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1、第一章 矿物和岩石,工程地质,1.2主要造岩矿物,1.3岩浆岩,1.4沉积岩与变质岩,退出,1.2主要造岩矿物,岩石(rock)是在地质作用下产生的由一种或多种矿物以一定方式结合而成的天然集合体。岩石按成因分为：岩浆岩(igneous rock)、沉积岩(sedimentary rock)、变质岩(Metamorphic rock)三大类。,sio2,含Fe元素的sio2,1.2.1 矿物的基本概念,矿物：存在于地壳中天然形成的、具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。造岩矿物：构成岩石的矿物，常见的有石英（SiO2），正长石(KAlSi3O8)、方解石(CaCO3)等。自然元素：由一种
2、元素组成的矿物(或称自然元素矿物)，如自然金(Au）、金刚石（C）、自然硫（S）等；化合物矿物：由两种或两种以上元素组成的矿物称为，如岩盐（NaCl）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）等。人造矿物：某些人工合成的矿物，虽然它们与自然矿物类似，并不是真正意义上的矿物，故在其名称前冠以“人造”或“合成”二字，如人造金刚石、人造水晶、人造红宝石等，以示与真正矿物的区别。,1.2.2 矿物的物理性质1、颜色（color）,自色：矿物固有的颜色，颜色比较固定深色矿物：含铁、锰多的矿物灰绿、褐绿、黑绿、黑色。如：黑云母（黑色）、角闪石（绿黑色、黑色）、辉石（黑绿色、黑色）、橄榄石（浅黄绿、橄榄绿色）
3、浅色矿物：含硅、铝、钙多的矿物白色、灰白、淡红、淡黄。如：石英（乳白、无色）、斜长石（灰白色）、方解石（白色、无色）他色：矿物混入某些杂质所引起的，与矿物的本身性质无关如：石英，含铁后呈现紫色、含碳后呈现黑色。方解石，因杂质渗入而常呈白、黄、浅红、绿、蓝等色假色：由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的如：方解石（解理面的彩虹）、斑铜矿（表面班驳的蓝色、紫色）,由于他色不固定，不能用他色来鉴定矿物,2、矿物的形态 分为固态和液态。绝大多数矿物呈固态，只有极个别的矿物呈液态，如自然汞（Hg）。固态矿物按其内部构造可分为晶质矿物和非晶质矿物，晶质矿物（结晶矿物）：当组成矿物的原子
4、、离子或分子等内部质点呈有序规则排列时，如方解石、食盐（立方晶体格架）见图1-2。非晶质矿物：内部质点呈无序排列的矿物，故没有规则的外形。常见的有玻璃矿物和胶体矿物两种。非晶质矿物可以由胶体凝聚形成（如蛋白石），也可以由高温蓉蓉状的火山物质经迅速冷却而成（如火山玻璃）。非晶质矿物在自然界中经过漫长的地质历史时间可逐渐转化为晶质矿物，这种作用称为“脱玻化”作用。,（一）常见的矿物单体形态,片状、鳞片状如云母、绿泥石等。,云母,绿泥石,（一）常见的矿物单体形态,板状斜长石、板状石膏等,斜长石,板状石膏,（一）常见的矿物单体形态,柱状角闪石（长柱状）、辉石（短柱状）等。,角闪石,辉石,（一）常见的矿
5、物单体形态,立方体状如岩盐、黄铁矿等。,黄铁矿,（一）常见的矿物单体形态,菱面体壮如方解石、白云石等。,方解石,白云石,（二）常见的集合体形态,粒状（如橄榄石）、块状（如石英）、土状（如高岭石）,橄榄石,石英,高岭石,（二）常见的集合体形态,鲕状（如赤铁矿）、豆状、肾状（赤铁矿）,赤铁矿,（二）常见的集合体形态,纤维状（如石棉、纤维石膏等）,石棉,（二）常见的集合体形态,钟乳状（如褐铁矿等）,褐铁矿,3、条痕（streak）,条痕：矿物在白色无釉的瓷板上划擦时留下的粉末痕迹色，避免了他色和假色的干扰更稳定范围：透明矿物的粉末多因为反射而呈现白色，鉴定意义不大；因此常用于鉴定不透明物质方法：将矿
6、物在白色无釉瓷板划擦所留下的粉末颜色,矿物颜色与条痕不一定相同如：黄铁矿黄色，条痕为黑色。赤铁矿赤红、铁黑、钢灰，条痕为樱红色。,4、光泽（luster）,按其强弱程度：金属光泽指矿物平滑表面反射光强烈闪耀。如：方铅矿、黄铁矿。半金属光泽反射强。如：磁铁矿、赤铁矿。非金属光泽造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。1.玻璃光泽 状若玻璃板反光，如长石、方解石解理面2.珍珠光泽 状若珍珠或贝壳内面出现的乳白色采彩光，如云母3.丝娟光泽 出现在纤维状矿物集合体表面，状若丝绢，如纤维石膏、娟云母等4.油脂光泽 状若染上油脂后的反光，多出现在矿物凹凸不平的端口上，如石英断口5.金刚光泽 矿物平面反光较强，状若
7、钻石，如金刚石等6.土样光泽 矿物表面反光暗淡如土，如高岭石和某些褐铁矿等。,5、硬度（hardness）指矿物抵抗外力作用（如压入、研磨）的能力,指甲刻画石膏晶体表面测定其硬度，可知约为22.5,绝对硬度：测定绝对硬度要用特殊装置，以矿物磨光面抵抗金刚角锥压入的能力（按角锥需施压力计算）为标志相对硬度：以实际矿物为标准，称为摩氏硬度计，分十度1.滑石 2.石膏 3.方解石 4.萤石 5.磷灰石 6.正长石 7.石英 8.黄玉 9.刚玉 10.金刚石,常用指甲（22.5)、铁刀刃(33.5)、玻璃(55.5)、钢刀刃(66.5)来鉴别矿物的硬度,矿物硬度确定：根据两种矿物对刻时相互是否刻伤的情
8、况而定,6、解理（cleavage）、断口（fracture）,云母的一组完全平行解理,石盐的三组近直交解理,在外力敲打下沿一定结晶平面破裂的固有特性，称解理，裂开的光滑平面成为解理面，解理面一般平行于晶体格架中质点最紧密、联结力最强的面，因为垂直这种面的联结力最弱，晶粒易于平行此面破裂。不具有节理的矿物，在锤击后沿任意方向产生不规则断裂，不具方向性的不规则断裂面，称断口解理的完全程度和断口是互相消长的，解理完全时不显断口,7、透明度 矿物透过可见光的程度 分为透明矿物、半透明矿物、不透明矿物。大部分金属、半金属光泽矿物都是不透明矿物，如方铅矿、黄铜矿磁铁矿等；玻璃光泽矿物均为透明矿物，如石英
9、晶体和方解石晶体；介于二者之间的为半透明矿物。,8、密度 取决于组成元素的相对原子质量和晶体结构的紧密程度,1.2.3 常见的主要造岩矿物,石 英,正长石,斜长石,云 母,角闪石,辉石,橄榄石,方解石,白云石,滑石,绿泥石,硬石膏,石膏,黄铁矿,赤铁矿,高岭石,蒙脱石,正长石,黄铜矿,方铅矿,褐铁矿,磁铁矿,红柱石,1.3岩浆岩,岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩地壳的64.7%为岩浆岩、27.4%为变质岩、7.9%为沉积岩陆地表面的75%和几乎全部洋底为沉积岩。,1.3 岩浆岩（火成岩）1、概述,定义：由岩浆冷凝固结而形成的岩石称为岩浆岩，也称火成岩元素组成：O、Si、Al、Fe、Mg、C
10、a、Na、K、Ti等八种占岩浆岩总量的98%。称为造岩元素化学成分：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O、H2O等10种占98依冷凝成岩浆岩的地址环境不同，将岩浆岩分为两大类：1、侵入岩深成岩：岩浆侵入地壳某深处（约距地表3km）冷凝而成的岩石，由于岩浆压力和温度较高，温度降低缓慢，组成岩石的矿物结晶良好浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石，由于岩浆压小，温度降低较快，组成岩石的矿物结晶较细小2、喷出岩：岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表，在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差,岩浆岩的产状 指岩浆体的形态大小
11、及其与围岩的关系,侵入岩的主要产状有岩基、岩株、岩脉、岩盘、岩床等喷出岩的主要产状有火山锥和熔岩流等,本次课堂内容小结,2、岩浆岩矿物成分,根据颜色分为：浅色矿物（硅铝质矿物）：石英、正长石、斜长石、白云母等深色矿物（铁镁质矿物）：黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等化学成分分类：岩浆岩的主要化学成分是SiO2，故以其含量变化作为分类依据,3、岩浆岩结构,一、按岩石中矿物结晶程度划分1.全晶质结构岩石全部由结晶质矿物组成，多见于深成岩和浅成岩中2.半晶质结构岩石由结晶质矿物和非结晶矿物组成，多见于浅成岩和喷出岩3.非晶质结构(玻璃质结构)岩石全部由结晶质矿物组成，喷出岩结构二、按岩石矿物颗粒绝对大小
12、划分1.显晶质结构岩石全部由结晶颗粒较大的矿物组成，用肉眼和放大镜可以辨认，根据颗粒大小又分为：粗粒结构（粒径5mm）中粒结构（粒径25mm）细粒结构（粒径0.22mm）微粒结构（粒径0.2mm）2.隐晶质结构岩石全部由结晶微小的矿物组成，用肉眼和放大镜均看不见晶粒，只有在显微镜下可识别，是浅成岩和喷出岩的结构3.玻璃质结构岩石全部由非晶质组成，是喷出岩的结构三、按岩石矿物颗粒相对大小划分1.等粒结构岩石中矿物全是显晶质粒状，同种主要矿物结晶颗粒大小大致相等，是深成岩结构2.不等粒结构岩石中主要矿物的颗粒大小不等，且粒度成连续变化,显晶质（微粒结构）,显晶质（粗粒结构）,半晶质结构（斑状结构）
13、,玻璃质,3.斑状结构和似斑状结构岩石由两组直径相差甚大的矿物颗粒组成，大晶粒散布在细小晶粒中，大的叫斑晶，小的叫基质基质为隐晶质或玻璃质的不等粒结构，称斑状结构；基质为显晶质的且成份与斑晶相同的不等粒结构，称似斑状结构,4、岩浆岩构造,岩浆凝固时，挥发性的气体未能及时逸出，以致在岩石中留下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞（喷出岩）,若气孔被后期矿物填充所形成的一种形似杏仁的构造（喷出岩）,矿物在岩石中分布杂乱无章，不显层次，呈致密块状（全部侵入岩和部分喷出岩）,由一些不同颜色的条纹和拉长的气孔等定向排列所形成的流动构造(主要喷出岩）,块状构造,流纹构造,5、岩浆岩常见类型,花岗岩,流纹岩,深成
14、侵入岩，肉红色、灰色、灰白色，次要矿物为黑云母、角闪石等全晶质等粒结构，块状构造,一、酸性岩类主要矿物为石英和正长石,花岗斑岩,浅成侵入岩，成分与花岗岩同，斑状结构，斑晶为长石或石英，块状构造,喷出岩，灰白、紫灰、浅黄褐色，隐晶质斑状结构，斑晶为长石或石英，基质为玻璃体，流纹构造,（化学成分）,二、中性岩类主要矿物为正长石,正长岩,深成侵入岩，肉红、浅灰、浅黄色，次要矿物为黑云母和角闪石，全晶质等粒结构，块状构造,粗面岩,喷出岩，浅灰、浅灰黄和淡红等色，具斑状构造，斑晶主要为正长石，基质为隐晶质，块状构造,正长斑岩,浅成侵入岩，棕灰、浅红褐色，斑状结构，斑晶为正长石，基质为细粒或隐晶质，块状构
15、造,闪长岩,安山岩,主要矿物为斜长石、角闪石,深成侵入岩，灰白、深灰、黑灰色，次要矿物为黑云母和辉石，全晶质等粒结构，块状构造,喷出岩，灰色、紫色、灰紫色，斑状结构，斑晶为斜长石，气孔或杏仁构造,闪长玢岩,浅成侵入岩，灰色、灰绿色，成分与闪长岩同，斑状结构，斑晶主要为斜长石或闪石，块状构造,玄武岩,辉长岩,三、基性岩类主要矿物为斜长石和辉石,深成侵入岩，灰黑至黑色，次要矿物有橄榄石、角闪石和黑云母，全晶质等粒结构，块状构造,辉绿岩,浅成侵入岩，灰绿、黑绿色，成分与辉长岩相似，细粒结构，块状构造,喷出岩，灰黑至黑色，成分与辉长岩相似，呈隐晶质细粒或斑状结构，气孔或杏仁构造,橄榄岩,四、超基性岩类
16、主要矿物为橄榄石和辉石,深成侵入岩，深绿色，主要矿物，橄榄石，辉石，中粒等粒结构，块状构造,1.4.1 沉积岩1、概述,定义：在地表和地表下不太深的地方，常温常压条件下，由母岩风化剥蚀产物和生物遗体经搬运、沉积、固结等作用过程所形成的岩石。化学成分：与岩浆岩平均化学成分相似，区别是富含有机质，岩浆岩几乎没有物质成分：沉积岩中已发现的160余种，常见20余种。除母岩原有的矿物外，还有粘土、胶体矿物、易溶矿物、生物遗体和有机质等这些沉积岩特有的表生物质组分。分布：主要分布于地表，约占陆地表面的75,沉积岩的形成,2、沉积岩的物质组成,1.碎屑物质先成岩石经物理风化作用的碎屑物质组成，大部分化学性质
17、稳定、难溶于水的原生矿物的碎屑，如石英、长石、白云母等2.黏土矿物含铝硅酸盐类矿物的岩石，经化学风化作用形成的次生矿物，如高岭石、微晶高岭石、水云母等3.化学沉积矿物由纯化学沉积或生物化学沉积作用，从溶液中沉淀结晶产生的沉积矿物，如方解石、白云石、石膏、石盐、铁、锰的氧化物或氢氧化物4.有机及生物残骸由生物残骸或有机化学变化而成的物质，如贝壳、泥炭及其它有机质等,3、沉积岩结构,碎屑结构（可进一步分为）,胶结物的成分硅质胶结铁质胶结钙质胶结泥质胶结,胶结类型基底胶结孔隙胶结接触胶结,泥质结构：d 0.005mm的粘土质点组成结晶结构：由溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构，如石灰岩、白云岩生物结构
18、：由生物遗体或碎片所组成，如珊瑚、贝壳结构等,按碎屑粒径大小 砾状结构 d 2mm 砂状结构 d 2-0.05mm 粉砂状结构d 0.050.005mm,4、沉积岩构造,层理构造：水平层理 斜层理 波状层理 粒序层理层面构造有：波痕 泥裂 雨痕,水平层理,交错层理,泥裂,波痕,5、沉积岩常见类型,砾岩,砂岩,粉砂岩,碎 屑 岩 类,火山角砾岩,火山碎屑岩,沉 积 碎 屑 岩,（结构）,页岩,粘土岩类,泥岩,石灰岩（灰岩）,白云岩,化学及生物化学岩类,含三叶虫化石的石灰岩,变质岩1、概述,定义：在变质作用产生的岩石。原来已存在的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩），在地壳中受到高温、高压及新化学成分加
19、入的影响，在固态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。变质作用：在变质因素的影响下，促使岩石在固体状态下改变其成分，结构和构造的作用。引起变质作用的因素主要是1.高温2.高压3.新的化学成分的加入矿物成分：除保留原来岩石的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石等外，由于发生变质作用而产生了许多新的变质矿物，如石榴石、滑石、绿泥石、蛇纹石等。,根据变质岩特有的变质矿物，可把变质岩与其它岩石区别开来。,2、变质岩结构,变质岩基本都是结晶结构变晶结构：因变质作用使矿物重结晶所形成的结构称“变晶结构”。分鳞片状变晶结构、纤维状变晶结构和粒状变晶结构 变余结构：如果变质作用进行得
20、不彻底，在形成得变质岩中还残留有变质前原来岩石得结构特征时，称为“变余结构”。比如积形成的砂砾岩，变质后还保留着砾石和砂粒的外形。有时甚至砾石成分发生了变化，其轮廓仍然很清楚 碎裂结构：岩石在低温下受定向压力作用，当压力超过其强度极限时发生破裂、错动、形成碎块甚至粉末后又被胶结在一起的结构，它是动力变质岩中常见结构，又分为碎裂、碎斑、糜棱结构,变质岩的形成,3、变质岩构造,片理构造1.板状构造片理厚，片理面平直，基本没有重结晶，颗粒细密，光泽微弱，沿片理面裂开则呈厚度一致的板状，如板岩2.千枚状构造片理薄，片理面较平直，重结晶不明显，颗粒细密，容易裂开成千枚状，呈丝娟光泽，如千枚岩3.片状构造
21、重结晶明显，片状或柱状矿物沿片理面富集，平行排列，片理很薄，沿片理面容易剥开呈不规则薄片，光泽强，如云母片岩4.片麻状构造颗粒粗大，片理很不规则，粒状矿物呈条带状分布，少量片状、柱状矿物相间断平行排列，沿片理面不易裂开，如片麻岩块状构造矿物或矿物集合体在岩石中排列无顺序，呈均匀地分布。如大理岩、石英岩、角岩等,4、变质岩常见类型,板状构造（板岩）,片状或片麻构造（变粒岩）,片麻状构造（片麻岩）,千枚状构造（千枚岩）,片状构造（片岩）,片理构造岩类,（构造）,大理岩,角岩,含石榴子石,块状构造岩类,石英岩,2.2.4 三大岩类的肉眼鉴别,1、岩浆岩的鉴别方法,先看岩石整体颜色的深浅分析岩石的结构
22、和构造分析岩石的主要矿物成分，确定岩石的名称,2、沉积岩的鉴别方法,先观察岩石的结构，根据结构主要分为三类岩石然后针对不同结构岩石采用不同的方法进一步确定,3、变质岩的鉴别方法,先观察岩石的构造，根据构造分为片理构造和块状构造然后针对不同构造岩石采用不同的方法进一步确定,常见岩石的某些物理性质,本 章 结 束,返回,退出,上一页,角闪石,辉石,橄榄石,黑云母,深色矿物,石英,斜长石,方解石,浅色矿物,方解石：因杂质渗入而常呈白、黄、浅红、绿、蓝等色。,石英：含锰后呈现紫色、含碳后呈现黑色。,黄铁矿,金属光泽,闪锌矿,半金属光泽,方铅矿,玻璃光泽,斜长石,方解石,丝绢光泽,石膏,云母,珍珠光泽,油脂光泽,石英,金刚石,金刚光泽,土状光泽,高岭石,斑铜矿表面带有班驳的蓝色和紫色,假色,火山玻璃,蛋白石,
