变质岩及岩石工程性质

[e-mail]变质作用与变质岩[e-mail]•一.变质作用的定义:•岩石在基本上处于固体状态下，受到温度（T）、压力（P）以及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构和构造变化的地质作用，称变质作用。变质作用与沉积岩形成作用的区别何在？归纳起来有三点不同：1，作用因素的来源不同；引起变质作用的温度、压力和活动性流体的因素主要来自于地球内部；沉积岩的形成作用，主要与大气、水、生物等地球外部因素有关。2，作用发生的深度不同变质作用发生在地壳的一定深度之下；沉积岩的形成作用发生在地壳的表层。3，作用时的温度与压力不同引起变质作用所需的温度、压力较高；沉积岩的形成作用发生时的温度、压力均较低。[e-mail]•正、副变质岩•原岩为火成岩的叫正变质岩；•原岩为沉积岩的叫副变质岩。•二.变质作用的三大因素•1.温度•●变质温度:150°C／180°C-800°C／900°C•低于150°C为常温，高于900°C则地壳岩石熔化•150°C／180°C800°C／900°C固结成岩变质作用岩浆作用[e-mail]•变质温度四来源：•地热增温（３０°C/km）、构造运动热、岩浆热、放射热•2.压力•●静压力(垂或侧):•由上复岩石重量引起，随深度增加而增加•●流体压力:•封闭系统的流体压力等于上复岩石的静压值；开放系统的流体压力等于流体本身的重量[e-mail]•3.具化学活动性的流体a.成分:以H2O、CO2为主，并含其它易挥发和易流动物质b.流体分布:存在于岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；矿物结构中的是H2O、CO2；从岩浆分逸出来的是K,Na,S,F,H2O,CO2,SiO2等.C.岩浆流体:深部岩浆上升至浅部,T、P降低,分逸出易挥发和易流动的物质K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2等[e-mail]普通地质学[e-mail]2.2.4三大类岩石的肉眼鉴别鉴别岩石最基本的方法，是根据岩石的外观特征，用肉眼和简单工具(如小刀、放大镜等)进行鉴别。1．岩浆岩的鉴别方法根据岩石的外观特征对岩浆岩进行鉴定时，首先要注意岩石的颜色，其次是岩石的结构和构造，最后分析岩石的主要矿物成分。[e-mail]（1）先看岩石整体颜色的深浅。岩浆岩颜色的深浅，是岩石所含深色矿物多少的反映。一般来说，从酸性到基性，深色矿物的含量是逐渐增加的，故岩石的颜色由浅变深。如果岩石是浅色的，那就可能是花岗岩或正长岩等酸性或偏于酸性的岩石。[e-mail]（2）分析岩石的结构和构造。岩浆岩的结构和构造特征，是岩石生成环境的反映，如果岩石是全晶质粗粒、中粒或似斑状结构，说明很可能是深成岩：如果是细粒、微粒或斑状结构，则可能是浅成岩或喷出岩；如果斑晶细小或为玻璃质结构，则为喷出岩；如果具有气孔、杏仁或流纹状构造，则为喷出岩。（3）分析岩石的主要矿物成分，确定岩石的名称。[e-mail]2．沉积岩的鉴别方法鉴别沉积岩时，可以先从观察岩石的结构开始，结合岩石的其他特征，先将所属的大类分开，然后再作进一步分析，确定岩石的名称。从沉积岩的结构特征来看，如果岩石是由碎屑和胶结物两部分组成，或者碎屑颗粒很细而不易与胶结物分辨，但触摸有明显含砂感的，一般是属于碎屑岩类的岩石。如果岩石颗粒十分细密，用放大镜也看不清楚，但断裂面暗淡呈土状，硬度低，触摸有滑腻感的，一般多是粘土类的岩石。具结晶结构的可能是化学岩类。[e-mail]（1）碎屑岩：可先观察碎屑粒径的大小，其次分析胶结物的性质和碎屑物质的主要矿物成分。根据碎屑的粒径，先区分是砾岩、砂岩还是粉砂岩。根据胶结物的性质和碎屑物质的主要矿物成分，判断所属的亚类，并确定岩石的名称。（2）粘土岩：常见的粘土岩主要的有页岩和泥岩两种，页岩层理清晰，一般沿层理能分成薄片，风化后呈碎片状，而泥岩层理不清晰、风化后呈碎块状。[e-mail]（3）化学岩：常见的化学岩，主要的有石灰岩、白云岩和泥灰岩等，它们的外观特征都很类似，区别在于方解石、白云石及粘土矿物的含量有差别，故采用盐酸试剂进行鉴别。石灰岩遇盐酸起泡强烈，泥灰岩遇盐酸起泡，但泡沫混浊，干后往往留有泥点，白云岩遇盐酸不起泡，或者反应微弱，但当粉碎成粉末之后，则发生显著泡沸现象，并常伴有咝咝的响声。[e-mail]3．变质岩的鉴别方法鉴别变质岩时，可以先从观察岩石的构造开始。根据构造，首先将变质岩区分为片理构造和块状构造的两类。然后可进一步根据片理特征和主要矿物成分，分析所属的亚类，确定岩石的名称。岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表[e-mail]2.3岩石的物理性质岩石的工程地质性质包括岩石的物理性质、水理性质和力学性质。影响岩石工程地质性质的因素，主要是岩石的矿物成分、结构、构造及岩石的风化程度等方面。岩石的物理性质是岩石的基本工程性质，主要指岩石的重量性质和孔隙性质,包括岩石的比重、重度、密度、孔隙度、孔隙比等指标。[e-mail]2.3.1岩石的重力性质（1）比重岩石的固体部分（不含孔隙）的重力与同体积的水在4℃时重力的比值称为岩石的比重。（2）重度也即岩石的重力密度，是指岩石单位体积的重力。数值上等于岩石试件的总重力（含孔隙中水的重力）与其总体积（含孔隙体积）之比。[e-mail]（3）密度岩石的密度指的是岩石单位体积的质量。2.3.2岩石的孔隙性质岩石的孔隙性反映的是岩石中各种孔隙（包括裂隙）的发育程度，一般用孔隙度表示。岩石的孔隙度指的是岩石中孔隙（含裂隙）的体积与岩石总体积的比值，常用百分数表示。[e-mail]2.4岩石的水理性质2.4.1岩石的吸水性（1）吸水率岩石在常压下的吸水能力称为岩石的吸水率。在常压下，将岩石浸入水中充分吸水，被岩石吸收的水分的重力与干燥岩石的重力之比的百分数即表示吸水率。（2）饱水率岩石在高压（15MPa）或真空条件下的吸水能力称为岩石的饱水率。也是以岩石吸收的水分的重力与干燥岩石的重力之比的百分数来表示。[e-mail]（3）饱水系数岩石的吸水率与饱水率之比称为饱水系数。2.4.2岩石的透水性岩石允许水透过的能力称岩石的透水性。岩石的透水性可用渗透系数（K）来表示。渗透系数一般由室内或野外试验所测得。2.4.3岩石的溶解性岩石溶解于水的性质称为岩石的溶解性。岩石的溶解性常用溶解度或溶解速度来表示。[e-mail]2.4.4岩石的软化性岩石浸水后强度和稳定性降低的性质称为岩石的软化性。岩石的软化性可用软化系数来表示。软化系数等于岩石在饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下的极限抗压强度的比值。2.4.5岩石的抗冻性岩石的这种抵抗水冻结所造成破坏的能力称为岩石的抗冻性。表示抗冻性的指标一般用岩石的强度损失率和重量损失率来表示。通常是岩石的饱水系数小，则抗冻性就强；而岩石的软化系数大，则抗冻性也强[e-mail]2.5岩石的力学性质2.5.1岩石的变形指标（1）弹性模量应力与弹性应变的比值称为弹性模量。（2）变形模量应力与总应变的比值称为变形模量。（3）泊松比岩石在轴向压力的作用下，既产生纵向压缩，又产生横向膨胀。则横向应变与纵向应变的比值称为泊松比。[e-mail]2.5.2岩石的强度指标（1）抗压强度岩石试样在单向压力作用下的抵抗压碎破坏的能力称为抗压强度。（2）抗拉强度岩石试样在单向拉伸作用下的抵抗拉断破坏的能力称为岩石的抗拉强度。一般以拉断破坏时的最大张应力来表示。（3）抗剪强度岩石抵抗剪切破坏的能力称为岩石的抗剪强度。以岩石被剪切破坏时的极限应力来表示。[e-mail]2.6影响岩石工程性质的因素影响岩石工程地质性质的因素有很多，归纳起来主要有两个方面：一方面是岩石的地质特征，如岩石的矿物成分、结构、构造和成因等；另一方面是岩石形成后所受外部因素的影响，如水的作用和风化作用等2.6.1岩石的矿物组成2.6.2岩石的结构2.6.3岩石的构造2.6.4水的作用2.6.5风化作用