第2章岩石的成因类型及其工程地质特征(第一讲)

云母的一组完全平行解理
石盐的三组近直交解理
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.3 矿物的物理性质
如不具解理的石英，则只呈现贝壳状的断口。
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.4 常见的主要造岩矿物
方解石
方铅矿
橄榄石
辉石
角闪石
黄铜矿
云母
石 英
正长石
斜长石
§ 2.1主要造岩矿物
（1）玻璃光泽 反光如镜，如长石、 方解石解理面上呈现的 光泽。
2.1.3 矿物的物理性质
§ 2.1主要造岩矿物
（2）珍珠光泽 光线在解理面间 发生多次折射和内 反射，在解理面上 所呈现的像珍珠一 样的光泽，如云母 等。
2.1.3 矿物的物理性质
中国青海省小荣旦的透石膏(Selenite)的标本照片。 无色，略带黄。条痕：白色。光泽：玻璃光泽，解 理面珍珠光泽。透明。解理：{010}极完全解理， {100}、{011}中等。硬度：1.5-2。比重：2.3。其它： 解理薄片有挠性，性脆，遇酸不起泡。
§ 2.1主要造岩矿物
岩石圈
岩石：岩浆岩、沉积岩和变质岩
造岩矿物：固体，无机元素或元素化合物
§ 2.1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 规律组成的自然集合体。 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。
由地球内部的能源（旋转能、重力能、辐射热 能）引起。
内力地质 作用
地壳运动
岩浆作用
变质作用
地震作用
序 言
地壳运动：水平和升降运动。
序 言
岩浆作用：
岩浆形成、 运动、演化、
冷凝。
侵入作用 侵入岩： 深成岩、浅成岩
火山作用
喷出岩
序 言
变质作用
结构构造的变化。
在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发生成分、
常用指甲（2~2.5)、铁刀 刃(3~3.5)、玻璃(5~5.5)、 钢刀刃(6~6.5)来鉴别矿 物的硬度
2.1.3 矿物的物理性质
指甲刻画石膏晶体表面测 定其硬度，可知约为2－ 2.5
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.3 矿物的物理性质
5、解理（cleavage）、断口（fracture）
矿物受打击后，能沿着一定方向裂开成光滑平面的性质，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。 不具方向性的不规则破裂面，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
如两极和高山地区。
序 言
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
序 言
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部构造——— 地表形态的塑造者。 外力地质作用破坏和重塑地表形态 ———地表形态的 雕刻者。
地壳上升时，遭受剥蚀。
地壳下降时，接受沉积。
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.2 矿物的形态特征
晶簇：指在同一基座上生长出许多同类矿物的晶体
群，如石英晶簇，方解石晶簇等。
白水晶石英晶簇
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.2 矿物的形态特征
方解石是一种碳酸钙矿物，天然碳酸钙中最常见的就是 它。（上图为柱状方解石）
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.2 矿物的形态特征
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.3 矿物的物理性质
（5）蜡状光泽 像石蜡表面呈现的光泽。如蛇纹石、滑 石等致密块体矿物表面的光泽。
蛇纹石
带光细料戈壁粉玉呈蜡状光泽
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.3 矿物的物理性质
（6）土状光泽 矿物表面暗淡如土，如高岭石等疏松细粒块体矿物表面 所呈现的光泽。
§ 2.1主要造岩矿物
序 言
湖泊海洋的冲蚀
序 言
一般按风化→剥蚀→搬运→沉积→硬结成岩的 程序进行：
风化作用：
在地表环境下，
由于大气、水、生 物等作用，岩石在 原地分解和破坏。
剥蚀作用：
各种地质营力， 在运动过程中对地
表岩石产生破坏，
并把破碎分解了的 产物剥离原地。
序 言
搬运作用：
拖曳搬运 悬浮搬运
沉积作用：
序 言
外力地质作用的营力： 河流的侵蚀； 地下水的潜蚀； 风的吹蚀； 冰川的刨蚀； 湖泊海洋的冲蚀等。
序 言
河流的侵蚀
序 言
地下水的潜蚀
潜蚀作用增强,与 溶洞溶隙接 触部 位的土粒被逐渐带 入溶洞而引起地面 塌陷变形。
序 言
风的吹蚀
序 言
冰川的刨蚀
冰斗是山地冰川重 要的冰蚀地貌之一 一般形成于雪线附 近 它是由冰川侵蚀作 用形成的具三面陡 壁的围椅状洼地,出 口处为一岩槛 在冰川的冰劈、刨 蚀、磨蚀及重力崩 塌共同作用下 洼地不断加深，后 壁及两侧不断后退， 变陡 原来的洼地就不断 扩大形成冰斗
古登堡面
地核
序 言
一、地球的圈层构造
外 圈 层
大气圈 水圈 生物圈
序 言
大气圈 (atmosphere)：是地球以外的空间 , 它提供 生物需要的 CO2 和 O2, 对地貌形态变化起着极大的 影响。 水圈 (hydrosphere)：由大气圈的水蒸气凝结成降 雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表岩石 相互作用，作为最活跃的地质营力促进各种地质 现象的发育。 生物圈(biosphere)：渗透在水圈、大气圈下层和地 壳表层的范围之中，对于改变地球的形态起着重 要的作用。
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.3 矿物的物理性质 由于他色不固定，
不能用他色来鉴 1.矿物的颜色，是矿物对可见光波的吸收作用产生的 定矿物
自色：矿物固有的颜色，颜色比较固定
①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） ②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）
序 言
地壳 分硅 地壳(crust)：由固体岩石构成,平均厚度16km, 铝层(花岗岩层)和硅镁层(玄武岩层)。
莫霍面 , 可能是岩浆 地幔(mantle)：上地幔是熔融状态物质 的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫化物组成。
地核 (core)：由比重较大的铁镍合金组成，平均密 地幔 3 度大于10g/cm 。外核是液态的,内核是固态。 地壳运动主要起因于地幔物质的对流。
2.1.3 矿物的物理性质
4.矿物的物理性质——硬度（hardness）
矿物抵抗外力刻划、研磨的能力，称为硬度
硬度是矿物的一个重要鉴定特征。 鉴别矿物硬度的方法——摩氏硬度计（相对硬度）。
国际摩氏硬度计以常见的10种矿物作为标准
§ 2.1主要造岩矿物
矿物硬度确定：根 据两种矿物对刻时 相互是否刻伤的情 况而定
序 言
地震作用 地内机械 能突然释放， 以弹性波的
形式传播到
地表引起猛
烈冲击
序 言
各种内力地质作用是相互关连的
构造运动形成断裂，引起地震，并为岩浆活动
创造通道。
构造运动和岩浆活动引起变质作用。
地壳运动在内力地质作用中起主导地位。
序 言
2. 外力地质作用
由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循环， 动植物生长，在运动的过程中改造地表。
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.3 矿物的物理性质
（3）丝绢光泽 纤维状或细鳞片状矿物，由于光的反射互相干扰，形成丝绢 般的光泽，如纤维石膏和绢云母等。
纤维石膏,具有丝绢光泽
§ 2.1主要造岩矿物
（4）油脂光泽 矿物表面不平，致 使光线散射，如石英 断口上呈现的光泽。
2.1.3 矿物的物理性质
带光细料黄玉鸡油黄呈油脂光泽
§ 2.1主要造岩矿物
3、光泽（luster）
2.1.3 矿物的物理性质
矿物的光泽是矿物表面的反射率的表现。 （1）金属光泽：反射很强，类似镀铬的金属平滑表面的 反光。如黄铁矿、方铅矿
（2）半金属光泽：反射强，如同一般金属的反光，如磁 铁矿的光泽。 （3）造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。由于矿物表面的 性质或矿物集合体的集合方式不同，又会反映出各种不同特征 的光泽。
sio2
含Fe元素的 sio2
§ 2.1主要造岩矿物
然元素或 化合物。
2.1.1 矿物的基本概念
★矿物：存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自
＆构成岩石的矿物，称为造岩矿物，其绝大部分是结晶质。
结晶质：组成矿物的元素质点在矿物内部按一定的规律排列，
形成稳定的结晶格子构造，生成具有一定几何外形的晶体。
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.1 矿物的基本概念
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.1 矿物的基本概念
★矿物的外形特征和许多物理性质，都是
矿物的化学成分和内部构造的反映。
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.2 矿物的形态特征
非晶质（组成矿物的质点为无序排列）： 火山玻璃，蛋白石，玛瑙等，无固定几何 外形（晶质前面已讲述） 晶形 单体：针状、柱状、片状、板状、立方体、 菱面体 集合体：晶簇、纤维状、粒状、钟乳状、 鲕状、土状、块状
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）
§ 2.1主要造岩矿物
2、条痕（streak）
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.2 矿物的形态特征
鲕状：胶体物质围绕着某质点凝聚而成一个结核，一个个细
小的结核聚合成集合体，形似鱼卵，故称鲕状。如赤铁矿。
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.2 矿物的形态特征
土状：单体矿物已看不清楚，常呈疏松粉末状，由此类矿物
聚集而成的集合体称为土状集合体，如高岭石。
§ 2.1主要造岩矿物
机械沉积 化学沉积 生物化学沉积
溶解搬运
序 言
成岩作用：
压实
胶结 重结晶
序 言
外力地质作用主要影响因素是：气候和地形。
序 言
序 言
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化彻底。 如
东南wk.baidu.com海。
干旱气候区：暴雨，风力强，咸水湖。如西北高原。
冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少，冰川盘踞。
第2章 岩石的成因类型及其工 程地质特征
冯晓新
道桥工程系
本章节目录
§序言 § 2.1主要造岩矿物
§ 2.2岩石
§ 2.3地质年代及其特征
序 言
一、地球的圈层构造
内 圈 层
地壳：地球的固体外壳。大陆上厚的70公里，海洋里薄的仅10公里，平均厚度在 33km左右。 地幔：中间构造层，富含铁镁的硅酸盐物质。 地核：主要化学成分是铁，镍，所以又称铁镍核心 。
序 言
二、地质作用
由自然动力引起地壳的物质组成、内部结构 和地表形态发生变化和发展的作用称为地质 作用 。 按动力来源分为：
内力地质作用(endogenic geological process) 外力地质作用(exogenic geological process)
序 言
1. 内力地质作用：
2.1.3 矿物的物理性质
条痕：是矿物的粉末颜色，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。
2.1.2 矿物的形态特征
块状：细小的矿物颗粒紧密集合在一起，无一定的排 列形式，形成块状集合体。如蛋白石，块状石英等。
块状石英
蛋白石
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.3 矿物的物理性质
矿物的物理性质，包括矿物的颜色、条痕、光泽、 硬度、解理、断口等，其决定于矿物的化学成分和内 部构造，是鉴别矿物的重要依据。
纤维状：由许多针状、柱状或毛发状的同种单体矿物，平行 排列成纤维状。如石棉、纤维石膏等。
纤维石膏
§ 2.1主要造岩矿物
成粒状集合体。如橄榄石。
2.1.2 矿物的形态特征
粒状：大小相近，不按一定规律排列的晶体，聚合在一起形
§ 2.1主要造岩矿物
2.1.2 矿物的形态特征
钟乳状：指钙质溶液或胶体在岩石的的孔洞或裂隙 中，因水分蒸发，从同一基底向外逐层生长而成的 圆锥形或圆柱形矿物集合体。这种矿物集合体最常 见于石灰岩溶洞中，如由洞顶向下生长而形成下垂 的钟乳体，称为石钟乳；由下向上逐渐生长的称为 石笋；石钟乳和石笋相互连接时，就形成了石柱。