工程地質(zhì)目錄緒論第1章巖石及其工程地質(zhì)性質(zhì)第2章地質(zhì)構(gòu)造第3章水的地質(zhì)作用第4章地形地貌第5章巖土體工程的分級與分類第6章不良地質(zhì)現(xiàn)象第7章基礎工程與地下工程的地質(zhì)問題第8章工程地質(zhì)勘查附錄緒論0.1地球的總體特征0.2地質(zhì)作用0.3工程地質(zhì)學的內(nèi)容及其在土木工程中的應用0.4課程的學習方法與要求緒論學習目標1、掌握地球的層圈構(gòu)造及地質(zhì)作用2、理解工程地質(zhì)學的概念及其在工程實際中的重要意義。3、了解工程地質(zhì)學的主要任務4、了解工程地質(zhì)課程的主要內(nèi)容、要求和學習方法。0.1地球的總體特征地球是太陽系中的一顆行星，其赤道半徑（6378.137km）比兩極半徑（6356.752km）要大，所以地球不是一個完全的圓球體。地球表面參差起伏，其中大約70.8％的面積為海域，29.2％的面積為陸地。地球具有層圈構(gòu)造，分為外部層圈和內(nèi)部層圈兩部分。其中，外部層圈包括大氣圈、生物圈和水圈，如圖0-1所示。0.1地球的總體特征內(nèi)部層圈即固體地球，其內(nèi)部也是分層的，由地殼、地幔和地核組成，如圖0-2所示。地殼的平均密度為2.8g/cm3，由地表所見的各種巖石組成。地殼分為陸殼和洋殼等，位于大陸的陸殼，其平均厚度約為33km，高山區(qū)可達70～80km，其下層為深變質(zhì)巖，表層多為沉積巖。陸殼形成年代久，內(nèi)部構(gòu)造比較復雜。位于大洋底部的洋殼，其平均厚度為7km左右。洋殼由玄武巖組成，其表層有不厚的沉積物。0.1地球的總體特征0.1地球的總體特征地殼以下約2900km處為地幔。地幔的密度為3.3～5.5g／cm3，由富含F(xiàn)e、Mg的硅酸鹽物質(zhì)組成。根據(jù)地震波速的變化情況，地?？煞譃樯系蒯！⑦^渡帶和下地幔三個層圈。根據(jù)與隕石成分的比較，一般認為鐵隕石相當于下地幔成分，而石隕石相當于上地幔成分。地幔以下直到地心的部分稱為地核。地核的密度為11～16g／cm3，由含F(xiàn)e、Ni的物質(zhì)組成。地核分為液態(tài)外核和固態(tài)內(nèi)核。0.2地質(zhì)作用現(xiàn)代地質(zhì)學研究證實，地球形成之初，地表并不存在水，即沒有海陸之分。大氣成分中也沒有二氧化碳和氧氣。地球在其形成46億年的歷史中逐漸發(fā)展和演化成今天的面貌。在地質(zhì)歷史發(fā)展的過程中，促使地殼的組成物質(zhì)、構(gòu)造和地表形態(tài)不斷變化的作用，統(tǒng)稱為地質(zhì)作用。0.2地質(zhì)作用地質(zhì)作用常常引發(fā)災害，按地質(zhì)災害成因的不同，工程地質(zhì)學把地質(zhì)作用劃分為物理地質(zhì)作用和工程地質(zhì)作用。物理地質(zhì)作用也稱為自然地質(zhì)作用，按照動力來源部位的不同，物理地質(zhì)作用可分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。物理地質(zhì)作用的動力來源，一是由地球內(nèi)部放射性元素蛻變產(chǎn)生的內(nèi)熱；二是來自太陽輻射熱，以及地球旋轉(zhuǎn)力和重力。工程地質(zhì)作用也稱人為地質(zhì)作用，其動力來源主要是人類的工程活動。只要引起地質(zhì)作用的動力存在，地質(zhì)作用就不會停止。0.2地質(zhì)作用0.2地質(zhì)作用0.2.1物理地質(zhì)作用1.內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用的動力來自地球本身，且主要發(fā)生在地球內(nèi)部，按其作用方式的不同可分為以下四種。（1）地殼運動（2）巖漿作用（3）變質(zhì)作用（4）地震0.2地質(zhì)作用0.2.1物理地質(zhì)作用1.內(nèi)力地質(zhì)作用（1）地殼運動。地殼運動是指地殼的機械運動。當?shù)貧ぐl(fā)生水平方向的運動時，常使巖層受到擠壓而產(chǎn)生褶皺，或使巖層拉張而破裂；當?shù)貧ぐl(fā)生垂直方向的地殼運動時會使地殼上升或下降。（2）巖漿作用。巖漿作用是指巖漿沿地殼軟弱破裂地帶上升造成火山噴發(fā)形成噴出巖或是在地下深處冷凝形成侵入巖的過程。巖漿作用在形成巖漿巖的同時，也使圍巖發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象，引起地形改變。0.2地質(zhì)作用0.2.1物理地質(zhì)作用1.內(nèi)力地質(zhì)作用（3）變質(zhì)作用。變質(zhì)作用是指地殼運動與巖漿作用過程中，使地球上原有的巖石受溫度、壓力和化學性質(zhì)活潑的流體的作用，在固體狀態(tài)下發(fā)生物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的改變，形成變質(zhì)巖的過程。（4）地震。地震是指地殼快速顫動和震動的現(xiàn)象，地殼運動和巖漿作用都可能引起地震。0.2地質(zhì)作用0.2.1物理地質(zhì)作用2.外力地質(zhì)作用外力地質(zhì)作用主要由太陽輻射熱、太陽和月球的引力及地球的重力引起，并主要發(fā)生在地殼的表層。外力地質(zhì)作用主要有以下幾種。（1）風化作用（2）剝蝕作用（3）搬運作用（4）沉積作用（5）固結(jié)成巖作用0.2地質(zhì)作用0.2.1物理地質(zhì)作用2.外力地質(zhì)作用（1）風化作用。風化作用是指在溫度變化及水、二氧化碳、氧氣及生物等因素的長期作用下，使暴露于地表的巖石發(fā)生化學分解和機械破碎的一種破壞作用。（2）剝蝕作用。剝蝕作用是指將巖石風化破壞產(chǎn)物從原地剝離下來的作用。河水、海水、湖水、冰川及風等在其運動過程中對地表巖石造成破壞，破壞產(chǎn)物隨它們的運動而被搬走。（3）搬運作用。搬運作用是指因風化與剝蝕作用而造成的破壞產(chǎn)物被流水、風及冰川等介質(zhì)搬運到他處的作用。0.2地質(zhì)作用0.2.1物理地質(zhì)作用2.外力地質(zhì)作用（4）沉積作用。沉積作用是指由于搬運介質(zhì)的搬運能力減弱、搬運介質(zhì)的物理化學條件發(fā)生改變或由于生物作用，搬運物從搬運介質(zhì)中分離出來，在適宜場所形成堆積的過程。（5）固結(jié)成巖作用。固結(jié)成巖作用是指剛堆積的松散多孔并富含水分的物質(zhì)，被后來的沉積物覆蓋埋藏后，在重壓下排出水分，孔隙減小并被膠結(jié)，由松散堆積物漸變?yōu)閳杂矌r石的過程，即沉積巖的形成過程。0.2地質(zhì)作用0.2.2工程地質(zhì)作用工程地質(zhì)作用是指由人類生產(chǎn)活動引起的地質(zhì)效應。例如，興建水利工程造成土地淹沒、鹽漬化、沼澤化或是庫岸滑坡、水庫地震；露天采礦移動大量巖土體，引起地表變形、崩塌、滑坡；一些大城市因為過度開采地下水而造成地面沉降等。0.3工程地質(zhì)學的內(nèi)容及其在土木工程中的應用1工程地質(zhì)學的內(nèi)容地質(zhì)學是一門研究地球問題的科學。它研究的對象是固體地球的上層。工程地質(zhì)學是地質(zhì)學的重要分支學科，是研究與工程建設有關的地質(zhì)問題的學科。發(fā)展至今，工程地質(zhì)學已成為一門獨立的學科。人類工程活動的地質(zhì)環(huán)境稱為工程地質(zhì)條件，它包括巖土類型及其工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、地形地貌、物理地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。2.工程地質(zhì)學在土木工程中的應用（1）評價工程地質(zhì)條件，闡明地上、地下建筑工程建設與運行的有利和不利因素，選定建筑場地和適宜的建筑形式，保證規(guī)劃、設計、施工、使用、維修順利進行。（2）從地質(zhì)條件與工程建筑相互作用的角度出發(fā)，論證和預測有關工程地質(zhì)問題發(fā)生的可能性、發(fā)生的規(guī)模和發(fā)展趨勢0.3工程地質(zhì)學的內(nèi)容及其在土木工程中的應用2.工程地質(zhì)學在土木工程中的應用（3）提出改善、防治或利用有關工程地質(zhì)條件的措施，以及加固巖土體和防治地下水的方案。（4）研究巖體和土體的分類、分區(qū)及區(qū)域性特點。（5）研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境之間的相互作用及影響。0.3工程地質(zhì)學的內(nèi)容及其在土木工程中的應用0.4課程的學習方法與要求學習方法工程地質(zhì)課程是高等學校土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。要掌握好工程地質(zhì)知識，需要有嚴肅認真的科學態(tài)度，善于綜合應用地質(zhì)學理論及各種新技術、新方法、新理論，相互核對，相互驗證，客觀地反映各種地質(zhì)現(xiàn)象，正確、全面地評價各類工程地質(zhì)條件，為工程設計和施工提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。學習工程地質(zhì)課程最重要的目的不是死記硬背某些條文，而是學會具體問題具體分析，將學到的工程地質(zhì)知識與其他課程知識密切聯(lián)系起來，以解決工程實際中遇到的工程地質(zhì)問題。0.4課程的學習方法與要求基本要求（1）能閱讀一般的地質(zhì)資料，能根據(jù)地質(zhì)資料在野外辨認常見的巖石和土，了解其主要的工程性質(zhì)。（2）能辨認基本的地質(zhì)構(gòu)造類型及比較明顯、簡單的地質(zhì)災害現(xiàn)象，并了解這些構(gòu)造及不良地質(zhì)作用對工程建筑物的影響。（3）重點掌握最常見的各種工程地質(zhì)問題的基本知識，并能將其綜合運用到土木工程設計、施工和運營中。（4）了解取得工程地質(zhì)資料的工作方法、手段及成果要求。思考題（1）試說明地球的層圈構(gòu)造。（2）什么是地質(zhì)作用？什么是工程地質(zhì)條件？（3）試說明內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用在動力來源、作用方式等方面的區(qū)別。（4）工程地質(zhì)學的具體內(nèi)容是什么?第1章巖石及其工程地質(zhì)性質(zhì)1.1礦物1.2巖漿巖1.3沉積巖1.4變質(zhì)巖1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)學習目標1.掌握礦物的概念及性質(zhì)，三大巖類的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其工程地質(zhì)性質(zhì)。2.掌握通過肉眼及簡單工具鑒定主要造巖礦物與三大巖類的方法。3.正確認識影響巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的因素。4.掌握巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常見指標。第1章巖石及其工程地質(zhì)性質(zhì)1.1礦物自然界中已發(fā)現(xiàn)的礦物約有3000種，其中能夠組成巖石的礦物稱為造巖礦物。在巖石中經(jīng)常出現(xiàn)、能夠明顯影響巖石性質(zhì)并對鑒別巖石種類起重要作用的礦物稱為主要造巖礦物。自然界中的主要造巖礦物有20～30種。自然界中的礦物都是在一定的地質(zhì)環(huán)境中形成的，隨后又因經(jīng)受各種地質(zhì)作用而不斷發(fā)生變化。按照形成礦物的地質(zhì)作用的不同，礦物可分為原生礦物、次生礦物和變質(zhì)礦物。原生礦物是巖漿冷凝結(jié)晶形成的礦物，如橄欖石、云母、長石、石英等；次生礦物是原生礦物受到各種外力作用后形成的礦物，如黏土礦物、方解石等；變質(zhì)礦物是由變質(zhì)作用形成的礦物，如石榴子石、紅柱石等。礦物的形態(tài)及主要物理性質(zhì)是肉眼鑒別礦物的重要依據(jù)。1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)絕大多數(shù)造巖礦物呈固態(tài)，固態(tài)礦物中大多數(shù)為結(jié)晶質(zhì)礦物，少數(shù)為非晶質(zhì)礦物。結(jié)晶質(zhì)礦物的內(nèi)部質(zhì)點（原子、分子或離子）在三維空間內(nèi)呈有規(guī)律的周期性排列，形成空間結(jié)晶格子構(gòu)造。而非晶質(zhì)礦物的內(nèi)部質(zhì)點排列沒有規(guī)律性，故不具有規(guī)則的幾何外形。非晶質(zhì)礦物有玻璃質(zhì)和膠體質(zhì)兩類。前者是由高溫熔融體迅速冷凝而成的，如火山噴出的巖漿迅速冷凝而成的黑曜巖中的礦物；后者是由膠體溶液沉淀或干涸凝固而成的，如硅質(zhì)膠體溶液沉淀凝聚而成的蛋白石（SiO2·nH2O）。1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)1.礦物的單體形態(tài)在沒有外界條件限制、干擾的情況下，每種結(jié)晶質(zhì)礦物都具有固定的規(guī)則幾何外形，這就是礦物的固有形態(tài)特征。具有良好固有形態(tài)的晶體稱為單晶體，如圖所示。1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)1.礦物的單體形態(tài)常見的單晶體礦物形態(tài)有：片狀、鱗片狀如云母、綠泥石等；板狀如斜長石、板狀石膏等；柱狀如長柱狀的角閃石和短柱狀的輝石等；立方體狀如巖鹽、方鉛礦、黃鐵礦等；菱面體狀如方解石等；菱形十二面體狀如石榴子石、石英等。1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)2.礦物的規(guī)則連生體形態(tài)天然形成的同一種晶體，彼此一個連接一個、規(guī)則地生長在一起，形成礦物的規(guī)則連生體。常見的礦物規(guī)則連生包括平行連生、雙晶、浮生和交生等。1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)2.礦物的規(guī)則連生體形態(tài)（1）平行連生。若連生著的每個晶體相對應的晶面和晶棱相互平行，則稱之為平行連生，如螢石立方體的平行連生形態(tài)、自然銅的樹枝狀平行連生形態(tài)等。（2）雙晶?；ゲ黄叫械耐N單體彼此間按照一定的對稱關系相互取向而組成的規(guī)則連生晶體稱為雙晶，也稱孿晶，如石膏的燕尾雙晶形態(tài)、鈉長石的聚片雙晶形態(tài)，如圖1-2所示。1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)2.礦物的規(guī)則連生體形態(tài)（3）浮生。一種晶體附著生長于另一種晶體表面，或者同種晶體以不同單形相似面網(wǎng)的晶面浮生在一起的規(guī)則連生，稱為浮生。（4）交生。兩種不同的晶體彼此以一定的取向關系交互結(jié)晶生長，形成交叉連生體的現(xiàn)象稱交生，如石英嵌生于粗粒鉀長石中的文象結(jié)構(gòu)等。1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)3.礦物的集合體形態(tài)在自然界中，單晶體及規(guī)則連生體較少見到，因為晶體在生長過程中受生長速度和周圍自由空間環(huán)境的限制，同種礦物的多個單體會無規(guī)律地聚集在一起形成礦物集合體。礦物集合體的形態(tài)取決于單體的形態(tài)和們的集合方式。1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)礦物晶體在空間三個方向上接近等長的他形集合體。集合體中顆粒邊界較明顯的稱為粒狀，如橄欖石等；肉眼不易分辨顆粒邊界的稱為塊狀，如石英等；疏松的塊狀可稱為土狀，如高嶺石、蒙脫石等。（1）粒狀、塊狀、土狀3.礦物的集合體形態(tài)常見的礦物集合體形態(tài)有以下幾種1.1礦物1.1.1礦物的形態(tài)如石棉、石膏等。（3）纖維狀此種礦物集合體呈具有同心構(gòu)造的球形。像魚卵大小的稱為鮞狀，如方解石等；近似黃豆大小的稱為豆狀，如赤鐵礦等；不規(guī)則的球形體可稱為葡萄狀或腎狀。（2）鮞狀、豆狀、葡萄狀、腎狀如方解石、褐鐵礦等。（4）鐘乳狀1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)1.礦物的光學性質(zhì)（1）顏色。礦物的顏色是礦物對光線吸收和反射的物理性能。它是礦物最直觀、最明顯的物理性質(zhì)。按照成色原因，礦物有自色、他色、假色之分。不同的礦物具有不同的化學成分和內(nèi)部構(gòu)造，因此它們具有各不相同的物理性質(zhì)。礦物的物理性質(zhì)分為光學性質(zhì)和力學性質(zhì)，它們是鑒別礦物的主要特征。1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)1.礦物的光學性質(zhì)①自色是由礦物本身的化學成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，比較固定。自色具有鑒定意義，如黃鐵礦是銅黃色，橄欖石為橄欖綠色。②他色是礦物中混入了某些雜質(zhì)所引起的，與礦物本身性質(zhì)無關，他色不固定，隨雜質(zhì)的不同而異。③假色是由礦物內(nèi)部的裂隙或表面的氧化薄膜對光的折射、散射所引起的，如方解石解理面上常呈現(xiàn)虹彩，斑銅礦表面常呈現(xiàn)斑駁的紫色和藍色。（1）顏色1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)1.礦物的光學性質(zhì)礦物粉末的顏色稱為條痕。一般是把礦物在白色無釉瓷板（條痕板）上擦劃來觀察擦下來的礦物粉末的顏色。某些深色礦物的顏色與其條痕是不同的，如角閃石為黑綠色，其條痕為淡綠色；黃鐵礦為銅黃色，其條痕為綠黑色等。條痕去掉了礦物因反射而造成的色差，因而比礦物顏色更為固定，可以作為鑒別礦物的依據(jù)，但是這只適用于部分深色礦物。（2）條痕1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)礦物新鮮表面反射光線的能力稱為光澤。根據(jù)礦物反射光線的強弱程度，光澤可分為下列幾種。①金屬光澤。反光強烈，光輝閃耀，如方鉛礦、黃鐵礦等。②半金屬光澤。比金屬的亮光弱，像未磨光的鐵器表面，如磁鐵礦等。③非金屬光澤。多數(shù)造巖礦物為透明或半透明的，反光能力較弱，它們的常見光澤有以下6種。（3）光澤1.礦物的光學性質(zhì)1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)③非金屬光澤金剛光澤。如同金剛石等寶石的磨光面上所反射的光澤，反光較強，但不具金屬感，如金剛石、閃鋅礦等。玻璃光澤。礦物表面近似一般平面玻璃的反光，如石英晶面、長石等。油脂光澤。礦物表面如同涂上一層油脂后的反光，如石英斷口上的光澤等。（3）光澤1.礦物的光學性質(zhì)1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)③非金屬光澤珍珠光澤。礦物表面如同珍珠表面或貝殼內(nèi)面出現(xiàn)的乳白彩光，如白云母薄片等。絲絹光澤。礦物表面如同絲絹反光，一般出現(xiàn)在纖維狀集合體礦物的表面，如石棉、絹云母、石膏等土狀光澤。礦物表面粗糙，反光暗淡，如高嶺石等。（3）光澤1.礦物的光學性質(zhì)1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)礦物能夠被光線穿透的程度稱為透明度。礦物吸收、反射光線的能力越強，透明度越差。根據(jù)礦物的透明度可將礦物分為透明的、半透明的和不透明的三大類。（4）透明度1.礦物的光學性質(zhì)1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)礦物抵抗外力機械摩擦和刻劃的能力稱為硬度。目前一般用摩氏硬度計來確定礦物的相對硬度。摩氏硬度計是從軟到硬選用10種礦物的硬度，并將其分為10級作為硬度對比的標準，用來對其他礦物進行互相刻劃比較以確定礦物的相對硬度。在野外調(diào)查時，常用指甲（硬度為2~2.5）、鉛筆刀（硬度為5~5.5）、玻璃（硬度為5.5~6）等鑒別礦物的硬度。硬度是礦物的一個主要鑒別特征，在鑒定礦物的硬度時，應在礦物的新鮮晶面或解理面上進行。（1）硬度2.礦物的力學性質(zhì)1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)礦物晶體在外力的敲擊下，能沿一定方向裂開成光滑平面的性質(zhì)稱為解理，裂開的光滑平面一般平行成組出現(xiàn)，稱為解理面。根據(jù)解理方向的多少，解理可以分為一組解理、二組解理和三組解理等；根據(jù)解理發(fā)育程度的不同，解理可分為以下4種。（2）解理2.礦物的力學性質(zhì)1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)（2）解理①極完全解理。極完全解理礦物的解理面光滑、大而完整，極易裂成薄片，如云母。②完全解理。完全解理礦物易裂成片狀或塊狀，解理面平整光滑，如方解石破裂成菱形六面體。③中等解理。中等解理礦物的解理面較清晰，光滑程度較差，如長石裂成板狀，角閃石裂成長柱狀。④不完全解理。不完全解理礦物的解理面肉眼很難辨認，只有局部出現(xiàn)不大的光滑平面，如橄欖石、磷灰石等。2.礦物的力學性質(zhì)1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)實際上沒有解理面的礦物在外力敲擊下，可沿任意方向發(fā)生無規(guī)則斷裂破碎，其斷裂面稱為斷口。斷口形狀各異，如貝殼狀斷口、參差狀斷口、鋸齒狀斷口和平坦狀斷口等。礦物解理的完全程度與斷口是相互消長的，解理完全時不顯斷口，解理不完全時斷口明顯。（3）斷口2.礦物的力學性質(zhì)礦物受外力作用發(fā)生彎曲形變，但當外力作用卸除后，還能恢復原狀，此性質(zhì)稱為彈性。例如，云母、石棉等礦物均具有彈性。（4）彈性1.1礦物1.1.2礦物的主要物理性質(zhì)2.礦物的力學性質(zhì)礦物受外力作用發(fā)生彎曲形變，當外力作用卸除后，彎曲了的形變不能恢復原狀，此性質(zhì)稱為撓曲。例如，滑石、綠泥石等礦物均具有撓曲性質(zhì)。（5）撓曲礦物受到外力的拉伸或碾壓時，能發(fā)生塑性形變而趨向于形成細絲或薄片的性質(zhì)稱為礦物的延展性。例如，自然金、自然銀、自然銅等礦物都具有良好的延展性。（6）延展性1.1礦物1.1.3主要造巖礦物及其鑒定特征1.1礦物1.1.3主要造巖礦物及其鑒定特征續(xù)表1.1礦物1.1.3主要造巖礦物及其鑒定特征續(xù)表1.1礦物1.1.3主要造巖礦物及其鑒定特征續(xù)表1.1礦物1.1.3主要造巖礦物及其鑒定特征續(xù)表1.2巖漿巖1.2.1巖漿巖的形成過程巖漿巖又稱為火成巖，它是地殼深處的巖漿沿地殼構(gòu)造薄弱地帶上升侵入地殼，或噴出地表冷卻凝固后形成的巖石。1.2巖漿巖1.2.1巖漿巖的形成過程巖漿是存在于上地幔和地殼深處，以硅酸鹽為主要成分，富含揮發(fā)性物質(zhì)，處于高溫（1000℃以上）、高壓狀態(tài)下的熔融體。它的主要成分為SiO2，還含有其他元素、化合物和揮發(fā)性成分。地下深處處于相對平衡狀態(tài)的巖漿，受到地殼運動的影響，將會沿著地殼中的薄弱、開裂地帶向地表方向活動，巖漿的這種運動稱為巖漿作用。巖漿作用1.2巖漿巖1.2.1巖漿巖的形成過程巖漿上升未達地表，在地殼中冷卻凝固，稱為巖漿侵入作用。侵入作用形成侵入巖，巖漿冷凝位置離地表較遠的（一般在地表3km以下）稱為深成巖；離地表較近的（一般在地表以下3km以內(nèi)）稱為淺成巖。若巖漿上升沖出地表，在地面上冷卻凝固，則稱為巖漿噴出作用，也稱為火山作用，凝固形成的巖石稱為噴出巖。巖漿侵入1.2巖漿巖1.2.1巖漿巖的形成過程巖漿巖由于冷凝環(huán)境及空間的不同，其大小和形態(tài)差異較大。巖漿巖的空間位置、形態(tài)和巖體大小，以及與周圍巖石相接觸的關系，稱為巖漿巖的產(chǎn)狀。侵入巖的產(chǎn)狀主要有巖基、巖株、巖盤、巖床、巖墻和巖脈等，而噴出巖的產(chǎn)狀主要有火山錐及熔巖流等巖漿巖的產(chǎn)狀1.2巖漿巖1.2.1巖漿巖的形成過程1.2巖漿巖1.2.1巖漿巖的形成過程（1）巖基和巖株。巖基和巖株為深成巖產(chǎn)狀。巖基規(guī)模最大，基底埋藏深，形狀不規(guī)則，表面起伏不平；巖株規(guī)模比巖基小，其下部與巖基相連，與圍巖接觸較陡，宏觀上呈樹枝狀。深成巖體邊部常有在巖漿上升過程中從圍巖上剝落掉下來的碎塊，稱為捕虜體。（2）巖盤和巖床。巖盤和巖床為淺成巖產(chǎn)狀。巖漿冷凝成為上凸下平、呈透鏡狀的巖體，底部通過頸體與更大的侵入體連通，形成巖盤，若形狀下凹，則稱為巖盆；巖漿沿著層面流動方向侵入，表面無凸起，略為平整，形成巖床，范圍一般可達幾米。1.2巖漿巖1.2.1巖漿巖的形成過程（3）巖墻和巖脈。巖墻和巖脈屬規(guī)模較小的淺成巖產(chǎn)狀。巖漿沿近于垂直的圍巖裂隙侵入，形成的狹長形巖體稱為巖墻，長數(shù)十米至數(shù)千米，寬數(shù)米至數(shù)十米；巖漿侵入圍巖的各種斷層和裂隙，形成的脈狀巖體稱為巖脈，長數(shù)厘米至數(shù)十米，寬數(shù)毫米至數(shù)米。（4）火山錐和熔巖流?；鹕藉F和熔巖流屬噴出巖的產(chǎn)狀。火山錐是巖漿在噴出火山口后，在火山口周圍冷凝而成的鐘狀或錐狀巖體；巖漿在噴出火山口后，迅速向地表較低處流動，在溝谷中冷凝形成長舌狀，稱為熔巖流；在平坦地面則鋪開成層，稱為熔巖被。1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征巖漿巖的地質(zhì)特征包括巖漿巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物成分，它們由巖漿巖形成過程所決定，是鑒定巖漿巖的主要特征。1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征巖漿巖的結(jié)構(gòu)是指巖石中礦物的結(jié)晶程度、晶（顆）粒大小、晶（顆）粒形態(tài)及晶（顆）粒之間的相互關系。常見的巖漿巖結(jié)構(gòu)一般可以按照巖石中的礦物結(jié)晶程度、礦物晶（顆）粒的絕對大小及礦物晶（顆）粒的相對大小進行劃分。1.巖漿巖的結(jié)構(gòu)1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征1.巖漿巖的結(jié)構(gòu)按巖石中的礦物結(jié)晶程度的不同，可將巖漿巖的結(jié)構(gòu)分為以下幾種，如圖1-4所示。①全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石全部由結(jié)晶質(zhì)礦物組成，多見于侵入巖中，如花崗巖、正長巖。（1）按巖石中的礦物結(jié)晶程度劃分1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征②半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石由結(jié)晶質(zhì)礦物和非晶質(zhì)礦物組成，多見于淺成巖和噴出巖，如流紋巖。③非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石全部由非晶質(zhì)礦物組成，均勻致密似玻璃，因此也稱為玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，為噴出巖特有的結(jié)構(gòu)，如黑曜巖等。（1）按巖石中的礦物結(jié)晶程度劃分1.巖漿巖的結(jié)構(gòu)1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征（2）按巖石中礦物晶（顆）粒絕對大小的不同劃分1.巖漿巖的結(jié)構(gòu)①顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石全部由結(jié)晶顆粒較大的礦物組成，用肉眼或放大鏡可以辨認。按礦物晶（顆）粒的粒徑大小又可分為粗粒結(jié)構(gòu)（粒徑大于5mm）、中粒結(jié)構(gòu)（粒徑為1~5mm）、細粒結(jié)構(gòu)（粒徑為0.1~1mm）和微粒結(jié)構(gòu)（粒徑小于0.1mm）。②隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石全部由晶（顆）粒細小的礦物組成，用肉眼和放大鏡均看不見晶粒，只有借助顯微鏡才可識別。③非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石中的礦物全部不結(jié)晶，是噴出巖特有的結(jié)構(gòu)。1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征（3）按巖石中礦物晶（顆）粒的相對大小劃分1.巖漿巖的結(jié)構(gòu)①等粒結(jié)構(gòu)。巖石中的礦物全部是顯晶質(zhì)粒狀，同種礦物結(jié)晶顆粒大小大致相等，是深成巖特有的結(jié)構(gòu)。②不等粒結(jié)構(gòu)。巖石中主要礦物的晶（顆）粒大小不等，且粒徑大小呈連續(xù)變化。③斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)。巖石由兩組粒徑相差很大的礦物晶（顆）粒組成，其中大晶粒散布在細小晶粒中，大的稱為斑晶，細小的稱為基質(zhì)?；|(zhì)為隱晶質(zhì)或非晶質(zhì)的稱為斑狀結(jié)構(gòu)；基質(zhì)為顯晶質(zhì)的稱為似斑狀結(jié)構(gòu)1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征2.巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造指礦物在巖石中的組合方式和空間分布所反映出來的巖石外貌特征。巖漿巖的構(gòu)造主要取決于巖漿的冷凝環(huán)境。常見的巖漿巖構(gòu)造有3種。1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征巖漿巖構(gòu)造的種類（1）塊狀構(gòu)造。巖石中的礦物均勻分布，無定向排列現(xiàn)象，呈均勻的塊體，這種構(gòu)造稱為塊狀構(gòu)造，是絕大多數(shù)巖漿巖的典型構(gòu)造。侵入巖都是塊狀構(gòu)造，部分噴出巖也是塊狀構(gòu)造。（2）流紋狀構(gòu)造。巖石中柱狀及針狀礦物，氣孔的拉長，不同顏色的條帶相互平行、定向排列形成流動狀構(gòu)造，此結(jié)構(gòu)多見于噴出巖中，反映了巖漿噴出地表后流動的痕跡。2.巖漿巖的構(gòu)造1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征巖漿巖構(gòu)造的種類（3）氣孔狀與杏仁狀構(gòu)造。在巖漿噴出地面迅速冷凝的過程中，其所含氣體或揮發(fā)性物質(zhì)逸出后，在巖石中形成的大小不一的氣孔，稱為氣孔狀構(gòu)造；若后期在其氣孔中充填沉淀了某些次生物質(zhì)（與原巖成分無關），則稱為杏仁狀構(gòu)造，此構(gòu)造為噴出巖所特有。2.巖漿巖的構(gòu)造1.2巖漿巖1.2.2巖漿巖的地質(zhì)特征3.巖漿巖的礦物成分巖漿巖中最常見的主要礦物有石英、正長石、斜長石、黑云母、角閃石、輝石、橄欖石等，約占巖石中礦物總量的90%。在實際工作中，常根據(jù)巖石所含的主要礦物成分確定巖石的類型和名稱。1.2巖漿巖1.2.3巖漿巖的分類與鑒定特征1.巖漿巖的分類巖漿巖的分類依據(jù)通常為巖石的化學成分（主要是SiO2含量）、礦物組成、形成條件、產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等。一般情況下，首先根據(jù)巖漿巖的化學成分及礦物組成情況，將巖漿巖分為酸性巖、中性巖、基性巖和超基性巖；其次，根據(jù)其形成條件將巖漿巖分成深成巖、淺成巖和噴出巖；在此基礎上，再根據(jù)巖漿巖的產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等因素進行劃分。據(jù)此劃分的巖漿巖類型見表1-3。1.2巖漿巖1.2.3巖漿巖的分類與鑒定特征2.常見巖漿巖的鑒定特征（1）花崗巖。花崗巖一般為灰白色、肉紅色，全晶質(zhì)等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為石英、正長石和斜長石，有時含少量黑云母和角閃石。（2）花崗斑巖?；◢彴邘r一般為灰紅、淺紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶多為石英或正長石粗大晶粒，基質(zhì)多為細小石英和長石晶粒，塊狀構(gòu)造，礦物成分與花崗巖相同。（3）流紋巖。流紋巖多為淺紅、淺灰或灰紫色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，常含少量石英細小晶粒，流紋狀構(gòu)造，常見被拉長的細小氣孔。1.2巖漿巖1.2.3巖漿巖的分類與鑒定特征2.常見巖漿巖的鑒定特征（4）正長巖。正長巖一般為淺灰色或肉紅色，全晶質(zhì)等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為正長石和斜長石。（5）正長斑巖。正長斑巖的顏色和礦物成分與正長巖相同，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶多為粗大正長石晶粒，基質(zhì)為微晶或隱晶長石晶體，塊狀構(gòu)造。（6）粗面巖。粗面巖一般為灰色或淺紅色，斑狀或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斷裂面多粗糙不平。（7）閃長巖。閃長巖一般為灰色或灰綠色，全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為角閃石和斜長石。1.2巖漿巖1.2.3巖漿巖的分類與鑒定特征2.常見巖漿巖的鑒定特征（8）閃長玢巖。閃長玢巖一般為灰綠、灰褐色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要是板狀白色斜長石粗大晶粒，基質(zhì)為黑綠色隱晶質(zhì)，塊狀構(gòu)造，礦物成分同閃長巖。（9）安山巖。安山巖有灰、棕、綠等色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分同閃長巖。（10）輝長巖。輝長巖為深灰、黑綠至黑色，全晶質(zhì)等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為斜長石及輝石。1.2巖漿巖1.2.3巖漿巖的分類與鑒定特征2.常見巖漿巖的鑒定特征（11）輝綠巖。輝綠巖多灰綠至黑綠色，具有特殊的輝綠結(jié)構(gòu)（輝石充填于斜長石晶體格架的空隙中），塊狀構(gòu)造，礦物成分同輝長巖。（12）玄武巖。玄武巖為灰黑、黑綠至黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀、氣孔狀、杏仁狀構(gòu)造，礦物成分同輝長巖。（13）橄欖巖。橄欖巖為橄欖綠或黃綠色，全晶質(zhì)粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為橄欖石和少量輝石。（14）輝巖。輝巖為灰黑、黑綠至黑色，全晶質(zhì)粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為輝石及少量橄欖石。1.2巖漿巖1.3沉積巖1.3.1沉積巖的形成過程沉積巖是地球表面最常見的巖石，從體積分布上看，沉積巖只占地殼巖石總體積的7.9％；但從地表分布看，沉積巖卻占地殼表面積的75％。沉積巖是在地表或接近地表的常溫、常壓條件下，由原巖（早期形成的巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖）經(jīng)過一系列外力地質(zhì)作用（包括風化、剝蝕、搬運、沉積和固結(jié)成巖作用）而形成的。1.3沉積巖1.3.1沉積巖的形成過程原巖經(jīng)過風化、剝蝕作用成為各種松散破碎物質(zhì)。這些破碎物質(zhì)可分為三類，第一類是大小不等的巖石或礦物碎屑，稱為碎屑沉積物；第二類是顆粒粒徑小于0.005mm的黏土粒，稱為黏土沉積物；第三類是以離子或膠體分子形式存在于水中的化學沉積物。此外，由生物殘骸或有機化學變化而成的物質(zhì)也是沉積物的一部分，如貝殼、泥炭及其他有機質(zhì)等。1.3沉積巖1.3.1沉積巖的形成過程（1）機械沉積。當搬運動力逐漸減小時，被搬運的碎屑物質(zhì)按其大小、形狀和比重的不同依次沉積下來。（2）化學沉積。以離子或膠體分子形式存在于水中的化學物質(zhì)，由于溶解度的改變或正負膠體的電價中和等而發(fā)生沉積。（3）生物沉積。生物活動直接或間接地影響沉積作用，如生物遺體直接堆積，形成礁灰?guī)r；海水中植物的光合作用吸收CO2，促使CaCO3沉積等。1.沉積方式1.3沉積巖1.3.1沉積巖的形成過程松散沉積物在沉積后，經(jīng)過一種或幾種成巖作用的長期作用，將形成新的堅硬、完整的沉積巖。成巖作用有以下四種。（1）壓密作用。沉積物不斷沉積，在上覆的越來越厚的新沉積物及水體的巨大壓力作用下，下部沉積物的孔隙減小、水分被排出、密度增大，最后形成致密、堅硬的巖石。（2）膠結(jié)作用。各種松散的碎屑沉積物被不同的膠結(jié)物膠結(jié)而形成堅固、完整的巖石。最常見的膠結(jié)物有硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)和泥質(zhì)膠結(jié)物。2.成巖作用1.3沉積巖1.3.1沉積巖的形成過程（3）重結(jié)晶作用。非晶質(zhì)膠體溶液陳化脫水轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物質(zhì)；溶液中的微小晶體在一定條件下能長成粗大晶體。（4）新礦物的生成。沉積物向沉積巖轉(zhuǎn)化的過程中，除了體積、密度上的變化外，同時還生成與新環(huán)境相適應的穩(wěn)定礦物，如方解石、白云石、黏土礦物等新的沉積巖礦物。經(jīng)過一系列的外力地質(zhì)作用，沉積巖的產(chǎn)狀一般為層狀。2.成巖作用①礫狀結(jié)構(gòu)。礫狀結(jié)構(gòu)的碎屑粒徑大于2mm。根據(jù)碎屑形狀的不同，磨圓度差的稱為角礫狀，磨圓度好的稱為圓礫狀或礫狀。②砂狀結(jié)構(gòu)。砂狀結(jié)構(gòu)的碎屑粒徑為0.005～2mm。其中，碎屑粒徑為0.5～2mm的為粗砂結(jié)構(gòu)；粒徑為0.25~0.5mm的為中砂結(jié)構(gòu)；粒徑為0.05~0.25mm的為細砂結(jié)構(gòu)；粒徑0.005~0.05mm的為粉砂結(jié)構(gòu)。1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征（1）碎屑狀結(jié)構(gòu)1.沉積巖的結(jié)構(gòu)1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征1.沉積巖的結(jié)構(gòu)膠結(jié)物的成分對沉積巖的顏色和強度有重要影響。常見膠結(jié)物的特征見表（2）泥狀結(jié)構(gòu)。泥狀結(jié)構(gòu)是由粒徑小于0.005mm的黏土顆粒形成的結(jié)構(gòu)。（3）化學結(jié)構(gòu)?；瘜W結(jié)構(gòu)是離子或膠體分子從溶液中沉淀或凝聚出來后，經(jīng)重結(jié)晶作用形成的結(jié)構(gòu)，又稱結(jié)晶結(jié)構(gòu)。由沉淀生成的晶粒極細，經(jīng)重結(jié)晶作用后晶粒變粗，但一般粒徑小于1mm，肉眼不易分辨。（4）生物化學結(jié)構(gòu)。生物化學結(jié)構(gòu)是生物化學巖所具有的結(jié)構(gòu)，是由生物遺體及其碎片組成的化學結(jié)構(gòu)，如貝殼狀、珊瑚狀等結(jié)構(gòu)。1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征1.沉積巖的結(jié)構(gòu)1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造沉積巖的構(gòu)造是指沉積巖各組分在空間的分布、排列和充填方式。沉積巖常見的構(gòu)造有層理構(gòu)造、層面構(gòu)造、結(jié)核及化石等。1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造層理構(gòu)造是沉積巖在形成過程中，由于沉積環(huán)境的改變，先后沉積的物質(zhì)在顆粒大小、形狀、顏色和成分上發(fā)生變化而顯示出來的成層現(xiàn)象。（1）層理構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造沉積物在一個基本穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境條件下連續(xù)沉積形成的單元巖層是層理最大的組成單位，簡稱層。相鄰兩個層之間的界面稱為層面，層面標志著沉積作用的短暫停頓或間斷。上、下層面間的垂直距離稱為巖層的厚度。按巖層的厚度，可將層劃分為以下四種：巨厚層，巖層厚度大于1.0m的稱為巨厚層；厚層，巖層厚度為0.5~1m的稱為厚層；中厚層，巖層厚度為0.1~0.5m的稱為中厚層；薄層，巖層厚度小于0.1m的稱為薄層。（1）層理構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造夾在兩厚層中間的薄層稱為夾層。有的巖層一側(cè)較厚，另一側(cè)延伸不遠即逐漸變薄乃至消失，這樣的巖層稱為尖滅層；若在不長的距離內(nèi)兩側(cè)都尖滅，而中間較厚，則稱為透鏡體。由于沉積環(huán)境和條件的不同，沉積巖可有4種層理構(gòu)造類型。（1）層理構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造①水平層理。水平層理面平直，是在比較穩(wěn)定的水動力環(huán)境下（如閉塞海灣、海和湖的深水帶等）從懸浮物或溶液中緩慢沉積而成的，它的層理與層面平行，如圖1-5（a）所示。（1）層理構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造②單斜層理。單斜層理是由一系列與層面斜交的細層（又稱紋層，是層理最小的組成單位，厚度通常為數(shù)毫米。同一細層往往具有比較均勻的成分和結(jié)構(gòu)，細層之間的界面是短暫的無沉積間斷面）組成的。如圖1-5（b）所示，細層的層理向同一方向傾斜并大致平行，它與上、下層面斜交，上、下層面互相平行。單斜層理是由單向水流造成的，多見于河床或濱海三角洲沉積物中。（1）層理構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造③交錯層理。交錯層理是由多組不同方向的斜層理互相交錯重疊形成的，是由于水流的運動方向頻繁發(fā)生變化而造成的，多見于河流沉積物或風成沉積物中，如圖1-5（c）所示。（1）層理構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造④波狀層理。波狀層理的層理面呈波狀，其總方向與層面大致平行，如圖1-5（d）所示。波狀層理又可分為平行波狀層理和斜交波狀層理。波狀層理是在流體發(fā)生波動的情況下形成的，經(jīng)常有夾層、透鏡體及尖滅現(xiàn)象。（1）層理構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征2.沉積巖的構(gòu)造在沉積巖層面上往往有沉積巖形成時流體運動、自然條件變化遺留下來的痕跡，這些痕跡稱為層面構(gòu)造。常見的層面構(gòu)造有波痕、雨痕、雹痕、泥裂等。波痕是風、流水或波浪在未固結(jié)的沉積物表面上運動留下的痕跡，巖石固化后保留在巖層面上，分別稱為風成波痕、流水波痕及浪成波痕（簡稱浪痕），如圖1-6所示。（2）層面構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征①結(jié)核。沉積巖中常含有與該沉積巖成分不同的圓球狀或不規(guī)則形狀的無機物包裹體，這些無機物包裹體稱為結(jié)核。結(jié)核通常是沉積物或巖石中的某些成分在地下水活動與交代作用下的結(jié)果。常見的結(jié)核有碳酸鹽、硅質(zhì)、磷酸鹽、鈣質(zhì)與石膏質(zhì)結(jié)核。②化石。埋藏在沉積物中的古代生物遺體或遺跡，隨沉積物成巖也固化成巖石的一部分，但其形態(tài)卻保留下來的稱為化石。根據(jù)化石可以確定巖石的地質(zhì)年代。（3）結(jié)核及化石2.沉積巖的構(gòu)造1.3沉積巖1.3.2沉積巖的地質(zhì)特征3.沉積巖的礦物成分在一系列外力地質(zhì)作用下，原巖中的許多礦物風化分解消失，只有石英、長石等少數(shù)礦物在巖屑或砂粒中保存下來，在粒徑較大的礫巖和角礫巖碎屑中也可見到原巖碎屑。在沉積物向沉積巖轉(zhuǎn)化的過程中，也生成了與新環(huán)境相適應的穩(wěn)定礦物，如方解石、白云石、黃鐵礦、黏土礦物、磷灰石、石膏等，這些新礦物是沉積巖中較常見的礦物成分。1.3沉積巖1.3.3沉積巖的分類與鑒定特征1.沉積巖的分類根據(jù)沉積物類型，進一步結(jié)合巖石的結(jié)構(gòu)及其礦物成分，可對沉積巖進行分類，見表1-5。1.3沉積巖沉積巖的分類與鑒定特征1.3沉積巖1.3.3沉積巖的分類與鑒定特征2.常見沉積巖的鑒定特征（1）碎屑巖。碎屑巖由碎屑和膠結(jié)物組成。一般碎屑巖的名稱由兩部分組成，前一部分是代表膠結(jié)物成分，后一部分是代表碎屑的大小和形狀。1.3沉積巖1.3.3沉積巖的分類與鑒定特征2.常見沉積巖的鑒定特征①角礫巖和礫巖。角礫巖和礫巖為礫狀結(jié)構(gòu)，由50%以上粒徑大于2mm的粗大碎屑膠結(jié)而成，黏土含量小于25%。碎屑棱角明顯者為角礫巖，磨圓度較好者為礫巖。命名時在其前邊加上膠結(jié)物，如硅質(zhì)礫巖、鐵質(zhì)角礫巖等。②砂巖。砂巖為砂狀結(jié)構(gòu)，由50%以上粒徑介于0.005~2mm的沙粒膠結(jié)而成，黏土含量小于25%。按砂粒粒徑的大小，砂巖可分為粗砂巖、中砂巖、細砂巖、粉砂巖四類，其中，粉砂巖常有清晰的水平層理，結(jié)構(gòu)較疏松，強度和穩(wěn)定性不高。（1）碎屑巖1.3沉積巖1.3.3沉積巖的分類與鑒定特征2.常見沉積巖的鑒定特征（2）黏土巖。黏土巖為泥狀結(jié)構(gòu)，其顆粒成分為黏土礦物，常含其他化學成分，如硅、鈣、鐵、碳等。黏土巖可夾于堅硬巖層之間形成軟弱夾層，浸水后易于軟化滑動。常見的黏土巖有頁巖和泥巖。1.3沉積巖1.3.3沉積巖的分類與鑒定特征2.常見沉積巖的鑒定特征①頁巖。頁巖由黏土脫水膠結(jié)而成，大部分具有明顯的薄層理，呈頁片狀，可分為硅質(zhì)頁巖、黏土質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖及碳質(zhì)頁巖。除了硅質(zhì)頁巖強度稍高外，其余頁巖均強度低，易風化成碎片，遇水崩解軟化。②泥巖。泥巖的成分與頁巖相似，常呈厚層狀。以高嶺石為主要成分的泥巖常呈灰白色或黃白色，吸水性強，遇水易軟化。（2）粘土巖1.3沉積巖1.3.3沉積巖的分類與鑒定特征2.常見沉積巖的鑒定特征比較常見的化學巖及生物化學巖有石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等。①石灰?guī)r。石灰?guī)r簡稱灰?guī)r，主要礦物成分為方解石，含少量白云石或粉砂粒、黏土礦物等。純石灰?guī)r為淺灰白色，含雜質(zhì)后顏色呈淺灰至黑色。由純化學作用生成的石灰?guī)r具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，但晶粒極細，經(jīng)重結(jié)晶作用即可形成晶粒比較明顯的結(jié)晶灰?guī)r。由生物化學作用生成的石灰?guī)r常含有豐富的有機物殘骸。（3）化學巖及生物化學巖1.3沉積巖1.3.3沉積巖的分類與鑒定特征2.常見沉積巖的鑒定特征②白云巖。白云巖的主要礦物成分為白云石，也含少量方解石和其他雜質(zhì)。白云巖的顏色一般比石灰?guī)r稍淺，多為灰白色，強度和穩(wěn)定性比石灰?guī)r高，是一種良好的建筑材料。③泥灰?guī)r。泥灰?guī)r主要礦物成分為方解石和含量高達25％～50％的黏土礦物。泥灰?guī)r是黏土巖與石灰?guī)r間的一種過渡型巖石，顏色有淺灰、淺黃、淺紅等，滴稀鹽酸起泡后，表面殘留有黏土物質(zhì)。（3）化學巖及生物化學巖1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程在漫長的地質(zhì)歷史過程中，先期生成的巖石（原巖）在各種變質(zhì)因素的作用下，改變了原有的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或礦物成分特征，形成了新的巖石，這就是變質(zhì)巖。引起原巖地質(zhì)特性發(fā)生改變的因素稱為變質(zhì)因素，在變質(zhì)因素的作用下，原巖地質(zhì)特性改變的過程稱為變質(zhì)作用。變質(zhì)作用基本上是在原巖固體狀態(tài)下、原位置處進行的，因此變質(zhì)巖的產(chǎn)狀為殘余產(chǎn)狀。1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程1.變質(zhì)因素（1）溫度。高溫是引起巖石變質(zhì)最基本、最積極的因素。促使巖石溫度增高的原因有三個，一是地下巖漿侵入地殼帶來的熱量，二是隨地下深度增加而增大的地熱，三是地殼中放射性元素蛻變釋放出的熱量。高溫使原巖中元素的化學活潑性增大，原巖中的礦物重新結(jié)晶，隱晶變?yōu)轱@晶，細晶變?yōu)榇志В瑥亩淖冊Y(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生新的變質(zhì)礦物。1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程1.變質(zhì)因素（2）壓力。作用在巖石上的壓力分為靜壓力和動壓力。①靜壓力。靜壓力類似于靜水壓力，由上覆巖石的重量產(chǎn)生，是一種各方向相等的壓力，隨深度的增加而增大。靜壓力使巖石體積變小、比重變大，從而形成新的礦物。1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程（2）壓力。②動壓力。動壓力也稱定向壓力，是因地殼運動而產(chǎn)生的。由于地下各處地殼運動的強烈程度和運動方向的不同，故巖石所受動壓力的性質(zhì)、大小和方向也各不相同。在動壓力的作用下，原巖中的各種礦物會發(fā)生不同程度的變形甚至破碎現(xiàn)象。在最大壓力方向上礦物被壓融，不能沿此方向生長結(jié)晶，與最大壓力垂直的方向則是變形和結(jié)晶生長的有利空間，因此，在動壓力作用下，原巖中的針狀、片狀礦物的長軸方向發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向與壓力垂直方向平行排列；原巖中的粒狀礦物在較高動壓力作用下，變形為橢圓或眼球狀，長軸也沿與壓力垂直方向平行排列。由動壓力所引起的巖石中礦物沿與壓力垂直方向平行排列的構(gòu)造稱為片理構(gòu)造，片理構(gòu)造是變質(zhì)巖最重要的構(gòu)造特征。1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程1.變質(zhì)因素（3）化學活潑性流體。這種流體在變質(zhì)過程中起溶劑和催化劑的作用?；瘜W活潑性流體包括水蒸氣，氧氣，二氧化碳，含S、B等元素的氣體和液體。這些流體是巖漿分化后期的產(chǎn)物，它們與周圍原巖中的礦物接觸發(fā)生化學交替或分解反應，形成新礦物。1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程在自然界中，原巖變質(zhì)很少只受單一變質(zhì)因素的作用，而多受兩種以上變質(zhì)因素的綜合作用，但在某個局部地區(qū)內(nèi)，某一種變質(zhì)因素起主要作用，其他變質(zhì)因素起輔助作用。根據(jù)起主要作用的變質(zhì)因素的不同，可將變質(zhì)作用劃分為5種類型。2.變質(zhì)作用1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程2.變質(zhì)作用（1）接觸變質(zhì)作用。接觸變質(zhì)作用是主要受高溫因素影響而變質(zhì)的作用，又稱熱力變質(zhì)作用，它主要使原巖的結(jié)構(gòu)特征發(fā)生改變。（2）交代變質(zhì)作用。交代變質(zhì)作用是主要受化學活潑性流體因素影響而變質(zhì)的作用，它主要使原巖礦物和結(jié)構(gòu)特征發(fā)生改變。（3）動力變質(zhì)作用。動力變質(zhì)作用是主要受動壓力因素影響而變質(zhì)的作用，主要使原巖結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征發(fā)生改變，特別是產(chǎn)生了變質(zhì)巖特有的片理構(gòu)造。1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程2.變質(zhì)作用（4）區(qū)域變質(zhì)作用。在一個范圍較大的區(qū)域內(nèi)，如數(shù)百或數(shù)千平方千米范圍內(nèi)，高溫、高壓和化學活潑性流體三種因素綜合作用，作用規(guī)模和范圍都較大，稱為區(qū)域變質(zhì)作用，一般該區(qū)域內(nèi)的地殼運動和巖漿活動都較強烈。1.4變質(zhì)巖1.4.1變質(zhì)巖的形成過程2.變質(zhì)作用（5）混合巖化作用?；旌蠋r化作用是一種介于變質(zhì)作用和巖漿作用之間的有不同性質(zhì)流體參加的地質(zhì)作用。隨著變質(zhì)溫度的升高，巖石中的長英質(zhì)組分重熔，而難熔的鐵、鎂質(zhì)組分保留下來，由熔融的長英質(zhì)組分與原巖中難熔的組分在新的條件下相互作用和混合，生成不同成分和形態(tài)的混合巖。1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征1.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)是指變質(zhì)巖中礦物的自形程度、形狀、粒度，以及晶體之間的相互關系等。常見的變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)有以下三種。（1）變晶結(jié)構(gòu)（2）壓碎結(jié)構(gòu)（3）變余結(jié)構(gòu)1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征晶結(jié)構(gòu)的變質(zhì)程度較深，巖石中礦物重新結(jié)晶較好，基本為顯晶，是多數(shù)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)特征。按照變晶礦物顆粒的相對大小，變晶結(jié)構(gòu)可分為等粒變晶結(jié)構(gòu)、不等粒變晶結(jié)構(gòu)及斑狀變晶結(jié)構(gòu)；按照變晶礦物顆粒的絕對大小，變晶結(jié)構(gòu)可分為粗粒變晶結(jié)構(gòu)（主要礦物粒徑>3mm）、中粒變晶結(jié)構(gòu)（主要礦物粒徑為1~3mm）、細粒變晶結(jié)構(gòu)（主要礦物粒徑為0.1~1mm）及顯微變晶結(jié)構(gòu)（主要礦物粒徑<0.1mm）；按照變晶礦物顆粒的形狀，變晶結(jié)構(gòu)可分為粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)及纖維狀變晶結(jié)構(gòu)等。（1）變晶結(jié)構(gòu)1.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征壓碎結(jié)構(gòu)是指原巖在低溫下受定向壓力的作用，當壓力超過其強度時發(fā)生破裂、錯動，形成碎塊甚至粉末后又被膠結(jié)在一起的結(jié)構(gòu)，這是動力變質(zhì)巖中常見的結(jié)構(gòu)。根據(jù)礦物顆粒的破碎程度，壓碎結(jié)構(gòu)可分為碎裂結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)和糜棱結(jié)構(gòu)。原巖礦物顆粒裂開，并在顆粒的接觸處碎裂成許多小顆粒，稱為碎裂結(jié)構(gòu)；當破碎劇烈時，在破碎的粉末中還殘留有部分較大的礦物顆粒，稱為碎斑結(jié)構(gòu)；若壓力極大，原巖礦物顆粒幾乎全部破碎成微粒狀粉末，稱為糜棱結(jié)構(gòu)。（2）壓碎結(jié)構(gòu)1.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征變質(zhì)程度較淺，巖石變質(zhì)輕微，仍保留原巖中某些結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)稱為變余結(jié)構(gòu)。例如，泥質(zhì)砂巖變質(zhì)以后，泥質(zhì)膠結(jié)物變質(zhì)成絹云母和綠泥石，而其中的碎屑礦物如石英等保留了下來，形成變余砂狀結(jié)構(gòu)。（3）變余結(jié)構(gòu)1.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征2.變質(zhì)巖的構(gòu)造變質(zhì)巖的構(gòu)造是指組成變質(zhì)巖的礦物或礦物集合體的空間分布和排列方式等特征。常見的變質(zhì)巖構(gòu)造可分為片理構(gòu)造和非片理構(gòu)造兩大類。（1）片理構(gòu)造。巖石中的礦物呈定向平行排列的構(gòu)造稱為片理構(gòu)造。它是大多數(shù)變質(zhì)巖區(qū)別于巖漿巖和沉積巖的重要特征。根據(jù)所含礦物及變質(zhì)程度的不同，片理構(gòu)造又可分為以下四種。1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征2.變質(zhì)巖的構(gòu)造①片麻狀構(gòu)造。片麻狀構(gòu)造是一種深度變質(zhì)的構(gòu)造，由深、淺兩種顏色的礦物定向平行排列而成。淺色礦物多為粒狀石英或長石，深色礦物多為針狀角閃石或片狀黑云母等。在變質(zhì)程度很深的巖石中，不同顏色、形狀和成分的礦物相對集中平行排列，形成彼此相間、近于平行排列的條帶，稱為條帶狀構(gòu)造；在片麻狀構(gòu)造中，若局部夾雜晶粒粗大且呈眼球狀的石英、長石，則稱為眼球狀構(gòu)造。條帶狀構(gòu)造和眼球狀構(gòu)造都屬于片麻狀構(gòu)造的特殊類型。（1）片理構(gòu)造1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征2.變質(zhì)巖的構(gòu)造②片狀構(gòu)造。片狀構(gòu)造是以某一種針狀或片狀礦物為主的定向平行排列構(gòu)造。片狀構(gòu)造也是一種深度變質(zhì)的構(gòu)造，有此構(gòu)造的巖石，其各向異性顯著，沿片理面易于裂開，強度、透水性、抗風化能力等也會隨方向而改變。③千枚狀構(gòu)造。千枚狀構(gòu)造是巖石中的礦物基本重新結(jié)晶，并有定向平行排列現(xiàn)象。但由于變質(zhì)程度較淺，礦物顆粒細小，肉眼辨認困難，僅能在片理面上看到片狀、針狀礦物的絲絹光澤。（1）片理構(gòu)造1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征2.變質(zhì)巖的構(gòu)造④板狀構(gòu)造。板狀構(gòu)造是變質(zhì)程度最淺的一種構(gòu)造。泥質(zhì)、粉砂質(zhì)巖石受到一定程度的擠壓后，會沿與壓力垂直的方向形成密集而平坦的破裂面，巖石極易沿此破裂面剝成薄板，故稱為板狀構(gòu)造。板狀構(gòu)造的礦物顆粒極細，肉眼看不見，只能在顯微鏡下在板狀剝離面上見到一些礦物微雛晶。（1）片理構(gòu)造1.4變質(zhì)巖1.4.2變質(zhì)巖的地質(zhì)特征3.變質(zhì)巖的礦物成分原巖在變質(zhì)過程中，既能保留部分原有礦物，也能生成一些變質(zhì)巖特有的新礦物。前者如巖漿巖中的石英、長石、角閃石、黑云母等和沉積巖中的方解石、白云石、黏土礦物等，后者如絹云母、紅柱石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、陽起石、蛇紋石、石墨等，它們都是變質(zhì)巖區(qū)別于巖漿巖和沉積巖的又一重要特征。1.4變質(zhì)巖1.4.3變質(zhì)巖的分類與鑒定特征1.變質(zhì)巖的分類1.4變質(zhì)巖1.4.3變質(zhì)巖的分類與鑒定特征2.變質(zhì)巖的鑒定特征（1）板巖。板巖的常見顏色為深灰色和黑色，為變余泥狀結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，主要礦物為黏土及其他肉眼難辨礦物。（2）千枚巖。千枚巖通常為灰色、綠色、棕紅色及黑色，為變余結(jié)構(gòu)，或顯微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，千枚狀構(gòu)造。肉眼可辨的主要礦物為絹云母、黏土礦物及新生細小的石英、綠泥石、角閃石礦物顆粒。1.4變質(zhì)巖1.4.3變質(zhì)巖的分類與鑒定特征2.變質(zhì)巖的鑒定特征（3）片巖。片巖為變晶結(jié)構(gòu)、片狀構(gòu)造，巖石的顏色及定名均取決于主要礦物成分，如云母片巖、角閃石片巖、綠泥石片巖等。（4）片麻巖。片麻巖為變晶結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造，淺色礦物多呈粒狀，主要是石英、長石；深色礦物多呈針狀或片狀，主要是角閃石、黑云母等，有時含少量變質(zhì)礦物如石榴子石等。片麻巖的定名取決于主要礦物成分，如花崗片麻巖、閃長片麻巖等。1.4變質(zhì)巖1.4.3變質(zhì)巖的分類與鑒定特征2.變質(zhì)巖的鑒定特征（5）大理巖。大理巖由石灰?guī)r、白云巖經(jīng)接觸變質(zhì)或區(qū)域變質(zhì)的重結(jié)晶作用而成。純質(zhì)大理巖為白色，我國建材界稱之為“漢白玉”；若含雜質(zhì)，可為灰白色、淺紅色、淡綠色甚至黑色。大理巖為等粒變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。以方解石為主要成分的大理巖稱為方解石大理巖，以白云石為主要成分的大理巖稱為白云石大理巖。1.4變質(zhì)巖1.4.3變質(zhì)巖的分類與鑒定特征2.變質(zhì)巖的鑒定特征（6）石英巖。石英巖由石英砂巖或其他硅質(zhì)巖經(jīng)重結(jié)晶作用而成。純質(zhì)石英巖為暗白色，硬度高，有油脂光澤；含雜質(zhì)則可為灰白色、薔薇色或褐色等。石英巖為等粒變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，石英含量超過85％。（7）云英巖。云英巖由花崗巖經(jīng)交代變質(zhì)而成，常為灰白色、淺灰色，等粒變晶結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，主要礦物為石英和白云母。1.4變質(zhì)巖1.4.3變質(zhì)巖的分類與鑒定特征2.變質(zhì)巖的鑒定特征（8）蛇紋巖。蛇紋巖由富含鎂的超基性巖經(jīng)交代變質(zhì)而成，常為暗綠色或黑綠色，風化后則呈現(xiàn)黃綠色或灰白色，其為變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要礦物為蛇紋石，常含少量石棉、滑石、磁鐵礦等礦物，斷面不平坦，硬度較低。（9）斷層角礫巖。斷層角礫巖是斷層錯動帶中的產(chǎn)物，又稱構(gòu)造角礫巖，其為角礫狀壓碎結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，碎屑的大小形狀不均，粒徑為數(shù)毫米到數(shù)米，膠結(jié)物多為細粉粒巖屑或后期由溶液中沉淀下來的物質(zhì)。1.4變質(zhì)巖1.4.3變質(zhì)巖的分類與鑒定特征2.變質(zhì)巖的鑒定特征（10）糜棱巖。高動壓力把原巖碾磨成粉末狀細屑，又在高壓力下重新結(jié)合成致密堅硬的巖石，稱為糜棱巖，它也是斷層錯動帶中的產(chǎn)物。它具有典型的糜棱結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，其礦物成分基本與圍巖相同，有時含新生變質(zhì)礦物如絹云母、綠泥石、滑石等。1.4變質(zhì)巖1.4.3變質(zhì)巖的分類與鑒定特征2.變質(zhì)巖的鑒定特征（11）混合巖。在地下深處重熔帶高溫區(qū)，大量巖漿攜帶外來物質(zhì)進入圍巖，使圍巖中的原巖經(jīng)高溫重熔、交代混合等復雜的混合巖化作用而形成的一種特殊類型的變質(zhì)巖，稱為混合巖?；旌蠋r的晶粒粗大，為變晶結(jié)構(gòu)，具有條帶狀、眼球狀構(gòu)造，其礦物成分與花崗片麻巖接近。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)包括物理性質(zhì)、水理性質(zhì)和力學性質(zhì)三個主要方面。對于大多數(shù)的工程地質(zhì)問題，巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)主要取決于巖體內(nèi)部裂隙的性質(zhì)及其分布情況，但巖石本身（實際上是巖塊）的性質(zhì)也起著重要的作用。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標1.物理性質(zhì)（1）巖石的密度ρ巖石單位體積的質(zhì)量稱為巖石的密度，即式中，ρ為巖石的密度（g/cm3）；m為巖石的總質(zhì)量（g）；V為巖石的總體積（cm3）。巖石空隙中完全沒有水存在時的密度稱為干密度。巖石中的空隙完全被水充滿時的密度稱為巖石的飽和密度。常見巖石的密度為2.3～2.8g/cm3。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標1.物理性質(zhì)（2）巖石的相對密度d巖石的相對密度是巖石固體部分的質(zhì)量與同體積4℃水的質(zhì)量的比值。在數(shù)值上，它等于固體巖石的單位體積的質(zhì)量，即式中，d為巖石的相對密度；ms為巖石固體部分的質(zhì)量（g）；vs為巖石固體部分的體積（不含空隙）（cm3）；ρw為水的密度（g/cm3）巖石相對密度的大小取決于組成巖石的礦物的相對密度及其在巖石中的相對含量。常見巖石的相對密度一般為2.5～3.3。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標1.物理性質(zhì)（3）巖石的巖石的空隙率n巖石的空隙率（或空隙度）是指巖石中孔隙、裂隙的體積與巖石總體積的比值，常以百分數(shù)（%）表示，即式中，n為巖石的空隙率（%）；Vv為巖石中孔隙、裂隙的體積（cm3）；V為巖石的總體積（cm3）。堅硬巖石的空隙率一般小于3%，但礫巖、砂巖等多孔巖石常具有較大的空隙率。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標2.水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)是指巖石在水溶液作用下表現(xiàn)出來的性質(zhì)，主要有巖石的吸水性、透水性、溶解性、軟化性、抗凍性、崩解性和膨脹性等。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標2.水理性質(zhì)（1）巖石的吸水性①巖石的吸水率W1。巖石的吸水率是指在常壓條件下巖石的吸水能力，以該條件下巖石所吸水分的質(zhì)量與干燥巖石質(zhì)量之比的百分數(shù)表示，即式中，W1為巖石的吸水率（%）；Mw1為巖石在常壓下吸水的質(zhì)量（g）；ms為干燥巖石的質(zhì)量（g）。巖石的吸水率與巖石空隙的大小、空隙張開程度等因素有關。巖石的吸水率越大，水對巖石的侵蝕、軟化作用就越強，巖石的強度和穩(wěn)定性受水作用的影響也就越顯著。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標2.水理性質(zhì)（1）巖石的吸水性②巖石的飽水率W2。巖石的飽水率是指在高壓（15MPa）或真空條件下巖石的吸水能力，以該條件下巖石所吸水分質(zhì)量與干燥巖石質(zhì)量之比的百分數(shù)表示。③巖石的飽水系數(shù)Kw。巖石的飽水系數(shù)是指巖石的吸水率W1與飽水率W2的比值。飽水系數(shù)越大，巖石的抗凍性越差。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標2.水理性質(zhì)（2）巖石的透水性。巖石的透水性是指巖石允許水通過的能力，一般用滲透系數(shù)k來表示，其大小主要取決于巖石中孔隙、裂隙的大小及其連通情況。具體內(nèi)容詳見本書第3章。（3）巖石的溶解性。巖石的溶解性是指巖石溶解于水的性質(zhì)，常用溶解度來表示。在自然界中，常見的可溶性巖石有石膏、巖鹽、石灰?guī)r、白云巖及大理巖等。巖石的溶解性不但和巖石的化學成分有關，而且還和水的性質(zhì)有很大關系。一般淡水的溶解能力較小，而富含CO2的水具有較大的溶解能力。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標2.水理性質(zhì)（4）巖石的軟化性。巖石的軟化性是指巖石在水的作用下，強度及穩(wěn)定性降低的一種性質(zhì)。巖石軟化性的指標是軟化系數(shù)Kd它等于巖石在飽水狀態(tài)下的抗壓強度與巖石在干燥狀態(tài)下的抗壓強度的比值，即式中，Kd為巖石的軟化系數(shù)；fr飽水為巖石在飽水狀態(tài)下的抗壓強度（kPa）；fr干燥為巖石在干燥狀態(tài)下的抗壓強度（kPa）。軟化系數(shù)越小，表示巖石在水的作用下的強度和穩(wěn)定性越差。未受風化作用的巖漿巖和某些變質(zhì)巖，其軟化系數(shù)大都接近于1，是弱軟化的巖石，其抗風化和抗凍性強；軟化系數(shù)小于0.75的巖石，是強軟化的巖石，其工程地質(zhì)性質(zhì)較差。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標2.水理性質(zhì)（5）巖石的抗凍性。當巖石孔隙中的水結(jié)冰時，其體積膨脹會產(chǎn)生巨大的壓力而使巖石的強度和穩(wěn)定性受到破壞。巖石抵抗這種冰凍作用的能力稱為巖石的抗凍性，它是評價寒冷地區(qū)巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的一個主要指標，一般用巖石在抗凍試驗前后抗壓強度的降低率來表示?？箟簭姸冉档吐市∮?5%的巖石被認為是抗凍的巖石。（6）巖石的崩解性。巖石的崩解性是指黏土質(zhì)巖石或化學弱膠結(jié)巖石與水作用后，吸水使體積膨脹或溶解，降低了顆粒聯(lián)結(jié)力，使巖石產(chǎn)生崩解的現(xiàn)象。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標2.水理性質(zhì)（7）巖石的膨脹性。巖石的膨脹性是指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。某些含黏土礦物（如蒙脫石、伊利石及高嶺石等）成分的巖石，經(jīng)水化作用后在黏土礦物的晶格內(nèi)部或顆粒的周圍生成水化膜，并且在相鄰的顆粒間產(chǎn)生楔劈效應。當楔劈作用力大于結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)力時，巖石將顯示膨脹性。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標3.力學性質(zhì)（1）巖石的變形指標①彈性模量。彈性模量是應力與彈性應變的比值，即式中，E為彈性模量（Pa）；σ為應力（Pa）；ε

γ為彈性應變。②變形模量。變形模量是應力與總應變的比值，即式中，E0為變形模量（Pa）；σ為應力（Pa）；ε0為塑性應變；εγ為彈性應變。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標3.力學性質(zhì)（1）巖石的變形指標③泊松比。巖石在軸向壓力作用下的橫向應變與縱向應變的比值，稱為泊松比，即式中，μ為泊松比；ε1為橫向應變；ε為縱向應變。泊松比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。巖石的泊松比一般為0.2～0.4。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標3.力學性質(zhì)（2）巖石的強度指標①抗壓強度?？箟簭姸仁菐r石在單向壓力作用下抵抗壓碎破壞的能力，即式中，fr為巖石的抗壓強度（Pa）；P為巖石破壞時所受的壓力（N）；A為巖石的受壓面積（㎡）1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標3.力學性質(zhì)（2）巖石的強度指標②抗剪強度a.抗剪斷強度?？辜魯鄰姸仁侵冈诖怪眽毫ψ饔孟碌膸r石剪斷強度，即式中，τb為巖石的抗剪斷強度（Pa）；σ為破裂面上的法向應力（Pa）；φ為巖石的內(nèi)摩擦角（°）；c為巖石的內(nèi)聚力（Pa）。因為堅硬巖石有牢固的結(jié)晶聯(lián)結(jié)或膠結(jié)聯(lián)結(jié)，故其抗剪斷強度一般都比較高。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標3.力學性質(zhì)（2）巖石的強度指標②抗剪強度b.抗剪強度。抗剪強度是沿已有的破裂面發(fā)生剪切滑動時的指標，即比較式（1-10）和式（1-11）可以看出，抗剪強度顯然低于抗剪斷強度。c.抗切強度?？骨袕姸仁菈簯Φ扔诹銜r的抗剪斷強度，即1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.1巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的常用指標3.力學性質(zhì)（2）巖石的強度指標③抗拉強度。抗拉強度是巖石單向拉伸時抵抗拉斷破壞的能力，以拉斷破壞時的最大張應力表示。巖石的抗壓強度最高，抗剪強度居中，抗拉強度最小。巖石越堅硬，其值相差越大，軟弱的巖石其值差別較小。巖石的抗壓強度和抗剪強度是評價巖石穩(wěn)定性的重要指標。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分影響巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的因素很多，歸納起來有兩方面：一方面是巖石的地質(zhì)特征，如巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等；另一方面是巖石形成后所受外部因素的影響，如水的作用及風化作用等。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分巖石是由礦物組成的，因此巖石的礦物成分對巖石的物理力學性質(zhì)有直接影響。巖類相同，結(jié)構(gòu)與構(gòu)造也相同，若礦物成分不同，則巖石的力學性質(zhì)會有較大的差別。例如，石英巖的抗壓強度比大理巖高，這是因為石英礦物的強度比方解石高得多。因此，在對巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)進行分析和評價時，要注意那些可能降低巖石強度的礦物成分及其含量。例如，在石灰?guī)r和砂巖中，當黏土類礦物的含量大于20%時，就會直接降低巖石的強度和穩(wěn)定性。若花崗巖中的黑云母含量過高，則會影響其強度，因為黑云母是硅酸鹽類礦物中硬度低、解理最發(fā)育的礦物之一，易受風化而剝落，同時也易發(fā)生次生變化，成為強度較低的氧化物和黏土類礦物。1.巖石的礦物成分1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分巖石的結(jié)構(gòu)特征是影響巖石物理力學性質(zhì)的一個重要因素。根據(jù)巖石的結(jié)構(gòu)特征，可將巖石分為兩類：一類是結(jié)晶聯(lián)結(jié)的巖石，如大部分的巖漿巖、變質(zhì)巖和一部分沉積巖；另一類是由膠結(jié)物聯(lián)結(jié)的巖石，如沉積巖中的碎屑巖等。2.巖石的結(jié)構(gòu)1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分結(jié)晶聯(lián)結(jié)是由巖漿或溶液結(jié)晶或重結(jié)晶形成的。礦物的結(jié)晶顆粒靠直接接觸產(chǎn)生的力牢固地固結(jié)在一起，其結(jié)合力強、空隙度小、結(jié)構(gòu)致密、密度大、吸水率變化范圍小，比膠結(jié)聯(lián)結(jié)的巖石具有更高的強度和穩(wěn)定性。膠結(jié)聯(lián)結(jié)即礦物碎屑由膠結(jié)物聯(lián)結(jié)在一起。膠結(jié)聯(lián)結(jié)的巖石的強度和穩(wěn)定性主要取決于膠結(jié)物的成分和膠結(jié)的形式；同時也受碎屑成分的影響，變化很大。就膠結(jié)物的成分來說，硅質(zhì)膠結(jié)的強度和穩(wěn)定性高，泥質(zhì)膠結(jié)的強度和穩(wěn)定性低，鈣質(zhì)和鐵質(zhì)膠結(jié)的強度和穩(wěn)定性介于兩者之間。膠結(jié)形式有三種。2.巖石的結(jié)構(gòu)1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分2.巖石的結(jié)構(gòu)（1）基底膠結(jié)。在基底膠結(jié)中，碎屑顆粒之間互不接觸，散布于膠結(jié)物之中。這種膠結(jié)形式膠結(jié)緊密，巖石強度由膠結(jié)物的成分控制。（2）孔隙膠結(jié)。在孔隙膠結(jié)中，顆粒之間相互接觸，膠結(jié)物充滿顆粒間孔隙。這是一種最常見的膠結(jié)形式，其工程性質(zhì)受顆粒成分、形狀及膠結(jié)物成分影響，變化較大。（3）接觸膠結(jié)。在接觸膠結(jié)中，顆粒之間相互接觸，膠結(jié)物只存在于顆粒接觸處，而顆?？紫吨形幢荒z結(jié)物充滿。這種膠結(jié)形式強度低、透水性強，是膠結(jié)最差的一種形式。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分2.巖石的結(jié)構(gòu)1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分3.巖石的構(gòu)造構(gòu)造對巖石物理力學性質(zhì)的影響，主要是由礦物成分在巖石中分布的不均勻性及巖石結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性所決定的。前者如某些巖石所具有的片狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造及流紋狀構(gòu)造等。巖石的這些構(gòu)造往往使礦物成分在巖石中的分布極不均勻。一些強度低、易風化的礦物多沿一定方向富集，或呈條帶狀分布，或者成為局部的聚集體，從而使巖石的物理力學性質(zhì)在局部發(fā)生很大的變化。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分4.水的作用巖石在水的作用下具有軟化性。當巖石受到水的作用時，水就會沿著巖石中可見和不可見的孔隙、裂隙侵入，浸濕巖石全部自由表面上的礦物顆粒，并繼續(xù)沿著礦物顆粒間的接觸面向深部侵入，削弱礦物顆粒間的聯(lián)結(jié)，使巖石的強度受到影響。石灰?guī)r和砂巖被水飽和后，其抗壓強度會降低25%~45%。當其他條件相同時，孔隙率大的巖石被水飽和后，其強度降低的幅度也大。1.5巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1.5.2巖石的礦物成分5.風化作用風化是指在溫度、水、氣體及生物等綜合因素的影響下，改變巖石狀態(tài)、性質(zhì)的物理化學過程，它是自然界中最普遍的一種地質(zhì)現(xiàn)象。風化作用促使巖石的原有裂隙進一步擴大，并產(chǎn)生新的風化裂隙，使巖石礦物顆粒間的聯(lián)結(jié)松散和使礦物顆粒沿解理面崩解。風化作用的這種物理過程，能促使巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和整體性遭到破壞，孔隙度增大，重度減小，吸水性和透水性顯著提高、強度和穩(wěn)定性大為降低。隨著化學過程的加強，會引起巖石中的某些礦物發(fā)生次生變化，從根本上改變巖石原有的工程地質(zhì)性質(zhì)。思考題（1）最重要的造巖礦物有哪幾種？其主要的鑒別特征是什么？（2）試對比巖漿巖、沉積