公路工程地質(zhì) 第一章 巖石與礦物

1、作者：龐峻嶺作者：龐峻嶺 2008年年11月月第一章 巖石n第一節(jié)第一節(jié) 造巖礦物造巖礦物n第二節(jié)第二節(jié) 巖漿巖巖漿巖n第三節(jié)第三節(jié) 沉積巖沉積巖n第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)巖變質(zhì)巖n第五節(jié)第五節(jié) 巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)n1.1 巖石圈巖石圈n巖石圈是巴雷爾于巖石圈是巴雷爾于1914年根據(jù)板塊理論提出的地年根據(jù)板塊理論提出的地球圈層概念球圈層概念n包括地殼和上地幔的上部包括地殼和上地幔的上部n厚度不均一，大洋部分在厚度不均一，大洋部分在洋中脊的最新部分只有洋中脊的最新部分只有68千米，在最老部分則千米，在最老部分則有有100千米千米n大陸巖石圈厚一些，大都大陸巖石圈厚一些，大都在在100

2、400千米之間千米之間n地質(zhì)作用下產(chǎn)生，天然產(chǎn)出的具穩(wěn)定外型地質(zhì)作用下產(chǎn)生，天然產(chǎn)出的具穩(wěn)定外型的礦物或玻璃集合體，按照一定的方式結的礦物或玻璃集合體，按照一定的方式結合而成。合而成。巖漿巖巖漿巖沉積巖沉積巖變質(zhì)巖變質(zhì)巖沉積巖和巖漿巖可以通過變質(zhì)作用形成變質(zhì)巖沉積巖和巖漿巖可以通過變質(zhì)作用形成變質(zhì)巖在地表常溫、常壓條件下，巖漿巖和變質(zhì)巖在地表常溫、常壓條件下，巖漿巖和變質(zhì)巖又可以通過母巖的風、剝蝕和一系列的沉積又可以通過母巖的風、剝蝕和一系列的沉積作用而形成沉積巖作用而形成沉積巖變質(zhì)巖和沉積巖當進入地下深處后，在高溫變質(zhì)巖和沉積巖當進入地下深處后，在高溫高壓條件下又會發(fā)生熔融形成巖漿，經(jīng)結晶高

3、壓條件下又會發(fā)生熔融形成巖漿，經(jīng)結晶作用而變成巖漿巖作用而變成巖漿巖n2.1 巖漿巖漿n 是指地球深部產(chǎn)生的一種熾熱的、粘度較大是指地球深部產(chǎn)生的一種熾熱的、粘度較大的硅酸鹽熔融體。的硅酸鹽熔融體。n巖漿可以在上地?；虻貧ど钐庍\移，或噴出地巖漿可以在上地?；虻貧ど钐庍\移，或噴出地表，它的主要成分是硅酸鹽，還含有大量的揮表，它的主要成分是硅酸鹽，還含有大量的揮發(fā)組分及成礦金屬。發(fā)組分及成礦金屬。n巖漿溫度范圍為巖漿溫度范圍為700-1200之間之間n2.2 巖漿巖巖漿巖n指由地下深處熾熱的巖漿（熔融指由地下深處熾熱的巖漿（熔融或部分熔融物質(zhì)）在地下或在地或部分熔融物質(zhì)）在地下或在地表冷凝形成的巖

4、石?；鸪蓭r和巖表冷凝形成的巖石?；鸪蓭r和巖漿成分不完全相同，它是失去了漿成分不完全相同，它是失去了大量揮發(fā)份的巖漿冷凝物。大量揮發(fā)份的巖漿冷凝物。n具有反映巖漿冷凝環(huán)境和形成過具有反映巖漿冷凝環(huán)境和形成過程所留下的特征和痕跡，與沉積程所留下的特征和痕跡，與沉積巖和變質(zhì)巖有明顯的區(qū)別巖和變質(zhì)巖有明顯的區(qū)別 n主要構成了深部地殼和上地幔，主要構成了深部地殼和上地幔，約占整個地殼的約占整個地殼的65% n地下深處處于高溫高壓狀態(tài)下的巖漿，在地殼運地下深處處于高溫高壓狀態(tài)下的巖漿，在地殼運動的過程中沿著地殼的軟弱帶或深大斷裂，向壓動的過程中沿著地殼的軟弱帶或深大斷裂，向壓力較小的地方運移，侵入到地殼的

5、不同部位，甚力較小的地方運移，侵入到地殼的不同部位，甚至噴出地表，形成火山，同時由于溫度壓力的降至噴出地表，形成火山，同時由于溫度壓力的降低，巖漿以不同的速度冷卻凝固形成的各種巖石低，巖漿以不同的速度冷卻凝固形成的各種巖石 巖漿作用（火山作用+侵入作用） 噴出巖、淺成侵入巖、深成侵入巖（3km下）n大部分巖漿巖都是塊狀結晶的巖石大部分巖漿巖都是塊狀結晶的巖石n部分為玻璃質(zhì)巖石部分為玻璃質(zhì)巖石n主要有侵入和噴出兩種產(chǎn)出情況主要有侵入和噴出兩種產(chǎn)出情況 侵入巖侵入巖侵入在地殼一定深度上的巖漿經(jīng)緩慢冷卻而形成的巖石侵入在地殼一定深度上的巖漿經(jīng)緩慢冷卻而形成的巖石 侵入巖固結成巖需要的時間很長侵入巖固

6、結成巖需要的時間很長 深成巖位于地下深處，巖石多為全晶質(zhì)、礦物結晶顆深成巖位于地下深處，巖石多為全晶質(zhì)、礦物結晶顆粒也比較大，常常形成大的斑晶粒也比較大，常常形成大的斑晶淺成巖靠近地表，常具細粒結構和斑狀結構，顆粒細淺成巖靠近地表，常具細粒結構和斑狀結構，顆粒細小或大小不均小或大小不均n大部分巖漿巖都是塊狀結晶的巖石大部分巖漿巖都是塊狀結晶的巖石n部分為玻璃質(zhì)巖石部分為玻璃質(zhì)巖石n主要有侵入和噴出兩種產(chǎn)出情況主要有侵入和噴出兩種產(chǎn)出情況噴出巖噴出巖巖漿噴出或者溢流到地表，冷凝形成的巖石巖漿噴出或者溢流到地表，冷凝形成的巖石 噴出巖固結成巖時間相對較短噴出巖固結成巖時間相對較短 常成玻璃質(zhì)、半晶

7、質(zhì)或隱晶質(zhì)結構，具有氣孔、常成玻璃質(zhì)、半晶質(zhì)或隱晶質(zhì)結構，具有氣孔、流紋等構造流紋等構造n礦物成分可以反映巖石的特征和成因礦物成分可以反映巖石的特征和成因 n實際為一種硅酸鹽巖石實際為一種硅酸鹽巖石n組成火成巖的礦物，常見的約二十多種組成火成巖的礦物，常見的約二十多種n硅酸鹽礦物硅酸鹽礦物n長石、石英、云母、角閃石、輝石和橄欖石長石、石英、云母、角閃石、輝石和橄欖石n副礦物副礦物n磁鐵礦、鈦鐵礦、鋯石、磷灰石等組成磁鐵礦、鈦鐵礦、鋯石、磷灰石等組成 n礦物成分和含量由于巖石類型不同而隨之礦物成分和含量由于巖石類型不同而隨之發(fā)生有規(guī)律的變化發(fā)生有規(guī)律的變化 n淺色礦物（硅酸鋁礦物）淺色礦物（硅酸

8、鋁礦物）nSiO2與與Al2O3的含量較高，含鉀、鈉成分較的含量較高，含鉀、鈉成分較多，不含鐵、鎂的鋁硅酸鹽礦物多，不含鐵、鎂的鋁硅酸鹽礦物n石英、正長石、斜長石、白云母等石英、正長石、斜長石、白云母等n其顏色淺，比重小其顏色淺，比重小花崗巖花崗巖n深色礦物（鐵鎂礦物）深色礦物（鐵鎂礦物）n富鎂、鐵、鈦、鉻的硅酸鹽和氧化物礦物富鎂、鐵、鈦、鉻的硅酸鹽和氧化物礦物n橄欖石、輝石、角閃石和黑云母類橄欖石、輝石、角閃石和黑云母類n其顏色深，比重較大鐵鎂礦物其顏色深，比重較大鐵鎂礦物 橄欖巖橄欖巖nSiO2是巖漿巖中最主要的一種氧化物，它的是巖漿巖中最主要的一種氧化物，它的含量有規(guī)律的變化是巖漿巖分類

9、的主要基礎含量有規(guī)律的變化是巖漿巖分類的主要基礎n根據(jù)根據(jù)SiO2的含量，巖漿巖分為的含量，巖漿巖分為n酸性巖類（酸性巖類（SiO2 66%） ：正長石、石英：正長石、石英n中性巖類（中性巖類（SiO2 53-66%） ：正長石、斜長石、：正長石、斜長石、角閃石角閃石n基性巖類（基性巖類（SiO2 45-53%） ：斜長石、輝石：斜長石、輝石n超基性巖類（超基性巖類（SiO2 5mm）中粒中粒（顆粒直徑（顆粒直徑1-5mm）細粒細粒（顆粒直徑（顆粒直徑1mm ）微粒微粒（顆粒直徑（顆粒直徑0.1mm ）n2）根據(jù)礦物顆粒大小劃分）根據(jù)礦物顆粒大小劃分隱晶質(zhì)結構隱晶質(zhì)結構 礦物顆粒非常細小礦物顆

10、粒非常細小 肉眼和放大鏡下不能肉眼和放大鏡下不能分辨的結構分辨的結構 顯微鏡下尚可觀察顯微鏡下尚可觀察巖漿溢出地表巖漿溢出地表迅速冷卻形成迅速冷卻形成n2）根據(jù)礦物顆粒大小劃分）根據(jù)礦物顆粒大小劃分不等粒結構不等粒結構巖石中主要造巖礦物顆巖石中主要造巖礦物顆粒大小不等粒大小不等 多見于淺成巖及部分噴多見于淺成巖及部分噴出巖中出巖中 連續(xù)不等粒結構連續(xù)不等粒結構 斑狀結構（似斑狀）斑狀結構（似斑狀） 巖石中同種礦物顆粒大小不同，形成連續(xù)的系列巖石中同種礦物顆粒大小不同，形成連續(xù)的系列 巖石中礦物顆粒分巖石中礦物顆粒分為大小截然不同的為大小截然不同的兩類，大顆粒散布兩類，大顆粒散布在小顆?；虿Ａе?/p>

11、。在小顆?；虿Ａе?。 n2）根據(jù)結晶程度劃分）根據(jù)結晶程度劃分斑狀結構（似斑狀）斑狀結構（似斑狀）較大顆粒為斑晶較大顆粒為斑晶較細的顆粒為基質(zhì)較細的顆粒為基質(zhì)基質(zhì)為隱晶質(zhì)或?；|(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)的稱為斑狀構璃質(zhì)的稱為斑狀構基質(zhì)為顯晶質(zhì)的稱基質(zhì)為顯晶質(zhì)的稱為似斑狀結構為似斑狀結構n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征1）侵入巖構造）侵入巖構造 塊狀構造塊狀構造 一種不均勻的構造，表現(xiàn)一種不均勻的構造，表現(xiàn)為顏色或看粒度不同的礦為顏色或看粒度不同的礦物相間排列，成帶出現(xiàn)，物相間排列，成帶出現(xiàn)，多見于基性巖中，是由于多見于基性巖中，是由于結晶

12、條件周期性變化或由結晶條件周期性變化或由于同化混染而成于同化混染而成 斑雜構造斑雜構造 一種不均勻構造，巖石的不一種不均勻構造，巖石的不同組成部會在結構和成分上同組成部會在結構和成分上有顯著差異，主要是由于巖有顯著差異，主要是由于巖漿與圍巖之間不徹底同化混漿與圍巖之間不徹底同化混染作用或與另一種成分不同染作用或與另一種成分不同的巖漿發(fā)生巖漿混合作用以的巖漿發(fā)生巖漿混合作用以及各種成因巖石包體、殘留及各種成因巖石包體、殘留體、殘留晶的存在所造成的體、殘留晶的存在所造成的 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征1）侵入巖構造）侵入巖構造 帶

13、狀構造帶狀構造 一種不均勻的構造，表現(xiàn)一種不均勻的構造，表現(xiàn)為顏色或看粒度不同的礦為顏色或看粒度不同的礦物相間排列，成帶出現(xiàn)，物相間排列，成帶出現(xiàn)，多見于基性巖中，是由于多見于基性巖中，是由于結晶條件周期性變化或由結晶條件周期性變化或由于同化混染而成于同化混染而成 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征1）侵入巖構造）侵入巖構造 球狀構造球狀構造 侵入巖中分布有球狀或橢侵入巖中分布有球狀或橢球狀體，是由不同成分礦球狀體，是由不同成分礦物圍繞某些中心呈的韻律物圍繞某些中心呈的韻律式同心層狀分布而成式同心層狀分布而成 n定義定義n礦物在巖石

14、中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征1）侵入巖構造）侵入巖構造 晶洞構造晶洞構造 侵入巖中發(fā)育原生的近圓侵入巖中發(fā)育原生的近圓形的或不規(guī)用的孔洞，在形的或不規(guī)用的孔洞，在晶洞壁上常生長著晶形良晶洞壁上常生長著晶形良好的礦物好的礦物 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征2）噴出巖構造）噴出巖構造 氣孔構造氣孔構造 由于熔巖冷凝后，尚未逸由于熔巖冷凝后，尚未逸出的氣體留下的孔洞構造，出的氣體留下的孔洞構造，多集中在巖流的上部，形多集中在巖流的上部，形狀多為圓形或橢圓形和管狀多為圓形或橢圓形和管狀等不規(guī)

15、則形狀狀等不規(guī)則形狀 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征2）噴出巖構造）噴出巖構造 杏仁構造杏仁構造 如氣孔被巖漿期后的如氣孔被巖漿期后的一些次生礦物（如石一些次生礦物（如石英、方解石等）所充英、方解石等）所充填，則形成杏仁構造填，則形成杏仁構造 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征2）噴出巖構造）噴出巖構造 枕狀構造枕狀構造熔漿自海底溢出或流入海熔漿自海底溢出或流入海底，與海水作用常形成枕底，與海水作用常形成枕體。枕體與枕體之間常被體。枕體與枕體之間常被海洋沉積物所充填。

16、這種海洋沉積物所充填。這種構浩多見于拉斑玄武巖及構浩多見于拉斑玄武巖及細碧巖中細碧巖中 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征2）噴出巖構造）噴出巖構造 繩狀構造繩狀構造一種粘度較小易流動的熔一種粘度較小易流動的熔巖流，在流動中扭曲成繩巖流，在流動中扭曲成繩索狀的熔巖，表面往往比索狀的熔巖，表面往往比較光滑，這種熔巖構造稱較光滑，這種熔巖構造稱為繩狀熔巖構造為繩狀熔巖構造 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征2）噴出巖構造）噴出巖構造 流紋構造流紋構造表現(xiàn)為不同顏色和結表現(xiàn)為不

17、同顏色和結構的條帶以及漿屑和構的條帶以及漿屑和斑晶或拉長氣孔等的斑晶或拉長氣孔等的定向排列。常見于流定向排列。常見于流紋巖中紋巖中 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征2）噴出巖構造）噴出巖構造 假流紋構造假流紋構造在火山灰流中，塑性或半塑性在火山灰流中，塑性或半塑性狀態(tài)的漿屑及玻屑在流動過程狀態(tài)的漿屑及玻屑在流動過程中或在上覆物質(zhì)的重力作用下中或在上覆物質(zhì)的重力作用下被壓扁和變形，并繞過巖屑和被壓扁和變形，并繞過巖屑和晶屑呈定向排列，其特征似流晶屑呈定向排列，其特征似流紋構造，故稱假流紋構造，為紋構造，故稱假流紋構造，為熔結凝灰?guī)r所

18、特有的典型構造熔結凝灰?guī)r所特有的典型構造 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征2）噴出巖構造）噴出巖構造 柱狀節(jié)理構造柱狀節(jié)理構造厚層基性熔巖中，常構成規(guī)則厚層基性熔巖中，常構成規(guī)則的多邊形長柱體，柱體垂直熔的多邊形長柱體，柱體垂直熔巖層面（冷卻面）。也見于熔巖層面（冷卻面）。也見于熔結凝灰?guī)r中。一般認為是在巖結凝灰?guī)r中。一般認為是在巖漿均勻冷卻條件下收縮形成的漿均勻冷卻條件下收縮形成的 n定義定義n礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征礦物在巖石中排列和填充方式所反映出來的特征2）噴出巖構造）噴出巖構造 珍珠構造珍珠構造火山玻璃

19、冷凝收縮而形成的一火山玻璃冷凝收縮而形成的一種裂隙構造，其特征是呈一系種裂隙構造，其特征是呈一系列破裂的斷斷續(xù)續(xù)的同心球面列破裂的斷斷續(xù)續(xù)的同心球面（斷面上呈彎曲的段續(xù)同心圓（斷面上呈彎曲的段續(xù)同心圓?。暑愃普渲闋罴衔锏幕。?，呈類似珍珠狀集合物的形態(tài)形態(tài) n主要指巖漿巖巖體的形態(tài)，大小及其與圍主要指巖漿巖巖體的形態(tài)，大小及其與圍巖接觸關系以及形成時所處的深度和構造巖接觸關系以及形成時所處的深度和構造環(huán)境等特征環(huán)境等特征n認識巖漿巖產(chǎn)狀和相可以了解巖漿巖巖體認識巖漿巖產(chǎn)狀和相可以了解巖漿巖巖體形成的地質(zhì)條件形成的地質(zhì)條件n判斷巖漿巖的成因判斷巖漿巖的成因n分為分為n噴出巖產(chǎn)狀噴出巖產(chǎn)狀n侵

20、入巖產(chǎn)狀侵入巖產(chǎn)狀 1）熔巖被）熔巖被裂隙式噴發(fā)裂隙式噴發(fā) 巖漿沿某一方向的大斷裂或巖漿沿某一方向的大斷裂或斷裂帶上升至地表。常見者斷裂帶上升至地表。常見者以巖漿粘度小、流動性大的以巖漿粘度小、流動性大的基性熔巖為主，火山口常呈基性熔巖為主，火山口常呈帶狀或串珠狀分布，向下則帶狀或串珠狀分布，向下則連成巖墻狀通道。噴出的玄連成巖墻狀通道。噴出的玄武巖漿向四周廣泛流動而形武巖漿向四周廣泛流動而形成熔巖被，面積達幾千至幾成熔巖被，面積達幾千至幾萬平方公里，形成熔巖高原萬平方公里，形成熔巖高原 2）火山錐）火山錐 中心式噴發(fā)中心式噴發(fā) 巖漿沿頸狀通道噴發(fā)的一種巖漿沿頸狀通道噴發(fā)的一種產(chǎn)狀形式。這種產(chǎn)狀的火成產(chǎn)狀形式。這種產(chǎn)狀的火成巖體在地表常有一個上陡下巖體在地表常有一個上陡下緩的火山錐，由熔巖構成的緩的火山錐，由熔巖構成的稱為熔巖錐，由火山碎屑物稱為熔巖錐，由火山碎屑物構成的稱為碎屑錐，由熔巖構成的稱為碎屑錐，由熔巖和火山碎屬物互層構成的稱和火山碎屬物互層構成的稱為復合錐?；鹕藉F中間有一為復合錐?；鹕藉F中間有一個盆狀的凹陷，稱為