8-矿物和岩石.ppt

1,第二编岩土工程性质与工程勘察第一章岩石与矿物第二章岩土工程性质第三章原位测试第四章地下工程地质第五章地基工程地质沉降第六章岩土工程勘察,土木工程地质讲义,2,第一章矿物和岩石,第一节综述,第二节矿物,第三节岩石及其成因类型,3,第一章矿物和岩石,,一、了解地球内部构造,地壳平均厚度为33km，地幔距地面的平均厚度为2891km，地核厚度约为3489km。,第一节综述,4,二、矿物和岩石的关系化合物或化学元素（90多种，主要的是氧，硅，铝，铁，钙，钠，钾，镁，钛，氢）→矿物（造岩矿物）→岩石，岩石圈（地壳和地幔的顶部）→土。,,,,,,,5,第二节矿物,一、矿物的概念矿物是在地壳各种地质作用过程中形成的单质或化合物。由同种元素组成的称为单质矿物，如自然金、自然铂、金刚石、自然硫、石墨。由两种或两种以上元素化合而成的称为化合物矿物，如黄铁矿、赤铁矿、方解石等。,6,7,三、矿物的鉴定,由于矿物的化学成分和内部结构的不同，不同矿物具有各自的性质和特征，可以从以下几个方面来识别和鉴定矿物。,（1）矿物的外形（形态），包括单体外形和集合体外形。矿物的单晶体，有的沿一个方向生长，成为柱状或针状等（石棉Mg6[Si4O10][OH]8），有的沿两个方向延展，成为板状或片状等（云母），有的三向等长，如立方体或八面体（如方解石，橄榄石）；集合体的外形，即矿物晶粒的聚集体的外形，多种多样，有放射状的，有晶簇，钟乳状，葡萄状、肾状、结核状等。,8,紫水晶,不规则形状的自然铜,孔雀石,赤铁矿,9,（2）矿物的光学性质包括透明度、光泽、颜色与条痕透明度指矿物透过可见光的程度。根据透明程度划分为透明矿物，半透明矿物和不透明矿物。大部分矿物是不透明矿物。光泽指矿物表面反射反射光线的能力。根据矿物平滑表面反射光的强弱可分为金属光泽，半金属光泽，非金属光泽。颜色按矿物成色原因，分自色，他色和假色。自色矿物固有的颜色比较稳定的称自色。如黄铁矿是铜黄色。他色矿物中混有杂质时形成的颜色称他色。他色不固定。如石英晶体。假色由于矿物内部裂隙或表面氧化膜对光的折射，散射形成的颜色。如方解石解理面上常出现的虹彩。条痕矿物在白色无釉的瓷板上划擦时留下的粉末痕迹色。矿物粉末的颜色，对于鉴定金属矿物具有重要意义，比如赤铁矿可呈赤红、铁黑或钢灰色，而它的条痕恒为樱红色。,10,（3）矿物的力学性质硬度、解理、断口、弹性、挠性、延展性。硬度矿物抵抗外力（刻画，压入，研磨）的能力，常用作肉眼鉴定矿物的方法。矿物的硬度以摩氏硬度计为标准来测量。摩氏硬度计（Mohsscaleofhardness）由10种硬度不同的矿物组成。如表1-1所示,表1-1摩氏硬度计,矿物相对硬度的顺序,11,解理晶体受到外力打击时能够沿着一定的结晶方向分裂成平面（即解面）的能力。如云母有一个方向的极好解理，沿此方向极易分解成为薄片；方解石有三个方向的解理帮受力打击后极易沿该三个方向破裂成为菱形小块。根据矿物产生解理面的完全程度，解理分为四级1极完全解理，如云母；2完全解理，如方解石；3中等解理，如长石；4不完全解理，如橄榄石。,断口矿物受外力打击后不沿固定的结晶方向断开时所形成的断裂面。断裂面方向是任意的，断口的形态不会是平滑的，极据形态特征，有贝壳状断口，参差状断口，锯齿状断口，平坦状断口等。,图1-4石英晶体的贝壳状断口,12,解理和断口的关系矿物解理的完全程度和断口是互相消长的矿物解理完全时则不显断口矿物解理不完全或无解理时，则断口显著矿物解理完全时则断口显著,13,（4）其它性质如比重、磁性等。已知的矿物有三千种左右，其中绝大多数极其分散，数量极少。对于形成岩石有普遍意义的矿物，即主要造岩矿物种数有限。以下七种矿物构成了地壳岩石的主体。,表1-2七种主要造岩矿物的若干特征,14,四、常见矿物种类,（一）单质存在铂，金，石墨，自然硫,金刚石,15,（二）氧化物（1）石英（SiO2）纯净的石英是无色透明的六方双锥。（2）宝石Al2O3,16,（三）硫酸盐石膏（CaSO42H2O）和重晶石BaSO4,明矾KAlSO4212H2O,17,（四）硅酸盐白云母（KAl2AlSi3O10OH2），长石RAlSi3O8，橄榄石（Mg，Fe2SiO4）滑石（MgSiO4OH）,角闪石（Ca，Na2-3Mg2，Fe2，Fe3，Al35[Al，Si4O11]OH2，,正长石,斜长石,18,角闪石，条痕淡绿色,19,（五）碳酸盐类,孔雀石是含铜的碳酸盐矿物,化学成分为Cu2[CO3]OH2,方解石CaCO3,20,（六）金属矿物黄铁矿（FeS2）、赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、褐铁矿Fe2O3nH2O,21,（六）金属矿物,黄铜矿CuFeS2,22,方解石黄铜矿与水晶共生,方解石白云母与水晶共生,下列矿物中遇冷稀盐酸剧烈起泡的是（）。A石英B方解石C黑云母D正长石,23,第三节岩石及其成因类型,一、岩石的分类根据中华人民共和国国家标准岩土工程勘察规范GB50021-94第2.2.1条岩石作为工程地基与环境按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。,（一）岩浆岩magmaticrock又称火成岩igneousrock,它是三大岩类的主体，占地壳岩石体积的64.7。岩浆地下高温熔融物质。岩浆岩是岩浆冷凝固结形成的岩石。根据岩浆运动特征，分为喷出岩（火山碎屑岩、熔岩）与侵入岩（浅成侵入岩和深成侵入岩）。浅成侵入岩岩浆沿地表裂缝上升到距地表较浅处冷凝而成的岩石。,24,（1）岩浆岩的结构是指岩石中矿物的结晶程度、晶粒的大小、形状及它们之间的相互关系。①按结晶程度分类A全晶质结构，多见于深成岩，如花岗岩；B半晶质结构，常见于喷出岩，如流纹岩；C玻璃质结构，常见于岩浆迅速喷出地表，温度骤然下降，来不及结晶形成的，使喷出岩的特有结构，如浮岩，熔岩。②按矿物颗粒绝对大小分类A显晶质结构B隐晶质粗粒结构中粒结构细粒结构微粒结构,25,③按矿物颗粒相对大小分类A等粒结构；B不等粒结构；C斑状结构,（2）岩浆岩的构造是指岩石中矿物的空间排列和充填方式。①块状构造；②流纹构造；③气孔状构造；④杏仁状构造（3）岩浆岩按化学成分分类（主要是按SiO2的含量）①酸性岩；富含钾、钠和硅酸，粘性较大，流动性较小。（SiO265）②中性岩；（SiO25265）③基性岩；富含铁镁氧化物，粘性小，流动性较大。（SiO24552）④超基性岩；（SiO22mm砂状sandy结构粒径2-0.05mm粉砂状silty结构粒径0.05-0.005mm泥状mudy结构0.005mm②粘土岩类；由几乎都小于0.005mm的粘土组成，典型的岩石是粘土岩。③化学结构和生物化学结构。,31,化学结构和生物化学结构，常见的岩石有石灰岩与盐酸时起泡剧烈。白云岩Al2O3Fe2O3Mn3O4SiO2,与盐酸不易起泡。泥灰岩与酸后侵蚀面上常留下泥质条带和泥膜。,海扇贝化石,32,（3）沉积岩的构造指沉积岩的各个组成部分的空间分布和排列方式。（层理、层面、结核、生物）层理构造层理（bedding）沉积岩的成层性。它是沉积岩最特征、最基本的沉积构造。图1-6平行层理层理中各层纹相互平行者称为平行层理（parallelbedding）,层纹倾斜或相互交错者称为交错层理crossbedding,图1-6平行层理,图1-7交错层理a层纹倾斜；b层纹交错,敦煌的莫高窟,33,递变层理（gradedbedding）同一层内碎屑颗粒粒径向上逐渐变细。它的形成常常是因沉积作用发生在运动的水介质中，其动力由强逐渐减弱。泥裂由岩层表面垂直向下的多边形裂缝。刚形成的泥裂是空的，地质历史中形成的泥裂已被砂、粉砂或其它物质所填充。它是滨海或滨湖地带泥质沉积物暴露出水面后失水变干收缩而成。,图1-8递变层理,图1-9泥裂,34,,,35,（三）变质岩变质岩metamorphicrock正变质岩和副变质岩是组成地壳三大岩类之一，占地壳总体积的27.4。它在地面的分布范围较小，也不均匀。它是由火成岩或沉积岩或先成的变质岩经变质作用形成的。,（1）变质作用岩石在基本上处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构与构造变化的地质作用。比如在岩浆侵入体的围岩中、洋壳俯冲带、板块碰撞带、断裂破碎带。（2）变质作用的主要影响因素高温；压力。,36,（3）变质作用类型,接触变质岩,动力变质岩,区域变质岩,37,（4）变质岩的结构主要是结晶结构，有三种变余结构岩石的部分结构被保留下来成为变余结构。变晶结构岩石在固体状态下经重结晶作用形成的。压碎结构在动力变质作用下，岩石变形、变质而成的结构。,38,（5）变质岩的构造板状构造岩石具有平行、密集而平坦的破裂面，沿此面岩石易分裂成薄板。千枚状片理面上有许多定向排列得绢云母，呈明显的丝绢光泽。片状构造岩石中片状或长条状矿物连续而平行排列，形成平行、密集而不平坦的纹理，沿片理方向岩石易于劈开。片麻状构造矿物是以长石为主的粒状矿物，并有部分平行定向排列的片状、柱状矿物。块状构造无定向排列。,不同矿物交替成层分布造成的,39,（6）代表性的变质岩大理岩marble主要由石灰石经变质重结晶形成，矿物为粒状，块状构造。纯粹的大理岩几乎不含杂质，洁白似玉，称汉白玉whitemarble.板岩大理石千枚岩片岩片麻岩变粒岩构造角砾岩,糜棱岩动力变质岩,40,41,图1-9岩石的演变,（四）岩石的演变,