第一章岩石与地质构造

第一章岩石和地质构造一、地球与地壳二、造岩矿物三、岩石成因与工程性质四、岩层与地质构造五、第四纪沉积物及地貌本章主要内容第一节地球与地壳1.地球内部结构(1)地球的形状和大小“梨状体”赤道半径：6378.4km极半径：6356.9km平均半径：6371km地球面积：5.1×108km2最高点：8848.13m（珠峰）最低点：-11033m（马里亚纳海沟）海陆分布：海71%水29%大气圈地球的结构地壳地幔外地核液态金属内地核固态金属内地核洋壳陆壳岩石圈软流层上地幔地幔底部向内延深至外核(2)地球的层圈构造地球层圈构造包括外部层圈构造和内部层圈构造。1)地球外部层圈构造生物圈水圈大气圈大气圈：是地球以外的空间,它提供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极大的影响。按其组成和性质不同，自下而上分为对流层、平流层、中层、电离层和散逸层。水圈：由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各种地质现象的发育。生物圈：渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中，对于改变地球的形态起着重要的作用。2)地球内部层圈构造地球的内部层圈包括：地壳、地幔、地核。莫霍面古登堡面地核地幔地壳地壳：由固体岩石构成,平均厚度17km,分硅铝层(花岗岩层)和硅镁层(玄武岩层)。地幔：上地幔是熔融状态物质,可能是岩浆的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫化物组成。地核：由比重较大的铁镍合金组成，平均密度大于10g/cm³。外核是液态的,内核是固态。地壳运动主要起因于地幔物质的对流。地质年表2、地质年代第二节造岩矿物----岩石学基础矿物的含义：（1）矿物是在各种地质作用及自然条件下形成的自然产物，如岩浆活动、风化作用、湖泊海洋都可形成矿物；（2）矿物具有相对固定和均一的化学成分及物理性质；（3）矿物并不是孤立存在的，而是按照一定的规律结合形成的各种岩石。矿物(mineral)是地壳中的元素在各种地质作用下，由一种或几种元素结合而成的天然单质或化合物。组成岩石的矿物，通常称为造岩矿物见彩图A；组成矿产的常见矿物，通常称为金属造矿矿物,见彩图B。矿物按生成条件可分原生矿物和次生矿物两大类。原生矿物：一般是由岩浆冷凝生成的，如石英、长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石、石榴石等。次生矿物：一般是由原生矿物经风化作用直接生成的，如高岭石、蒙脱石、伊里石、绿泥石等；或在水溶液中析出生成的，如方解石、石膏、白云石等。一、矿物与造岩矿物二、矿物的基本特性1、矿物的形态（分为单体、集合体两种类型)（1）单体形态：晶质矿物——内部质点作规则排列，形成稳定的结晶格子构造.如岩盐（NaCl）；结晶质在生长过程中若无外界干扰和限制,可生成规则的几何形态,即晶体。非晶质矿物——内部质点作无规律的排列，杂乱无章，外表不具备固定的几何形态.如火山玻璃。二、矿物的基本特性图1-1岩盐晶体构造矿物的外形往往是矿物化学成分和北部构造在外表的反映，常用来鉴别矿物的类别。（2）矿物集合体形态由同种矿物多个单体聚合而成,称为矿物集合体。晶簇——在同一基底上生长出许多同类矿物的晶体群。如石英晶簇、方解石晶簇等。常见矿物集合体形态：石英晶簇雄黄晶簇辉锑矿晶簇方解石晶簇纤维状——由许多针状、柱状或毛发状的同种单体矿物，平行排列成纤维状。如石棉、纤维石膏等。石棉纤维石膏粒状——大小相近、不按一定规律排列的晶体，聚合在一起形成粒状集合体。依颗粒大小分为粗粒状、中粒状、细粒状。如橄榄石。钟乳状——钙质溶液或胶体，在岩石的孔洞或裂隙中，因水分蒸发，从同一基底向外逐层生长而形成的圆锥形或圆柱形矿物集合体。方解石钟乳鲕状——胶体物质围绕某质点凝聚而结成一个结核，一个个细小的结核聚合成集合体，形似鱼卵。赤铁矿颗粒大小如豆,称为豆状；形状如肾状者，称为肾状集合体。肾状孔雀石土状——单体矿物已看不清楚，呈疏松粉末状聚集而成的集合体。如高岭土块状——矿物细小紧密集合在一起，无一定排列形式，如块状石英。鳞片状——两向发育的细小鳞片状集合体组成，如石墨。结核状——晶质或胶体围绕某一核心逐渐向外生长而成，断面上常呈同心圆状或放射状条纹。如玛瑙。玛瑙（一）矿物的光学性质1.颜色1）自色——矿物本身所固有的颜色。2）他色——矿物由于外来有色物质的混入呈现的颜色。3）假色——由矿物表面的氧化膜或解理面所引起的光线干涉作用造成的颜色。三、矿物的物理性质紫水晶烟水晶2.条痕矿物粉末的颜色。可以消除假色，减弱他色，比矿物的颜色更固定3.光泽矿物表面对可见光反射的能力。分为：金属光泽如黄铁矿(最强)半金属光泽如磁铁矿（次强）非金属光泽金刚光泽（金刚石）、玻璃光泽（石英晶体）、油脂光泽（石英断口）、丝绢光泽（石棉、娟云母）、土状光泽（高岭石）、珍珠光泽（白云母薄片）矿物光泽4.透明度矿物容许可见光透过的能力。0.001mm厚的矿物薄片透过光的程度为标准.透明度可分为：透明半透明不透明指矿物抵抗外力刻划、压入或研磨的能力。5.硬度（二）矿物的物理力学性质6.解理矿物在外力作用下，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。可分为5级：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理。矿物受打击后，沿任意方向发生不规则的断裂，其凹凸不平的断裂面称其为断口。可分为：贝壳状断口（如石英断口）、锯齿状断口、纤维状断口、土状断口等。解理的完全程度和断口互相消长含义：7.断口四、主要造岩矿物的肉眼鉴定方法鉴别方法：直观鉴别法、化学分析法、差热分析法、显微法直观鉴别法：首先看颜色，再按形状、光泽、硬度缩小被鉴定的矿物范围，最后根据解理、断口以及其它特征定出矿物名称。认真观察、仔细分析、相互比较、反复练习。判定金属矿物，非金属矿物观察光泽确定硬度观察形态及其物理性质借助指甲、小刀、钢刀比较借助放大镜、条痕板观测①识别主要造岩矿物；②三大类岩石的分类原则和主要鉴别方法。①几种主要的造岩矿物及其特征；②岩浆岩、沉积岩和变质岩的主要种类及几种主要岩样的名称和特征。1.1-1.2知识点总结第三节岩石成因与工程性质岩石的定义岩石成因类型如何识别岩石类型岩石的主要物理力学性质岩体及其工程性质岩石：岩石的识别可由其产状、构造、结构和矿物成分四个方面着手。岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体。组成地壳的岩石按成因不同分为三大类：火成岩（岩浆岩）、沉积岩、变质岩一、岩浆岩（火成岩）成因由岩浆冷凝固化后形成的岩石。岩浆岩占地壳总重的65%。按成岩深度不同可分为：侵入岩（深成岩、浅成岩）、喷出岩（火山岩）按化学成分（SiO2）含量不同分为；酸性岩、中性岩、基性岩、超基性岩（一）岩浆岩的形成于产状产状指岩浆岩体的形状、大小、深度以及与围岩的关系。岩基岩株岩盘、岩盖岩床岩墙、岩脉熔岩流、熔岩被、火山锥——喷出岩——深成岩浅成岩岩浆岩的产状物质成分：包括化学成分和矿物成分。主要化学成分为硅酸盐组成的熔融体。（SiO2）主要矿物包括：浅色矿物(硅铝矿物)：正长石、斜长石、石英、白云母暗色矿物(硅镁矿物)：辉石、角闪石、橄榄石、黑云母矿物成分是岩浆岩分类命名的主要依据.（二）岩浆岩的矿物成分等粒结构斑状结构构造——指岩石中的矿物在空间的排列和充填方式。常见以下几种：常见的火成岩及其肉眼鉴定常见的火成岩有:酸性岩：花岗岩、花岗斑岩、流纹岩中性岩：正长岩、正长斑岩、粗面岩、闪长岩、闪长玢岩、安山岩基性岩：辉长岩、辉绿岩、玄武结合表1—3了解它们的产状、颜色、成分、结构、构造的变化采用表观鉴定方法鉴定。（1）了解来源及野外产状（2）辨别颜色，确定酸性或基性。（3）辨别矿物成分，区分岩石类别。（4）识别结构和构造，确定岩石名称。二、沉积岩成因由地表沉积物经过压固、脱水、胶结及重结晶作用变成的坚硬岩石，形成沉积岩。定义：地表沉积物常温常压下发生物理、化学变化，经硬结成岩作用，形成沉积岩。特征：层理构造、生物化石2.沉积岩的结构角砾状粒径2mm砾状粒径2～0.5mm砂质粒径0.5～0.05mm粉砂质粒径0.05～0.005mm泥质粒径0.005mm•碎屑结构2.沉积岩的结构角砾岩粒径2mm砾岩、粗砂岩粒径2～0.5mm中砂岩粒径0.5～0.25mm细砂岩粒径0.25～0.05mm粉砂岩粒径0.05～0.005mm黏土岩粒径0.005mm•胶结的岩石碎屑结构3.沉积岩的构造：（1）层理构造水平层理波状层理（交错层理）斜层理3.沉积岩的构造：（2）层面构造：在沉积岩层面上常保留有自然作用的一些痕迹；（3）结核：在沉积岩中常含有与围岩成分有明显区别的某些矿物质团块；常见的有球状、椭球状、透镜体状等（4）生物遗迹构造（二）沉积岩分类(三)沉积岩的鉴别方法1.首先区分岩石类别。沉积岩与其他岩类区别的特点为:(1)沉积岩主要的组成成分为沉积岩矿物。如岩石碎屑、砾石、砂、粘土及粘土矿物。方解石和白云石等。(2)具有明显的层理构造，层面光滑清晰，易辨认。（3)具有碎屑结构、泥质结构和单一全晶质结构。非以上者为其他岩类。2.区分沉积岩的结构特征，确定沉积岩类型。一般分为碎屑结构、泥质结构、结晶结构和生物结构等四种。3.按照组成岩石的矿物成分和颗粒大小，确定岩石的名称。茌碎屑结构岩类中。主要成分为砾石者为砾岩，主要成分为石英，砂者则为石英砂岩。茌泥质结构岩类中，粘土矿物为主胶结而成者为页岩，在化学生物岩类中，以方解石为主要成分者为石灰岩。典型沉积岩肉眼鉴别特点1）胶结成分（硅质、铁质、钙质、泥质）对沉积岩物理力学性质有较大影响；2）页岩具明显微层理，沿层可分裂成薄片；3）泥岩以粘土矿物为主，侵水后易发生泥化现象，抗滑能力很低，常夹在坚硬岩层之间形成软弱夹层;有些泥灰岩很易风化，有遇大气崩解的现象；4）石灰岩地区易形成岩溶，对工程不利；但石灰岩可做水泥和石灰的原料，或作建筑材料；5）白云岩常含有石膏，含石膏时岩石强度降低。沉积岩与岩浆岩主要区别有：岩浆岩中富含铁镁矿物，在沉积岩中罕见；SiO2在火成岩中以石英出现，在沉积岩中除此之外还有石髓、蛋白石等变种；次生矿物在沉积岩中占主导地位。沉积岩中常有生物化石。三、变质岩成因：地壳内部原有的岩石，由于受到高温、高压及其它化学因素作用，在固体状态下，发生剧烈变化后形成的新岩石，称为变质岩。这种作用称为变质作用（一）变质岩1.变质岩的矿物（二）变质岩的特征红柱石蓝晶石十字石方柱石蓝闪石蛇纹石矿物特征：（1）大部分具有片状、鳞片状、针状、柱状外形，晶形较岩浆岩中的同种矿物伸长得多；（2）矿物大多为显晶质，变质程度越深，晶粒越大。结构:变质过程中矿物重结晶、生成变余结构：重结晶作用不彻底变晶结构：重结晶形成的全晶质结构碎裂结构：动力变质作用形成动力变质岩中有压碎角砾结构、糜棱结构。2.变质岩的结构余变粉砂结构余变辉绿结构碎裂结构糜棱结构3.变质岩的构造板状构造：板岩千枚状构造：千枚岩，绢云母矿物片理状构造：片岩（最常见）片麻状构造：片麻岩块状构造：大理岩变余构造：变余层理构造变质作用可分为：动力变质作用接触变质作用区域变质作用区域混合岩化作用（三）变质作用（四）变质岩的鉴定方法变质岩主要特征具有变质岩片理构造和块状构造，变晶结构，特别含有变质岩特有矿物。1.首先区分变质岩类型。（外观构造与结构）2.进一步观察变质岩构造类型。3.辨别岩样矿物成分及变晶结构，确定岩石名称。整体外观主要矿物结构特征构造特征成因88三大类岩石的相互转化3.地质构造及其对工程的影响（1）岩石的密度密度：单位体积岩石（包括岩石孔隙体积）的质量。岩石密度可分为湿密度（天然密度）ϒ、饱和密度ϒs及干密度ϒd天然密度：未说明含水状态时的密度；饱和密度：岩石中的孔隙都被水充填后，单位体积的质量；干密度：岩石孔隙中的水全部被蒸发后，其单位体积的质量四、岩石的主要物理力学性质3.地质构造及其对工程的影响（2）岩石的比重及孔隙性比重：岩石的干比重除以岩石实体体积（不包括孔隙），再与4°C时水的密度相比。岩石的孔隙性：反映岩石中裂隙发育程