖巖；；非晶晶質(zhì)質(zhì)（玻玻璃璃質(zhì)質(zhì)））結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)：：是是噴噴出出巖巖的的特特有有結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，如如浮浮巖巖。。全晶晶質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)半晶晶質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)玻璃璃質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)2、按按礦礦物物顆顆粒粒絕絕對對大大小小分分類類：：顯晶晶質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、隱隱晶晶質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（（是是噴噴出出巖巖和和部部分分淺淺成成巖巖的的特特征征））。。隱晶晶質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)顯晶晶質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)3、按按礦礦物物顆顆粒粒相相對對大大小小分分類類：：等粒粒結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、不不等等粒粒結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、斑斑狀狀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（（是是淺淺成成巖巖和和部部分分噴噴出出巖巖的的特特征征））。。斑狀狀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)等粒粒結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（四四））巖巖漿漿巖巖的的構(gòu)構(gòu)造造巖漿漿巖巖的的構(gòu)造造：是指指巖巖石石中中礦礦物物的的空空間間排排列列和和充充填填方方式式。。（1）塊狀狀構(gòu)造造：：礦礦物物均均勻勻分分布布，，無無定定向向排排列列，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)均均一一。。常常見見于于侵侵入入巖巖。。（2）流紋紋構(gòu)造造：：常常見見于于噴噴出出巖巖。。（3）氣孔孔狀狀構(gòu)造造：：常常見見于于噴噴出出巖巖。。（4）杏仁仁狀狀構(gòu)造造：：多多分分布布于于熔熔巖巖的的表表層層。。（5）繩狀狀構(gòu)造造：：多多分分布布于于熔熔巖巖的的表表層層。。（五五））巖巖漿漿巖巖的的礦礦物物成成分分1、按按顏顏色色分分類類：：（1）淺淺色色礦礦物物：：正長長石石、、斜斜長長石石、、石石英英、、白白云云母母；；（2）深深色色礦礦物物：：黑云云母母、、輝輝石石、、角角閃閃石石、、橄橄欖欖石石。。長石石含含量量占占巖巖漿漿巖巖成成分分的的60％以以上上，，其其次次為為石石英英，，因因此此長長石石和和石石英英是是巖巖漿漿巖巖分分類類和和鑒鑒定定的的重重要要依依據(jù)據(jù)。。2、按按含含量量及及其其分分類類所所起起作作用用分分類類：：（1）主主要要礦礦物物：：（2）次次要要礦礦物物：：（3）副副礦礦物物：：（六六））巖巖漿漿巖巖的的分分類類及及主主要要特特征征火成成巖巖命命名名原原則則火成成巖巖的的名名稱稱來來源源很很復(fù)復(fù)雜雜，，很很多多來源源于于古古代代，如如Basalt（玄玄武武巖巖））和和Porphyry（斑斑巖巖））可可回回溯溯到到羅羅馬馬時時代代。。有有很很多多巖巖石石是是采采用用首先先發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)這這種種巖巖石石的的國國家家中中所所通通用用或礦礦工工習(xí)習(xí)用用的的名名稱稱，，如如Gabbro（輝輝長長巖巖））來來自自意意大大利利托托卡卡斯斯尼尼的的土土語語。。還還有有不不少少巖巖石石是是以以巖石石的的特特征征命名名，，如如Trachyte（粗粗面面巖巖）），，原原是是粗粗糙糙的的意意思思，，因因為為巖巖石石有有粗粗糙糙的的質(zhì)質(zhì)感感；；有有些些巖巖石石是是以以首先先發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的的地地點點來命命名名，，如如Andesite（安安山山巖巖））和和Kimberlite（金金伯伯利利巖巖））分分別別以以安安第第斯斯山山和和南南非非金金伯伯利利巖巖地地區(qū)區(qū)命命名名。。在我國國巖巖石石名名稱稱大大多多數(shù)數(shù)采采用用巖巖石石中中礦礦物物組組合合的的名名稱稱，，如輝輝長長巖巖、、閃閃長長巖巖等等，，有些些采采用用外外文文意意譯譯，，如如粗粗面面巖巖和和響響巖巖，，少少數(shù)數(shù)還還借借用用日日文文漢漢字字命命名名，，如玄玄武武巖巖和和花花崗崗巖巖。。1、巖巖漿漿巖巖的的分分類類：見教教材材P16表2－3。2、主主要要巖巖漿漿巖巖的的特特征征橄欖欖巖巖超基基性性巖巖輝巖巖基性性巖巖輝長長巖巖輝綠綠巖巖玄武武巖巖酸性性巖巖花崗崗巖巖花崗崗斑斑巖巖流紋紋巖巖中性性巖巖閃長長巖巖閃長長斑斑巖巖安山山巖巖正長巖巖正長斑斑巖粗面巖巖火山碎碎屑巖巖凝灰?guī)r巖凝灰?guī)r巖火山角角礫巖巖火山角角礫巖巖第五節(jié)節(jié)沉沉積巖巖沉積巖巖：在地殼殼表層層常溫溫常壓壓條件件下，，由母母巖風(fēng)風(fēng)化剝剝蝕的的沉積積物等等經(jīng)搬運、、沉積積和成成巖作作用而形成成的巖巖石。。沉積巖巖約占占地球球表面面巖石石的75%左右，，這些些巖石石大多多是由由海洋洋沉積積物經(jīng)經(jīng)過成成巖作作用形形成的的。一、沉沉積物物的物物質(zhì)來來源：巖石的的風(fēng)化化物火山灰灰生物遺遺體地下水水的溶溶解物物二、沉沉積物物的搬搬運與與沉積積地表水水的搬搬運與與沉積積風(fēng)的搬搬運與與沉積積風(fēng)蝕蘑蘑菇月牙山山雅丹地地貌三、沉沉積物物的成成巖作作用（1）固結(jié)脫脫水作作用（2）膠結(jié)作作用：碎屑屑巖的的物理理力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)主要要取決決于膠膠結(jié)物物的性性質(zhì)和和膠結(jié)結(jié)類型型。膠結(jié)物物：硅質(zhì)（SiO2）鐵質(zhì)（鐵的氧氧化物物、氫氫氧化化物）鈣質(zhì)（CaCO3）泥質(zhì)（粘土）膠結(jié)強強度由由強變變?nèi)酰?）重結(jié)晶晶作用用（4）新礦物物生成成膠結(jié)方方式：：基底膠膠結(jié)孔隙膠膠結(jié)接觸膠膠結(jié)膠結(jié)強強度由由強變變?nèi)跛摹⒊脸练e巖巖的構(gòu)構(gòu)造沉積巖巖的構(gòu)造：沉積巖巖組成成物質(zhì)質(zhì)的空空間分分布和和排列列方式式。層理、、層面面、化化石是沉積積巖特特有的的構(gòu)造造特征征。1、層理理構(gòu)造造：反映映了沉沉積巖巖形成成的環(huán)環(huán)境。。水平平層理理、波波狀層層理、、斜層層理、、交錯錯層理理。水平層層理斜層理理交錯層層理2、層面面構(gòu)造造：波痕痕、泥泥裂、、雨痕痕等。。波痕波痕泥裂泥裂雨痕波痕3、層中中構(gòu)造造：化石石、結(jié)結(jié)核。。葉子化化石結(jié)核結(jié)核恐龍旦旦化石石魚化石石五、沉沉積巖巖的結(jié)結(jié)構(gòu)沉積巖巖的結(jié)構(gòu)：指沉積積巖的的物質(zhì)質(zhì)組成成、顆顆粒大大小、、形狀狀、結(jié)結(jié)晶程程度。。1、碎屑屑結(jié)構(gòu)構(gòu)4、生物物結(jié)構(gòu)構(gòu)2、泥狀狀結(jié)構(gòu)構(gòu)3、結(jié)晶晶（化化學(xué)））結(jié)構(gòu)構(gòu)三葉蟲蟲六、沉沉積巖巖的分分類及及主要要特征征1、沉積積巖的的分類類：見教教材P22表2－4。2、主要要沉積積巖的的特征征：碎屑巖巖類礫巖粗砂巖巖細砂巖巖粉砂巖巖角礫巖巖礫巖礫巖粘土巖巖類化學(xué)巖巖和生生物化化學(xué)巖巖類頁巖泥巖石灰?guī)r巖白云巖巖石膏巖巖泥灰?guī)r巖煤七、沉沉積巖巖對工工程的的不利利影響響１、頁頁巖、、泥巖巖：強強度低低、軟軟弱層層、是是水水下下的隔隔水層層。２、層層理構(gòu)構(gòu)造：：力學(xué)學(xué)強度度呈各各向異異性，，層理理面往往往成成為軟軟弱面面。３、巖巖石具具有可可溶性性：碳碳酸鹽鹽巖類類、硫硫酸鹽鹽巖類類。第六節(jié)節(jié)變變質(zhì)巖巖3、化學(xué)學(xué)活潑潑性流流體：方解解石－－石膏膏。二、變變質(zhì)巖巖：在變質(zhì)質(zhì)作用用下形形成的的巖石石。一、變質(zhì)作作用：：引起巖巖石產(chǎn)產(chǎn)生結(jié)結(jié)構(gòu)、、構(gòu)造造和礦礦物成成分改改變的的地質(zhì)質(zhì)作用用。1、高溫溫：石灰灰?guī)r－－大理理巖；；2、高壓壓：靜壓壓力：：鈉長長石－－石英英和硬硬玉，，動壓壓力：：形成成片理理構(gòu)造造；三、變變質(zhì)作作用的的類型型（交代變變質(zhì)）1、接觸觸變質(zhì)質(zhì)-高溫2、埋藏藏（區(qū)區(qū)域））變質(zhì)質(zhì)-共同作作用3、動力力變質(zhì)質(zhì)-高壓4、熱液液（交交代））變質(zhì)質(zhì)-流體四、變變質(zhì)巖巖的礦礦物成成分、、結(jié)構(gòu)構(gòu)和構(gòu)構(gòu)造１、變變質(zhì)巖巖的礦礦物成成分：：變質(zhì)礦礦物主要在巖漿巖

中出現(xiàn)的礦物主要在沉積巖中出現(xiàn)的礦物主要在變質(zhì)巖

中出現(xiàn)的礦物三大類巖石

均有的礦物鱗石英

歪長石

白榴石

方鈉石

黝方石

藍方石

玄武角閃石等蛋白石

玉髓

水鋁石

粘土礦物

海綠石

鹽類礦物

鹵化物礦物剛玉、石墨、葉臘石、硬綠泥石、硬玉、濁沸石、鈉云母、絹云母、簾石類、葡萄石、硬柱石、綠纖石、符山石、綠泥石、陽起石、滑石、直閃石、硅鎂石、透閃石、鈣鎂橄欖石、鈣鐵輝石、薔薇輝石、硅灰石石英

堿性長石

斜長石類

白云母、黑云母

角閃石，輝石

橄欖石

磁鐵礦

鈦鐵礦

磷灰石

鋯石、榍石

金紅石

碳酸鹽礦物2、變質(zhì)質(zhì)巖的的結(jié)構(gòu)構(gòu)：變余結(jié)結(jié)構(gòu)變晶結(jié)結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)結(jié)構(gòu)粒狀變變晶結(jié)結(jié)構(gòu)鱗片狀狀變晶晶結(jié)構(gòu)構(gòu)纖維狀狀變晶晶結(jié)構(gòu)構(gòu)如：大大理巖巖石英巖巖如：片片巖片麻巖巖如：陽陽起石石片巖巖如：碎碎裂巖巖糜棱巖巖如：板板巖（特征征性結(jié)結(jié)構(gòu)））3、變質(zhì)質(zhì)巖的的構(gòu)造造：片狀構(gòu)構(gòu)造板狀構(gòu)構(gòu)造千枚狀狀構(gòu)造造塊狀構(gòu)構(gòu)造片麻狀狀構(gòu)造造五、變變質(zhì)巖巖的分分類及及主要要變質(zhì)質(zhì)巖的的特征征1、變質(zhì)質(zhì)巖分分類：見教教材P28表2－5。2、主要要變質(zhì)質(zhì)巖特特征片理狀狀巖類類片麻巖巖千枚巖巖片巖板巖塊狀巖巖類大理巖巖－云云巖大理巖巖－漢漢白玉玉石英巖巖蛇紋巖巖云英巖巖嵩山－－石英英巖構(gòu)造碎碎裂巖巖類斷層角角礫巖巖糜棱巖巖糜棱巖巖泰山混混合巖巖混合巖巖六、變變質(zhì)巖巖對工工程的的影響響1、強度度高：抗風(fēng)風(fēng)化的的變質(zhì)質(zhì)巖，，如石石英巖巖、大大理巖巖，可可做任任何建建筑物物的地地基和和建筑筑材料料。2、片狀狀、千千枚狀狀、板板狀構(gòu)構(gòu)造的的巖石石：力力學(xué)強強度低低，易易風(fēng)化化，沿沿片理理面滑滑動。。3、風(fēng)化化深度度深、、開挖挖量大大。4、力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)各向向異性性。第七節(jié)節(jié)巖巖石的的工程程地質(zhì)質(zhì)性質(zhì)質(zhì)一、、巖巖石的的物理理性質(zhì)質(zhì)（一））巖石石的重重力性性質(zhì)1、巖石石的相相對密密度：：巖石固固體部部分的的重力力與同同體積積水在在40C時的重重力之之比。。巖石的的相對對密度度取決決于組組成巖巖石的的礦物物相對對密度度及其其在巖巖石中中的相相對含含量。。一般般巖石石的相相對密密度在在2.65左右。。2.巖石的的密度度ρ和重度度γ：巖石石單位位體積積的質(zhì)質(zhì)量、、巖石石單位位體積積的重重力。。（ｇ/ｃｍ3）或（（ｔ/ｍ3）（ｋＮＮ/ｍ3）巖石的的干重重度：是指指巖石石空隙隙中完完全沒沒有水水存在在時的的重度度。巖石的的飽和和重度度：是指指巖石石空隙隙中完完全被被水充充滿時時的重重度。。巖石的的天然然重度度決定定于組組成巖巖石的的礦物物成分分、空空隙發(fā)發(fā)育程程度及及其含含水情情況。。大多多數(shù)巖巖石的的重度度在23～31KN/M3之間。。巖石的的空隙隙率：：是指巖巖石空空隙體體積與與巖石石總體體積之之比，，以百百分數(shù)數(shù)表示示。即即n＝(Vv/V)××100%式中：：n－巖石石的空空隙率率；Vv－巖石石中空空隙總總體積積（cm3）；V－巖石石總體體積（（cm3）。（二））巖石石的空空隙性性巖石的的空隙隙包括括孔隙隙和裂裂隙．．巖石石空隙隙性常常用空空隙率率表示示。巖石空空隙率率的大大小，，主要要決定定于巖巖石的的結(jié)構(gòu)構(gòu)和構(gòu)構(gòu)造，，同時時也受受風(fēng)化化或構(gòu)構(gòu)造作作用因因素的的影響響。一一般堅堅硬巖巖石的的空隙隙率小小于2～3％，沉沉積巖巖空隙隙率較較高，，一般般小于于10%，但部部分礫礫巖和和充填填膠結(jié)結(jié)差的的砂巖巖空隙隙率可可達10～20%。二、巖巖石的的水理理性質(zhì)質(zhì)巖石的的水理理性質(zhì)質(zhì)，是是指巖巖石與與水作作用時時的性性質(zhì)，，包括括吸水水性、、透水水性、、溶解解性、、軟化化性、、抗凍凍性等等。（一））巖石石的吸吸水性性：巖石在在一定定試驗驗條件件下的的吸水水性能能稱為為巖石石的吸吸水性性。它它取決決于巖巖石空空隙數(shù)數(shù)量、、大小小、開開閉程程度和和分布布情況況。表表征巖巖石吸吸水性性的指指標有有吸水水率、、飽水水率和和飽水水系數(shù)數(shù)。1、巖石石吸水水率：：巖石吸吸水率率是指指巖石石在常常壓條條件下下吸入入水的的質(zhì)量量與干干燥巖巖石質(zhì)質(zhì)量之之比，，用百百分數(shù)數(shù)表示示。即即：w1＝(mw1/ms)××100%式中：：w1－巖石石的吸吸水率率；mw1－巖石石在常常壓下下所吸吸水分分的質(zhì)質(zhì)量（（g）；ms－干燥燥巖石石的質(zhì)質(zhì)量（（g）。。巖石吸吸水率率水對對巖石石的侵侵蝕、、軟化化越強強，巖巖石強強度和和穩(wěn)定定性受受水的的影響響越顯顯著。。2、巖石石飽水水率：：巖石飽飽水率率是指指在高高壓（（150個大氣氣壓））下或或真空空條件件下巖巖石吸吸入水水的質(zhì)質(zhì)量與與干燥燥巖石石質(zhì)量量之比比，用用百分分數(shù)數(shù)表示示。即：w2＝(mw2/ms)××100%式中：：w2－巖石石的飽飽水率率；mw2－巖石石在高高壓下下所吸吸水分分的質(zhì)質(zhì)量（（g）；ms－干燥燥巖石石的質(zhì)質(zhì)量（（g）。。巖石飽飽水因因（系系）數(shù)數(shù)Ks：巖石的的吸水水率與與飽水水率之之比，，稱為為巖石石的飽飽水因因數(shù)。。Ks＝(w1/w2)巖石石飽飽水水系系數(shù)數(shù)反反映映總總張張開開型型空空隙隙發(fā)發(fā)育育程程度度，，可可用用來來間間接接判判定定巖巖石石抗抗凍凍性性和和抗抗風(fēng)風(fēng)化化能能力力。。飽飽水水因因數(shù)數(shù)小小于于0.8的巖巖石石是是抗抗凍凍的的。。一般般巖巖石石的的飽飽水水系系數(shù)數(shù)在在0.5～0.8之間間。。（二））巖巖石石的的透透水水性性巖石石的的透透水水性性，，是指指巖巖石石允允許許水水通通過過的的能能力力。巖巖石石透透水水性性的的大大小小，，主主要要取取決決于于巖巖石石中中裂裂隙隙、、孔孔隙隙及及孔孔洞洞的的大大小小和和連連通通情情況況。。巖巖石石的的透透水水性性用用滲滲透透參參數(shù)數(shù)K來表表示示。。滲滲透透系系數(shù)數(shù)等等于于水水力力坡坡降降為為１１時時，，水水在在巖巖石石中中的的滲滲透透速速度度，，其其單單位位用用m/d或cm/s表示示。。（三三））巖巖石石的的溶溶解解性性巖石石的的溶溶解解性性，，是指指巖巖石石溶溶解解于于水水的的性性質(zhì)質(zhì)，，常常用用溶溶解解度度或或溶溶解解速速度度來來表表示示。。在自自然然界界中中常常見見的的可可溶溶性性巖巖石石，，有有石石膏膏、、巖巖鹽鹽、、石石灰灰?guī)r巖、、白白云云巖巖及及大大理理石石等等。。巖巖石石的的溶溶解解性性不不但但和和巖巖石石的的化化學(xué)學(xué)成成分分有有關(guān)關(guān)，，而而且且還還和和水水的的性性質(zhì)質(zhì)有有很很大大的的關(guān)關(guān)系系。。淡淡水水一一般般溶溶解解能能力力較較小小，，而而富富含含CO2的水，則則具有較較大的溶溶解能力力。（四）巖巖石的軟軟化性巖石的軟軟化性是指巖石石在水的的作用下下，強度度及穩(wěn)定定性降低低的一種種性質(zhì)。巖石的的軟化性性主要決決定于巖巖石的礦礦物成分分．結(jié)構(gòu)構(gòu)和構(gòu)造造特征。。粘土礦礦物含量量高、孔孔隙率大大、吸水水率高的的巖石，，與水作作用容易易軟化而而喪失其其強度和和穩(wěn)定性性。巖石軟化化性的指指標是軟化因（（系）數(shù)數(shù)。它等于于巖石在在飽水狀狀態(tài)下的的極限抗抗壓強度度Rw與巖石在在風(fēng)干狀狀態(tài)下極極限抗壓壓強度Rd之比。Kd＝(Rw/Rd)軟化系數(shù)數(shù)數(shù)值越越小，表表示巖石石在水作作用下的的強度和和穩(wěn)定性性越差。。未受風(fēng)風(fēng)化作用用的巖漿漿巖和某某些變質(zhì)質(zhì)巖，軟軟化系數(shù)數(shù)大都接接近于１１，是弱弱軟化的的巖石，，其抗水水、抗風(fēng)風(fēng)化和抗抗凍性強強；軟化系數(shù)數(shù)小于0.75的巖石，，認為是是強軟化化的巖石石，工種種性質(zhì)比比較差。。（五）巖巖石的抗抗凍性巖石孔隙隙中有水水存在時時，水一一結(jié)冰，，體積膨膨脹，就就產(chǎn)生巨巨大的壓壓力。由由于這種種壓力的的作用，，會促使使巖石強強度和穩(wěn)穩(wěn)定性破破壞。巖巖石抵抗抗這種冰冰凍作用用的能力力，稱為為巖石的的抗凍性性?？捎脧姸榷冉档吐事屎唾|(zhì)量量損失率率表示巖巖石的抗抗凍性能能。強度降低低率：指飽和和巖石在在一定負負溫度（（-25℃℃）條件下下，凍融融10～25次（視工工程具體體要求而而定，有有的要求求凍融100～200次或更高高），凍凍融前后后的抗壓壓強度之之差與凍凍融前抗抗壓強度度的比值值，以百百分數(shù)表表示。Rt＝[(RS2–RS1)/RS2]×100%質(zhì)量損失失率：指飽和和巖石在在一定負負溫度（（-25℃℃）條件下下，凍融融10～25次（視工工程具體體要求而而定，有有的要求求凍融100～200次或更高高），凍凍融前后后的干試試樣質(zhì)量量之差與與凍融干干試樣質(zhì)質(zhì)量的比比值，以以百分數(shù)數(shù)表示。。mt＝[(mS2–mS1)/mS2]×100%巖石強度度損失率率與重量量損失率率的大小小，主要要取決于于巖石開開型空隙隙發(fā)育程程度、親親水性和和可溶性性礦物含含量，以以及礦物物顆粒間間連接強強度。開開型空隙隙越多越越大，親親水性和和可溶性性礦物含含量越多多，則強強度損失失率越高高。強度降低低率小于于25％或質(zhì)量量損失率率小于2%的巖石，，是抗凍凍的，大大于25％的巖石石是非抗抗凍的。。三、巖石石的力學(xué)學(xué)性質(zhì)巖石的力力學(xué)性質(zhì)質(zhì)指巖石石在各種種靜力、、動力作作用下所所表現(xiàn)的的性質(zhì)，，主要包包括變形形和強度度。而巖巖石的堅堅硬程度度無疑是是巖石力力學(xué)性質(zhì)質(zhì)的表現(xiàn)現(xiàn)。（一）巖巖石的變變形指標標表征巖石石變形的的指標主主要有彈彈性模量量、變形形模量和和泊松比比。1、彈性模模量：應(yīng)力與彈彈性應(yīng)變變的比值值。即：：E＝σ/εy式中：E－彈性模模量（Pa）；σ－應(yīng)力（（Pa）；εy－彈性應(yīng)應(yīng)變。2、變形模模量：是是應(yīng)力與與總應(yīng)變變的比值值，即：：E0＝σ/（εo＋εy）式中：E0－變形模模量（Pa）；σ－應(yīng)力（（Pa）；εy－彈性應(yīng)應(yīng)變。ε0－塑性應(yīng)應(yīng)變。3、泊松比比：巖石石在軸向向壓力的的作用下下，除產(chǎn)產(chǎn)生縱向向壓縮外外，還會會產(chǎn)生橫橫向膨脹脹。這種種橫向應(yīng)應(yīng)變與縱縱向應(yīng)變變的比值值，稱為為泊松比比。即：：μ＝ε1/ε式中：μ－泊松比比；ε1－橫向應(yīng)應(yīng)變；ε－縱向應(yīng)應(yīng)變。泊松比越越大，表表示巖石石受力作作用后的的橫向變變形越大大。巖石石的泊松松比一般般在0.2～0.4之間。（二）巖巖石的強強度指標標巖石受力力作用破破壞有壓壓碎、拉拉斷及剪剪斷等形形式，故故巖石的的強度可可分抗壓壓．抗拉拉及抗剪剪強度。。巖石的的強度單單位用Pa表示。1、抗壓強強度：是巖石石在單向向壓力作作用下，，抵抗壓壓碎破壞壞的能力力，即：：R＝P/F式中：R－巖石抗抗壓強度度（Pa）；P－巖石破破壞時的的壓力（（N）；F－巖石受受壓面面面積（m2）。各種巖石石抗壓強強度值差差別很大大（見表表2－7），主要要取決于于巖石的的結(jié)構(gòu)和和構(gòu)造，，同時受受礦物成成分和巖巖石生成成條件的的影響。。2、抗剪強強度：是巖石石抵抗剪剪切破壞