工程地質(zhì)基礎(chǔ)知識-礦物與巖石（地基基礎(chǔ)課件）

緒論、礦物與巖石緒論contents目錄礦物巖石二、礦物

礦物是自然產(chǎn)出且內(nèi)部質(zhì)點（原子、離子）排列有序的均勻固體，具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的純物質(zhì)或化合物，是組成巖石和礦石的基本單元。

礦物必須具有特定的化學(xué)成分；礦物必須具有特定的結(jié)晶構(gòu)造；礦物必須是無機(jī)物，煤和石油不屬于礦物；礦物也必須是均勻的固體，所以氣體和液體也不屬于礦物。礦物定義二、礦物礦物的物理性質(zhì)礦物的物理性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物的其它性質(zhì)顏色光澤條痕透明度硬度解理和斷口脆性和延展性彈性和撓性比重磁性電性發(fā)光性味道和觸覺感

礦物顏色條痕透明度硬度光澤解理與斷口釩云母（V3+橄欖綠色）軟錳礦（Mn4+黑色）紅寶石（Cr3+紅色）

礦物顏色條痕透明度硬度光澤解理與斷口綠泥石

（Fe2+綠色）赤鐵礦（Fe3+紅色）藍(lán)銅礦（Cu2+藍(lán)色）

礦物顏色條痕透明度硬度光澤解理與斷口他色——有些礦物，其顏色與本身的化學(xué)成分無關(guān)，而是因礦物中所含的雜質(zhì)成分引起的，稱為他色。假色——某些化學(xué)的和物理的原因引起礦物的顏色。如純凈水晶（SiO2）是無色透明的，其中混入微量不同的雜質(zhì)，可具有紫色、粉紅色、褐色、黑色等。無色、淺色礦物常具他色。因此，他色一般不能作為礦物鑒定的主要特征。

礦物顏色條痕透明度硬度光澤解理與斷口條痕：礦物粉末的顏色。

通常是利用條痕板（無釉瓷板），觀察礦物在其上劃出的痕跡的顏色。由于礦物的粉末可以消除一些雜質(zhì)和物理方面的影響，所以比其顏色更為固定。因此條痕在鑒定礦物上具有重要意義。

礦物顏色條痕透明度硬度光澤解理與斷口水晶（透明）方解石（透明）辰砂（半透明）閃鋅礦（半透明）黃鐵礦（不透明）磁鐵礦（不透明）石墨（不透明）

礦物顏色條痕透明度硬度光澤解理與斷口硬度：指礦物抵抗外力刻劃、壓入、研磨的程度。根據(jù)硬度高的礦物可以刻劃硬度低的礦物的道理，德國摩氏（F.Mohs）選擇了10種礦物作為標(biāo)準(zhǔn)，將硬度分為10級，這10種礦物稱為“摩氏硬度計”。在野外工作，還可利用指甲（2—2.5）、小鋼刀（5—5.5）等來代替硬度計。據(jù)此，可以把礦物硬度粗略分成軟（硬度小于指甲）、中（硬度大于指甲，小于小刀）、硬（硬度大于小刀）三等。有少數(shù)礦物用石英也刻劃不動，可稱為極硬，但這樣的礦物比較少。

礦物顏色條痕透明度硬度光澤解理與斷口礦物表面的總光量或者礦物表面對于光線的反射形成光澤。光澤有強(qiáng)有弱，主要取決于礦物對于光線全反射的能力。礦物的主要光澤金屬光澤半金屬光澤金剛光澤玻璃光澤絲絹光澤珍珠光澤油脂光澤土狀光澤

礦物顏色條痕透明度硬度光澤解理與斷口解理：在力的作用下，礦物晶體按一定方向破裂并產(chǎn)生光滑平面的性質(zhì)。解理面：沿著一定方向分裂的面。斷口：礦物受力破裂后出現(xiàn)沒有一定方向的不規(guī)則的斷開面。也是受打擊后任意破裂開的斷面,常呈參差不齊或凹凸不平.難產(chǎn)生解理的晶體便容易產(chǎn)生斷口.其他性質(zhì)：相對密度，磁性，電性，發(fā)光性，彈性和撓性，脆性和延展性等性質(zhì)對于鑒定某些礦物有時也是十分重要的，觀察與稀鹽酸反應(yīng)的程度，是鑒定方解石、白云石等礦物的有效手段之一。緒論、礦物與巖石緒論contents目錄礦物巖石三、巖石巖石的形成造巖礦物:構(gòu)成巖石的礦物，稱為造巖礦物。如常見的石英（SiO2）、方解石（CaCO3）等。

巖石(rock)是天然產(chǎn)出的由一種或多種礦物按一定規(guī)律組成的自然集合體，少數(shù)巖石也可包含有生物遺骸。巖石構(gòu)成地殼及上地幔的固態(tài)部分，是地質(zhì)作用的產(chǎn)物。巖石的形成受各種地質(zhì)作用的影響。地殼深部的液態(tài)巖漿沿地殼裂縫緩慢上升，在地殼深部形成的稱為深成巖漿巖，在地殼淺部形成的稱為淺成巖漿巖，巖漿噴出地表后冷凝形成的稱為噴出巖漿巖。火山灰沉積以及巖石風(fēng)化以后經(jīng)搬運(yùn)沉積成巖作用形成的稱為沉積巖。巖漿巖或沉積巖經(jīng)過變質(zhì)作用形成的稱為變質(zhì)巖。這就是地殼中形成的三大類巖石，而巖石是由各種礦物組成的。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖漿巖概念

1.巖漿巖的定義

巖漿巖(magmaticrock)亦稱火成巖(igneousrock)，它是由熾熱的巖漿在地下或噴出地表后冷凝形成的巖石。巖漿巖按產(chǎn)出位置通?？煞譃樯畛蓭r、淺成巖和噴出巖。

2.巖漿的主要化學(xué)成分巖漿（硅酸鹽巖漿）的化學(xué)成分，主要是氧、硅、鋁、鎂、鐵、鈣、鈉、鉀、錳、鈦、磷、氫等元素，稱為“主要造巖元素”。其中以氧最多，約占總重量的58～65％，其次是硅。

3.巖漿中的揮發(fā)分

揮發(fā)分是指在低壓下容易析出呈氣體，溫度降低可呈液體的成分。4.巖漿巖按SiO2

的分類

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖漿巖的產(chǎn)狀

巖漿巖的產(chǎn)狀，即指巖漿巖體在地殼中產(chǎn)出的狀況，表現(xiàn)為巖體的形態(tài)、規(guī)模、同圍巖的接觸關(guān)系及其產(chǎn)出的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境等。

1.噴出巖的產(chǎn)狀噴出巖的產(chǎn)狀決定于巖漿的成分和地形等方面特征，主要有熔巖流、熔巖被、火山錐。

2.淺成巖的產(chǎn)狀淺成巖(形成深度<3km)的產(chǎn)狀主要有巖床、巖盆、巖盤、巖墻。

3.深成巖的產(chǎn)狀深成巖(形成深度>3km)的產(chǎn)狀包括巖株和巖基。

巖基：是規(guī)模龐大的巖漿巖體，其分布面積一般大于100KM2，與圍巖接觸面不規(guī)則，構(gòu)成巖基的巖石多是花崗巖或花崗閃長巖等，巖性均勻穩(wěn)定，是良好的建筑地基，如三峽壩地址區(qū)域選定在面積大于200km2的花崗閃長巖巖基的南部。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖3.4.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)

巖漿巖的結(jié)構(gòu)（textureofmagmatite）是指巖石中（單體）礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀以及它們的相互組合關(guān)系。

1.按巖石中礦物結(jié)晶程度劃分全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。

2.按巖石中礦物顆粒的絕對大小劃分顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。

3.按巖石中礦物顆粒的相對大小劃分等粒結(jié)構(gòu)、不等粒結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造是指（集合體）礦物在巖石中排列的順序和填充的方式所反映出來巖石的外貌特征。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖漿巖的分類

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖漿巖的分類

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖沉積巖的定義

沉積巖(sedimentaryrock)是在地表和地下不太深的地方形成的地質(zhì)體，它是在常溫常壓下，由風(fēng)化作用，生物作用和某些火山作用所形成的松散沉積層，經(jīng)過成巖作用形成的。沉積巖的形成沉積巖的形成一般經(jīng)過了先成巖石(巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖)遭受風(fēng)化、剝蝕破壞，破壞產(chǎn)物被搬運(yùn)至一定場所沉積下來，再固結(jié)成巖的過程。具體經(jīng)過風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用、沉積作用和成巖作用四個階段。

1.風(fēng)化作用(weathering)

分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化三類。

2.搬運(yùn)作用的方式有三種，即拖曳搬運(yùn)、懸浮搬運(yùn)和溶液搬運(yùn)。

3.沉積作用可分為機(jī)械沉積、化學(xué)沉積、生物和生物化學(xué)沉積三種類型。

4.成巖作用主要表現(xiàn)在壓固作用、膠結(jié)作用、脫水作用、重結(jié)晶作用。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖沉積巖的物質(zhì)成分

1.化學(xué)成分沉積巖的平均化學(xué)成分見表。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖

2.礦物成分沉積巖中已發(fā)現(xiàn)的礦物在160種以上，其中比較重要的有20余種，構(gòu)成了99％以上的沉積巖物質(zhì)。最常見的礦物有氧化物，硅酸鹽(長石類、黏土類礦物、云母類礦物)、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等礦物見表。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)按成因可將沉積巖的結(jié)構(gòu)分為碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)。

1.碎屑結(jié)構(gòu)(clastic)

特征為碎屑顆粒由膠結(jié)物黏結(jié)起來形成巖石。碎屑粒度的形狀有棱角狀、次棱角狀、次圓狀和圓狀四種，如圖3-16。按主要碎屑粒度大小，可將碎屑結(jié)構(gòu)分為三種：

1）礫狀結(jié)構(gòu)（碎屑粒徑>2mm），相應(yīng)沉積巖為礫巖；

2）砂狀結(jié)構(gòu)（碎屑粒徑為0.05～2mm），相應(yīng)沉積巖為砂巖；

3）粉砂狀結(jié)構(gòu)（碎屑粒徑為0.005～0.05mm），相應(yīng)的沉積巖為粉砂巖。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖2.泥質(zhì)結(jié)構(gòu)(clayey)

泥質(zhì)結(jié)構(gòu)由粒徑<0.005mm的黏土礦物顆粒組成，如泥巖、頁巖。

3.結(jié)晶結(jié)構(gòu)（crystalline）結(jié)晶結(jié)構(gòu)是由化學(xué)沉淀或膠體重結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu)，又稱化學(xué)結(jié)構(gòu)，如石灰?guī)r、白云巖。

4.生物結(jié)構(gòu)(organic)

生物結(jié)構(gòu)是由生物遺體或碎片所形成的結(jié)構(gòu)，如珊瑚結(jié)構(gòu)、貝殼結(jié)構(gòu)等。磚紅色泥巖顯微圖紫色粉砂質(zhì)泥巖顯微圖深紫色泥質(zhì)粉砂巖顯微圖青灰色鈣長砂巖顯微圖灰白長英砂巖顯微圖

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖沉積巖的構(gòu)造

1.沉積巖的構(gòu)造沉積巖最主要的構(gòu)造是層理構(gòu)造，另外還包括波痕、結(jié)核和縫合線。

2.按層系厚度可以把層理分為：極薄層理<1cm；薄層理1～10cm；中厚層理10～50cm；厚層理50～100cm；塊狀層理>100cm。

3.由于形成層理的條件不同，層理有各種不同的形態(tài)類型，如常見的有水平層理、斜層理、交錯層理等。

4.根據(jù)層理可以推斷沉積物的沉積環(huán)境和搬運(yùn)介質(zhì)的運(yùn)動特征。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖沉積巖的分類及主要沉積巖特征

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖變質(zhì)巖的定義由原先存在的巖石(火成巖、沉積巖或早期變質(zhì)巖)，在溫度、壓力、應(yīng)力發(fā)生改變以及物質(zhì)組分加入或帶出的情況下，發(fā)生礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造改變而形成的巖石即為變質(zhì)巖。這種改造過程稱為變質(zhì)作用。變質(zhì)作用的控制因素變質(zhì)作用是一種地質(zhì)作用，其控制因素主要包括高溫、高壓、化學(xué)活動性流體、構(gòu)造應(yīng)力作用。變質(zhì)作用類型根據(jù)變質(zhì)作用的因素及變質(zhì)巖形成條件，可將變質(zhì)作用類型分為接觸變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用、動力變質(zhì)作用、交代變質(zhì)作用，見圖。

接觸變質(zhì)作用動力變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖變質(zhì)巖的化學(xué)成分變質(zhì)巖的化學(xué)成分在相當(dāng)大的程度上取決于原巖的化學(xué)成分。但是，如果變質(zhì)過程中有交代作用，由于物質(zhì)的帶入和帶出，就會使原巖的化學(xué)成分產(chǎn)生相應(yīng)的變化。變質(zhì)巖礦物成分變質(zhì)巖是原巖受變質(zhì)作用而成，因此變質(zhì)巖的化學(xué)成分及礦物成分具一定的繼承性，另一方面變質(zhì)作用與巖漿作用、沉積作用又有所不同，所以變質(zhì)巖的礦物成分又具有自己的獨(dú)特性。變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成巖石的各礦物顆粒的大小、形狀以及它們之間的相互關(guān)系。變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)有變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)三種。變質(zhì)巖的構(gòu)造變質(zhì)巖的構(gòu)造是鑒定變質(zhì)巖主要特征，也是區(qū)別于其他巖石的特有標(biāo)志。一般按成因變質(zhì)巖的構(gòu)造可分為片麻狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造五種。

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖變質(zhì)巖的分類

巖石分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖三、巖石巖石的相互轉(zhuǎn)化三、巖石巖石的相互轉(zhuǎn)化三、巖石三大巖石特性

深成巖是巖漿在地殼深處，在很大的覆蓋壓力下緩慢冷卻而成的巖石，其特性是：構(gòu)造致密，容重大，抗壓強(qiáng)度高，吸水率小，抗凍性好、耐磨性和耐久性好。沉積巖是由原來的母巖風(fēng)化后，經(jīng)過風(fēng)吹搬遷、流水沖移而沉積和再造巖等作用，在離地表不太深處形成的巖石。沉積巖為層狀構(gòu)造，其各層的成分、結(jié)構(gòu)、顏色、層厚等均不相同，與火成巖相比，其特性是：結(jié)構(gòu)致密性較差，容重較小，孔隙率及吸水率均較大，強(qiáng)度較低，耐久性也較差。變質(zhì)巖是由原生的火成巖或沉積巖，經(jīng)過地殼內(nèi)部高溫、高壓等變化作用后而形成的巖石，其中沉積巖變質(zhì)后，性能變好，結(jié)構(gòu)變得致密，堅實耐久，如石灰?guī)r(沉積巖)變質(zhì)為大理石；而火成巖經(jīng)變質(zhì)后，性質(zhì)反而變差，如花崗巖(深成巖)變質(zhì)成的片麻巖，易產(chǎn)生分層剝落，使耐久性變差。三、巖石風(fēng)化巖與沉積土風(fēng)化巖與殘積土的定義地殼淺表層的巖石，在太陽輻射、大氣、水和生物等風(fēng)化營力作用下，其結(jié)構(gòu)、成分和性質(zhì)已產(chǎn)生不同程度的變異的巖石稱為風(fēng)化巖，已完全風(fēng)化成土而未經(jīng)搬運(yùn)殘留在原地的土則定名為殘積土。

風(fēng)化巖與殘積土的工程特性及對策1.巖石風(fēng)化后的工程特性變化，巖石風(fēng)化后，其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造都發(fā)生了不同程度的變化，從而改變了巖石的工程特性。2.風(fēng)化巖邊坡中暴雨季節(jié)容易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。因此，要進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗算。3.在大型水壩工程或核電工程中，其地基一般要挖除風(fēng)化巖再做基礎(chǔ)。4.在高層建筑樁基工程中，樁基持力層一般要求選擇到中風(fēng)化巖。礦物與巖石卡片二、巖石篇-巖漿巖二、巖石篇-巖漿巖花崗巖花崗巖屬于酸性（SiO2>