岩石和地质构造-岩石.ppt

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1、第一章 岩石和地质构造1、概述地球是太阳系家族中的一员，是围绕太阳运转的九大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星）之一。外形为椭圆形球体。根据行星最新定义,在太阳系传统的九大行星中,只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交,不符合新的行星定义,因此被自动降级为“矮行星”。1.1基本特征地球半径:赤道半径6378.4km；两极半径6365.9km；平均半径6371.km。扁平率1/2970。地球密度:平均密度日5.52g/cm3；地表岩石平均密度日3；地心推测最大密度13g/cm3地球体积:1.083万亿k

2、m3;地球质量:5.9761024kg;地球表面积:5.1亿km2;地球年龄:60亿年1.2 地球结构地壳:地球表层的固体外壳,主要由岩石圈构成，洋壳厚约10km、陆壳厚约70km；均厚33km。上地幔地核下地幔地壳古登堡面莫霍面地幔：莫霍面以下，古登堡面以上部分（相当于蛋白），厚度约为2900Km。以650Km深度为界，分为上地幔和下地幔。上地幔由含Fe，Mg较多的硅酸盐矿物组成，在深度60250Km处呈熔融状态。故也称软流层。一般认为是岩浆的发源地。地核：古登堡界面以下至地心部分称为地核。（蛋黄）厚度约为3470Km，主要由比重较大的Fe和Ni物质组成。元素成份(%)O49.13Si26A

3、L7.45Fe4.2Ca3.45Na2.4Mg2.35K2.35H1合计98.332.主要造岩矿物2.1基本概念矿物：地壳中的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。如常见的石英（SiO2）、正长石（KAlSi3O3）、方解石（CaCO3）等。(P5)岩石:由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。岩石共分三大类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。矿物分晶体和非晶体，晶体矿物内组成矿物的元素支点（离子、原子或分子）在矿物内部按一定规律排列，形成稳定的结晶格子构造。如食盐晶体为正立方体、石英晶体为六方双锥晶体。沥青为非晶体。矿物化学成分和物理性质在一定条件

4、下是稳定的，当外界条件改变时，矿物化学成分和物理性质就会发生改变，形成新的次生矿物,这个过程称为风化作用。2.2.矿物的物理性质矿物的物理性质决定于矿物的内部成分和内部构造，矿物的物理性质是鉴别矿物的重要依据，物理性质包括：矿物的颜色、光泽、硬度、解理和断口。颜色矿物颜色是矿物对可见光波的吸收作用产生的,按成色原因分为自色、他色和假色。自色：是矿物固有的颜色，颜色比较固定。对造岩矿物来说，由于成分复杂，颜色变化很大。一般来说，含铁、锰多的矿物，如黑云母、普通角闪石、普通辉石等，颜色较深，多呈灰绿、褐绿、黑绿以至黑色；含硅、铝、钙等成分多的矿物，如石英、长石、方解石等，颜色较浅，多呈白、灰白、淡

5、红、淡黄等各种浅色。他色：是矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物的本身性质无关。他色不固定，随杂质的不同而异。如纯净的石英晶体是无色透明的，混入杂质就呈紫色、玫瑰色、烟色。由于他色不固定，对鉴定矿物没有太大意义。假色：是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起。如方解石解里面上常出现的虹彩；斑铜矿表面常出现斑驳的蓝色和紫色。2.2.2 光泽矿物表面呈现的光亮程度，是矿物表面反射率的具体表现，按其强弱分为金属光泽、半金属光泽、非金属光泽。矿物或矿物集合体表现不同光泽，主要有：（1）玻璃光泽：反光如镜，如方解石；（2）珍珠光泽：光线在解理面间多次折射和反射形成如珍珠以样光泽，如云母；

6、（3）丝绢光泽：光线反射相互干扰形成丝绢光泽，如绢云母；（4）油脂光泽：矿物表面不平，形成光线散射，如石英；（5）蜡状光泽：表面光泽呈蜡状，如蛇纹石；（6）土状光泽：矿物表面暗淡如土，如高龄石。硬度矿物抵抗外力刻画、碾磨能力，分十级：滑石、石膏、方解石萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石常见硬度：指甲22.5、铁刀刃35.5、玻璃55.5钢刀刃66.5。解理、断口矿物受打击后，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。如方解石、云母等。不具方向性的解理面称为断口，如石英。2.3常见的主要造岩矿物矿物鉴定主要是运用矿物的形态以及矿物的物理性质等特征来鉴定。一般

7、可从形态着手，然后再进行光学性质、力学性质及其它性质来鉴定。主要造岩矿物及特征见P9表2-2。P8-103.岩石岩石:它是地壳发展过程中的自然历史产物,是构成地壳的主要独立组份,由一种或几种矿物自然组合而成,具有稳定外形的固态集合体。岩石按成因共分三大类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。3.1岩浆岩基本概念形成于地下深处、含挥发成分的、高温而粘稠的硅酸盐熔融体就是岩浆，由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。主要化学成分有SiO2、TiO2、AL2O3、Fe2O3、FeO、MgO、MnO、CaO、K2O、Na2O。又称火成岩。岩浆按SiO2含量分为基性岩浆、酸性岩浆。基性岩浆富含钙、镁、铁，贫钾、钠，粘度

8、小。流动性大。酸性岩浆富含钾、钠、硅，贫钙、镁、铁，粘度大，流动小。岩浆岩按其冷凝环境分为深成岩（距地表约3km）、浅成岩（距地表0-3km）、喷出岩（火山岩）。岩浆岩产状岩浆岩产状岩浆岩的产状是反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征，常见的有：岩基：深成巨大的侵入岩体。范围很大，常与硅铝层连在一起，形状不规则，表面起伏不平，与围岩呈不规则接触。岩株：与围岩接触较陡，面积几平方公里或几十平方公里，下部与岩基相连。岩盘：岩浆冷凝成为上凸下平的透镜状侵入体，底部通过颈体和更大侵入体相连。岩床：岩浆沿层的围岩方向侵入，表面无突起，略为平整。岩脉：沿围岩裂隙冷凝成的狭长形的岩浆体。与围岩层方向相

9、交成垂直或近于垂直，垂直或大致垂直的称为岩墙。岩浆岩产状岩浆岩产状岩浆岩产状岩浆岩产状岩浆岩矿物成分组成岩浆岩的矿物成分复杂，按颜色分为深色矿物和浅色矿物两类。深色矿物：黑云母、角闪石、辉石和橄榄石等；浅色矿物：石英、正长石、斜长石及云母等。酸性岩类：SiO2含量65%，矿物成分以石英、正长石为主，少量黑云母及角闪石，颜色较浅，比重较轻。中酸性岩类：SiO2含量65%52%，矿物成分以正长石、斜长石、角闪石为主，并含有少量黑云母及辉石，颜色较深，比重较大。基性岩类：SiO2含量52%45%，矿物成分以斜长石、辉石为主，并含有少量角闪石及橄榄石，颜色深，比重叶较大。超基性岩类：SiO2含量 45

10、%，矿物成分以橄榄石、辉石为主，次为角闪石，一般不含硅铝矿物，颜色深，比重大。岩浆岩的结构和构造（1)岩浆岩的结构：岩浆岩的结构是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、形状及其结合情况。是岩浆成分和冷凝时物理环境综合反映。全晶结构：岩石全部由结晶矿物组成，多见于深成岩和浅成岩；半晶结构：由部分结晶质和部分未结晶的玻璃质矿物组成。多见于浅成岩；非晶质结构：由未结晶的玻璃质矿物组成。多见于火山岩；（2）岩浆岩的构造：是指矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况，构造特征取决于岩浆冷凝时的环境。块状构造：矿物在岩石中分布杂乱无章，不显层次，呈致密块状；流纹构造：岩熔流动时，不同颜色的条纹和气孔定向排列形

11、成的构造；气孔构造：岩浆凝固时，内部气体未及时排出而在岩石中形成气孔；杏仁状构造：岩石中的气孔被后期物质充填而形成的类似杏仁的构造。常见岩浆岩（1)岩浆岩的分类及鉴定方法根据岩浆岩的形成条件、产状、矿物成分和结构、构造等方面，将岩浆岩分成三类，即深成岩、浅成岩、喷出岩。岩浆岩分类表见表2-3（P13)P12-13(2)岩浆岩的肉眼鉴定方法确定岩浆岩的产状：对岩石标本鉴定前，先确定它的野外产状；结合产状：观察岩石的结构构造；鉴定矿物成分：根据矿物的颜色、晶形、解理特征等，初步确定几种主要造岩矿物矿物，确定初始定名。精确定名应根据室内仪器分析确定。（3）常见岩浆岩酸性岩类：花岗岩、花岗斑岩、流纹岩

12、。花岗岩：是深成侵入岩，多呈肉红色、灰色或灰白色，主要矿物成分为石英和正长石，其次为黑云母、角闪石及其他矿物。多为全晶质等粒结构，块状构造。花岗岩分布较广，材质均匀坚硬，是较好的建筑材料。花岗斑岩：浅成花岗岩，成份与花岗岩相同，斑状结构，斑晶为长石或石英，石基多由细小的石英、长石构成。流纹岩：是喷出岩，呈岩流产出，常呈灰白、紫灰或褐黄色，流纹构造，斑状结构，斑晶为长石和石英。中性岩类：正长岩、正长斑岩、粗面岩、闪长岩、闪长玢岩、安山岩。正长岩：是深成侵入岩，肉红色、浅灰或浅黄色，全晶等粒结构，块状构造，主要矿物成份为正长石、其次为黑云母、较角闪石，石英较少，物理力学性质与花岗岩相似，强度略低，

13、易风化。正长斑岩：浅成侵入岩，斑状结构，斑晶主要为正长石，石基致密，棕红色或浅红褐色。粗面岩：为喷出岩，常成浅灰、浅褐黄或淡红褐色，斑状结构，斑晶为正长石，石基为隐晶质，具细小孔，表面粗糙。闪长岩：为深成侵入岩，灰白、深灰至黑灰色，主要矿物成分为斜长石、角闪石，其次为黑云母和辉石。全晶等粒结构，块状构造。闪长岩结构致密，强度高，具较强的韧性和抗风化能力。闪长玢岩：浅成侵入岩，灰色或灰绿色，成分与闪长石相似，斑状结构，斑晶为斜长石或角闪石。岩石中常有绿泥石、高岭石和方解石等次生矿物。安山岩：为喷出岩灰色、紫色或灰紫色，斑状结构，斑晶为斜长石，气孔或杏仁状构造。基性岩类：辉长岩、辉绿岩、玄武岩。辉

14、长岩：是深成侵入岩，灰黑至黑色，全晶等粒结构，块状构造。主要矿物成分为斜长石和辉石、其次为橄榄石、角闪石和黑云母。辉绿岩：是浅成侵入岩，灰绿或黑绿色，具特殊的灰绿结构（辉石充填于斜长石晶体格架中），成分与辉石相似，但常含有方解石和绿泥石等矿物。玄武岩：为喷出岩，灰黑至黑色，成分与辉石相似，呈隐晶质细粒或斑状结构，气孔或杏仁状构造。致密坚硬、性脆。3.2、沉积岩沉积岩：在地表和地表下不太深的地方，由松散堆积物在温度不高(低于200oC）、压力不大（小于1500个大气压）的条件下，经过长期压密、胶结、重结晶等作用形成的层状岩石，是地球表面分布最广的一种岩石。松散堆积物来源：地表岩石的风化物质、火山

15、物质、宇宙物质、有机物质等母岩碎屑物质化学物质宇宙物质火山物质不容残余物质有机物质沉积物风 化沉积沉积岩海水或湖水Na-K-Ca-Mg-Si沉淀作用物理和化学作用搬运改造成岩交代沉积岩成因图解沉积岩的物质组成和分类物质组成沉积岩主要由下列物质组成碎屑物质：岩石经物理风化作用产生的碎屑物质，其中大部分化学性质较稳定，为难溶于水的矿物（石英、长石等）和岩石碎屑、火山碎屑、郧石等。粘土矿物：主要是一些含铝硅酸盐类矿物的岩石经化学作用而形成的次生矿物，如高岭石，矿物颗粒小于0.005mm，具亲水性、可塑性及膨胀性。化学沉积物：由化学作用及生物作用，从溶液中沉淀或结晶而形成的矿物，如方解石、白云石、石盐

16、等有机质及生物残骸：由生物残骸及有机化学变化而形成的物质，如贝壳、泥炭等。粘土矿物、方解石、白云石、有机质等是沉积岩区别于岩浆岩的重要特征。分类：根据物质组成特点，分为三类碎屑岩类：主要由碎屑物质组成的岩石，如砂岩、砾岩等。粘土岩类：主要由粘土矿物和其它矿物的粘土粒组成，如页岩、泥岩；化学及生物化学岩类：主要由方解石、白云石等碳酸岩类矿物和部分有机物组成的岩石。如石灰岩、白云岩。沉积岩的结构和构造沉积岩的结构反映沉积岩的物质组成、颗粒大小及其形状等，一般分为碎屑结构、泥质结构、结晶结构、生物结构等。碎屑结构：由碎屑物质被胶结物胶结而成，按碎屑粒径可分为砾状结构（大于2mm)、砂质结构（2-0.

17、005mm)、粉砂质结构（小于0.005mm)碎屑结构的岩石按胶结物可分为：硅质胶结、铁质胶结、钙质胶结、泥质胶结。泥质结构：由小于0.005mm粘土质点组成，如泥岩、页岩。结晶结构：由溶液沉淀或重结晶所形成的结构，如石灰岩生物结构：由生物遗体或碎片构成，如贝壳结构。沉积岩构造指沉积岩内部物质组成的空间分布及其相互间的排列关系，沉积岩最主要的构造为层理构造，层理为沉积岩成层性质，反映沉积环境，先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和成分上发生相应变化，从而显示出来的成层现象，成为层理构造，常见的层理有水平层理、斜层理、交错层理、。1 1、水平层理。由平直且与层面平行的一系列细、水平层理。由平直且

18、与层面平行的一系列细层组成的层理。见于细粒岩石中，在比较稳定层组成的层理。见于细粒岩石中，在比较稳定的水动力条件下沉积而成。的水动力条件下沉积而成。2 2、单斜层理。有一系列与层面斜交的细层组成，、单斜层理。有一系列与层面斜交的细层组成，细层与上下层面斜交，上下层面平行。有单向细层与上下层面斜交，上下层面平行。有单向水流造成的。水流造成的。3 3、交错层理。由多组不同方向的斜层理互相重、交错层理。由多组不同方向的斜层理互相重叠而成的，由于水流运动方向频繁造成的。叠而成的，由于水流运动方向频繁造成的。4 4、尖灭层：一端较厚，另一端较厚以至消灭。、尖灭层：一端较厚，另一端较厚以至消灭。5 5、透

19、镜体：两端尖灭，而中间较厚。、透镜体：两端尖灭，而中间较厚。层面：层于层之间的分界线层面：层于层之间的分界线岩层厚度：从顶面到底面的垂直距离岩层厚度：从顶面到底面的垂直距离a.水平层理水平层理b.单斜层理单斜层理c.交错层理交错层理d.透镜体和尖灭层透镜体和尖灭层常见的沉积岩课本的P18有一个分类简表，课后认真对照查阅砾岩P153.3 3.3 变变 质质 岩岩 地壳中已形成的岩石（包括岩浆岩、沉积岩和变质岩）受到来自地球内部的高温，高压和化学活动性流体的作用，破坏了原来的平衡状态，发生了物理和化学变化，使原岩在矿物成分和结构、构造上发生了改变，这种作用称为变质作用。经变质作用形成的岩石称变质岩

20、。常见的变质岩：有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大理岩、石英岩、变粒岩、浅粒岩、麻粒岩、榴辉岩、矽卡岩等。3.3.1 变质作用因素和类型变质作用因素和类型1 1、影响因素、影响因素1 1）温度：使岩石中矿物再结晶作用，非晶矿物变为结晶矿物；结晶细小）温度：使岩石中矿物再结晶作用，非晶矿物变为结晶矿物；结晶细小的矿物变为结晶粗大矿物。的矿物变为结晶粗大矿物。矿物之间重新组合而产生新矿物。如：石灰石与二氧化硅成硅灰石。矿物之间重新组合而产生新矿物。如：石灰石与二氧化硅成硅灰石。2 2）压力：静压力，如重力，斜长石和橄榄石变成石榴子石）压力：静压力，如重力，斜长石和橄榄石变成石榴子石 定向压力，使岩石

21、呈塑性状态，垂直压力方向上重新排列定向压力，使岩石呈塑性状态，垂直压力方向上重新排列3 3）化学性活泼的气体和液体：岩浆入侵时，与围岩发生反应成新矿物。）化学性活泼的气体和液体：岩浆入侵时，与围岩发生反应成新矿物。、变质作用类型、变质作用类型1 1）接触变质作用：岩浆入侵与围岩接触，温度占主导地位。变质程）接触变质作用：岩浆入侵与围岩接触，温度占主导地位。变质程度深浅与距离侵入体的远近有关。靠近侵入体变质程度深。度深浅与距离侵入体的远近有关。靠近侵入体变质程度深。2 2）区域变质作用：在区域构造应力场作用下，几千或几万平方公里，）区域变质作用：在区域构造应力场作用下，几千或几万平方公里，重结晶

22、显著，片理明显，鞍钢及河北迁安矿山。重结晶显著，片理明显，鞍钢及河北迁安矿山。3 3）混合岩化作用：区域变质岩体与岩浆状的流体形成新岩石）混合岩化作用：区域变质岩体与岩浆状的流体形成新岩石4 4）动力变质作用：定向压力，与断层伴生，破碎带上形成糜棱岩、）动力变质作用：定向压力，与断层伴生，破碎带上形成糜棱岩、压碎岩压碎岩、变质岩的结构、变质岩的结构1.变余结构变余结构:变质岩中还存在变质前原来岩石变质岩中还存在变质前原来岩石的结构特征的结构特征-即变质不完全，如泥质砂岩。即变质不完全，如泥质砂岩。2.变晶结构变晶结构结晶结构是经过重结晶作用形成的结晶结构是经过重结晶作用形成的3.碎裂结构碎裂结

23、构定向压力定向压力,发生破裂发生破裂,形成碎块又胶结在一起形成碎块又胶结在一起、变质岩的构造、变质岩的构造1.板状构造:片理厚，片理面平直，颗粒细密，光泽微弱，沿片理面裂开呈厚度一致的板状2.2.千枚状构造千枚状构造:片理片理薄薄，片理面，片理面较较平直，颗粒平直，颗粒细密细密，丝绢丝绢光泽，沿片光泽，沿片理面裂开呈理面裂开呈千枚状千枚状3.3.片状构造片状构造:片理片理很薄很薄，片理面富积，片理面富积，平行排列平行排列，光泽很强，沿片理，光泽很强，沿片理面容易裂开呈面容易裂开呈不规则的薄片不规则的薄片4.4.片麻状构造片麻状构造:片理面片理面很不规则很不规则，颗粒，颗粒粗大粗大，粒状矿物呈条

24、带状分布粒状矿物呈条带状分布，少量片状，少量片状/柱状矿物相间断续平行排列，沿柱状矿物相间断续平行排列，沿片理面片理面不容易不容易裂开裂开5.5.块状构造块状构造:岩石主要由粒状矿物组成，成致密块状构造块状构造板状构造千枚状构造片状构造片麻状构造五、变质岩的分类及主要特征五、变质岩的分类及主要特征（一）分类（一）分类首先是根据构造特征首先是根据构造特征其次是结构和矿物其次是结构和矿物分类见表分类见表2-52-5。（。（Pg22Pg22）P17 P17（二）主要变质岩（二）主要变质岩片状矿物或柱状矿物按一定平面-片理构造面定向排列,片理成因复杂,受压力、原岩层理、节理等控制,可与原岩层理面斜交。

25、板岩：板岩：具有板状结构。主要具有板状结构。主要由页岩、泥质粉砂岩等变质由页岩、泥质粉砂岩等变质而来。具变余泥质结构，重而来。具变余泥质结构，重结晶不明显。加工成各种石结晶不明显。加工成各种石板。可作隔水层。板。可作隔水层。千枚岩：千枚岩：具千枚状构具千枚状构造。基本上重结晶。造。基本上重结晶。矿物成分主要有绢云矿物成分主要有绢云母、绿泥石、石英等。母、绿泥石、石英等。具显微变晶结构。性具显微变晶结构。性质较软弱，易风化。质较软弱，易风化。大理岩：大理岩：由钙、镁碳酸盐类沉积岩变质形由钙、镁碳酸盐类沉积岩变质形成。主要矿物成分为方解石、白云石。具成。主要矿物成分为方解石、白云石。具粒状变晶结构

26、，块状结构。可作建材和装粒状变晶结构，块状结构。可作建材和装饰材料。饰材料。片岩：具有片理构造，一般为磷片变晶结构、纤维状变晶结构。常见矿物有云母、绿泥石、滑石、角闪石等。粒状矿物以石英为主。强度较低，易分化。片麻岩：片麻岩：具有片麻状结构。中粗粒鳞片状变晶结构。由各种沉积岩、岩浆岩和原已形成的变质岩经变质作用而成。变质程度较深，矿物大都重结晶。主要矿物为长石、石英、黑云母、角闪石等。变质岩的性质变质岩的工程性质与原岩密切相关，往往与原岩的性质相似或相近。一般情况下，由于原岩矿物成分在高温高压下重结晶的结果，岩石的力学强度较变质前相对增高。但是，如果在变质过程中形成某些变质矿物，如滑石、绿泥石

27、、绢云母等，则其力学强度(特别是抗剪强度)会相对降低，抗风化能力变差。动力变质作用形成的变质岩(包括碎裂岩、断层角砾岩、糜棱岩等)的力学强度和抗水性均甚差。变质岩的片理构造(包括板状、千枚状、片状及片麻状构造)会使岩石具有各向异性特征，工程建筑中应注意研究其在垂直及平行于片理构造方向上工程性质的变化。岩浆岩、沉积岩、变质岩特征表岩岩类类地地质质特征特征岩岩浆浆岩岩沉沉积积岩岩变质变质岩岩主要主要矿矿物成分物成分全部为从岩浆岩中析出的原生矿物，成分复杂，较稳定，浅色矿物有石英、长石、白云母；深色矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等次生矿物占主要成分，成分单一，常见的有：石英、长石、白云母、方解石

28、、白云母石、高岭石除具有变质前原来岩石矿物，如石英、长石、云母闪角石、辉石、方解石、白云石、高岭石等外，尚有经变质作用产生的矿物，如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等结结构构以结晶粒状、斑状结构为特征以碎屑、泥质及生物碎屑结构为特征，部分为成分单一结构，肉眼不易分辨以变晶结构等为特征构造构造具块状、流纹状、气孔状、杏仁状构造具层理构造多具片理构造成因成因直接由高温熔融的岩浆冷凝而成主要由先成岩石的风化产物，经压密、胶结、重结晶等成岩作用而形成有先成的岩浆岩、成积岩和变质岩，经变质作用而形成三大岩类肉眼鉴别鉴别岩石有很多方法，最基本的是根据岩石外观特征，用肉眼和简单工具（放大镜和小刀）一、岩浆岩：先观看颜色，其次是岩石的结构和构造，最后分析岩石的主要矿物成分。如结晶较好的为深成岩、气孔构造为喷出岩。二、沉积岩：先观察岩石结构，结合岩石的其它特征，先确定大类，然后确定岩石名称。如根据结构确定为化学岩、石灰岩遇盐酸起泡，白云岩不起泡，泥灰岩泡沫混浊等；变质岩：先观察岩石构造将变质岩区分片状或块状，再进一步确定。作业：岩石分哪几类？简述各类名称及主要特征