(整理)岩石物性资料
岩石物理性质
岩石物理性质地球物理勘探中所涉及的各类岩石和矿物的物理性质。
岩石的密度、弹性波传播速度、磁化率、电阻率、热导率、放射性等,是形成各种地球物理场的基础（表1）。
磁性常用的岩石磁性参数是磁化率、磁化强度、剩余磁化强度矢量，以及剩余磁化强度同感应磁化强度的比值Q。
矿物按其磁性的不同可分为3类：①反磁性矿物,如石英、磷灰石、闪锌矿、方铅矿等。
磁化率为恒量，负值，且较小。
②顺磁性矿物，大多数纯净矿物都属于此类。
磁化率为恒量,正值，也比较小。
③铁磁性矿物,如磁铁矿等含铁、钴、镍元素的矿物。
磁化率不是恒量，为正值，且相当大。
也可认为这是顺磁性矿物中的一种特殊类型。
岩石的磁性主要决定于组成岩石的矿物的磁性，并受成岩后地质作用过程的影响。
一般说，橄榄石、辉长石、玄武岩等基性、超基性岩浆岩的磁性最强；变质岩次之；沉积岩最弱。
①岩浆岩的磁性取决于岩石中铁磁性矿物的含量。
结构构造相同的岩石，铁磁性矿物含量愈高，磁化率值愈大。
铁磁性侵入岩的天然剩余磁化强度，按酸性、中性、基性、超基性的顺序逐渐变大。
铁磁性侵入岩的特点是Q值一般小于1。
由接触交代作用而形成的岩石,Q 值可达1～3，甚至更大。
②沉积岩的磁性主要也是由铁磁性矿物的含量决定的。
分布最广的沉积岩造岩矿物，如石英、方解石、长石、石膏等，为反磁性或弱顺磁性矿物。
菱铁矿、钛铁矿、黑云母等矿物之纯净者是顺磁性矿物；含铁磁性矿物杂质者具有强顺磁性。
沉积岩的磁化率和天然剩余磁化强度值都比较小。
③变质岩的磁性是由其原始成分和变质过程决定的。
原岩为沉积岩的变质岩，磁性一般比较弱；原岩为岩浆岩的变质岩在变质作用相同时，其磁性一般比原岩为沉积岩的变质岩强。
大理岩和结晶灰岩为反磁性变质岩。
岩石变质后，磁性也发生变化。
蛇纹石化的岩石磁性比原岩强；云英岩化、粘土化、绢云母化和绿泥石化的岩石，磁性比原岩减弱。
岩石磁性的各向异性是岩石的层状结构造成的。
磁化率高，变质程度深的岩石，磁各向异性很明显。
岩石的物理力学性质
n0
Vn0 V
100%
(5)闭空隙率nc: 即岩石试件内闭型空隙的体积（Vnc)占 试件总体积(V)的百分比。
nc
Vnc V
100%
2 、空隙比(e)
所谓空隙比是指岩石试件内空隙的体积（V V)与 岩石试件内固体矿物颗粒的体积（Vs)之比。
e VV V Vs n
Vs
Vs
1 n
四、岩石的水理性质
c 具有粘性的弹性岩石
由于应变恢复 有滞后现象，即加 载和卸载曲线不重 合，加载曲线弹模 和卸载弹模也不一 样。P点加载弹模 取过P点的加载曲 线的切线斜率，P 点卸载弹模取过P 点的卸载曲线的切 线斜率。
d、弹塑性类岩石
Ee e
2、变形模量
E0 e p
变形
弹性变形 塑性变形
线弹性变形 非线弹性变形
o
理想弹性体
s
o
线性硬化弹塑性体
s
o
理想弹塑性体
o
d
dt
理想粘性体
一、岩石在单轴压缩状态下的力学特性
1、σ～ε曲线的基本形状 美国学者米勒将σ～ε曲线分为6种。
σ～ε曲线的基本形状
致密、坚硬、少裂隙 致密、坚硬、多裂隙
少裂隙、 岩性较软
较多裂隙、 岩性较软
d
Ws V
d d g
（g/cm3） (kN /m3)
式中：Ws——岩石试件烘干后的质量(g)； V——岩石试件的体积(cm3)；
g——重力加速度。
3、饱和密度（ρ ）和饱和重度(γw)
饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。
w
Ww V
（g/cm3）
w wg
(kN /m3)
式中：WW——饱水状态下岩石试件的质量 (g)； V——岩石试件的体积(cm3)；
岩石的物理性质
岩石的水理性质
崩解性：岩石被水浸泡，内部结构遭到完全破坏呈 碎块状崩开散落的性能。具有强烈崩解的岩石和土， 短时间内即发生崩解。
我国西北地区的黄土，在水中浸泡一天左右即崩解， 西南某地风化钙泥质粉砂岩置于水中仅十多分钟就 全部崩解了。
e n 1 n
n e 1 e
式中： e －孔隙比; n－孔隙度
密度是试验指标，只有通过试验才能得到具体数值, 而孔隙度和孔隙比是计算指标。
例题：
岩石的饱和密度为2.65g/cm3，干密度为 2.49g/cm3，请计算岩石的孔隙比和颗粒 密度
五、岩石的水理性质
岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为 水理性质。主要有：
同一种岩石，有裂隙发育时，渗流系数急剧增大，说明 空隙性对岩石透水性的影响是很大的。
岩石的水理性质
可溶性：是指岩石被水溶解的性能。它与岩石的矿 物成分、水中CO2含量及水的温度等因素有关。
膨胀性：岩石吸水后体积增大引起岩石结构破坏的 性能称膨胀性。
➢ 一般含有粘土矿物的岩石具有—定的膨胀性，特别是含 有蒙脱石类矿物的岩石膨胀性最大。
（2）饱和吸水率
岩石的饱和吸水率(Wp)是指岩石试件在高压(一般压力为
15MPa) 或 真 空 条 件 下 吸 入 水 的 质 量 (mw2) 与 岩 样 干 质 量 (ms)之比，用百分数表示，即
Wp
mw2 ms
100%
n0V V V010% 0 dW wpdWp
3.饱水系数
岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wp)之比，称为饱水系
llT2T1
如果设岩石温度由T1升高至T2所需要的热量为：
QCm(T1T2)
岩石力学物性
b2 K 12
与达西公式形式相同， 即裂隙渗流仍服从达西定律。
y
x
b
渗透系数是介质对某种流体的渗透能力，裂隙开 度 b 大，K 值越大。当b足够大时，渗透就偏离 达西定律，用雷诺数为标准，
R vd 1 ~ 10
d——裂隙间距（m） v——速度（m/s）
γ ——水的运动粘性系数（m2/s）
P ux 2ux ( ) x y y y 2
x b
在渗流方向上，压力梯度与流体运动反向的粘性摩擦阻力 相等，则有：
P P 常数 水力梯度 x L
2ux 1 P 因此， 2 y L b 积分，当 y 2 时 ux
0 有
t——温度
V V 体积膨胀系数： t 0 V0 t
或
V V t
V0——0℃时的岩石试件体积（m3） Vt——t℃时的岩石试件体积（m3）
岩石的体积膨胀系数大致为线膨胀系数的3倍
α 值随岩石中矿物成分而变化:
粗粒花岗岩的α 值在(0.6－6)×10－5(1/℃), 矿物成分单调的石英岩,α 值在（1－2）×10－5(1/℃) 岩石结构致密,α 值小，如灰岩小于花岗岩。 α 作用：岩石风化速度，岩石开挖后，是否需要及时喷护； 在选择砼骨料中应特别注意α 值， 因为温度不仅引起尺寸变化， 还会引起岩石内部应力的变化，即温度应力： 由虎克定律：
W V
——岩石湿容重，
Ws d V
——干容重
岩石饱水率 指岩石试样在高压（一般为150个大气压）或真空条件下， 强制吸入水的重力Ww2对于岩石干重Ws之比的百分率。 Ww 2 表达式：
Wsa Ws 100%
∵ 则
Ww2 Wm Ws
2.2岩石物性
设储层岩石体积为1m 压力下降1MPa 1MPa， 设储层岩石体积为1m3，压力下降1MPa，则：
Ct = ∆Vo + ∆V + ∆VP W = Co ⋅Vo ×1+CW ⋅V ×1+Cf ×1×1 W = Co ⋅φ ⋅ So ×1+CW ⋅φ ⋅ Sw ×1+Cf =φ ⋅ (Co ⋅ So +CW ⋅ SW ) +Cf =φ ⋅ CL +Cf
φa > φe >φff
4)储层孔隙度分级 4)储层孔隙度分级
孔隙度,% 孔隙度 评价 0～5 ～ 无价值 5～10 ～ 差 10～15 ～ 中等 15～20 ～ 好 20～25 ～ 极好
四、孔隙度的确定方法
1、从定义出发： 从定义出发：
Vs φ = ×100% = (1− )×100% Vb Vb Vp
Co = − 1 ∆Vo 1 ∆V W C ； W =− Vo ∆P V ∆P W
地层压力降低时，岩石和流体都会发生膨胀，释放能量， 地层压力降低时，岩石和流体都会发生膨胀，释放能量，一方 孔隙体积缩小；另一方面，流体体积膨胀。 面，孔隙体积缩小；另一方面，流体体积膨胀。这两方面综合作用 的结果，把一部分流体排向生产井底。 的结果，把一部分流体排向生产井底。排出的体积应该等于岩石孔 隙缩小挤出的部分与流体体积膨胀量之和。 隙缩小挤出的部分与流体体积膨胀量之和。 3、综合压缩系数Ct：地层压力变化单位压力时，单位体积岩石中流体 综合压缩系数Ct：地层压力变化单位压力时， Ct 和孔隙的总体积变化量。 和孔隙的总体积变化量。
∆Vp = Cf ⋅Vb ⋅ ∆P
•岩石孔隙压缩系数：油层压力每降低单位压力时，单位孔隙体积的变 岩石孔隙压缩系数：油层压力每降低单位压力时， 岩石孔隙压缩系数 化值。 化值。 1 ∆Vp CP = Vp ∆P
各种岩石矿物地球物理物性参数总结
各种岩⽯矿物地球物理物性参数总结沉积岩、冲积物及⽔的电阻率（单位：Ω.M）岩⽯名称ρ变化范围岩⽯名称ρ变化范围固结页岩 20-2×103潜⽔＜100厚层泥岩 10-8×102海⽔ n×10-1- n×100砾⽯ 2×103-104矿井⽔ n×100砂岩 1-6．4×108n×10-1深成盐渍⽔灰岩 50-107未凝结20湿粘⼟泥灰岩 3-70粘⼟ 1-10010-800冲击层和砂油砂 4-800⽩云岩 3．5×102-5×103⾬⽔＞1000河⽔ n×10-1- n×102各类岩⽯磁参数（数量级）⼀览表岩⽯类型K（10-6CGSM）Jr（10-6CGSM）磁铁矿及钛磁铁矿103—106103—106其他铁矿101—105100—105超基性岩102—104102—104基性岩101—104100—104酸性岩101—103100—104变质岩100—103100—102沉积岩100—102100—102⽕成岩和变质岩的电阻率（单位：Ω.M）岩⽯名称ρ变化范围岩⽯名称ρ变化范围花岗岩 3×102-106⽞武岩 10-1.3×106(⼲) 花岗斑岩4.5×102(湿)-1.3×106(⼲) 橄榄苏长岩103-6×104(湿)长⽯斑岩 4×103(湿) 橄榄岩3×103(湿)-6.5×103(⼲)钠长岩3×102(湿)-3.3×103(⼲)⾓闪岩8×103(湿)-6×107(⼲)正长岩 102-106⽚岩 20-104闪长岩 104-105凝灰岩 2×103(湿)- 105(⼲) 闪长斑岩1.9×103(湿)-2.8×104(⼲)⽯墨⽚岩 10-102斑岩(各类)60-104板岩 6×102-4×107英安岩 2×104(湿) ⽚⿇岩6.8×104(湿)-3×106(⼲)辉绿斑岩103(湿)-1.7×105(⼲)⼤理岩 102-2.5×108(⼲)辉绿岩 20-5×107矽卡岩2.5×102(湿)-2.5×108(⼲)熔岩 102-5×104⽯英岩 10-2×108辉长岩 103-106⾦属元素及常见矿物电阻率（单位：Ω.M）⾦属元素良导电性矿物 10-810-710-6——10-310-3——1 ⾦铁⽯墨⽅铅矿银锡斑铜矿辉钼矿铜铅铜蓝黄铁矿镍锑磁黄铁矿辉铜矿铝汞磁铁矿黄铜矿中等导电性矿物劣导电性矿物 1——103103——106＞106⿊钨矿褐铁矿⽯英⾚铁矿⾚铁矿长⽯软锰矿蛇纹⽯云母菱镁矿闪锌矿⾓闪⽯铬铁矿⽅解⽯部分岩⽯、矿⽯极化率实测数据统计结果明显不含电⼦导电矿物的岩⽯⽯墨化岩⽯含浸染状硫化物的岩⽯浸染状硫化物矿⽯块状硫化物矿⽯梯形下底边两端点位置表⽰极化率的极⼤值和极⼩值；梯形上边两端点位置是不同作者得到的极化率平均值。
岩石资料【范本模板】
岩石,是固态矿物或矿物的混合物，其中海面下的岩石称为礁、暗礁及暗沙,由一种或多种矿物组成的，具有一定结构构造的集合体，也有少数包含有生物的遗骸或遗迹(即化石).岩石有三态：固态、气态(如天然气）、液态（如石油)，但主要是固态物质,是组成地壳的物质之一，是构成地球岩石圈的主要成分。
基本定义化石岩石岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体[1]，按照一定的方式结合而成。
是构成地壳和上地幔的物质基础.按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。
其中岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称火成岩或喷出岩。
沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石;变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。
上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。
从地表向下公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。
地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。
岩石学主要研究岩石的物质成分、结构、构造、分类命名、形成条件、分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演化过程等。
它属地质科学中的重要的基础学科。
1。
金矿：含金的岩石经过风化和侵蚀作用，金会被分离出来而成自然金，因为金比泥沙重得多，容易沉积下来，经过淘洗，就成为黄金。
2. 黄铜矿：黄铜矿是提炼铜最主要的矿物。
3。
方铅矿:方铅矿呈现铅灰色,有立方体的解理,是最重要的含铅矿物。
4. 赤铁矿:赤铁矿外观颜色呈现铁灰色或红褐色，是最重要的含铁矿物。
5。
磁铁矿:磁铁矿属含铁矿物，具有磁性,吸附含铁物质。
珍贵宝石矿物若具有坚硬、稀有、耐久、透明且颜色美丽的特点，即常被用来作为装饰品，一般称为宝石，以下是常见的宝石简介：9. 滑石:粉末，以制造颜料、爽身粉、去污粉、化妆品等.原有岩石经变质作用而形成的岩石.根据变质作用类型的不同，可将变质岩分为5类：动力变质岩、接触变质岩、区域变质岩、混合岩和交代变质岩.常见的变质岩有糜棱岩、碎裂岩、角岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大理岩、石英岩、角闪岩、片粒岩、榴辉岩、混合岩等。
岩石物性资料
岩（矿）石物性资料密度：一． 表1-1 常见矿物的密度名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65 金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9石墨 2.09-2.25 多水高岭土1.9-2.6 蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3表1-2 常见岩石密度 名称密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -纯橄榄岩 2.5-3.3橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8蛇纹岩 2.6-3.2 大理岩 2.6-2.9白云岩 2.4-2.9 石灰岩 2.3-3.0页岩 2.1-2.8 砂岩 1.8-2.8白垩岩 1.8-2.6 干砂岩 1.4-1.7粘土 1.5-2.2 表土 1.1-2.0 花岗闪长岩 2.69闪长岩 2.81 辉长岩 2.85-3.05 霞石正长岩 2.66 正长岩 2.62 石英闪长岩 2.75 安山玢岩 2.73 石英斑岩 2.60 粒玄岩 2.85 泥岩 1.2-2.4 粉砂岩 1.8-2.8 砂质页岩 2.3-3.0 泥板岩 1.7-2.9 角砾岩 1.6-3.0 泥灰岩 1.5-2.8 钾盐 1.9-2.0 砾岩 2.1-3.0 玄武岩 2.7-3.3 角岩 2.74 玢岩 2.6-2.9二．磁性表2-1 铁磁性矿物和金属的饱和磁化强度和居里温度 矿物化学式 饱和磁化强度（A/m ） 居里温度/K 磁铁矿24ZnFe O 92000 853 磁黄铁矿21x Fe S - 20000 593 赤铁矿23Fe O 85000 853 镍磁铁矿24NiFe O 47000 873 钴 Co 161800 1404 铁 Fe 218000 1053 镍 Ni 54400 631铁镍矿3Ni Fe 110000 620 铁钴矿 CoFe 232000 986表2-2 一些反磁性矿物和顺磁性矿物的磁化率 矿物化学式 抗磁化率（4π×610-SI ） 方解石3CaCO -0.5 方铅矿 PbS -0.34石英2SiO -0.5 赤铜矿2Cu O -0.14 自然金 Au -0.14矿物 化学式 顺磁化率（4π×610-SI ）角闪石 2353222223(,)():,,,,,,A B Si Al O OH A Mg Fe Ca NaB Mg Fe Fe Al -+++== 13-75黑云母 33102(,)(,)()K Mg Fe Al Fe Si O OH 53-78氧化铜 CuO 3.25石榴子石2222433():,,,;,,A B SiO A Ca Mg Fe Mn B Al Fe Cr +++== 31-159 辉石3FeSiO 73表2-3 火成岩的磁化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ） 花岗岩 0-4000 200流纹岩 20-300辉绿岩 8-13000 4500斑岩 20-16700 5000玄武岩 20-14500 6000闪长岩 50-10000 13000橄榄岩 7600-15600 13000安山岩 13500表2-4 变质岩的磁化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ） 片岩 25-240 120千枚岩 130片麻岩 10-2000石英岩 350蛇纹岩 250-1400板岩 0-3000 500表2-5 沉积岩变化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ）白云岩 0-75 10辉岩 0-280 25砂岩 0-1560 30页岩 5-1480 50表2-6 矿物磁化率抗磁性物质顺磁性物质名称κ平均×10-5（SI）名称κ平均×10-5（SI）（κ）（κ）石英 -1.3 橄榄石 2正长石 -0.5 角闪石 10-80锆石 -0.8 黑云母 15-65方解石 -1.0 辉石 40-90盐岩 -1.0 铁黑云母 750方铅矿 -2.6 绿泥石 20-90闪锌矿 -4.8 金云母 50石墨 -0.4 斜长石 1磷辉石 -8.1 尖晶石 3重晶石 -1.4 白云母 4-20表2-7 铁磁性矿物磁化率矿物分子式κ×1/（4π）CGSM（κ）磁铁矿 Fe3O40.07-0.2钛磁铁矿 xFe3O4.(1-x)TiFe2O410-7-10-2磁赤铁矿γFe2O30.03-0.2赤铁矿αFe2O310-6-10-5磁黄铁矿 FeS1+x10-3-10-4铁镍矿 NiFe2O40.05锰尖晶石 MnFe2O32.0镁铁矿 MgFe2O40.8针铁矿αFeOOH (0.02-80)×10-4纤铁矿γFeOOH (0.9-2.5)×10-4菱铁矿 FeCO3(20-60)×10-4 表2-8 地壳岩石的磁化率和天然剩余磁化强度岩石类型κ【10-6SI（κ）】 Mr（A/m）超基性岩 101-103 10-1-101基性岩 100-103 10-3-101酸性岩 100-102 10-3-101变质岩 10-1-102 10-3-10-1沉积岩 10-1-101 10-3-10-1表2-9 几种岩石的Q值岩石平均值最大值Qmax花岗岩 0.1-0.3 3橄榄岩 0-5 5辉长岩 0-0.5 3流纹岩 1-10安山岩 1-15玄武岩 1-20 160云母片岩 0-0.5 2片麻岩 0-1.5 2云英岩 0-0.3 3三．电性表3-1 一些矿物的电阻率矿物电阻率/（Ω.m）矿物电阻率/（Ω.m）斑铜矿 10-6-10-3赤铜矿 10-3-10-6磁铁矿 10-6-10-3锡石 10-3-100磁黄铁矿 10-6-10-3辉锑矿 100-103黄铜矿 10-3-100软锰矿 100-103黄铁矿 10-3-100菱铁矿 100-103方铅矿 10-3-100铬铁矿 100-106辉铜矿 10-3-100闪锌矿 103-106辉钼矿 10-3-100 黑铁矿 100-103钛铁矿 103-106表3-2 几种常见岩石的各向异性岩石名称λρn /ρt层状粘土 1.02-1.05 1.04-1.00层状砂岩 1.1-1.6 1.20-2.56泥质板岩 1.1-1.59 1.20-2.5泥质页岩 1.41-2.25 2.2-5.0无烟煤 2.0-2.55 4.0-6.5石墨化碳质页岩 2.0-2.8 4.0-7.84表3-3 几种常见天然水的电阻率名称电阻率（Ω.m）名称电阻率（Ω.m）雨水 >1000 地下水 <100河水 0.1-100 矿井水 1-10海水 1.0-10 深成盐渍水 0.1-1表3-4 不同地质年代各种岩石电阻率的变化范围岩石类型海相碎屑陆相碎屑喷出岩侵入岩化学沉积岩地质年代沉积岩沉积岩（玄武岩（花岗岩（灰岩，盐岩）流纹岩）辉长岩）第四纪和第三纪1-10 15-50 10-200 500-2000 50-5000中生代 5-20 25-100 20-500 500-2000 100-10000晚古生代 10-40 50-300 50-1000 1000-5000 200-100000 早古生代 40-200 100-500 100-2000 1000-5000 10000-100000 前寒武纪 100-2000 300-5000 200-5000 5000-20000 10000-100000表3-5 一些矿物的介电常数矿物相对介电常数矿物相对介电常数金刚石 5.7 赤铁矿 25.0-170石墨 <81.0 萤石 6.26-6.79方铅矿 17.0-81.0 橄榄石 6.8黄铁矿 33.7-81.0 云母 5.4磁黄铁矿 <81.0 正长石 4石英 3.8 透辉石 2.9石膏 6.16 普通角闪石 4.9-5.8表3-6 一些岩石的相对介电常数岩石相对介电常数岩石相对介电常数干燥砂岩 4.6-5.9 花岗闪长岩 6天然气 1 砂岩 5石油 2-2.4 白云岩 6.9灰岩 7.5-9.2 火山凝灰岩 3.8-4.5泥岩 5-25 黑云母花岗岩 6-8砂质泥岩 5.53 辉绿岩 11.6干燥白云岩 7-11 盐岩 5.6-6.25表3-7 几种矿物的面极化系数矿物石墨黄铜矿磁铁矿黄铁矿方铅矿磁黄铁矿系数k 14.1 10.0 9.9 7.5 2.5 0.4（Ω.m2）表3-8 几种岩矿石的频率相关系数岩矿石名称风化闪长岩大理岩闪长斑岩铁帽矿化闪长岩C值范围 0.44-0.72 0.35-0.69 0.29-0.41 0.14-0.48 0.20-0.22 C值平均值 0.58 0.52 0.38 0.31 0.21表3-9 20摄氏度条件下岩，矿石的相对介电常数及损耗角正切矿物εr tgδ岩石εrtgδ石英 4.2-5.5 0.0006-0.002火成岩 7-15 0.03-0.1长石 4-10 0.03-0.15 变质岩 5-12 0.05-0.2云母 5-8 0.0003-0.002 沉积岩氯化物 5-6 石灰岩 8-12硫化物 8-17 砂岩 5-11石油 10-30 砂 3-25 可达1水 80 泥岩 4-30 可达1表3-10 岩矿石的电导率和介电常数Material Conductivity(S/m) Dielectric const.(F/m) Air 0 1 Asphalt:dry 3210~10--2~4Asphalt:wet 21--6~1210~10Clay:dry 31--2-610~10Clay:saturated 1-15-4010~1Concrete:dry32--4-1010~10Concrete:wet 21--10~2010~10Freshwater 10-4-10-281 Freshwater ice 10-3 4 Granite:dry 10-8-10-6 5 Granite:wet 32--710~10Limestone:dry 10-9-10-67 Limestone:wet 21--810~10Sand:dry 10-7-10-34~6Sand:saturated 10-4-10-210~30 Seawater 3-4 81Rock salt:dry 10-44~7四．波速表4-1几种造岩矿物的弹性模量矿物杨氏模量（E/GPa）体积模量K/Gpa）泊松比方解石68.8 74.4 0.31 黑云母33.8 50.5 0.27 白云母56.8 42.9 0.25 钠长石69.0 57.0 0.28 黄铁矿286.8 143.9 0.16 磁铁矿230.3 161.7 0.26表4-2几种常见岩石弹性模量的平均值矿物杨氏模量（E/GPa）体积模量K/Gpa）泊松比辉绿岩84.42 57.85 0.26 花岗岩62.44 45.43 0.25 砂岩65.27 40.08 0.16 粉砂岩61.64 40.00 0.23 灰岩68.59 48.41 0.25 白云岩80.64 65.57 0.27表4-3若干常见矿物的声波（地震波）速度矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）正长石5900 3070 黄铁矿7900 5050钠长石6060 3350 铬铁矿7700奥长石6240 3390 磁铁矿7400 4200拉长石6550 3540 赤铁矿6700 4300石英6000 闪锌矿5310 2560方解石6660 3390 方铅矿3770 2080白云母5810 3360 斑铜矿3800 1700角闪石7210 3990 辉钼矿3900 1850辉石7200 4170 黑钨矿4200 1800橄榄石8400 5160 锡石6950 3400表4-4常见火成岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）花岗岩5470 3090 流纹岩4620 2630闪长岩5850 3180 安山岩5840 3160辉长岩6460 3520 橄榄岩8200 4700辉绿岩6000 3400 英安岩5840 2960花岗闪长岩5950 花岗伟晶岩4270 2860正长岩6150 2850 黑云母花岗岩5600 2750表4-5 常见变质岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）板岩5770 3370 大理岩5870 3210片岩4030 2880 矽卡岩5490 2960片麻岩4760 2880 混合岩4970 3040变粒岩6010 3380 角闪岩6800 2850角闪岩5920 3480 花岗片麻岩5650 2800榴辉岩5460 3540 角闪石片麻岩5900 2850石英岩5400 3260 斜长麻粒岩5750 2750磁铁石英岩5470 3330 角岩6220 3490石英脉6050 3760 闪长片麻岩6200 2950表4-6常见沉积岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）砾岩5070 3000 硬石膏6000 3000砂岩5290 3200 角砾岩5600 2800粉砂岩5440 3030 粘土3000 1800凝灰岩5700 3170 细粒岩5400 3240灰岩5520 3110 石膏4600 2380白云岩6240 3400 泥灰岩4500 2250表4-7各种沉积岩的波速岩石成分地震波速度V p/（m.s-1）砾岩碎石干砂200-800砂质粘土300-900湿砂600-800粘土1200-2500疏松岩石1500-2500致密岩石1800-4000白垩1800-3500泥质页岩2700-4100石灰岩，致密白云岩2500-6100石膏，无水石膏3500-4500泥灰岩2000-3500冰3100-3600岩盐4200-5500五．温度表5-1几种常见造岩矿物的热导率和比热容矿物热导率W/（m.K）比热容J/（kg.K）α-石英 6.5-7.2 750长石 2.31 711云母 2.32 760橄榄石 5.15 980白云石 5.51 870方解石 2.9 820硬石膏 5.0 560表5-2由热导率，密度与比热计算所得热扩散率岩石 k ρ c α名称（0.418W/（m.K）（g/cm3）（4.186J/（g.K））（cm2/s)角闪斜长岩 5.16 2.78 0.18 0.01片麻岩 6.5 2.57 0.153 0.017片麻岩 6.8 2.615 0.173 0.015片麻岩 6.38 2.625 0.179 0.014片麻岩 5.81 2.76 0.176 0.012混合花岗岩 4.91 2.68 0.19 0.0096表5-3中国科学院实测岩石标本热扩散率地区岩性标本比热C 密度ρ热容Cρ热导率k 热扩散率α块数（4.186J/（g.K））（g/cm3）（4.186J/（cm.K）（0.418W/（m.K）（cm2/s) 河砂质泥岩 7 0.223 2.655 0.592 4.78 0.0081南粉砂岩 1 0.235 2.575 0.584 5.02 0.0083平细砂岩 2 0.227 2.649 0.601 5.02 0.0084顶中砂岩 6 0.212 2.642 0.560 6.37 0.0113山石灰 1 0.217 2.679 0.581 5.44 0.0094 岩 3 0.214 2.645 0.566 4.40 0.0077安正长斑岩 2 0.203 2.580 0.523 5.12 0.0098徽凝灰角砾岩1 0.214 2.577 0.589 4.33 0.0079罗次生石英岩1 0.220 2.691 0.592 8.79 0.0148河硬石膏石英岩2 0.190 3.97 0.754 9.52 0.0126 六．放射性表6-1 岩浆岩的放射性岩石类型SiO2Ra×10-12 U×10-6 Th×10-6 Th/U K（%）（g/g）（g/g）（g/g）（g/g）酸性75-65 1.34 4.0 13.0 3.3 0.026中性65-52 0.51 1.4 4.4 3.2 0.020基性52-40 0.38 1.1 4.0 3.6 0.014超碱性少于40 0.20 0.6 2.0 3.3 0.004表6-2各种水中氡，镭，铀的含量水Rn（氡）（3.7Bq/m3）Ra（镭）（g/L) U（铀）（g/L) 地海洋，河0 （1-2）×10-13（6-20）×10-7表湖0 10-128×10-6水地沉积岩6-15 （2-300）×10-12（2-50）×10-7下酸性岩浆岩100 （2-4）×10-12 （4-7）×10-6水铀矿床500-1000 （6-8）×10-12（8-600）×10-6。
岩石的基本物理性质
岩石名称 花岗岩 安山岩 玄武岩 砂岩 石灰岩 大理岩 页岩 石英岩
岩石密度(103 kg/m3) 颗粒密度103 kg/m3)
2.6~2.7
2.5~2.84
2.2~2.3
2.4~2.8
2.8~2.9
2.6~3.3
2.0~2.6
2.6~2.75
2.2~2.6
2.48~2.85
条件下浸水后产生膨胀变形与 试件原尺寸的比值。
常用的有岩石径向自由膨 胀率VD和轴向自由膨胀率VH。
T
Chapter 2 Basic Physical Properties of Rock
2.5岩石的抗风化指标/Weatherproof Indices of Rock
3. 岩石的膨胀性/Dilatability of Rock 2）侧向约束膨胀率VHP
2.4岩石的水理性质/ Hydraulic Properties of Rock
T
Chapter 2 Basic Physical Properties of Rock
2.5岩石的抗风化指标/Weatherproof Indices of Rock
（1） 软化系数 /Coefficient of Softness
将具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅 产生轴向膨胀变形而求得
式中， H：试件高度； △H1：有侧向约束条件下所测得的轴向膨 胀变形量。
T
Chapter 2 Basic Physical Properties of Rock
2.5岩石的抗风化指标/Weatherproof Indices of Rock
（3） 饱和吸水率 /Saturated Water Content
有关岩石的资料
有关岩石的资料岩石，是固态矿物或矿物的混合物，其中海面下的岩石称为礁、暗礁及暗沙，由一种或多种矿物组成的，具有一定结构构造的集合体，也有少数包含有生物的遗骸或遗迹（即化石）。
岩石有三态：固态、气态（如天然气）、液态（如石油），但主要是固态物质，是组成地壳的物质之一，是构成地球岩石圈的主要成分。
现在所使用的石材几乎包括了地球上的各类岩石。
而每一种岩石都有其生成以及后期保存，变化的特定环境。
以下分别进行讨论。
1、花岗岩经天文地质学的研究，在地球以外的星球上还未发现有花岗岩。
所以说，花岗岩是地球上物理、化学及生物作用的独特产物。
地球形成约60亿年；在42.5亿前后，形成了大气圈和水圈；在40亿年前后，出现了生命，进而形成了生物圈。
初始地地壳主要由火山岩构成，其成分相当于地幔里的岩浆，由铁、镁、硅等矿物组成，也叫做超铁镁岩和铁镁岩类。
现在所见到的黑色花岗岩太白青、丰镇黑、蒙古黑、福鼎黑等以及由黑色花岗石蚀变成绿色花岗石万年青、森林弛等即属此类。
还有大理石中的大花绿也属这类岩石经后期蛇纹石化变质所至。
由于地球上水、汽、温度及生物作用，使火山岩被蚀变、风化，并被机械、化学、生物作用所分选、富集，形成了泥泥质岩、硅质岩、化学岩（石灰岩、白云岩）以及铁、铜、磷、锰、铅、镁、钾、钠、稀土等沉积岩和沉积矿床。
当经硅铝成分为主的沉积岩下沉到地下深处后将发生以下几种变化。
1.1、在40公里左右的深度，巨大的压力和高温使得岩石发生塑性变形及塑性状态下的矿物重结晶，在这种状态下，重结晶不充分，所以晶体较小并且混浊。
矿物及晶体在巨大的垂直填压力下，定向排列，形成片麻理，这种岩石叫做片麻岩。
由沉积岩直接变质而成，属负变质岩。
到此阶段，如果岩石上升冷却，即成为片麻岩，有些还保留了沉积岩的层构造特征，如南辉县的太行红、夜里雪、芝麻红，山西灵丘的贵妃结，山东平邑的将军红等。
1.2、当片麻岩在地下深处遭受水平方向的挤压时，在层理和片麻理间产生揉皱构造成并由此产生虚脱构造（即在层间发生由于扭动而产生的弯曲的凸镜体空间）。
岩石的物理性质
（一）、岩石的吸水性
岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩 石的吸水性。 1.吸水率(Wa)：岩石试件在大气压力和室温条件下 自由吸入水的质量(mw1)与岩样干质量(ms)之比，用 百分数表示
m w1 Wa 100% mw2
VVb dWa nb 100% dWa V w
式中：Cd 和Cw 分别为干燥岩石和水的比热容，x1 和x2分别为岩石干重和水重。
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第三节 岩石的热学性质
二、岩石的导热系数
岩石传导热量的能力，称为热传导性，常用导热系
数来表示。
dT Q kA dt dx
研究表明，岩石的比热容（C）与导热系数（k） 间存在如下关系：
岩 岩
大 理 岩 板 岩
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岩石力学
岩石的物理性质
孔隙度：岩石中孔隙体积与岩石总体积之比 (多用
百分数表示)。 裂隙率：岩石中各种节理、裂隙的体积与岩石总体 积之比称裂隙率。 孔隙度与裂隙率含义相同，孔隙度多用于松散土、 石，裂隙率多用于结晶连接的坚硬岩石。 一般岩石的孔隙度在0.1-0.35之间
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例题：
岩石的饱和密度为2.65g/cm3，干密度为
2.49g/cm3，请计算岩石的孔隙比和颗粒
密度
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五、岩石的水理性质
岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为 水理性质。主要有： 1.吸水性 2.软化性 3.抗冻性 4.透水性
过程中的能量转换与守恒服从热力学原理。在以上
几种热交换方式中，以热传导传热最为普遍控制着 几乎整个地壳岩石的传热状态，对流传热主要在地 下水渗流带内进行。辐射传热仅发生在地表面。
岩石物性资料
53-78 3.25
石榴子石 辉石
31-159 73
FeSiO3 表 2-3 火成岩的磁化率
岩石 花岗岩 流纹岩 辉绿岩 斑岩 玄武岩 闪长岩 橄榄岩 安山岩
磁化率变化范围（4 × 106 SI） 0-4000 20-300 8-13000 20-16700 20-14500 50-10000 7600-15600
电阻率/（Ω.m） 10-3-10-6 10-3-100 100-103 100-103 100-103 100-106 103-106 100-103
岩石名称 层状粘土 层状砂岩 泥质板岩 泥质页岩 无烟煤 石墨化碳质页岩
几种常见岩石的各向异性 λ 1.02-1.05 1.1-1.6 1.1-1.59 1.41-2.25 2.0-2.55 2.0-2.8
矿物 方解石 方铅矿 石英 赤铜矿 自然金 矿物
A2 3 B5 (Si, Al )3 O22 (OH ) 2 :
角闪石
A Mg , Fe 2 , Ca, Na B Mg , Fe 2 , Fe3 , Al
13-75
黑云母 氧化铜
K ( Mg , Fe)3 ( Al , Fe) Si3O10 (OH ) 2 CuO
表 3-6 岩石 相对介电常数 干燥砂岩 4.6-5.9 天然气 1 石油 2-2.4 灰岩 7.5-9.2 泥岩 5-25 砂质泥岩 5.53 干燥白云岩 7-11
一些岩石的相对介电常数 岩石 相对介电常数 花岗闪长岩 6 砂岩 5 白云岩 6.9 火山凝灰岩 3.8-4.5 黑云母花岗岩 6-8 辉绿岩 11.6 盐岩 5.6-6.25
岩石的物理性质
Vs d
5
工程意义：
是岩石物理性质的 一个重要指标。
对岩块和岩体的水 理、热学性质及力学 性质影响很大。
空隙率愈大→岩石
中的孔隙和裂隙愈多
→岩石的力学性质越
差(岩石的强度愈小、
塑性变形越大），渗
透性愈大，抗风化能
力愈差等。
6
三、吸水性
定义：岩石在一定的试验条件下吸收水
分的能力，称为岩石的吸水性。
KR
cw c
• 岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空
隙较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。
• 软化系数KR＞0.75时，岩石的软化性弱，同时也说明 岩石的抗冻性和抗风化能力强。而KR＜0.75的岩石则 是软化性较强和工程地质性质较差的岩石
10
•工程意义：
岩石的软化系数愈小， 说明岩石吸水饱和后其抗压 强度降低的越多,岩石软化性 愈强。如粘土岩和泥质胶结 的 岩 石 ， 其 KR 一 般 为 0 . 4 ～ 0.6。对水下建筑影响大。
另外，软化系数是评价 岩石力学性质的一个重要物 理性质指标。
11
五、抗冻性
• 岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。
• 抗冻系数(Rd)是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强
度(σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表
示，即
Rd
c2 c1
100%
• 质量损失率(Km)是指冻融试验前后干质量之差(ms1－ ms2)与试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示，即
的渗透流速，cm/s或m/d
U KJ
渗透流速
水力梯度
•渗透系数大小主要取决于岩石空隙的数量、大小、方向及其
连通性等，水只能通过连同的空隙渗透。因此，裂隙岩体的渗 透系数（透水性）远大于岩块的渗透系数，
岩石的物理性质精编WORD版
岩石的物理性质精编
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作业
岩石的物理性质
密度：是指岩（矿）石的致密程度，通常以单位体积物质的质量来表示，单位是：
g/cm3或kg/m3。
决定岩石密度的主要因素有：岩石中各种矿物成分及其含量，岩石的孔隙度及孔隙中的充填物，岩石所受的压力。
通常情况下，只有其中某一种或二种因素起主导作用。
磁性：由于岩石由矿物组成，所以岩石的磁性强弱与矿物的磁性有直接关系。
而矿物磁性特征为抗磁性矿物的磁化率都很小，在磁力勘探中通常视为无磁性的；顺磁性矿物的磁化率要比抗磁性矿物大得多，约两个数量级。
电阻率：电流通过每边长度为1m的立方体均匀物质时所遇到的电阻值。
岩石的电阻率越小，它的导电性越好，岩石的电阻率越大，其导电性越差。
岩（矿）石的电阻率变化除了与其矿物成分、含量、矿物颗粒结构、构造有关外，很大程度上取决于它们的孔隙度或裂隙度及其中所含水分的多少。
速度：地震波速度既与岩石的弹性性质相关，又是反映岩石物理性质的重要参数。
影响因素为孔隙度及孔隙填充物性质，密度，埋藏深度，构造历史和地质年代，温度。
岩石的基本物理性质
d *100%=(1- s
)100%
（1-4） （1-5） （1-6） （1-7） （1-8）
VV 0 V VVb V VVa V VVc V
*100% *100% *100%=n0-nb *100%=n-n0
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质：
岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。主要有吸水 性、软化性、抗冻性、渗透性、膨胀性及崩解性等。 1) 岩石的吸水性 岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。常 用吸水率，饱和吸水率与饱水系数等指标表示。
Kh Rcw Rc
（1-13）
KR愈小则岩石软化性愈强。研究表明：岩石的软化性取决于岩石的 矿物组成与空隙性。 当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质： 岩石的抗冻性 岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。常用冻融系数和质量损失 率来表示。
1.2.2 岩石的基本物理性质
岩石的密度 岩石密度（rock density）是指单位体积内岩石的质量， 单位为g/cm3。
它是研究岩石风化、岩体稳定性、围岩压力和选取建 筑材料等必需的参数；
岩石密度又分为颗粒密度和块体密度：
1.2.2 岩石的基本物理性质
物理性质：
颗粒密度 岩石的颗粒密度（ρ s）是指岩石固体相部分的质量与其 体积的比值。它不包括空隙在内，因此其大小仅取决于组 成岩石的矿物密度及其含量。
sat=
ms V m sat V
（1-16） （1-17） （1-18）
m V
1.2.2 岩石的基本物理性质
物理性质：
岩石物理、化学性质及其分类
加载速度 (Mpa/s)
载荷持续 时间（ms）
大理石
4500~6000
和泉砂岩
3700~4300
多湖砂岩
1800~3500
群马砂岩
4100~5700
辉绿岩
5300~6000
石英-闪长岩 3700~5900
90~110 100~140 15~25 200~240 320~350 240~330
120~200 120~200 20~50 350~500 700~800 300~400
2 可钻性分级
可钻性分级的测定是使用便携式岩石凿测器测定岩石的 凿碎比能（破碎单位体积岩石所消耗的能量（J/cm3）和 凿480次后钎刃磨钝的宽度，将岩石分3类7级。
1-钎头； 2-承击台； 3-销钉； 4-导向杆； 5-落锤(4kg)； 6-卡套； 7-转动手柄
视频1
3 爆破性分级 爆破性是岩石本身物理力学性质和炸药性
岩石结构致密，坚硬，强度大，无大 的地质构造弱面，则ρc大，日本关于岩 石的分级多采用ρc指标（见表1-3）
视频1
材料名称
钢 铜 花岗岩 玄武岩 辉绿岩 辉长岩 石灰岩 白云岩 砂岩 板岩 石英岩
表1-3 几种材料的波阻抗
密度(g/cm3) 纵波速度(m/s) 波阻抗(kg/cm2.s)
7.8 8.4~8.9 2.6~3.0 2.7~2.86 2.85~3.05 2.9~3.1 2.3~2.8 2.3~2.8 2.1~2.9 2.3~2.7 2.65~2.9
容重（t/m3）
2.56~2.67 2.75~2.90 2.8~2.9 2.46~2.65 2.3~2.4 2.47~2.56 2.0~2.3 2.1~2.57 2.65~2.85
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岩（矿）石物性资料（2008年12月11日）一、密度：表1-1 常见矿物的密度名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9石墨 2.09-2.25 多水高岭土1.9-2.6蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3表1-2 常见岩石密度 名称密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -纯橄榄岩 2.5-3.3橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8蛇纹岩 2.6-3.2 大理岩 2.6-2.9白云岩 2.4-2.9石灰岩 2.3-3.0 页岩 2.1-2.8 砂岩 1.8-2.8 白垩岩 1.8-2.6 干砂岩 1.4-1.7 粘土 1.5-2.2 表土 1.1-2.0 花岗闪长岩 2.69闪长岩 2.81 辉长岩 2.85-3.05 霞石正长岩 2.66 正长岩 2.62 石英闪长岩 2.75 安山玢岩 2.73 石英斑岩 2.60 粒玄岩 2.85 泥岩 1.2-2.4 粉砂岩 1.8-2.8 砂质页岩 2.3-3.0泥板岩 1.7-2.9 角砾岩 1.6-3.0泥灰岩 1.5-2.8 钾盐 1.9-2.0砾岩 2.1-3.0 玄武岩 2.7-3.3角岩 2.74 玢岩 2.6-2.9二、磁性表2-1 铁磁性矿物和金属的饱和磁化强度和居里温度 矿物化学式 饱和磁化强度（A/m ） 居里温度/K 磁铁矿24ZnFe O 92000 853 磁黄铁矿21x Fe S - 20000 593 赤铁矿23Fe O 85000 853 镍磁铁矿24NiFe O 47000 873 钴 Co 161800 1404 铁 Fe 218000 1053 镍 Ni 54400 631 铁镍矿3Ni Fe 110000 620 铁钴矿 CoFe 232000 986表2-2 一些反磁性矿物和顺磁性矿物的磁化率 矿物化学式 抗磁化率（4π×610-SI ） 方解石3CaCO -0.5 方铅矿 PbS -0.34石英2SiO -0.5赤铜矿 2Cu O -0.14自然金 Au -0.14矿物 化学式 顺磁化率（4π×610-SI ）角闪石 2353222223(,)():,,,,,,A B Si Al O OH A Mg Fe Ca Na B Mg Fe Fe Al -+++== 13-75黑云母33102(,)(,)()K Mg Fe Al Fe Si O OH 53-78 氧化铜 CuO 3.25石榴子石2222433():,,,;,,A B SiO A Ca Mg Fe Mn B Al Fe Cr +++== 31-159 辉石3FeSiO 73表2-3 火成岩的磁化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ） 花岗岩 0-4000 200流纹岩 20-300辉绿岩 8-13000 4500斑岩 20-16700 5000玄武岩 20-14500 6000闪长岩 50-10000 13000橄榄岩 7600-15600 13000安山岩 13500表2-4 变质岩的磁化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ） 片岩 25-240 120千枚岩 130片麻岩 10-2000石英岩 350蛇纹岩 250-1400板岩 0-3000 500表2-5 沉积岩变化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ）白云岩 0-75 10砂岩 0-1560 30页岩 5-1480 50表2-6 矿物磁化率抗磁性物质顺磁性物质名称κ平均×10-5（SI）名称κ平均×10-5（SI）（κ）（κ）石英 -1.3 橄榄石 2正长石 -0.5 角闪石 10-80锆石 -0.8 黑云母 15-65方解石 -1.0 辉石 40-90盐岩 -1.0 铁黑云母 750方铅矿 -2.6 绿泥石 20-90闪锌矿 -4.8 金云母 50石墨 -0.4 斜长石 1磷辉石 -8.1 尖晶石 3重晶石 -1.4 白云母 4-20表2-7 铁磁性矿物磁化率矿物分子式κ×1/（4π）CGSM（κ）磁铁矿 Fe3O40.07-0.2钛磁铁矿 xFe3O4.(1-x)TiFe2O410-7-10-2磁赤铁矿γFe2O30.03-0.2赤铁矿αFe2O310-6-10-5磁黄铁矿 FeS1+x10-3-10-4铁镍矿 NiFe2O40.05锰尖晶石 MnFe2O32.0镁铁矿 MgFe2O40.8针铁矿αFeOOH (0.02-80)×10-4纤铁矿γFeOOH (0.9-2.5)×10-4菱铁矿 FeCO3(20-60)×10-4 表2-8 地壳岩石的磁化率和天然剩余磁化强度岩石类型κ【10-6SI（κ）】 Mr（A/m）超基性岩 101-103 10-1-101基性岩 100-103 10-3-101酸性岩 100-102 10-3-101变质岩 10-1-102 10-3-10-1沉积岩 10-1-101 10-3-10-1 表2-9 几种岩石的Q值岩石平均值最大值Qmax花岗岩 0.1-0.3 3辉长岩 0-0.5 3流纹岩 1-10安山岩 1-15玄武岩 1-20 160云母片岩 0-0.5 2片麻岩 0-1.5 2云英岩 0-0.3 3三、电性表3-1 一些矿物的电阻率矿物电阻率/（Ω.m）矿物电阻率/（Ω.m）斑铜矿 10-6-10-3赤铜矿 10-3-10-6磁铁矿 10-6-10-3锡石 10-3-100磁黄铁矿 10-6-10-3辉锑矿 100-103黄铜矿 10-3-100软锰矿 100-103黄铁矿 10-3-100菱铁矿 100-103方铅矿 10-3-100铬铁矿 100-106辉铜矿 10-3-100闪锌矿 103-106辉钼矿 10-3-100 黑铁矿 100-103钛铁矿 103-106表3-2 几种常见岩石的各向异性岩石名称λρn /ρt层状粘土 1.02-1.05 1.04-1.00层状砂岩 1.1-1.6 1.20-2.56泥质板岩 1.1-1.59 1.20-2.5泥质页岩 1.41-2.25 2.2-5.0无烟煤 2.0-2.55 4.0-6.5石墨化碳质页岩 2.0-2.8 4.0-7.84表3-3 几种常见天然水的电阻率名称电阻率（Ω.m）名称电阻率（Ω.m）雨水 >1000 地下水 <100河水 0.1-100 矿井水 1-10海水 1.0-10 深成盐渍水 0.1-1表3-4 不同地质年代各种岩石电阻率的变化范围岩石类型海相碎屑陆相碎屑喷出岩侵入岩化学沉积岩地质年代沉积岩沉积岩（玄武岩（花岗岩（灰岩，盐岩）流纹岩）辉长岩）第四纪和第三纪1-10 15-50 10-200 500-2000 50-5000中生代 5-20 25-100 20-500 500-2000 100-10000晚古生代 10-40 50-300 50-1000 1000-5000 200-100000 早古生代 40-200 100-500 100-2000 1000-5000 10000-100000 前寒武纪 100-2000 300-5000 200-5000 5000-20000 10000-100000表3-5 一些矿物的介电常数矿物相对介电常数矿物相对介电常数金刚石 5.7 赤铁矿 25.0-170石墨 <81.0 萤石 6.26-6.79方铅矿 17.0-81.0 橄榄石 6.8黄铁矿 33.7-81.0 云母 5.4磁黄铁矿 <81.0 正长石 4石英 3.8 透辉石 2.9石膏 6.16 普通角闪石 4.9-5.8表3-6 一些岩石的相对介电常数岩石相对介电常数岩石相对介电常数干燥砂岩 4.6-5.9 花岗闪长岩 6天然气 1 砂岩 5石油 2-2.4 白云岩 6.9灰岩 7.5-9.2 火山凝灰岩 3.8-4.5泥岩 5-25 黑云母花岗岩 6-8砂质泥岩 5.53 辉绿岩 11.6干燥白云岩 7-11 盐岩 5.6-6.25表3-7 几种矿物的面极化系数矿物石墨黄铜矿磁铁矿黄铁矿方铅矿磁黄铁矿系数k 14.1 10.0 9.9 7.5 2.5 0.4（Ω.m2）表3-8 几种岩矿石的频率相关系数岩矿石名称风化闪长岩大理岩闪长斑岩铁帽矿化闪长岩C值范围 0.44-0.72 0.35-0.69 0.29-0.41 0.14-0.48 0.20-0.22C值平均值 0.58 0.52 0.38 0.31 0.21表3-9 20摄氏度条件下岩，矿石的相对介电常数及损耗角正切矿物εr tgδ岩石εrtgδ石英 4.2-5.5 0.0006-0.002火成岩 7-15 0.03-0.1 长石 4-10 0.03-0.15 变质岩 5-12 0.05-0.2 云母 5-8 0.0003-0.002 沉积岩氯化物 5-6 石灰岩 8-12硫化物 8-17 砂岩 5-11石油 10-30 砂 3-25 可达1水 80 泥岩 4-30 可达1表3-10 岩矿石的电导率和介电常数Material Conductivity(S/m) Dielectric const.(F/m) Air 0 1 Asphalt:dry 32--2~410~10Asphalt:wet 21--6~1210~10Clay:dry 31--2-610~10Clay:saturated 1-15-4010~1Concrete:dry32--4-1010~10Concrete:wet 21--10~2010~10Freshwater 10-4-10-281 Freshwater ice 10-3 4Granite:dry 10-8-10-6 5Granite:wet 32--710~10Limestone:dry 10-9-10-67 Limestone:wet 21--810~10Sand:dry 10-7-10-34~6Sand:saturated 10-4-10-210~30 Seawater 3-4 81Rock salt:dry 10-44~7四、波速表4-1几种造岩矿物的弹性模量矿物杨氏模量（E/GPa）体积模量K/Gpa）泊松比方解石68.8 74.4 0.31 黑云母33.8 50.5 0.27 白云母56.8 42.9 0.25 钠长石69.0 57.0 0.28 黄铁矿286.8 143.9 0.16 磁铁矿230.3 161.7 0.26表4-2几种常见岩石弹性模量的平均值矿物杨氏模量（E/GPa）体积模量K/Gpa）泊松比辉绿岩84.42 57.85 0.26花岗岩62.44 45.43 0.25砂岩65.27 40.08 0.16粉砂岩61.64 40.00 0.23灰岩68.59 48.41 0.25白云岩80.64 65.57 0.27表4-3若干常见矿物的声波（地震波）速度矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）正长石5900 3070 黄铁矿7900 5050钠长石6060 3350 铬铁矿7700奥长石6240 3390 磁铁矿7400 4200拉长石6550 3540 赤铁矿6700 4300石英6000 闪锌矿5310 2560方解石6660 3390 方铅矿3770 2080白云母5810 3360 斑铜矿3800 1700角闪石7210 3990 辉钼矿3900 1850辉石7200 4170 黑钨矿4200 1800橄榄石8400 5160 锡石6950 3400表4-4常见火成岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）花岗岩5470 3090 流纹岩4620 2630闪长岩5850 3180 安山岩5840 3160辉长岩6460 3520 橄榄岩8200 4700辉绿岩6000 3400 英安岩5840 2960花岗闪长岩5950 花岗伟晶岩4270 2860正长岩6150 2850 黑云母花岗岩5600 2750表4-5 常见变质岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）板岩5770 3370 大理岩5870 3210片岩4030 2880 矽卡岩5490 2960片麻岩4760 2880 混合岩4970 3040变粒岩6010 3380 角闪岩6800 2850角闪岩5920 3480 花岗片麻岩5650 2800榴辉岩5460 3540 角闪石片麻岩5900 2850石英岩5400 3260 斜长麻粒岩5750 2750磁铁石英岩5470 3330 角岩6220 3490石英脉6050 3760 闪长片麻岩6200 2950表4-6常见沉积岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）砾岩5070 3000 硬石膏6000 3000砂岩5290 3200 角砾岩5600 2800粉砂岩5440 3030 粘土3000 1800凝灰岩5700 3170 细粒岩5400 3240灰岩5520 3110 石膏4600 2380白云岩6240 3400 泥灰岩4500 2250表4-7各种沉积岩的波速岩石成分地震波速度V p/（m.s-1）砾岩碎石干砂200-800砂质粘土300-900湿砂600-800粘土1200-2500疏松岩石1500-2500致密岩石1800-4000白垩1800-3500泥质页岩2700-4100石灰岩，致密白云岩2500-6100石膏，无水石膏3500-4500泥灰岩2000-3500冰3100-3600岩盐4200-5500五、温度表5-1几种常见造岩矿物的热导率和比热容矿物热导率W/（m.K）比热容J/（kg.K）α-石英 6.5-7.2 750长石 2.31 711云母 2.32 760橄榄石 5.15 980白云石 5.51 870方解石 2.9 820硬石膏 5.0 560表5-2由热导率，密度与比热计算所得热扩散率岩石 k ρ c α名称（0.418W/（m.K）（g/cm3）（4.186J/（g.K））（cm2/s)角闪斜长岩 5.16 2.78 0.18 0.01片麻岩 6.5 2.57 0.153 0.017片麻岩 6.8 2.615 0.173 0.015片麻岩 6.38 2.625 0.179 0.014片麻岩 5.81 2.76 0.176 0.012混合花岗岩 4.91 2.68 0.19 0.0096表5-3中国科学院实测岩石标本热扩散率地区岩性标本比热C 密度ρ热容Cρ热导率k 热扩散率α块数（4.186J/（g.K））（g/cm3）（4.186J/（cm.K）（0.418W/（m.K）（cm2/s) 河砂质泥岩 7 0.223 2.655 0.592 4.78 0.0081南粉砂岩 1 0.235 2.575 0.584 5.02 0.0083平细砂岩 2 0.227 2.649 0.601 5.02 0.0084顶中砂岩 6 0.212 2.642 0.560 6.37 0.0113山石灰 1 0.217 2.679 0.581 5.44 0.0094 岩 3 0.214 2.645 0.566 4.40 0.0077安正长斑岩 2 0.203 2.580 0.523 5.12 0.0098徽凝灰角砾岩1 0.214 2.577 0.589 4.33 0.0079罗次生石英岩1 0.220 2.691 0.592 8.79 0.0148河硬石膏石英岩2 0.190 3.97 0.754 9.52 0.0126六、放射性表6-1 岩浆岩的放射性岩石类型SiO2Ra×10-12 U×10-6 Th×10-6 Th/U K（%）（g/g）（g/g）（g/g）（g/g）酸性75-65 1.34 4.0 13.0 3.3 0.026 中性65-52 0.51 1.4 4.4 3.2 0.020基性52-40 0.38 1.1 4.0 3.6 0.014超碱性少于40 0.20 0.6 2.0 3.3 0.004表6-2各种水中氡，镭，铀的含量水Rn（氡）（3.7Bq/m3）Ra（镭）（g/L) U（铀）（g/L) 地海洋，河0 （1-2）×10-13（6-20）×10-7表湖0 10-128×10-6水-------------地沉积岩6-15 （2-300）×10-12（2-50）×10-7下酸性岩浆岩100 （2-4）×10-12 （4-7）×10-6水铀矿床500-1000 （6-8）×10-12（8-600）×10-6 -------------。