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1、第二章 岩石的成因类型及其工程地质特征,工程地质学,2.1主要造岩矿物,2.2岩石,2.3 地质年代及其特征,退出,1、地球的总体特性 赤道半径（a） 6378.4 km 两极半径（c） 6365.9 km 扁 率（d=(a-c)/c） 1/297 陆地面积占29.2%，海洋占70.8%。 2、地球的内部圈层构造 外圈： 大气圈(atmosphere)、水圈(lithosphere)和生物圈(biosphere) 内圈： 地壳(lithosphere)、地幔(mantle)和地核(core) 地壳：平均厚度33KM，大陆厚70多KM，海洋仅10KM，主要成分为硅铝层和硅镁层。 地幔：厚度约为2
2、900KM，分为上地幔和下地幔，上地幔是熔融状态物质，可能是岩浆的发源地；下地幔主要是铁镁氧化物和硫化物。 地核：厚度为3500KM，由比重较大的铁镍成分组成。,地球构造,元素在地球中的分布,不同元素的克拉克值相差悬殊。O、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg、K、H等9种元素占地壳总重量的98%以上，其余的80多种元素不足2%,地质作用,一、内力地质作用 1.地壳运动 2.岩浆作用 3.变质作用 4.地震作用 二、外力地质作用 1.风化作用 2.剥蚀作用 3.搬运作用 4.沉积作用 5.成岩作用,内力地质作用与外力地质作用紧密关联、相互影响，内力地质作用总的趋势是形成地壳表层的基本构造形态和地
3、壳表面大型的高低起伏，而外力地质作用则是破坏内力地质作用形成的地形和产物，总是“削高填低”，形成新的沉积物，同时又进一步塑造了地表形态。,2.1主要造岩矿物,岩石(rock)是在地质作用下产生的由一种或多种矿物以一定规律组成的自然集合体。 岩石按成因分为：岩浆岩(igneous rock )、沉积岩(sedimentary rock)、变质岩(Metamorphic rock)三大类。,sio2,含Fe元素的sio2,2.1.1 矿物的基本概念,矿物：存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物 造岩矿物：构成岩石的矿物，常见的有石英（SiO2），正长石(KAlSi3O8)、方解
4、石(CaCO3) 等。 单质矿物：由一种元素组成的矿物(或称自然元素矿物)，如自然金(Au）、金刚石（C）、自然硫（S）等； 化合物矿物：由两种或两种以上元素组成的矿物称为，如岩盐（NaCl）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）等。 人造矿物：某些人工合成的矿物，虽然它们与自然矿物类似，并不是真正意义上的矿物，故在其名称前冠以“人造”或“合成”二字，如人造金刚石、人造水晶、人造红宝石等，以示与真正矿物的区别。,固态矿物按其内部构造可分为晶质矿物和非晶质矿物， 晶质矿物：当组成矿物的原子、离子或分子等内部质点呈有序规则排列时，如方解石。 非晶质矿物：内部质点呈无序排列的矿物，如蛋白石。非晶质
5、矿物可以由胶体化学沉积作用形成（如蛋白石），也可以由岩浆喷发快速冷凝作用形成（如燧石）。 非晶质矿物在自然界中经过漫长的地质历史时间可逐渐转化为晶质矿物，这种作用称为“脱玻化”作用。,2.1.2 矿物的物理性质 1、颜色（color）,自色：矿物固有的颜色，颜色比较固定 深色矿物：含铁、锰多的矿物灰绿、褐绿、黑绿、黑色。 如：黑云母（黑色）、角闪石（绿黑色、黑色）、辉石（黑绿色、黑色）、橄榄石（浅黄绿、橄榄绿色） 浅色矿物：含硅、铝、钙多的矿物白色、灰白、淡红、淡黄。 如：石英（乳白、无色）、斜长石（灰白色）、方解石（白色、无色） 他色：矿物混入某些杂质所引起的，与矿物的本身性质无关 如：石英
6、，含铁后呈现紫色、含碳后呈现黑色。方解石，因杂质渗入而常呈白、黄、浅红、绿、蓝等色 假色：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 如：方解石（解理面的彩虹）、斑铜矿（表面班驳的蓝色、紫色）,由于他色不固定，不能用他色来鉴定矿物,2、条痕（streak）,条痕：是矿物的粉末颜色，避免了他色和假色的干扰更稳定 范围：透明矿物的粉末多因为反射而呈现白色，鉴定意义不大；因此 常用于鉴定不透明物质 方法：将矿物在白色无釉瓷板划擦所留下的粉末颜色,矿物颜色与条痕不一定相同 如：黄铁矿黄色，条痕为黑色。赤铁矿赤红、铁黑、钢灰，条痕为樱红色。,3、光泽（luster）,按其强弱程度： 金属
7、光泽反射很强，象光亮的金属器皿。如：方铅矿、黄铁矿。 半金属光泽反射强。如：磁铁矿、赤铁矿。 非金属光泽造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。 1.玻璃光泽 如长石、方解石解理面 2.珍珠光泽 如云母 3.丝娟光泽 如纤维石膏、娟云母等 4.油脂光泽 石英断口 5.蜡状光泽 蛇纹石、滑石等 6.土样光泽 高岭石等松细粒块体,4、硬度（hardness）,指甲刻画石膏晶体表面测定其硬度，可知约为22.5,绝对硬度：测定绝对硬度要用特殊装置，以矿物磨光面抵抗金刚角锥压入的能力（按角锥需施压力计算）为标志 相对硬度：以实际矿物为标准，称为摩氏硬度计，分十度 1.滑石 2.石膏 3.方解石 4.萤石 5.磷
8、灰石 6.正长石 7.石英 8.黄玉 9.刚玉 10.金刚石,常用指甲（22.5)、铁刀刃(33.5)、玻璃(55.5)、钢刀刃(66.5)来鉴别矿物的硬度,矿物硬度确定：根据两种矿物对刻时相互是否刻伤的情况而定,5、解理（cleavage）、断口（fracture）,云母的一组完全平行解理,石盐的三组近直交解理,矿物受打击后，能沿着一定方向裂开成光滑平面的性质，称解理，裂开的光滑平面成为解理面，解理面一般平行于晶体格架中质点最紧密、联结力最强的面，因为垂直这种面的联结力最弱，晶粒易于平行此面破裂。 不具方向性的不规则破裂面，称断口 解理的完全程度和断口是互相消长的，解理完全时不显断口,方解石
9、,方铅矿,橄榄石,辉石,角闪石,斜长石,正长石,石 英,云 母,黄铜矿,2.1.3 常见的主要造岩矿物,赤铁矿,褐铁矿,磁铁矿,白云石,高岭土,红柱石,2.2岩石,岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩 地壳的64.7%为岩浆岩、27.4%为变质岩、7.9%为沉积岩 陆地表面的75%和几乎全部洋底为沉积岩。,2.2.1岩浆岩（火成岩） 1、概述,定义：由岩浆冷凝形成的岩石称为岩浆岩，也称火成岩 元素组成：O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Ti等八种占岩浆岩总量的98%。称为造岩元素 化学成分：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O、
10、H2O等10种占98 依冷凝成岩浆岩的地址环境不同，将岩浆岩分为两大类： 1、侵入岩 深成岩：岩浆侵入地壳某深处（约距地表3km）冷凝而成的岩石，由于岩浆压力和温度较高，温度降低缓慢，组成岩石的矿物结晶良好 浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石，由于岩浆压小，温度降低较快，组成岩石的矿物结晶较细小 2、喷出岩：岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表，在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差,岩浆岩的产状,侵入岩的主要产状有岩基、岩株、岩脉、岩盘、岩床等 喷出岩的主要产状有火山锥和熔岩流等,2、岩浆岩矿物成分,根据颜色分为： 浅色矿物（硅铝质矿物）：石英、正长石、斜长石、白
11、云母等 深色矿物（铁镁质矿物）：黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等 化学成分分类：岩浆岩的主要化学成分是SiO2 ，故以其含量变化作为分类依据,3、岩浆岩结构,一、按岩石中矿物结晶程度划分 1.全晶质结构岩石全部由结晶质矿物组成，多见于深成岩和浅成岩中 2.半晶质结构岩石由结晶质矿物和非结晶矿物组成，多见于浅成岩和喷出岩 3.非晶质结构(玻璃质结构)岩石全部由结晶质矿物组成，喷出岩结构 二、按岩石矿物颗粒绝对大小划分 1.显晶质结构岩石全部由结晶颗粒较大的矿物组成，用肉眼和放大镜可以辨认，根据颗粒大小又分为： 粗粒结构（粒径5mm）中粒结构（粒径25mm ） 细粒结构（粒径0.22mm ）微粒结构
12、（粒径0.2mm ） 2.隐晶质结构岩石全部由结晶微小的矿物组成，用肉眼和放大镜均看不见晶粒，只有在显微镜下可识别，是浅成岩和喷出岩的结构 3.玻璃质结构岩石全部由非晶质组成，是喷出岩的结构 三、按岩石矿物颗粒相对大小划分 1.等粒结构岩石中矿物全是显晶质粒状，同种主要矿物结晶颗粒大小大致相等，是深成岩结构 2.不等粒结构岩石中主要矿物的颗粒大小不等，且粒度成连续变化,显晶质（微粒结构）,显晶质（粗粒结构）,半晶质结构（斑状结构）,玻璃质,3.斑状结构和似斑状结构岩石由两组直径相差甚大的矿物颗粒组成，大晶粒散布在细小晶粒中，大的叫斑晶，小的叫基质 基质为隐晶质或玻璃质的不等粒结构，称斑状结构；
13、 基质为显晶质的且成份与斑晶相同的不等粒结构 ，称似斑状结构,4、岩浆岩构造,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（喷出岩）,若气孔被后期矿物填充所形成的一种形似杏仁的构造（喷出岩）,矿物在岩石中分布杂乱无章，不显层次，呈致密块状（全部侵入岩和部分喷出岩）,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构造(主要喷出岩）,块状构造,流纹构造,5、岩浆岩常见类型,花岗岩,流纹岩,深成侵入岩，肉红色、灰色、灰白色，次要矿物为黑云母、角闪石等全晶质等粒结构，块状构造,一、酸性岩类主要矿物为石英和正长石,花岗斑岩,浅成侵入岩，成分与花岗岩同，斑状
14、结构，斑晶为长石或石英，块状构造,喷出岩，灰白、紫灰、浅黄褐色，隐晶质斑状结构，斑晶为长石或石英，基质为玻璃体，流纹构造,（化学成分）,二、中性岩类 主要矿物为正长石,正长岩,深成侵入岩，肉红、浅灰、浅黄色，次要矿物为黑云母和角闪石，全晶质等粒结构，块状构造,粗面岩,喷出岩，浅灰、浅灰黄和淡红等色，具斑状构造，斑晶主要为正长石，基质为隐晶质，块状构造,正长斑岩,浅成侵入岩，棕灰、浅红褐色，斑状结构，斑晶为正长石，基质为细粒或隐晶质，块状构造,闪长岩,安山岩,主要矿物为斜长石、角闪石,深成侵入岩，灰白、深灰、黑灰色，次要矿物为黑云母和辉石，全晶质等粒结构，块状构造,喷出岩，灰色、紫色、灰紫色，斑
15、状结构，斑晶为斜长石，气孔或杏仁构造,闪长玢岩,浅成侵入岩，灰色、灰绿色，成分与闪长岩同，斑状结构，斑晶主要为斜长石或闪石，块状构造,玄武岩,辉长岩,三、基性岩类主要矿物为斜长石和辉石,深成侵入岩，灰黑至黑色，次要矿物有橄榄石、角闪石和黑云母，全晶质等粒结构，块状构造,辉绿岩,浅成侵入岩，灰绿、黑绿色，成分与辉长岩相似，细粒结构，块状构造,喷出岩，灰黑至黑色，成分与辉长岩相似，呈隐晶质细粒或斑状结构，气孔或杏仁构造,橄榄岩,四、超基性岩类主要矿物为橄榄石和辉石,深成侵入岩，深绿色，主要矿物，橄榄石，辉石，中粒等粒结构，块状构造,2.2.2 沉积岩 1、概述,定义：在地表和地表下不太深的地方，常
16、温常压条件下，由母岩风化剥蚀产物和生物遗体经搬运、沉积、固结等作用过程所形成的岩石。 化学成分：与岩浆岩平均化学成分相似，区别是富含有机质，岩浆岩几乎没有 物质成分：沉积岩中已发现的160余种，常见20余种。除母岩原有的矿物外，还有粘土、胶体矿物、易溶矿物、生物遗体和有机质等这些沉积岩特有的表生物质组分。 分布：主要分布于地表，约占陆地表面的75,沉积岩的形成,2、沉积岩的物质组成,1.碎屑物质先成岩石经物理风化作用的碎屑物质组成，大部分化学性质稳定、难溶于水的原生矿物的碎屑，如石英、长石、白云母等 2.黏土矿物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、水云母等 3.化学沉积矿物由纯化学沉积或生物化学沉积作用，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、锰的氧化物或氢氧化物 4.有机及生物残骸由生物残骸或有机化学变化而成的物质，如贝壳、泥炭及其它有机质等,
