1、CHONGQING UNIVERSITY,ENGINEERING GEOLOGY,礦物與巖石,地殼巖石（巖石-土）礦物,巖石：由一種或幾種礦物自然組合而成的礦物集合體。,礦物的概念,礦物的形態(tài)及物理性質(zhì),形態(tài)、光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和磁性,石英（SiO2）、正長石（KAlSi3O3）、方解石（CaCO3）等,礦物:是指在各種地質(zhì)作用中所形成的天然單質(zhì)元素或化合物. 造巖礦物: 組成巖石的主要礦物,2.1 礦物,大部分礦物為晶體，部分是非晶體。 每一種礦物都有它基本的化學(xué)組成和物理特性,至今發(fā)現(xiàn)的礦物已達(dá)三千余種,幾乎所有造巖礦物都是硅酸鹽和氧化物，常見的造巖礦物只有十余種，如石英、方解石、正長石、

2、斜長石、黑云母、白云母、角閃石、輝石、橄欖石等。,2.1.1礦物的形態(tài),礦物集合體的形態(tài)有,晶簇:同一基座上生長出許多同類礦物的晶體群。 纖維狀：許多針狀、柱狀或毛發(fā)狀的同種單體礦物平行排列成纖維。如石棉，纖維石膏等 粒狀：大小相近、不按一定規(guī)律排列的晶體，聚合在一起。 鐘乳狀：鈣質(zhì)溶液或膠體在巖石的孔洞或裂隙中，因水分蒸發(fā)，從同一基底向外逐層生長而成的圓錐形或圓柱形礦物集合體。 土狀：單體礦物看不清楚，常呈疏松粉末狀。 塊狀：細(xì)小的礦物顆粒緊密集合在一起，無一定排列形式。,2.1.1形態(tài),礦物集合體的形態(tài)有,鮞狀:膠體物質(zhì)圍繞著某質(zhì)點(diǎn)凝聚而成一個(gè)結(jié)核，一個(gè)個(gè)細(xì)小的結(jié)核聚合成集合體形似魚卵。,

3、塊狀集合體,顏色:指礦物新鮮表面的顏色.有淺色、深色之分.,* 不能單憑顏色鑒定礦物.,自色:某些礦物所具有特定的顏色.不受外界的影響。 如石英為無色透明,硫?yàn)辄S色.,他色:礦物因含有不同雜質(zhì)而表現(xiàn)的顏色.與礦物本身的性質(zhì)無關(guān) 如:石英含Mn而呈紫色,含C而呈黑色.,假色:礦物因具有裂隙、解理面及氧化膜而產(chǎn)生的光線干涉所呈現(xiàn)出的顏色.,2.1.2礦物的物理性質(zhì),1 顏色,顏色,是指礦物粉末的顏色 用毛瓷板（沒上釉的瓷板）刻劃檢驗(yàn)觀察的顏色. 有的礦物有好幾種顏色,但條痕比較固定的.可以作為鑒別礦物的重要標(biāo)志。,塊狀鐵黑色 土狀多為暗紅色,條痕為磚紅色,赤鐵礦Fe2O3:,磁鐵礦Fe3O4:條痕

4、是黑色的,2條痕,概念:指礦物表面對(duì)可見光的反射能力.即新鮮面上的光亮程度。 根據(jù)反射能力自強(qiáng)而弱分為: 1.金屬光澤： 方鉛礦、黃鐵礦 2.半金屬光澤：赤鐵礦 3.金剛光澤: 金剛石 4.玻璃光澤：長石、石英 （水晶） 5.油脂(脂肪)光澤：滑石或石英斷口 6. 絲絹光澤:纖維石膏 7.珍珠光澤:云母 8.土狀光澤:高嶺土,3光澤,4 硬度,概念:礦物抵抗外力機(jī)械作用的強(qiáng)度。是礦物軟硬程度的標(biāo)志,選取十種不同硬度的礦物為標(biāo)準(zhǔn)，按其軟硬程度將礦物分為十級(jí)，即摩氏硬度。它指的是礦物的相對(duì)硬度，并不是絕對(duì)硬度。,5解理與斷口,解理:礦物受外力作用時(shí)，沿一定方向裂破成平面的性質(zhì). 礦物受外力打擊后，

5、在任意方向破裂并呈各種凹凸不平的斷面，稱為斷口。 以解理面的完整程度分級(jí)：,方解石的三組解理,1.極完全解理:,2.完全解理:,方解石,3.中等解理,長石、角閃石,4.不完全解理:,5.無解理:,石英,云母,橄欖石,7 彈性、延展性,6 比重,2.1.3 常見的造巖礦物及其肉眼鑒定,P27表2-3,肉眼鑒定,即借助些簡單的工具如小刀、放大鏡、條痕板等,常見礦物就其化學(xué)成分而言，絕大多數(shù)為硅酸鹽，其余為氧化物、硫化物、鹵化物、碳酸鹽和硫酸鹽等,簡介幾種常見礦物,石英,SiO2,石英,方解石,Caco3,Return,白云石,白云石,CaMgCO3(OH)2,石膏,輝石,角閃石,角閃石,斜長石,R

6、eturn,正長石,白、黑云母,白云母,黑云母,Return,2.2 巖石,石英,長石,云母,花崗石,巖石：天然產(chǎn)出的具有一定結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的礦物集合體。,按成因分為,巖漿巖(magmatic rock),沉積巖(sedimentary rock),變質(zhì)巖(metamorphic rock),概念、形成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、典型巖石,2.2.1火成巖,概念：由巖漿侵入地下或噴出地表后冷卻凝結(jié)而成的巖石，又稱巖漿巖。,淺色礦物:石英,正長石,斜長石,白云母; 形成酸性、中性巖漿巖.,深色礦物:角閃石,輝石,橄欖石,黑云母; 形成基 性、超基性巖漿巖.,巖漿巖占地殼總質(zhì)量的95%,在三大巖類中，占有重要的地

7、位。,角閃石,石英,1 火成巖的物質(zhì)成份,2 火成巖的產(chǎn)狀,巖漿巖體產(chǎn)出的形狀、規(guī)模，與圍巖的接觸關(guān)系、分布特點(diǎn)及其產(chǎn)出的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境等有關(guān)。一般分為侵入巖體產(chǎn)狀和噴出巖體產(chǎn)狀。,侵入巖巖體的產(chǎn)狀,噴出巖巖體的產(chǎn)狀,吉林白頭山火山口湖天池,溶巖流,火山頸,火山口,結(jié)構(gòu):是指礦物的結(jié)晶程度,顆粒大小,形狀及礦物間組合方式所反應(yīng)出來的特征.,按結(jié)晶程度,(1)全晶質(zhì),全晶質(zhì)結(jié)構(gòu):巖石全部由結(jié)晶礦物組成的一種結(jié)構(gòu)，多見于深成巖和淺成巖中，如花崗巖、花崗斑巖。 半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：巖石中既有礦物結(jié)晶體，又有玻璃質(zhì)物質(zhì)，多見于噴出巖中，如流紋巖。,3 火成巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,結(jié)構(gòu):是指礦物的結(jié)晶程度,顆粒大小,形狀

8、及礦物間組合方式所反應(yīng)出來的特征.,按結(jié)晶程度,(2)半晶質(zhì)結(jié)構(gòu),(3)玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu),玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)：巖石全部由非晶質(zhì)所組成，均勻致密似玻璃，是由于巖漿急劇噴出地表，驟然冷凝，所有礦物來不及結(jié)晶就凝固而成，為噴出巖特有的結(jié)構(gòu)。,結(jié)構(gòu):是指礦物的結(jié)晶程度,顆粒大小,形狀及礦物間組合方式所反應(yīng)出來的特征.,按晶粒顆粒大小,顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu):礦物顆粒在肉眼下可以分辨，常見于深成巖中，如花崗巖。 隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：礦物顆粒非常細(xì)小，肉眼不可分辨，顯微鏡下可分辨常見于淺成巖和噴出巖中，結(jié)構(gòu)致密，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。 非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：顯微鏡下也觀察不到礦物晶粒的一種結(jié)構(gòu)，常見于火山熔巖中。,結(jié)構(gòu):是指礦物的結(jié)晶程度,顆粒大小,形狀

9、及礦物間組合方式所反應(yīng)出來的特征.,按晶粒相對(duì)顆粒大小,等粒結(jié)構(gòu):巖石中的礦物全部為顯晶質(zhì)顆粒，主要礦物顆粒大小大致相等。 不等粒結(jié)構(gòu)：組成巖石的主要礦物晶粒大小不等，相差懸殊。斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)：巖石中較大的礦物晶體被細(xì)小的晶粒或隱晶質(zhì)、玻璃質(zhì)礦物所包圍的一種結(jié)構(gòu)。較大的晶體礦物為斑晶；細(xì)小的晶粒或隱晶質(zhì)、玻璃質(zhì)為基質(zhì)。若基質(zhì)為顯晶質(zhì)時(shí)則稱似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)時(shí)稱斑狀結(jié)構(gòu)。（P34）,(1)塊狀構(gòu)造: 無定向排列,各部分均勻分布，花崗巖、閃長巖; (2)流紋構(gòu)造: 巖石中有不同顏色的條紋,拉長的氣孔等是熔巖流動(dòng)時(shí)物質(zhì)成份作定向排列所致. 如流紋巖. (3)氣孔構(gòu)造: 熔巖冷卻時(shí)

10、尚末逸出的氣體形成大小不一的氣孔.如玄武巖、安山巖 (4)杏仁構(gòu)造: 噴出巖的氣孔被后來的次生礦物所充填.,構(gòu)造:巖石中礦物集合體之間或礦物集合體與巖石其它組成部分之間的排列和充填方式。,氣孔構(gòu)造,杏仁構(gòu)造,致密構(gòu)造,1按形成環(huán)境和深度分類,(1)侵入巖,深成巖,淺成巖,(2)噴出巖,2.按SiO2含量（酸度）分類,酸性巖:SiO2 65% 多由淺色礦物組成 中性巖:SiO2 52-65% 顏色較深 基性巖:45-52% 顏色深 超基性巖:45% 顏色深,3km,4 火成巖的分類,5 火成巖的特征,常見巖漿巖,花崗巖(granite),深成侵入巖，多呈肉紅色、灰色或白色，主要礦物成份是石英和正

11、長石，全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，分布廣泛，性質(zhì)均勻堅(jiān)固,-花崗巖,次要礦物為黑云母、角閃石等。,正長石、石英,黑,云母,閃長巖(diorite),中性深成巖，淺灰至深灰色，其主要礦物成分為中性斜長石、角閃石其次為黑云母、輝石及石英等。呈等粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。,多與輝長巖或花崗巖共生，也可呈巖脈、巖床或巖蓋產(chǎn)出,3輝長巖(gabbro),輝長巖(gabbro)基性深成巖，呈黑色或灰黑色；礦物成分以基性斜長石和輝石為主，也含有少量的角閃石、橄欖石等。呈中、粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。,輝綠巖是基性淺成巖，呈暗綠或黑色，礦物成分與輝長巖相同。,基性噴出巖,呈黑、灰綠及暗紫等色。其主要礦物成分與輝長巖相同，多呈細(xì)

12、粒至隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，也有玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)和斑狀結(jié)構(gòu)。致密塊狀、氣孔構(gòu)造及杏仁狀構(gòu)造較普通，柱狀節(jié)理普遍發(fā)育。,流紋巖,安山巖,玄武巖(basalt),巖石致密堅(jiān)硬、性脆，抗壓強(qiáng)度高,概念:在地表或接近地表的常溫常壓環(huán)境下，各種既有巖石遭受外力地質(zhì)作用，又有經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積和固結(jié)成巖過程而形成的巖石。,2.2.2 沉積巖,沉積巖廣泛分布于地表，覆蓋面積約占陸地面積的75%，質(zhì)量約占地殼總質(zhì)量的5%。,先前巖石,常溫常壓,風(fēng)化剝蝕,破壞產(chǎn)物,原地或經(jīng)外力搬運(yùn),成巖作用,形成過程分為三個(gè)階段:,1.母巖在地表經(jīng)風(fēng)化作用破壞,形成碎屑或殘余產(chǎn)物;,2.風(fēng)化產(chǎn)物被各種外營力剝蝕搬運(yùn)至低處或海洋里沉積下來

13、;,3.松散沉積物經(jīng)壓縮、化學(xué)物質(zhì)的膠結(jié)、重結(jié)晶等作用固結(jié)成巖,1 形成,1.按成因分為,a.碎屑礦物：,原生礦物(石英、長石、白云母),b.粘土礦物：,c.化學(xué)沉積礦物：,d.有機(jī)物質(zhì)或生物遺骸,主要是由含鋁硅酸鹽類的母巖,經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用形成的新的不溶礦物。高嶺石、蒙脫石、水云母；顆粒細(xì)、親水性及可塑性強(qiáng)。,由純化學(xué)作用或生物化學(xué)作用從真溶液和膠體溶液中沉淀出來的礦物。方解石、白云石、石膏、巖鹽、鐵和錳的氧化物或氫氧化物等。,如貝殼、石油等,沉積巖的物質(zhì)組成,a.硅質(zhì)膠結(jié)物：,b.鐵質(zhì)膠結(jié)物：,c.鈣質(zhì)膠結(jié)物：,d.泥質(zhì)膠結(jié)物：,沉積巖的膠結(jié)物組成,在沉積巖礦物顆粒之間還有膠結(jié)物質(zhì)，就是把松

14、散沉積物聯(lián)結(jié)起來的物質(zhì)。,a.硅質(zhì)膠結(jié)物：,膠結(jié)成分為 巖石呈灰或灰白色，巖性堅(jiān)固、抗壓強(qiáng)度高，抗風(fēng)化及抗水性強(qiáng)。,b.鐵質(zhì)膠結(jié)物：,c.鈣質(zhì)膠結(jié)物：,d.泥質(zhì)膠結(jié)物：,膠結(jié)成分為 或 ；多呈紅色或棕色，巖石強(qiáng)度高，強(qiáng)度僅次于硅質(zhì)膠結(jié)，巖石軟弱，易風(fēng)化。,膠結(jié)成分為 、 的碳酸鹽，呈白色、青灰色，巖石較堅(jiān)固，但性脆具有可溶性。,膠結(jié)物為黏土物質(zhì)，多呈黃褐色，膠結(jié)的巖石硬度小、強(qiáng)度低易碎、易濕軟、斷面呈土狀。,膠結(jié)物與碎屑顆粒之間的相對(duì)含量和顆粒之間的相互關(guān)系。,膠結(jié)類型,碎屑結(jié)構(gòu),泥質(zhì)結(jié)構(gòu),化學(xué)結(jié)晶結(jié)構(gòu),生物結(jié)構(gòu),2 沉積巖的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造,沉積巖的結(jié)構(gòu),按顆粒大小: 礫狀結(jié)構(gòu)（2mm）；砂狀結(jié)構(gòu)

15、（20.05mm）；粉砂狀結(jié)構(gòu)（0.050.005mm）。 按形狀分(磨圓程度) : 園狀.棱角狀.結(jié)核狀、鮞狀,(1)碎屑結(jié)構(gòu),（2）泥狀結(jié)構(gòu),50%以上由0.005mm粘粒組成,主要為泥巖，頁巖等黏土巖所具有的結(jié)構(gòu)。,化學(xué)結(jié)晶結(jié)構(gòu) 由化學(xué)沉淀或膠體重結(jié)晶作用形成的結(jié)構(gòu)。一般包括鮞狀、結(jié)核狀、纖維狀、致密塊狀和粒狀結(jié)構(gòu)。 石灰?guī)r、白云巖等化學(xué)巖的主要結(jié)構(gòu),(3) 化學(xué)結(jié)晶結(jié)構(gòu),石灰?guī)r,白云巖,（4）生物結(jié)構(gòu),由30%以上生物遺體或碎片所組成的巖石結(jié)構(gòu)。 生物碎屑結(jié)構(gòu)、貝殼結(jié)構(gòu)、 珊瑚結(jié)構(gòu),沉積巖的構(gòu)造，是指沉積巖各個(gè)組成部分的空間分布和排列方式。,指形成過程中，由于沉積環(huán)境的變化，先后沉積的

16、物質(zhì)組分在顏色、礦物成分、碎屑顆粒大小等方面沿垂直方向發(fā)生變化而顯示出的成層現(xiàn)象。,（1）層理構(gòu)造,含義,沉積巖的構(gòu)造,沉積巖的層理構(gòu)造和層面構(gòu)造是沉積巖最重要的特征。,層 沉積物在一個(gè)基本穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境下，連續(xù)不斷地沉積所形成的單元巖層。是沉積巖中層狀構(gòu)造的一個(gè)基本單位，同一層內(nèi)巖石的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及顏色基本相同。 層面 層與層之間明顯的接觸面,a.水平層理：,b.波狀層理：,c.單斜層理：,d.交錯(cuò)層理：,當(dāng)層理面波狀起伏時(shí)，稱波狀層理。,層理與層面斜交時(shí)，稱單斜層理。,多組不同方向的斜交層理相互交錯(cuò)時(shí)，稱為交錯(cuò)層理。,當(dāng)層理與層面延長方向相互平行時(shí)，稱為平行層理。其中層理面平直時(shí)，稱水

17、平層理。,類型,水平層理 波狀層理 斜層理 交錯(cuò)層理,指巖層層面上的構(gòu)造特征，常見有波痕、雨痕及泥裂等。,（2）層面構(gòu)造,含義,波痕 沉積過程中，沉積物由于受風(fēng)力或水流的的波浪作用，在沉積巖層面上遺留下來的波浪的痕跡。,泥裂 黏土沉積物表面由于失水收縮而形成不規(guī)則的多邊形裂縫，裂縫內(nèi)常被泥沙、石膏等物質(zhì)充填。,雨痕 沉積物表面經(jīng)受雨點(diǎn)、冰雹打擊后遺留下來的痕跡。,1. 碎屑巖：火山碎屑巖、沉積碎屑巖；,礫巖、砂巖、粉砂巖,基底膠結(jié) 孔隙膠結(jié) 接觸膠結(jié),2.粘土巖: 如泥巖、頁巖、粘土等。 3化學(xué)巖、生物巖: 如石灰?guī)r、白云巖.,3 沉積巖的分類,4 常見的沉積巖 碎屑巖,礫巖及角礫巖,50%以

18、上大于2mm 的粗大碎屑,砂巖,50%以上20.05mm 的碎屑,礫巖,黏土巖 頁巖,一般由黏土脫水膠結(jié)而成，是介于碎屑巖與化學(xué)巖之間的過度類型。,砂巖泥巖互層,化學(xué)及生物巖-灰?guī)r,主要化學(xué)成分為碳酸鈣，巖性均一，易于開采加工，是用途很廣的建筑石料，但石灰?guī)r具有可溶性，易被地下水溶蝕，形成溶洞，對(duì)工程建筑地基滲漏和穩(wěn)定性影響較大。,巴黎圣母院,白云巖,純白云巖為白色，礦物成分主要是細(xì)小的白云石，強(qiáng)度比石灰?guī)r高，是一種良好的建筑材料。,概念:地殼中已形成的巖石（巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖），由于地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)等造成物理化學(xué)環(huán)境的改變，在高溫、高壓以及其他化學(xué)因素的作用下，使原來的巖石成分、結(jié)構(gòu)和

19、構(gòu)造發(fā)生改變?cè)僭焖纬傻男聨r石稱為變質(zhì)巖。,2.2.3 變質(zhì)巖,變質(zhì)巖巖性一方面受原巖的控制，保留原來巖石的某些特點(diǎn)；另一方面由于變質(zhì)作用的某些成因特點(diǎn)，其又與原巖有不同的成分和結(jié)構(gòu)特征。,變質(zhì)作用的因素：,（1）高溫（巖漿、地殼深處、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的熱）-重結(jié)晶、化學(xué)反應(yīng) 如石灰?guī)r大理巖（重結(jié)晶）、（2）高壓（上覆巖層的壓力、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或巖漿活動(dòng)的擠壓力）-如石榴子石、（3）新的化學(xué)成分的加入（熱液和揮發(fā)性氣體）-產(chǎn)生新的變質(zhì)礦物,變質(zhì)作用的類型,(1)接觸變質(zhì)作用 (2)動(dòng)力變質(zhì)作用 (3)區(qū)域變質(zhì)作用,巖漿侵入,（1）、變質(zhì)作用后所特征礦物,石榴子石、 綠泥石、蛇紋石、滑石,1變質(zhì)巖的礦物成分,（2）、與巖漿巖或沉積巖共有的礦物： 石英、鉀長石、鈉長石、白云母、黑云母等。,石榴石云母片巖薄片,石榴子石-黑色 石英 長石-灰色,片麻巖,2 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,概念:變質(zhì)巖的變質(zhì)程度、顆粒大小和連接方式。,變余結(jié)構(gòu) 是一種過渡結(jié)構(gòu)，巖石結(jié)構(gòu)變質(zhì)以后，重結(jié)晶作用不完全，原巖的礦物成分和結(jié)構(gòu)特征一部分被保留下來。 變晶結(jié)構(gòu) 變質(zhì)巖最重要的結(jié)構(gòu)，巖石在變質(zhì)作用過程中重結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu)。 碎裂結(jié)構(gòu) 巖石受擠壓應(yīng)力作用，礦物發(fā)生彎曲、破裂，甚至成碎塊或粉末狀后，又被粘結(jié)在一起所形成