工程地質(zhì)課件第章礦物和巖石二

第二章礦物與巖石地球的特性及構(gòu)造地質(zhì)作用造巖礦物巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)第一節(jié)地球的特性及構(gòu)造一、內(nèi)圈層1910年，南斯拉夫地震學(xué)家莫霍洛維奇發(fā)現(xiàn)地震波在傳到地下50km處有折射現(xiàn)象發(fā)生，他認(rèn)為這個(gè)發(fā)生折射的地帶，就是地殼和地幔的分界面。1914年美國地震學(xué)家古登堡，發(fā)現(xiàn)地下2900多km深處存在著地幔和地核的分界面。以后，人們?yōu)榱思o(jì)念他們，分別將其命名為“莫霍面”和“古登堡面”。用這兩個(gè)面，把地球內(nèi)部劃分為地殼、地幔和地核３個(gè)圈層。

1、地殼：是由各種巖石組成的地球最上面的一層，大陸部分平均厚度33km。

2、地幔：是地殼和地核之間的中間層，主要成分是鐵鎂硅酸鹽類，呈固態(tài)。當(dāng)壓力降低到某種程度就會(huì)液化，形成流動(dòng)的巖漿，當(dāng)它噴出地表時(shí)，便是火山爆發(fā)。上地幔：33～1000km；下地幔：1000～2900km。

3、地核：半徑約3450km。分內(nèi)核和外核兩部分。外核厚約1600km，是液態(tài)的；內(nèi)核是一個(gè)溫度很高、密度很大、由鐵鎳構(gòu)成的金屬核。巖石圈：地殼和地幔的頂部構(gòu)成。1968年法國勒皮雄根據(jù)地震帶、地形和地質(zhì)等方面的資料將全球劃分為七大板塊：太平洋板塊、歐亞板塊、印度板塊、非洲板塊、北美板塊、南美板塊和南極板塊。

北美板塊南美板塊太平洋板塊南極板塊非州板塊印度板塊歐亞板塊

兩個(gè)大陸板塊碰撞時(shí)，其作用力使巨大的山脈突起。喜馬拉雅山：印度板塊和亞洲板塊碰撞的結(jié)果。阿爾卑斯山：非洲板塊和歐亞板塊碰撞的結(jié)果。二、外圈層1、大氣圈：是地球的最外圈層，其上界可達(dá)1800km或更高的空間。它對(duì)地球上生物的生長、發(fā)育和地貌的變化起著極大的影響。2、水圈：是由大氣圈的大量水蒸氣形成的，主要由海水構(gòu)成。它對(duì)生命的起源、生物界的演化、發(fā)展及各種沉積物、礦物及可溶鹽的生成和地質(zhì)地貌的發(fā)育起著重要作用。3、生物圈：地球生物滲透在水圈、大氣圈下層和地殼表層的范圍之中。它對(duì)改變地球的地理環(huán)境起著重要的作用。第二節(jié)地質(zhì)作用一、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的概念及類型（一）概念：指由內(nèi)動(dòng)力引起巖石圈的巖石變形、變位的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。又稱為地殼運(yùn)動(dòng)。巖石圈自形成以來，一直處于持續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)中，但運(yùn)動(dòng)速度通常是十分緩慢而不易被人們直接察覺出來，只有當(dāng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起巖石發(fā)生斷裂、應(yīng)力突然釋放導(dǎo)致比較強(qiáng)烈的地震時(shí)，才易被人們覺察到。（二）構(gòu)造運(yùn)運(yùn)動(dòng)的類型按地殼運(yùn)動(dòng)方方向分類垂直運(yùn)動(dòng)：沿地球半徑徑方向的上升或下降降運(yùn)動(dòng)。又稱稱升降運(yùn)動(dòng)。。水平運(yùn)動(dòng)：沿地球切線線方向或沿水水平構(gòu)造運(yùn)動(dòng)動(dòng)。升降運(yùn)動(dòng)常表表現(xiàn)地殼大規(guī)規(guī)模的隆升和和下降，并引引起地勢高低低的變化和海海陸變遷，上上升可成陸，，下降可成海海。意大利那不勒勒斯灣海岸古古羅馬時(shí)代的的著名大理石石柱是升降運(yùn)運(yùn)動(dòng)的最好例例子。柱子下部一段是在在1533年年火山噴發(fā)時(shí)時(shí)被火山灰掩掩埋部分，柱柱面光滑；其上2.7米米一段在地殼殼下降時(shí)淹沒沒在海水中，，被海水和牡牡蜊侵蝕了許許多小孔。18世紀(jì)中期期，全柱升出出海面。19世紀(jì)，地面面又開始下沉沉，柱腳已被被淹在海水里里了。海水侵蝕部分水平運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為巖巖石圈的擠壓或擴(kuò)擴(kuò)張、剪切。因而而引起強(qiáng)烈的褶皺皺、斷層，形成巨巨大的褶皺山系，，巨大的地塹、溝溝谷等。擠壓擴(kuò)張剪切現(xiàn)代水平運(yùn)動(dòng)的典型例子——美國西部的圣安德德列斯斷層。該斷斷層形成于J，從那時(shí)至今一直運(yùn)運(yùn)動(dòng)。1882～～1946年間做做了4次定量測測量，西盤往NW方向移動(dòng)，平均1cm/年,1906年年舊金山發(fā)生大地地震，也主要是由由于斷層錯(cuò)動(dòng)引起起的。二、地質(zhì)作用的概概念及類型（一）概念：由自然動(dòng)力引起起地球的物質(zhì)組成成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地地表形態(tài)發(fā)生變化化的作用。（二）類型：1、內(nèi)力地質(zhì)作用：由地球內(nèi)部的能量（旋轉(zhuǎn)能、、重力能、熱能））引起的地質(zhì)作用用。主要包括構(gòu)造造作用、地震作用用、巖漿活動(dòng)和變變質(zhì)作用。2、外力地質(zhì)作用：由地球外部的能量（太陽輻射射能、日月引力能能、生物能）引起起的地質(zhì)作用。主要包括風(fēng)化作用用、風(fēng)的地質(zhì)作用用、流水的地質(zhì)作作用、冰川的地質(zhì)質(zhì)作用、湖海的地地質(zhì)作用、重力的的地質(zhì)作用等。地質(zhì)作用外動(dòng)力地質(zhì)作用內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用風(fēng)化作用剝蝕作用搬運(yùn)作用沉積作用負(fù)荷地質(zhì)作用硬結(jié)成巖作用地殼運(yùn)動(dòng)地震作用巖漿作用變質(zhì)作用第三節(jié)造巖礦物物一、元素：構(gòu)成地殼物質(zhì)的的基本單元就是化化學(xué)元素。地殼物物質(zhì)中包括了元素素周期表中的絕大大部分元素，但其其含量極不均勻。。其中氧、硅、鋁、鐵、、鈣、鎂、鈉、鉀鉀八種元素占了地殼殼物質(zhì)重量的98%以上。1、自然元素礦物：：如金、金剛石、石石墨、硫磺、銅、、銀、汞。金剛石自然金自然元素礦物硫黃自然銅2、鹵化物礦物：如石鹽、鉀鹽、螢螢石等。石鹽鉀鹽和鈉鹽結(jié)晶體體鉀鹽鈉鹽結(jié)晶體3、硫化物礦物：黃鐵礦、黃銅礦、、方鉛礦、閃鋅礦礦、雄黃等。黃鐵礦方鉛礦硫化物礦物辰砂黃鐵礦4、氧化物和氫氧化化物礦物：如赤鐵礦、磁鐵礦礦、石英等。赤鐵礦磁鐵礦氧化物和氫氧化物物礦物錫石剛玉石英錫石5、硫酸鹽礦物：如石膏、芒硝、、重晶石等。石膏重晶石硬石膏6、碳酸鹽礦物：如方解石、孔雀石石。方解石孔雀石白云石7、硅酸鹽礦物：硅酸鹽鹽礦物種種類繁多多，約占占已知礦礦物種數(shù)數(shù)的1/4，占占地殼總總重量的的85%，最常常見的就就是長石石、云母母、輝石石、角閃閃石、橄橄欖石等等幾種。。白云母黑云母橄欖石硅酸鹽礦礦物滑石黃玉硅酸鹽礦礦物斜（鉀））長石正（鈉））長石硅酸鹽礦礦物綠柱石電氣石五、礦物物的物理理性質(zhì)：：（一）礦礦物的形形態(tài)：大多數(shù)呈呈固態(tài)，，只有極極個(gè)別的的呈液態(tài)態(tài)；大多多數(shù)固體體礦物是是結(jié)晶質(zhì)質(zhì)，少數(shù)數(shù)為非晶晶質(zhì)。結(jié)晶質(zhì)：：礦物內(nèi)部部質(zhì)點(diǎn)在在三維空空間有規(guī)規(guī)律重復(fù)復(fù)排列，，形成空空間間格子構(gòu)構(gòu)造。非晶質(zhì)：：礦物內(nèi)部部質(zhì)點(diǎn)排排列無規(guī)規(guī)律性，，無規(guī)則則的外形形。單體形態(tài)態(tài)柱狀針狀單體形態(tài)態(tài)板狀—辰砂片狀—重晶石單體形態(tài)態(tài)多面體—石榴子石石立方體—黃鐵礦結(jié)晶集合合體形態(tài)態(tài)晶簇狀—水晶放射狀—中沸石非結(jié)晶集集合體形形態(tài)葡萄狀－－赤鐵礦礦鮞狀－赤赤鐵礦豆?fàn)睿喑噼F礦（二）礦礦物的顏顏色：是礦物吸吸收不同同波長可可見光的的反映。。主要取取決于礦礦物的化化學(xué)成分分和內(nèi)部部結(jié)構(gòu)。。1、自色：：礦物固有有的顏色色。2、他色：：礦物中含含有雜質(zhì)質(zhì)時(shí)形成成的顏色色。3、假色：：礦物內(nèi)部部裂隙或或表面氧氧化膜對(duì)對(duì)光的折折射、散散射形成成的顏色色。（三）礦礦物的光光澤礦物的光光澤：是礦物表表面對(duì)光光線反射射和折射射的程度度。自然金（（金屬光光澤）硬錳礦（（半金屬屬光澤））金剛石（（金剛光光澤）石英（玻玻璃光澤澤）白鎢礦（（油脂光光澤）滑石（蠟蠟狀光澤澤）石膏（絲絲絹光澤澤）砷鋁礦（（松脂光光澤）（四）礦礦物的條條痕條痕：是礦物粉粉末的顏顏色。通過礦礦物在無無釉瓷板板上刻劃劃出的痕痕跡（條條痕），，這痕跡跡就是礦礦物粉末末。而且且礦物粉粉末的顏顏色更穩(wěn)穩(wěn)定，更更能代表表礦物的的真實(shí)顏顏色?？煽梢韵偕?，，減弱他他色。比比如塊狀狀赤鐵礦礦表面的的顏色可可呈現(xiàn)紅紅色、鋼鋼灰色等等，但它它條痕的的顏色總總是櫻桃桃紅色。。雌黃(金黃色)赤鐵礦(紅棕色)輝鉬礦(灰色)（五）礦礦物的硬硬度硬度：是礦物抵抵抗外力力刻劃的的能力。野外工作作中常用用指甲和和小刀來來判斷礦礦物的硬硬度，并并將其分分為三級(jí)級(jí)：軟礦礦物（指指甲能刻刻劃）；；中等硬硬度礦物物（硬度度介于指指甲與小小刀之間間）；硬硬礦物（（小刀不不能刻劃劃）。礦物學(xué)中中常用摩摩氏硬度度計(jì)來測測量礦物物的硬度度，并將將礦物的的硬度分分為十級(jí)級(jí)，分別別用十種種硬度不不同的礦礦物代表表。（六）礦礦物的解解理礦物的解解理：是礦物在在受到機(jī)機(jī)械力作作用沿著著一定方方向裂開開的性質(zhì)質(zhì)。解理分級(jí)級(jí)：極完完全解理理、完全全解理、、中等解解理、不不完全解解理。極完全解解理－云云母完全解理理－方解解石不完全解解理－橄橄欖石中等解理理-正長石中等解理理－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)睢?、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(duì)密密度相對(duì)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、橄欖欖石（三））變質(zhì)質(zhì)礦物物1、石墨墨2、滑石石3、綠泥泥石4、蛇紋紋石5、紅柱柱石（（菊花花石））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體體；花崗巖是由石英、長石、、云母等多種礦物組組成的集合體體；礫巖是由由巖石碎屑所組成的集合合體。石灰?guī)r花崗巖礫巖第四節(jié)巖巖漿巖二、巖石的分分類：按照巖石形成成的原因，一一般將巖石分分為三個(gè)大類類：巖漿巖、沉積積巖、變質(zhì)巖巖。三、巖漿巖（（火成巖）：：巖漿冷凝固結(jié)結(jié)而形成的巖巖石。（一）巖漿巖巖分類1、根據(jù)成因可分為兩類：：（1）侵入巖：巖漿在地表表以下冷凝形形成的巖石。。深成巖：深度度＞3km；淺成巖巖：深深度≤3km。（2）噴出（（火山山）巖巖：巖漿漿噴出出地表表冷凝凝形成成的巖巖石。。2、巖漿漿巖根根據(jù)SiO2含量可分為為四類類：SiO2的含量量對(duì)巖巖漿巖巖影響響最大大。隨著SiO2含量增增加，，巖石石的顏顏色由由淺到到深。。（1）酸性巖巖：SiO2含量＞65％（2）中性巖巖：SiO2的含量量65％～52％（3）基性巖巖：SiO2的含量量52％～45％（4）超基性性巖：SiO2的含量量＜45％（二））巖漿漿巖的的產(chǎn)狀狀：指巖體體的形形態(tài)、、大小小及其其與圍圍巖的的關(guān)系系。（1）侵入入巖：：巖基：深成成巖，，體積積最大大，良良好地地基；；巖株：深成成巖，，體積積較小小，與與圍巖巖接觸觸面較較陡直直，良良好地地基；；巖盤（（蓋））：呈傘狀狀或透透鏡狀狀侵入入體，，粘性性大；；巖床：淺成成巖，，厚度度不大大、分分布范范圍廣廣，粘粘性小??；巖墻和和巖脈脈：狹長長形侵侵入巖巖，窄窄小的的叫巖巖脈，，巖體體較寬寬厚且且近于于直立立的叫叫巖墻墻，穩(wěn)穩(wěn)定性性差；；（2）噴出出巖：：巖溶流流：粘度度小、、裂隙隙式噴噴發(fā)形形成的的噴出出巖，，具有有一定定厚度度的叫叫巖溶溶被，，具有有層狀狀構(gòu)造造；火山錐錐及熔熔巖臺(tái)臺(tái)階：粘度度大、、中心心式噴噴發(fā)形形成的的以火火山口口為中中心的的錐狀狀山體體，巖巖漿緩緩慢溢溢出地地表，，形成成的臺(tái)臺(tái)階狀狀高地地為熔熔巖臺(tái)臺(tái)階。。（三））巖漿漿巖的的結(jié)構(gòu)構(gòu)巖漿巖巖的結(jié)構(gòu)：主要指指巖石石中礦礦物顆顆粒本本身的的特點(diǎn)點(diǎn)及顆顆粒之之間的的相互互關(guān)系系。與沉積積巖和和變質(zhì)質(zhì)巖相相比，，巖漿漿巖總總的結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)是是礦物顆顆?；セハ鄧?yán)嚴(yán)密咬咬合，，邊界界婉蜒蜒曲折折，同同時(shí)由由于不不同礦礦物結(jié)結(jié)晶可可以有有先有有后和和結(jié)晶晶能力力、條條件等等的差差別，，其自自形程程度也也可以以有差差別。。1、按按結(jié)晶晶程度度分類類全晶質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)：：多見見于深深成巖巖，如如花崗崗巖；；半晶質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)：：多見見于噴噴出巖巖，如如流紋紋巖；；非晶質(zhì)質(zhì)（玻璃璃質(zhì)））結(jié)構(gòu)構(gòu)：是是噴出出巖的的特有有結(jié)構(gòu)構(gòu)，如如浮巖巖。全晶質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)半晶質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)玻璃質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)2、按礦礦物顆顆粒絕絕對(duì)大大小分分類：：顯晶質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)、隱隱晶質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)（是是噴出出巖和和部分分淺成成巖的的特征征）。。隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)3、按礦物顆粒粒相對(duì)大小分分類：等粒結(jié)構(gòu)、不不等等粒結(jié)構(gòu)、斑斑狀結(jié)構(gòu)（是是淺成巖和部部分噴出巖的的特征）。斑狀結(jié)構(gòu)等粒結(jié)構(gòu)（四）巖漿巖巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造：是指巖石中礦礦物的空間排排列和充填方方式。（1）塊狀構(gòu)造：礦物均均勻分布，無無定向排列，，結(jié)構(gòu)均一。。常見于侵入入巖。（2）流紋構(gòu)造：常見于于噴出巖。（3）氣孔狀構(gòu)造：常見于于噴出巖。（4）杏仁狀構(gòu)造：多分布布于熔巖的表表層。（5）繩狀構(gòu)造：多分布布于熔巖的表表層。（五）巖漿巖巖的礦物成分分1、按顏色分類類：（1）淺色礦物：：正長石、斜長長石、石英、、白云母；（2）深色礦物：：黑云母、輝石石、角閃石、、橄欖石。長石含量占巖巖漿巖成分的的60％以上，其次次為石英，因因此長石和石石英是巖漿巖巖分類和鑒定定的重要依據(jù)據(jù)。2、按含量及其其分類所起作作用分類：（1）主要礦物：：（2）次要礦物：：（3）副礦物：（六）巖漿巖巖的分類及主主要特征火成巖命名原原則火成巖的名稱稱來源很復(fù)雜雜，很多來源于古代，如Basalt（玄武巖）和和Porphyry（斑巖）可回回溯到羅馬時(shí)時(shí)代。有很多多巖石是采用用首先發(fā)現(xiàn)這種種巖石的國家家中所通用或礦工習(xí)用的的名稱，如Gabbro（輝長巖）來來自意大利托托卡斯尼的土土語。還有不不少巖石是以以巖石的特征命名，如Trachyte（粗面巖），，原是粗糙的的意思，因?yàn)闉閹r石有粗糙糙的質(zhì)感；有有些巖石是以以首先發(fā)現(xiàn)的地地點(diǎn)來命名，如Andesite（安山巖）和和Kimberlite（金伯利巖））分別以安第第斯山和南非非金伯利巖地地區(qū)命名。在我國巖石名稱稱大多數(shù)采用用巖石中礦物物組合的名稱稱，如輝長巖、閃閃長巖等，有些采用外文文意譯，如粗粗面巖和響巖巖，少數(shù)還借借用日文漢字字命名，如玄武巖和花花崗巖。1、巖漿巖的分分類：見教材P16表2－3。2、主要巖漿巖巖的特征橄欖巖超基性巖輝巖基性巖輝長巖輝綠巖玄武巖酸性巖花崗巖花崗斑巖流紋巖中性巖閃長巖閃長斑巖安山巖正長巖正長斑巖粗面巖火山碎屑巖凝灰?guī)r凝灰?guī)r火山角礫巖火山角礫巖第五節(jié)沉積積巖沉積巖：在地殼表層常常溫常壓條件件下，由母巖巖風(fēng)化剝蝕的的沉積物等經(jīng)經(jīng)搬運(yùn)、沉積和和成巖作用而形成的巖石石。沉積巖約占地地球表面巖石石的75%左右，這些巖巖石大多是由由海洋沉積物物經(jīng)過成巖作作用形成的。。一、沉積物的的物質(zhì)來源：巖石的風(fēng)化物物火山灰生物遺體地下水的溶解解物二、沉積物的的搬運(yùn)與沉積積地表水的搬運(yùn)運(yùn)與沉積風(fēng)的搬運(yùn)與沉沉積風(fēng)蝕蘑菇月牙山雅丹地貌三、沉積物的的成巖作用（1）固結(jié)脫水作用用（2）膠結(jié)作用：碎屑巖的物物理力學(xué)性質(zhì)質(zhì)主要取決于于膠結(jié)物的性性質(zhì)和膠結(jié)類類型。膠結(jié)物：硅質(zhì)（SiO2）鐵質(zhì)（鐵的氧化物、、氫氧化物）鈣質(zhì)（CaCO3）泥質(zhì)（粘土）膠結(jié)強(qiáng)度由強(qiáng)強(qiáng)變?nèi)酰?）重結(jié)晶作用（4）新礦物生成膠結(jié)方式：基底膠結(jié)孔隙膠結(jié)接觸膠結(jié)膠結(jié)強(qiáng)度由強(qiáng)強(qiáng)變?nèi)跛?、沉積巖的的構(gòu)造沉積巖的構(gòu)造：沉積巖組成物物質(zhì)的空間分分布和排列方方式。層理、層面、、化石是沉積巖特有有的構(gòu)造特征征。1、層理構(gòu)造：反映了沉積積巖形成的環(huán)環(huán)境。水平層層理、波狀層層理、斜層理理、交錯(cuò)層理理。水平層理斜層理交錯(cuò)層理2、層面構(gòu)造：波痕、泥裂裂、雨痕等。。波痕波痕泥裂泥裂雨痕波痕3、層中構(gòu)造：化石、結(jié)核核。葉子化石結(jié)核結(jié)核恐龍旦化石魚化石五、沉積巖的的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)：指沉積巖的物物質(zhì)組成、顆顆粒大小、形形狀、結(jié)晶程程度。1、碎屑結(jié)構(gòu)4、生物結(jié)構(gòu)2、泥狀結(jié)構(gòu)3、結(jié)晶（化學(xué)學(xué)）結(jié)構(gòu)三葉蟲六、沉積巖的的分類及主要要特征1、沉積巖的的分類：見教材P22表2－4。2、主要沉積積巖的特征征：碎屑巖類礫巖粗砂巖細(xì)砂巖粉砂巖角礫巖礫巖礫巖粘土巖類化學(xué)巖和生生物化學(xué)巖巖類頁巖泥巖石灰?guī)r白云巖石膏巖泥灰?guī)r煤七、沉積巖巖對(duì)工程的的不利影響響１、頁巖、、泥巖：強(qiáng)強(qiáng)度低、軟軟弱層、是是水水下的隔隔水層。２、層理構(gòu)構(gòu)造：力學(xué)學(xué)強(qiáng)度呈各各向異性，，層理面往往往成為軟軟弱面。３、巖石具具有可溶性性：碳酸鹽鹽巖類、硫硫酸鹽巖類類。第六節(jié)變變質(zhì)巖3、化學(xué)活潑潑性流體：方解石－－石膏。二、變質(zhì)巖巖：在變質(zhì)作用用下形成的的巖石。一、變質(zhì)作用：：引起巖石產(chǎn)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)、、構(gòu)造和礦礦物成分改改變的地質(zhì)質(zhì)作用。1、高溫：石灰?guī)r－－大理巖；；2、高壓：靜壓力：：鈉長石－－石英和硬硬玉，動(dòng)壓壓力：形成成片理構(gòu)造造；三、變質(zhì)作作用的類型型（交代變質(zhì)）1、接觸變質(zhì)質(zhì)-高溫2、埋藏（區(qū)區(qū)域）變質(zhì)質(zhì)-共同作用3、動(dòng)力變質(zhì)質(zhì)-高壓4、熱液（交交代）變質(zhì)質(zhì)-流體四、變質(zhì)巖巖的礦物成成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)和構(gòu)造１、變質(zhì)巖巖的礦物成成分：變質(zhì)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(lán)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)巖的的結(jié)構(gòu)：變余結(jié)構(gòu)變晶結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)粒狀變晶結(jié)結(jié)構(gòu)鱗片狀變晶晶結(jié)構(gòu)纖維狀變晶晶結(jié)構(gòu)如：大理巖巖石英巖如：片巖片麻巖如：陽起石石片巖如：碎裂巖巖糜棱巖如：板巖（特征性結(jié)結(jié)構(gòu)）3、變質(zhì)巖的的構(gòu)造：片狀構(gòu)造板狀構(gòu)造千枚狀構(gòu)造造塊狀構(gòu)造片麻狀構(gòu)造造五、變質(zhì)巖巖的分類及及主要變質(zhì)質(zhì)巖的特征征1、變質(zhì)巖分分類：見教材P28表2－5。2、主要變質(zhì)質(zhì)巖特征片理狀巖類類片麻巖千枚巖片巖板巖塊狀巖類大理巖－云云巖大理巖－漢漢白玉石英巖蛇紋巖云英巖嵩山－石英巖構(gòu)造碎裂巖類斷層角礫巖糜棱巖糜棱巖泰山混合巖混合巖六、變質(zhì)巖對(duì)工工程的影響1、強(qiáng)度高：抗風(fēng)化的變質(zhì)質(zhì)巖，如石英巖巖、大理巖，可可做任何建筑物物的地基和建筑筑材料。2、片狀、千枚狀狀、板狀構(gòu)造的的巖石：力學(xué)強(qiáng)強(qiáng)度低，易風(fēng)化化，沿片理面滑滑動(dòng)。3、風(fēng)化深度深、、開挖量大。4、力學(xué)性質(zhì)各向向異性。第七節(jié)巖石的的工程地質(zhì)性質(zhì)質(zhì)一、巖石的的物理性質(zhì)（一）巖石的重重力性質(zhì)1、巖石的相對(duì)密密度：巖石固體部分的的重力與同體積積水在40C時(shí)的重力之比。。巖石的相對(duì)密度度取決于組成巖巖石的礦物相對(duì)對(duì)密度及其在巖巖石中的相對(duì)含含量。一般巖石石的相對(duì)密度在在2.65左右。2.巖石的密度ρ和重度γ：巖石單位體積積的質(zhì)量、巖石石單位體積的重重力。（ｇ/ｃｍ3）或（ｔ/ｍ3）（ｋＮ/ｍ3）巖石的干重度：是指巖石空隙隙中完全沒有水水存在時(shí)的重度度。巖石的飽和重度度：是指巖石空隙隙中完全被水充充滿時(shí)的重度。。巖石的天然重度度決定于組成巖巖石的礦物成分分、空隙發(fā)育程程度及其含水情情況。大多數(shù)巖巖石的重度在23～31KN/M3之間。巖石的空隙率：：是指巖石空隙體體積與巖石總體體積之比，以百百分?jǐn)?shù)表示。即即n＝(Vv/V)×100%式中：n－巖石的空隙率率；Vv－巖石中空隙總總體積（cm3）；V－巖石總體積（（cm3）。（二）巖石的的空隙性巖石的空隙包包括孔隙和裂裂隙．巖石空空隙性常用空空隙率表示。。巖石空隙率的的大小，主要要決定于巖石石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)構(gòu)造，同時(shí)也也受風(fēng)化或構(gòu)構(gòu)造作用因素素的影響。一一般堅(jiān)硬巖石石的空隙率小小于2～3％，沉積巖空空隙率較高，，一般小于10%，但部分礫巖巖和充填膠結(jié)結(jié)差的砂巖空空隙率可達(dá)10～20%。二、巖石的水水理性質(zhì)巖石的水理性性質(zhì)，是指巖巖石與水作用用時(shí)的性質(zhì)，，包括吸水性性、透水性、、溶解性、軟軟化性、抗凍凍性等。（一）巖石的的吸水性：巖石在一定試試驗(yàn)條件下的的吸水性能稱稱為巖石的吸吸水性。它取取決于巖石空空隙數(shù)量、大大小、開閉程程度和分布情情況。表征巖巖石吸水性的的指標(biāo)有吸水水率、飽水率率和飽水系數(shù)數(shù)。1、巖石吸水率率：巖石吸水率是是指巖石在常常壓條件下吸吸入水的質(zhì)量量與干燥巖石石質(zhì)量之比，，用百分?jǐn)?shù)表表示。即：w1＝(mw1/ms)×100%式中：w1－巖石的吸水水率；mw1－巖石在常壓壓下所吸水分分的質(zhì)量（g）；ms－干燥巖石的的質(zhì)量（g）。巖石吸水率水水對(duì)巖石的侵侵蝕、軟化越越強(qiáng)，巖石強(qiáng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性性受水的影響響越顯著。2、巖石飽水率率：巖石飽水率是是指在高壓（（150個(gè)大氣壓）下下或真空條件件下巖石吸入入水的質(zhì)量與與干燥巖石質(zhì)質(zhì)量之比，用用百分?jǐn)?shù)表表示。即：w2＝(mw2/ms)×100%式中：w2－巖石的飽水水率；mw2－巖石在高壓壓下所吸水分分的質(zhì)量（g）；ms－干燥巖石的的質(zhì)量（g）。巖石飽水因（（系）數(shù)Ks：巖石的吸水率率與飽水率之之比，稱為巖巖石的飽水因因數(shù)。Ks＝(w1/w2)巖石飽水系數(shù)數(shù)反映總張開開型空隙發(fā)育育程度，可用用來間接判定定巖石抗凍性性和抗風(fēng)化能能力。飽水因因數(shù)小于0.8的巖石是抗凍凍的。一般巖石的飽飽水系數(shù)在0.5～0.8之間。（二）巖石的透透水性巖石的透水性性，是指巖石允許許水通過的能能力。巖石透水性性的大小，主主要取決于巖巖石中裂隙、、孔隙及孔洞洞的大小和連連通情況。巖巖石的透水性性用滲透參數(shù)數(shù)K來表示。滲透透系數(shù)等于水水力坡降為１１時(shí)，水在巖巖石中的滲透透速度，其單單位用m/d或cm/s表示。（三）巖石的的溶解性巖石的溶解性性，是指巖石溶解解于水的性質(zhì)質(zhì)，常用溶解解度或溶解速速度來表示。。在自然界中常常見的可溶性性巖石，有石石膏、巖鹽、、石灰?guī)r、白白云巖及大理理石等。巖石石的溶解性不不但和巖石的的化學(xué)成分有有關(guān)，而且還還和水的性質(zhì)質(zhì)有很大的關(guān)關(guān)系。淡水一一般溶解能力力較小，而富富含CO2的水，則具有有較大的溶解解能力。（四）巖石的的軟化性巖石的軟化性性是指巖石在水水的作用下，，強(qiáng)度及穩(wěn)定定性降低的一一種性質(zhì)。巖石的軟化化性主要決定定于巖石的礦礦物成分．結(jié)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特特征。粘土礦礦物含量高、、孔隙率大、、吸水率高的的巖石，與水水作用容易軟軟化而喪失其其強(qiáng)度和穩(wěn)定定性。巖石軟化性的指標(biāo)標(biāo)是軟化因（系）數(shù)。它等于巖石在飽飽水狀態(tài)下的極限限抗壓強(qiáng)度Rw與巖石在風(fēng)干狀態(tài)態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度度Rd之比。Kd＝(Rw/Rd)軟化系數(shù)數(shù)值越小小，表示巖石在水水作用下的強(qiáng)度和和穩(wěn)定性越差。未未受風(fēng)化作用的巖巖漿巖和某些變質(zhì)質(zhì)巖，軟化系數(shù)大大都接近于１，是是弱軟化的巖石，，其抗水、抗風(fēng)化化和抗凍性強(qiáng)；軟化系數(shù)小于0.75的巖石，認(rèn)為是強(qiáng)強(qiáng)軟化的巖石，工工種性質(zhì)比較差。。（五）巖石的抗凍凍性巖石孔隙中有水存存在時(shí)，水一結(jié)冰冰，體積膨脹，就就產(chǎn)生巨大的壓力力。由于這種壓力力的作用，會(huì)促使使巖石強(qiáng)度和穩(wěn)定定性破壞。巖石抵抵抗這種冰凍作用用的能力，稱為巖巖石的抗凍性?？捎脧?qiáng)度降低率和和質(zhì)量損失率表示示巖石的抗凍性能能。強(qiáng)度降低率：指飽和巖石在一一定負(fù)溫度（-25℃）條件下，凍融10～25次（視工程具體要要求而定，有的要要求凍融100～200次或更高），凍融融前后的抗壓強(qiáng)度度之差與凍融前抗抗壓強(qiáng)度的比值，，以百分?jǐn)?shù)表示。。Rt＝[(RS2–RS1)/RS2]×100%質(zhì)量損失率：指飽和巖石在一一定負(fù)溫度（-25℃）條件下，凍融10～25次（視工程具體要要求而定，有的要要求凍融100～200次或更高），凍融融前后的干試樣質(zhì)質(zhì)量之差與凍融干干試樣質(zhì)量的比值值，以百分?jǐn)?shù)表示示。mt＝[(mS2–mS1)/mS2]×100%巖石強(qiáng)度損失率與與重量損失率的大大小，主要取決于于巖石開型空隙發(fā)發(fā)育程度、親水性性和可溶性礦物含含量，以及礦物顆顆粒間連接強(qiáng)度。。開型空隙越多越越大，親水性和可可溶性礦物含量越越多，則強(qiáng)度損失失率越高。強(qiáng)度降低率小于25％或質(zhì)量損失率小小于2%的巖石，是抗凍的的，大于25％的巖石是非抗凍凍的。三、巖石的力學(xué)性性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)指指巖石在各種靜力力、動(dòng)力作用下所所表現(xiàn)的性質(zhì)，主主要包括變形和強(qiáng)強(qiáng)度。而巖石的堅(jiān)堅(jiān)硬程度無疑是巖巖石力學(xué)性質(zhì)的表表現(xiàn)。（一）巖石的變形形指標(biāo)表征巖石變形的指指標(biāo)主要有彈性模模量、變形模量和和泊松比。1、彈性模量：應(yīng)力與彈性應(yīng)變的的比值。即：E＝σ/εy式中：E－彈性模量（Pa）；σ－應(yīng)力（Pa）；εy－彈性應(yīng)變。2、變形模量：

是應(yīng)力與總總應(yīng)變的比值，即即：E0＝σ/（εo＋εy）式中：E0－變形模量（Pa）；σ－應(yīng)力（Pa）；εy－彈性應(yīng)變。ε0－塑性應(yīng)變。3、泊松比：巖石在軸向壓壓力的作用下，除除產(chǎn)生縱向壓縮外外，還會(huì)產(chǎn)生橫向向膨脹。這種橫向向應(yīng)變與縱向應(yīng)變變的比值，稱為泊泊松比。即：μ＝ε1/ε式中：μ－泊松比；ε1－橫向應(yīng)變；ε－縱向應(yīng)變。泊松比越大，表示示巖石受力作用后后的橫向變形越大大。巖石的泊松比比一般在0.2～0.4之間。（二）巖石的強(qiáng)度度指標(biāo)巖石受力作用破壞壞有壓碎、拉斷及及剪斷等形式，故故巖石的強(qiáng)度可分分抗壓．抗拉及抗抗剪強(qiáng)度。巖石的的強(qiáng)度單位用Pa表示。1、抗壓強(qiáng)度：是巖石在單向壓壓力作用下，抵抗抗壓碎破壞的能力力，即：R＝P/F式中：R－巖石抗壓強(qiáng)度（（Pa）；P－巖石破壞時(shí)的壓壓力（N）；F－巖石受壓面面積積（m2）。各種巖石抗壓強(qiáng)度度值差別很大（見見表2－7），主要取決于巖巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造造，同時(shí)受礦物成成分和巖石生成條條件的影響。2、抗剪強(qiáng)度：是巖石抵抗剪切切破壞的能力，以以巖石被剪破時(shí)的的極限應(yīng)力表示。。根據(jù)試驗(yàn)型式不不同，巖石抗剪強(qiáng)強(qiáng)度可分為：（1）抗剪斷強(qiáng)度：在垂直壓力作用用下，巖石被剪斷斷時(shí)的最大剪應(yīng)力力。即：τ=c+σtgφ式中：τ－巖石抗抗剪斷強(qiáng)強(qiáng)度（Pa）；σ－破裂面面上的法法向應(yīng)力力（Pa）；φ－巖石的的內(nèi)摩擦擦角；tgφ－巖石的的摩擦系系數(shù)；c－巖石的