工程地質巖礦

工程地質巖礦第一頁，共三十四頁，2022年，8月28日第一節(jié)主要造巖礦物及其物理性質

第二章巖土體的類型及組成結構已發(fā)現(xiàn)的礦物種類達3000余種，構成巖石的主要礦物則只有二、三十種，將組成巖石的主要礦物稱為造巖礦物。一、礦物的形態(tài)固體礦物按其組成元素質點的有無規(guī)則排列，可分為結晶質和非結晶質礦物。11、結晶質與非結晶質和非結晶質礦物結晶質礦物的內部質點（原子、離子或分子）按照一定的規(guī)律重復排列，從而使晶體具有一定的內部結構和外部幾何形態(tài)，叫做晶體。不同的礦物，因內部結構存在差異，其單晶也有不同形態(tài)。根據(jù)肉眼是否可以辨認，可分為顯晶質體和隱晶質體兩種類型。非結晶質礦物的內部質點的排列無規(guī)律，雜亂無章。第二頁，共三十四頁，2022年，8月28日2．晶體形態(tài)在相同生長環(huán)境下，具有一定成分的同種礦物，有著其特定的結晶形態(tài)，稱之為該礦物的結晶習性。（1）單晶體單晶體在三維空間發(fā)育程度，將結晶習性分為如下三種類型：一向延長：包括柱狀、針狀、棒狀、纖維狀、放射狀等柱狀的石英、纖維狀的石棉等屬于一向延長二向延長：包括片狀、板狀、鱗片狀等，片狀的云母、板狀的石膏等三向延長：晶體在空間的三個方向上發(fā)育程度相當，如粒狀、球狀、等軸狀等，巖鹽、黃鐵礦、石榴子石等屬于該種類型的結晶習性。

第二章巖土體的類型及組成結構第一節(jié)主要造巖礦物及其物理性質

一、礦物的形態(tài)第三頁，共三十四頁，2022年，8月28日（2）礦物的連生體形態(tài)雙晶及平行連生雙晶是同種晶體的規(guī)則連生，其中一個個體和另一個個體成鏡像關系，或者一個個體旋轉1800后，能與另一個晶體重合或平行。平行連生體：若每一個個體相對應的晶面和晶棱都彼此平行，相鄰晶體之間的結晶格子平行、連續(xù)的晶體形態(tài)。（3）礦物的集合體形態(tài)由同種礦物許多單體聚合在一起的整體稱之為礦物的集合體形態(tài)晶簇纖維狀集合體鐘乳狀集合體結核和鮞狀集合體土狀第二章巖土體的類型及組成結構第一節(jié)主要造巖礦物及其物理性質

一、礦物的形態(tài)第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日二、礦物的物理性質1、礦物的光學性質礦物的光學性質：礦物對自然光反射、折射和吸收能力差異等表現(xiàn)出來的各種性質（1）顏色：取決于礦物化學成分和內部結晶構造自色：礦物自身所固有的顏色。比較固定他色：由于含外來帶色雜質而引起的顏色假色：某些物理因素引起的顏色，稱為假色。如氧化膜的顏色。（2）條痕（粉末色）：是指礦物在條痕板上擦劃后所留下的痕跡，即礦物粉末的顏色。（3）光澤：礦物表面對光的反射能力根據(jù)光澤由強而弱的次序，可分為：金屬光澤—半金屬光澤—金剛光澤—玻璃光澤造巖礦物均為非金屬光澤：玻璃光澤—油脂光澤—絲絹光澤—珍珠光澤—土狀光澤（4）透明度：是指礦物透光能力的大小，主要取決于礦物對光的吸收率?？煞譃橥该?、半透明、不透明三級。第二章巖土體的類型及組成結構第一節(jié)主要造巖礦物及其物理性質

第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日2、礦物的力學性質礦物在敲打、刻劃、拉、壓等外力作用下所表現(xiàn)出來的各種物理性質稱為礦物的力學性質，主要包括：（1）解理：礦物晶體在外力作用下，始終沿著一定的結晶學方向破裂成一系列光滑平面的現(xiàn)象，稱為解理極完全解理—完全解理—中等解理—不完全解理—極不完全解理（2）斷口：具不完全解理性質的礦物，尤其是沒有解理性質的礦物和非結晶質礦物，在外力作用下，發(fā)生無一定方向的破裂，其破裂面稱為斷口。貝殼狀斷口—鋸齒狀斷口—參差狀斷口（3）硬度：是指礦物抵抗刻劃、壓入和研磨的能力摩氏（F.Mols）硬度計來測定礦物的相對硬度。第二章巖土體的類型及組成結構第一節(jié)主要造巖礦物及其物理性質

二、礦物的物理性質第六頁，共三十四頁，2022年，8月28日硬度代表物概念把握同類物品

1度滑石能在紙上劃痕

2度石膏指甲2.5琥珀3度方解石銅幣3.5-4阿富汗玉、大理石漢白玉(方解石為主要成分)

4度螢石

岫玉(蛇紋石)、藍田玉(蛇紋石化的透輝石類)、花玉(蛇紋石),青金石、松石、珊瑚、孔雀石、

5度磷灰石鋼刀5.5祖母綠(綠柱石)5.57度

6度正長石玻璃5.5-6橄欖石南陽玉(獨山玉)鈉長石

鋼銼6.5透閃石(和田玉、青海玉、俄羅斯玉、老玉、陽起石、石榴子石、橄欖石

7度石英

水晶族：瑪瑙、、木變石、東陵玉、京白玉、河田玉。翡翠（輝石）

鋯石、電氣石(碧璽)

8度黃玉

黃玉“托帕石”、尖晶石

金綠寶石、貓眼石

9度剛玉

紅寶石(剛玉)、藍寶石(剛玉)

10度金剛石

第七頁，共三十四頁，2022年，8月28日序號礦物名稱形狀顏色條痕光澤硬度解理、斷口其他性質1石英柱狀、粒狀乳白、無色無玻璃、油脂7貝殼狀斷口抗風化能力強2方解石菱面體、粒狀、塊狀白、灰白無玻璃、油脂3三組完全解理遇稀HCl起泡3正長石板狀、短柱狀肉紅白玻璃6完全兩組解理易于風化4斜長石板狀白、灰白白玻璃6兩組解理解理面有晶紋5角閃石長柱狀綠黑色淡綠玻璃6兩組解理交角560易于風化6黑云石片狀、鱗片狀黑或棕黑無玻璃、珍珠2~3一組極完全解理薄片具彈性7白云母片狀白或無無玻璃、珍珠2~3一組極完全解理薄片具彈性8綠泥石板狀、片狀深綠色無玻璃、珍珠2.5~3一組完全解理薄片具彈性9蛇紋石纖維狀、板狀淺綠、深綠白油脂、絲絹3~4中等解理集合體纖維狀10滑石板狀、塊狀白、黃、綠白、綠油脂1一組中等解理高度滑感11高嶺石致彎細粒狀白、黃白土狀1無吸水性、可塑性、滑感12黃鐵礦立方體、塊狀淺黃色綠黑金屬6~6.5參差狀斷口氧化條件下生成褐鐵礦13赤鐵礦鮞腎狀、塊狀紅、褐等色櫻紅半金屬5~6參差狀斷口

14橄欖石粒狀橄欖綠色無玻璃6.5~7貝殼狀斷口具有彈性15輝石短柱狀深黑色灰綠玻璃5~6兩組解理交角870易于風化16石膏板狀、纖維狀、條狀白色白玻璃2一組解理發(fā)育具滑感、硬度小17石榴子石菱形十二面、二十四面體深褐黑色玻璃6.5~7參差狀斷口為變質礦物第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造巖石：是地殼中由地質作用所形成的固態(tài)物質。是由一種或多種礦物或巖屑（造巖元素）組成的天然集合體，具有一定的結構、構造和變化規(guī)律?？煞譃?大類：巖漿巖（火成巖）巖漿冷凝固化后形成的巖石稱為巖漿巖。沉積巖沉積巖是地表和接近地表的地質體，在溫度不高（-70～200℃）、壓力不大（一至幾十個大氣壓）的條件下，經(jīng)風化作用、搬運作用、沉積作用和硬結成巖作用而形成的巖石。變質巖地球內力作用引起巖石改造和變化的作用，稱之為“變質作用”。由變質作用所形成的新的巖石稱為變質巖。第二章巖土體的類型及組成結構第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日巖石按成因分為：巖漿巖、沉積巖和變質巖地表75%為沉積巖，25%為巖漿巖和變質巖。第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日一、巖漿巖（火成巖）巖漿是位于地殼深部和上地幔中，以硅酸鹽為主，部分為金屬硫化物、氧化物、水蒸汽及其它揮發(fā)性物質組成的高溫、高壓熔融體。第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日1．巖漿巖的礦物成分是巖漿巖鑒定和分類的基本依據(jù)，可分為三類：主要礦物。指巖石中含量大于10%的礦物。主要礦物是劃分巖石的根本依據(jù)，如花崗巖中的長石和石英都是主要礦物。次要礦物。指含量小于10%的礦物，如石英閃長巖中的石英，閃云斜長花崗巖中的角閃石。副礦物。含量不到1%的礦物。如：磷灰石、鋯石等。第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造一、巖漿巖巖類SiO2(重量%)超酸性巖＞75酸性巖65~75中性巖52~65基性巖45~52超基性巖＜45根據(jù)巖漿中SiO2重量百分比將巖漿巖劃分為五大類2、巖漿巖的化學成分化學元素：O、Al、Si、Ca、Mg、K、Na、Ti占巖漿巖總成分99.25%以上氧化物：SiO2、TiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、FeO、K2O、Na2O、H2O占氧化物總質量的99.3%以上。第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造一、巖漿巖3、巖漿巖的結構巖漿巖的結構：是指巖石中礦物的結晶程度、顆粒大小、形態(tài)特征及彼此間的相互關系所反映出的特征。(1)按巖石結晶程度的結構劃分全晶質結構→深成巖半晶質結構→淺成巖、噴出巖玻璃質結構→噴出巖第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日(2)按礦物顆粒粒度大小劃分顯晶質結構是指礦物顆粒在肉眼下可以分辨的結構，可細分為：粗粒結構：顆粒直徑大于5mm中粒結構：顆粒直徑為5～1.0mm細粒結構：顆粒直徑為1.0～0.1mm微粒結構：顆粒直徑小于0.1mm隱晶質結構是指顆粒非常細小，以致肉眼不能分辨,但在顯微鏡下可以看出晶粒，是淺成侵入巖和一些熔巖中常見的結構.第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造一、巖漿巖第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日(3)按礦物顆粒的相對大小劃分等粒結構和不等粒結構:等粒結構：相同的主要礦物顆粒大小幾乎相等不等粒結構：同種主要礦物顆粒大小不等斑狀和似狀結構:礦物顆粒可分為大小不同的兩群，大的稱為斑晶，小的則為基質似斑狀結構：基質由顯晶質物質組成,斑狀結構：基質由微晶質或隱晶質和玻璃質組成第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日4.巖漿巖的構造巖漿巖的構造:是指巖漿巖中不同礦物集合體間或礦物集合體與巖石的其他組成部分之間的排列充填方式塊狀構造：礦物組分沒有定向性而均勻分布所組成的一種構造，如：花崗巖。流紋狀構造：不同顏色的條紋所反映出的熔巖流的流動構造如：流紋巖。氣孔狀構造：巖漿溢出地表，壓力聚降，其中揮發(fā)性成分以氣體狀態(tài)逸出，并聚集成氣泡分散于巖漿巖中，加之溫度降低和巖漿凝固，氣體逸出，剩下孔洞便形成不規(guī)則狀氣孔構造如：浮巖、玄武巖。杏仁狀構造：氣孔被次生礦物如方解石、蛋白石等充填，便形成杏仁狀構造，如：安山巖第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造一、巖漿巖第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日5、巖漿巖的產(chǎn)狀巖漿巖的產(chǎn)狀是指巖漿巖體在地殼中的產(chǎn)出形態(tài)和狀態(tài)，包括巖體的大小、形狀、與周圍巖體之間的關系、所處構造環(huán)境。(1)噴出巖產(chǎn)狀熔巖流：噴出地表，沿著傾斜地表流動冷凝固結形成熔巖流熔巖被：噴出地表，沿著近水平地面流動冷凝固結形成熔巖被火山錐：巖漿沿火山頸噴出地表，冷凝形成圓錐狀(2)侵入巖產(chǎn)狀巖基：表面積大于60km2的一種規(guī)模龐大的深成侵入巖體。呈長圓形，長幾十至幾百公里，寬幾至幾十公里，接觸不規(guī)則。巖株：規(guī)模比巖基小，平面上呈圓形或不規(guī)則狀，面積小于60km2。和圍巖的接觸陡直，有時也是巖基的一部分。巖墻或巖脈：為一種較小的侵入體，一般是巖漿沿著斷裂侵入所形成，其延伸往往從幾米至幾公里巖床：沿層間侵入而成的層狀侵入體稱為巖床。巖盤：是層間整合侵入體，中央隆起、四周變薄，底部平坦的穹窿狀的分布范圍可達數(shù)公里。第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造一、巖漿巖第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日噴出巖產(chǎn)狀（1）熔巖流（2）熔巖被（3）火山錐等第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日6、巖漿巖的分類及肉眼鑒定方法巖漿巖的分類按巖漿巖的化學成分（主要是SiO2含量）和礦物組成，劃分為酸性巖、中性巖、基性巖及超基性巖等巖漿巖的肉眼鑒定方法首先應根據(jù)巖體的產(chǎn)狀及特征，確定是否屬于巖漿巖觀察巖石標本的顏色、礦物成分、結構與構造等方面的特征，結合分類表，確定出巖石的名稱注：顏色的深淺代表了淺色礦物和暗色礦物的相對含量確定巖石中所含礦物的種類及大致含量，區(qū)分主要礦的次要礦物和副礦物第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造一、巖漿巖第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日1、沉積巖的形成母巖風化作用→搬運階段→沉積階段→硬結成巖階段風化作用：是指長期裸露在地表的巖體，經(jīng)受太陽輻射熱、大氣、水及生物等作用，使巖石結構逐漸破碎、疏松或礦物成份發(fā)生次生變化的過程。第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造二、沉積巖二、沉積巖第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日2、沉積巖的礦物成分：按成因類型可分為碎屑礦物。來自原巖的原生礦物碎屑。如石英、長石、白云母等。粘土礦物。原巖經(jīng)風化分解而成的次生礦物，高嶺石、蒙脫石、伊利石等?；瘜W沉積礦物。如方解石、白云石、石膏、巖鹽等。有機質及生物殘骸。生物殘骸或經(jīng)有機化學變化而形成的一類礦物，貝殼、硅藻土、泥炭等。3、沉積巖的結構：組成沉積巖碎屑顆粒的大小、形狀及相互間的關系。碎屑結構。碎屑物質被膠結物粘結而形成。泥質結構。由粒徑小于0.005mm的粘土礦物等膠結物組成的結構?；瘜W結構。化學沉淀物或膠體重結晶所形成的結構。生物結構。由生物遺體構成的一種巖石結構。第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造二、沉積巖高齡石鹽巖第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日碎屑結構碎屑物質被膠結物粘結而形成的沉積巖的結構類型。據(jù)顆粒大小可進一步細分：在碎屑巖中顆粒大小差異很大，按顆粒直徑可以分為：礫狀結構粒徑>2mm砂狀結構粗砂結構粒徑為2～0.5mm中砂結構粒徑為0.5～0.25mm細砂結構粒徑為0.25～0.05mm粉狀結構粒徑為0.05～0.005mm顆粒形態(tài)。指顆粒的磨圓度，分為棱角狀、次棱角狀、次圓狀、圓狀。第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日膠結類型膠結類型是指碎屑巖中碎屑物與膠結物的含量比及膠結關系，通常有：基底式膠結：膠結物的含量較高，巖石強度高；孔隙式膠結：碎屑含量較高；接觸式膠結：膠結物極少。膠結物常見的以下四種：硅質：膠結成分為SiO2，多為灰色，巖性堅固。鐵質：成分為Fe2O3或FeO，多呈紅色或棕色，比硅質膠結弱。鈣質：成分為CaCO3、MgCO3等，灰白、青灰較為堅硬。泥質：成分為粘土礦物，黃褐色，遇水易軟化或分解。第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日4.沉積巖的構造

沉積巖各組成部分的空間分布和排列方式(1)

層理構造：層理是巖石的顏色、成分和結構沿垂直方向變化而形成的一種層狀構造。根據(jù)層理與層面的關系，可分為：水平層理、波狀層理、斜層理、交錯層理、尖滅層、透鏡體。(2)層面構造：指在巖層頂面和底面發(fā)育的構造，可以判斷巖層的層序關系。頂面構造，如波痕、泥裂、雨痕、雹痕和蟲跡。波痕是由于風、流水、波浪的運動，尖的波峰指示巖層的頂面。底面構造，有底沖刷、槽模和溝模等。(3)結核。沉積巖中的包裹體，其成分和顏色均與所在巖層有明顯的差別。如南京湖山地區(qū)二疊系棲霞組灰?guī)r中發(fā)育的燧石結核。(4)生物成因構造。沉積巖中的古代生物的遺跡和痕跡所形成的構造稱為生物成因構造。第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造二、沉積巖燧石巖第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日補充概念巖層：是在一個基本穩(wěn)定的條件下所形成的最大的沉積單位，由在成分上基本均勻一致的巖石組成。按厚度可分為:巨厚層(塊狀層)，大小1m厚層，1～0.5m中厚層，0.5～0.1m薄層，小于或等于0.1m。第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造二、沉積巖第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日在各時代的古生物中只有一小部分因條件適宜才被保存下來成為化石?；纬傻臈l件：1．生物本身必須具有硬殼、骨骼等不易遭受氧化或腐爛的硬體部分。

2．生物死后其尸體盡快地被沉積物所掩埋，以免氧化腐爛或遭受其他破壞。

3．掩埋后的生物遺體必須經(jīng)過長時間的填充、置換等石化作用才能形成化石。第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日5、沉積巖的分類和主要沉積巖的鑒定(1)沉積巖的分類按成因、物質成分和結構特征，將沉積巖分為三大類：碎屑巖類粘土巖類化學巖及生物化學巖(2)主要沉積巖的鑒定礫巖、角礫巖：碎屑巖中大于2mm的碎屑顆粒含量占50%以上的巖石砂巖：粒徑為2～0.05mm顆粒的含量占50%以上的巖石稱為砂巖泥巖：是固結程度較高的一種粘土巖頁巖：具片狀、鱗片狀構造石灰?guī)r：以方解石為主要礦物白云巖：白云石組成第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造二、沉積巖第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日地球內力作用引起巖石改造和變化的作用，稱之為“變質作用”。1、變質作用(1)變質作用因素溫度壓力具有化學活動性的流體(2)變質作用的類型接觸變質作用。由巖漿散發(fā)的熱量和析出的氣態(tài)或液態(tài)溶液引起的變質作用。發(fā)生在巖漿體與周圍接觸帶的圍巖之中。動力變質作用。構造運動所產(chǎn)生的定向壓力使巖石發(fā)生的變質作用。通常發(fā)生在褶皺帶、斷裂帶附近，其結果形成構造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖等。區(qū)域變質作用。由溫度、均向壓力、定向壓力和具有化學活動性的流體的綜合作用造成。與構造運動和巖漿活動有密切關系。由變質作用所形成的新的巖石稱為變質巖。第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日2、變質巖的礦物成分一類是和巖漿巖、沉積巖共有的礦物，如長石、石英、云母、輝石、角閃石、磷灰石、磁鐵礦等；另一類是變質巖特有的礦物，常見的有紅柱石、藍晶石、十字石、陽起石、滑石、蛇紋石、葉蠟石、綠泥石、方柱石等。標準變質礦物：淺變質帶——綠泥石、絹云母中變質帶——藍晶石深變質帶——矽線石3、變質巖的結構碎裂結構。是巖石受擠壓應力作用后，礦物重新結合形成的。根據(jù)破碎程度可分為碎裂結構、碎斑結構、糜棱結構等變晶結構。巖石在固體狀態(tài)下物質發(fā)生重結晶稱為變晶作用由變晶作用形成的結構稱為變晶結構變晶結構的主要特點是：礦物的自形程度不高礦物的自形程度只反映礦物結晶力的大小，與結晶次序無關含有包體變余結構。又稱殘余結構，是重結晶作用不徹底而保留母巖結構特征的結構第二章巖土體的類型及組成結構第二節(jié)巖石的成因類型及其結構構造三變質巖第三十頁，共三十四頁，2022年，8月28日４、變質巖的構造板狀構造：受應力作用產(chǎn)生一