第一章公路工程地质.

第一章岩石教学内容造岩矿物岩浆岩沉积岩变质岩岩石的工程地质性质第一节造岩矿物岩石在地质作用下产生的，由一种或多种矿物或岩石碎屑以一定的规律组成的自然集合体，称为岩石。矿物具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物，称为矿物。其中构成岩石的矿物，称为造岩矿物。矿物的物理性质颜色：自色：矿物自身的颜色，颜色比较固定，由色素离子引起。它色：矿物中混入了某些杂质所引起的，与矿物本身的性质无关。假色：矿物中的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射引起的。光泽：矿物表面呈现的光亮程度，称为光泽。金属光泽玻璃光泽半金属光泽珍珠光泽非金属光泽丝绢光泽油脂光泽蜡状光泽土状光泽矿物的物理性质硬度：矿物抵抗外力刻划、研磨的能力，称为硬度。硬度对比的标准，称为摩氏硬度。解理、断口：矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。裂开的光滑平面称为解理面。不具方向性的不规则破裂面，称为断口。石英正长石斜长石白云母黑云母角闪石辉石橄榄石方解石白云石石膏高岭石滑石绿泥石蛇纹石石榴子石黄铁矿第二节岩浆岩岩浆岩:由岩浆冷凝形成的岩石。岩浆岩的化学成分自然界中所有的自然元素几乎在岩浆岩中都存在，主要是O、S、Ag、A、Fe、Ca、Na、K等，约占99.5％。多以氧化物的形式表现出来，其中最多的二氧化硅，其次三氧化二铝。岩浆岩的矿物成分深色矿物：黑云母、角闪石、辉石及橄榄石等浅色矿物：石英、正长石、斜长石及白云母等岩浆岩的矿物成分是其分类和命名的依据，也是决定工程地质性质的主要因素。主要矿物：含量大于10％的，划分岩浆岩大类的依据。次要矿物：含量小于10％，划分岩浆岩种属的依据矿物的共生组合规律――鲍文反应系列深色矿物浅色矿物岩石种类橄榄石超基性岩辉石基性斜长石基性岩角闪石中性斜长石中性岩黑云母酸性斜长石酸性岩正长石白云母石英反映矿物的共生：石英不与斜长石、橄榄石共生。反映矿物的抗风化性：后结晶的矿物比先结晶的矿物抗风化性好。岩浆岩按产出部位分类侵入岩深成(侵入)岩：岩浆上升侵入围岩，在地壳深处结晶形成的岩石。浅成(侵入)岩：岩浆上升侵入围岩，在地面以下较浅处形成的岩石。喷出岩由喷出地面的熔岩凝固形成的岩石岩浆岩分类—根据SiO2的含量公路石料分类石料类型氧化硅含量（％）常见石料酸性石料65花岗岩、(石英岩)中性石料52-65闪长岩碱性石料52玄武岩、(石灰岩)石料的化学成分组成对公路工程石料使用的效果有直接关系，沥青与碱性石料的粘附性好，而与酸性石料的粘附性差。酸性岩类中性岩类基性岩类52～45%超基性岩类岩类SiO2含量65%65～52%52～45%颜色浅深比重小大Fe/Mg含量少多岩浆岩的结构指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形状及其相互结合的情况。结晶：指岩石中的矿物富集成较大的颗粒（与化学的结晶概念不同）。岩浆岩的结构反映了岩浆岩的生成环境。岩浆岩的结构—按矿物的结晶程度分类全晶质结构：岩石全部由结晶的矿物组成。岩浆在温度缓慢降低的情况下冷凝，是侵入岩所特有的。半晶质结构：岩石由结晶的矿物和非结晶的矿物组成浅成岩和部分喷出岩中可见。非晶质结构：又称玻璃质结构，由非结晶矿物组成，岩浆喷出地表迅速冷凝来不及结晶的情况下形成，是喷出岩特有。全晶质结构半晶质结构非晶质结构岩浆岩的结构－按矿物的晶粒大小显晶质结构：岩石由结晶较大的矿物组成，用肉眼或放大镜可见矿物。隐晶质结构：岩石中矿物结晶微小，在显微镜下可见矿物玻璃质结构：岩石由非晶质构成，均匀致密。岩浆岩的结构－按矿物晶粒的相对大小等粒结构：矿物全部是显晶质，同种主要矿物的结晶颗粒大小大致相等。深成侵入岩所特有。类型：粗粒结构中粒结构细粒结构不等粒结构：主要矿物结晶颗粒的大小不同，相差悬殊。晶形完好、颗粒粗大的称为斑晶，小的为石基类型：斑状结构：石基为隐晶质或玻璃质。似斑状结构：石基为显晶质。岩浆岩的结构非晶质结构全晶质结构等粒结构不等粒结构似斑装结构显晶质结构隐晶质结构粗粒结构细粒结构中粒结构半晶质结构斑装结构按矿物结晶程度斑装结构岩浆岩的构造岩浆岩的构造：是指矿物在岩石中排列和充填方式所反映出来的外貌特征。岩浆岩的构造特征，主要决定于岩浆冷凝时的环境。岩浆岩常见构造：块状构造:矿物在岩石中分布比较均匀，无一定的排列方向。流纹状构造:岩石中不同颜色的条纹，拉长了的气孔以及长条形矿物沿一定方向排列所形成的流动状态构造。气孔状构造:岩浆凝固，挥发的气体未能及时逸出，以至在岩石中留下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞。杏仁状构造:岩石中的气孔，为后期矿物（方解石、石英）充填所形成的一种形似杏仁的构造。岩浆岩的构造气孔状构造流纹状构造杏仁状构造岩浆岩的分类、命名分类：以成分（化学、矿物）为主要依据，兼顾结构、构造及产出部位。命名：简练明了反映岩石的特征。1、主要矿物名称组合命名，如正长岩；2、以矿物的多少顺序命名，前少后多，如闪长岩3、颜色－特殊结构－矿物－基本名称，如辉绿岩地质学对岩浆岩的分类岩石类型酸性岩中性岩基性岩超基性岩SiO2含量（%）6565～5252～4545颜色浅（浅灰、黄、褐、红）→深（深灰、黑绿、黑）成分产状构造结构正长石斜长石不含长石石英角闪石辉石橄榄石、辉石侵入岩深成岩岩基岩株块状等粒花岗岩正长岩闪长岩辉长岩橄榄岩辉岩浅成岩岩床岩盘岩墙块状、气孔等粒似斑状斑状花岗斑岩正长斑岩闪长玢岩辉绿岩少见喷出岩火山锥熔岩流熔岩被块状、气孔、杏仁、流纹隐晶质玻璃质斑状流纹岩粗面岩安山岩玄武岩少见块状、气孔玻璃质浮岩、黑曜岩少见岩浆岩的鉴定与识别颜色浅深中性岩类基性岩类酸性岩类超基性岩类结晶程度高低深成浅成喷出定名结构/构造矿物成分反映成岩环境反映矿物成分酸性岩浆岩花岗岩花岗斑岩流纹岩主要矿物成分：石英、正长石中性岩浆岩正长岩正长斑岩主要矿物成分：正长石中性岩浆岩闪长岩闪长玢岩安山岩主要矿物成分：角闪石、斜长石基性岩浆岩辉长岩辉绿岩玄武岩主要矿物成分：辉石、斜长石超基性岩浆岩橄榄岩主要矿物成分：橄榄石辉岩主要矿物成分：辉石第三节沉积岩在地壳地表常温常压条件下，由风化产物、有机质和某些火山作用产生的物质，经搬运、沉积、和成岩等一系列地质作用形成的层状岩石。沉积岩的形成过程第一阶段：沉积物的形成－母岩（岩浆岩、变质岩及原有的沉积岩）风化、剥蚀作用。第二阶段：风化产物的搬运和沉积阶段－借助风力、冰川、重力、流水及生物等搬运营力，采用机械、化学、生物搬运等方式进行搬运。第三阶段：沉积物的成岩阶段－脱水、压缩、胶结、重结晶等一系列复杂反应至形成坚固岩石。沉积岩的化学成分1）其总的化学成分与岩浆岩相似，来源于岩浆岩。2）各类沉积岩的化学成分差异很大：化学岩：以钙、镁的氧化物为主砂岩：以二氧化硅为主。3）多价金属离子以高价氧化物在沉积岩中出现。4）K、H2O、C2O的成分增加。5)含有机质物质，（沉积岩特有）。沉积岩的矿物成分（物质组成）沉积岩的矿物成分（物质组成）按其来源可以分为两大类：一类是继承岩浆岩中的浅色矿物，如石英、长石等；另一类为沉积岩成岩过程中形成的，如方解石、石膏等。黏土矿物：高岭石、蒙脱石化学沉积矿物：方解石、白云石、石膏等有机质及生物残骸：贝壳、化石及其他有机质碎屑物质：沉积碎屑、火山碎屑沉积岩的结构沉积岩的结构：按物质组成、颗粒大小及形状等方面的特点，一般分为碎屑结构、泥质结构、结晶结构及生物结构四种：碎屑结构：由碎屑物质被胶结而成，是沉积岩特有的结构。碎屑结构砾状结构碎屑粒径2mm砂质结构碎屑粒径0.05～2mm粗粒结构粒径0.5～2mm中粒结构粒径0.25～0.5mm细粒结构粒径0.05～0.25mm粉砂质结构碎屑粒径0.005～0.05mm沉积岩的结构泥质结构：由粒径0.005mm的粘土矿物组成，是泥岩和页岩的主要结构。结晶结构：由溶液中沉淀或重结晶所形成的结构，是白云岩、石灰岩等化学岩类的主要结构。生物结构：由生物遗体或碎片组成，是生物化学岩所具有的结构。沉积岩的构造沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布及其相互间的排列关系。层理构造：沉积岩在形成过程中由于沉积环境的改变，使先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和成分上发生变化，从而显示出来的成层现象。层面构造：层面上有时还保留有反映沉积岩形成时的某些特征，如波痕、泥裂等。化石：经石化作用保存下来的动植物遗骸或遗迹，如蚌壳、三叶虫、树叶等，常沿层理面平行分布。沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石，是沉积岩在构造上区别于岩浆岩的重要特征。层理构造泥裂化石沉积岩分类岩类结构岩石分类名称主要亚类及其组成物质碎屑岩类火山碎屑岩碎屑结构粒径100mm火山集块岩主要由100mm的熔岩碎块、火山灰等经压密胶结而成粒径100～2mm火山角砾岩主要由100～2mm的熔岩碎屑、晶屑、玻屑及其他碎屑混入物组成粒径2mm凝灰岩由50%以上粒径2mm的火山灰组成，其中有岩屑、晶屑、玻屑等细粒碎屑物质沉积碎屑岩砾状结构(粒径2mm)砾岩角砾岩由带棱角的角砾经胶结而成砾岩由浑园的砾石经胶结而成砂质结构（粒径2-0.05mm）砂岩石英砂岩石英(含量90%)、长石和岩屑(10%)长石砂岩石英(含量75%)、长石(25%)、岩屑(10%)岩屑砂岩石英(含量75%)、长石(10%)、岩屑(25%)粉砂质结构(粒径0.05～0.005mm)粉砂岩主要由石英、长石及粘土矿物组成粘土岩类泥质结构(粒径0.005mm)泥岩主要由粘土矿物组成页岩粘土质页岩由粘土矿物组成炭质页岩由粘土矿物及有机质组成化学及生物化学岩类结晶结构及生物结构石灰岩石灰岩方解石(含量90%)、粘土矿物(10%)泥灰岩方解石(含量75～50%)、粘土矿物(25～50%)白云岩白云岩白云石(含量100～90%)、方解石(10%)灰质白云岩白云石75～50%)、方解石(25～50%)沉积岩的鉴定与识别矿物成分划分亚类结构碎屑岩类划分岩石类别的依据碎屑结构泥岩/页岩泥质结构结晶结构化学沉积岩颜色碎屑岩类胶结物铁质胶结－－红色钙质胶结－－青白色泥质胶结－－黄色生成环境结晶岩类氧化环境－－浅色还原环境－－深色砂岩石英砂岩长石砂岩矿物成分红色铁质胶结的砂岩石灰岩深色石灰岩浅色石灰岩沉积岩－火山碎屑岩火山角砾岩凝灰岩火山集块岩沉积岩－沉积碎屑岩角砾岩砾岩砂岩粉砂岩沉积岩－泥质结构岩类泥岩页岩沉积岩－结晶结构岩类石灰岩白云岩第四节变质岩地壳内部原有的岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩），由于受到高温、高压及化学成分加入的影响，改变原来的矿物成分和结构、构造，形成新的岩石，称为变质岩。变质作用由于岩浆作用，地壳运动等引起的物理和化学条件发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造。变质母岩新的岩石矿物成分变化结构变化构造变化变质作用可能导致岩石的矿物成分、岩石结构和构造的某一个方面或多个方面发生变化泥页岩绿泥石片岩矿物成分结构构造石灰岩大理岩结构构造矿物成分不变引起变质作用的因素1温度：影响变质作用的最基本因素150°/180°～800°/900°来源：地热、岩浆热、岩石的断裂挤压。升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强，可使原来的非晶质变为晶质，原来小晶粒变为大晶粒。2压力：静压力——上覆岩石自重引起的，各向等同。静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为密度大，体积小的新矿物。定向压力——作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性，主要是构造力的作用造成。定向压力的作用结果使岩石中片、柱状矿物定向排列。3化学活动性流体：以H２O、CO２为主，并含有易挥发的物质。来源：岩石粒向孔隙及裂隙中以水为主的液体；结构水［含有矿物Ｈ２Ｏ、ＣＯ2］；岩浆中逃返的热气、热液；地壳深处的热液代入各种元素。参预变质作用的各项化学反应控制反应进程，扩散、迁移一些元素改变化学成分变质作用分类接触变质作用：发生在火成岩与围岩之间的接触带上。接触热变质作用：主要因素是温度岩石受热后有重结晶，重组合现象，但化学成分无显著改变。代表性岩石，石英岩、大理岩。接触交代变质作用：引起变质的因素：除温度外，岩浆分泌的挥发性物质很