矿物岩石地质年代（工程地质幻灯片）

第二章 岩石的成因类型及其工程地质特征,第一节 矿物,（一） 地球概况 （二）矿物的基本概念 （三）矿物的物理力学性质 （四）常见的造岩矿物,（一）地球概况,极半经为6356.8km 赤道半经为6378.16km 平均半经为6371km 扁平率为1/298 赤道一带稍微凸出，南北半球也不对称，加上表面凹凸不平，地球是一个不规则的旋转椭球体。,地球内圈,1. 地球核心由液态物质组成 公元前5世纪古希腊学者恩贝多克勒 西西里岛 火山喷发岩浆，据说掉进火山口而亡。 2 地球不均质（分层） 到十八世纪由天文学、力学认为地球化学成分和物理性质均匀；据万有引力定律求得地球质量除地球体积得到平均密度5.5g/m3 3 地球的三大圈层 二十世纪地震波在地球内部的传播特征时，波速突变的不连续界面大陆表面以下33km（1909年南斯拉夫莫霍洛维奇）和2900km （1904美国古登堡面）最显著,（一）地球概况,地球的内部是由化学成分、密度、压力、温度等不同的圈层所组成，具有同心圆状的圈层构造。依各圈层的特点可分为：地壳、地幔、地核,地球内圈,地壳：地球的固体外壳叫做地壳。 莫霍面（1909南斯拉夫，莫霍洛维奇）以上的地球固体表层部分. 厚度：大陆上厚的70多km，海洋里薄的仅10多km，平均厚度在33km左右。 化学组成：组成地壳的化学成分有100多种，其中含量最多的是如表所列几种： 硅铝主要分布在地壳上部，即为硅铝层(花岗岩层)，其厚度不一，大陆上厚，海洋底薄，太平洋底大部缺失。 硅镁成分主要分布在地壳下部，即为硅镁层(玄武岩层)，其中铁的成分有所增加，铝的成分有所减少。,地幔： 莫霍面以下，古登堡面（1904美国）以上，处于地壳和地核中间，也称中间层或过渡层，厚约2900km；根据化学成分的不同分两层,以650km为界分为上下地幔。地壳运动由于地幔物质的对流。 地幔上层化学成分主要是硅氧，其中铁、镁、钙显著增加，硅铝的成分有所减少，熔融状态（软流层）是岩浆的发源地,也称橄榄层。 地幔下层主要是金属氧化物和硫化物组成。 地核: 古登堡面以下到地心，厚度3470km;主要化学成分是铁、镍，所以又称铁镍核心,比重较大的铁镍合金组成，平均密度大于10g/cm3。外核是液态的,内核是固态。,地球外圈：,大气圈：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：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：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。,（二）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然元素和化合物，称为矿物。 造岩矿物: 构成岩石的矿物，称为造岩矿物。常见的石英（SiO2）、正长石（KA1Si308）、方解石（CaCO3）等。造岩矿物绝大部分是结晶质。 次生矿物: 当外界条件改变到一定程度后，矿物原来的成分、内部构造和性质就会发生变化，形成新的矿物称为次生矿物。,结晶质: 组成矿物的元素质点（离子、原子或分子），在矿物内部按一定的规律排列，形成稳定的结晶格子构造，在生长过程中如条件适宜，能生成具有一定几何外形的晶体。,矿物分类：,自然元素矿物 如金，金刚石、石墨、硫磺、铜、银、汞 卤化物矿物 如石盐、钾盐、萤石等 硫化物矿物 黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、雄黄等 氧化物和氢氧化物矿物 如赤铁矿、磁铁矿、石英等。 硫酸盐矿物 石膏、芒硝、重晶石等 碳酸盐矿物 如方解石、孔雀石 硅酸盐矿物 如云母、长石、角闪石、辉石、橄榄石等 其中硅酸盐矿物种类繁多，约占已知矿物种数的1/4，占地壳总重量的85%，最常见的就是长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等几种。,矿物分类,自然元素矿物,矿物分类,硫化物矿物,矿物分类,氧化物和氢氧化物矿物,磁铁矿,赤铁矿,刚玉,石英,矿物分类,硫酸盐矿物,碳酸盐矿物,矿物分类,硅酸盐矿物,（三）矿物的物理力学性质,矿物的物理力学性质，决定于矿物的化学成分和内部构造。由于不同矿物的化学成分或内部构造不同，因而反映出不同的物理力学性质。所以，矿物的物理力学性质，是鉴别矿物的重要依据。 矿物的物理力学性质主要有：光学性质、力学性质和形态特征等。,1）光学性质 a）颜色 矿物的颜色，是矿物对可见光波的吸收作用产生的。按成色原因，有自色、他色、假色之分。 自色：是矿物固有的颜色，颜色比较固定。一般来说，含铁，锰多的矿物，如黑云母、普通角闪石、普通辉石等，颜色较深；含硅、铝、钙等成分多的矿物，如石英、长石、方解石等，颜色较浅。,他色：是矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物的本身性质无关。他色不固定，对鉴定矿物没有很大意义。 假色：是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。如方解石解理面上常出现的虹彩；斑铜矿表面常出现斑驳的蓝色和紫色。,矿物的颜色,b）光泽 矿物表面呈现的光亮程度，称为光泽。它是矿物表面的反射率的表现。 按其反射强弱程度，分金属光泽 、半金属光泽和非金属光泽。 造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。,玻璃光泽：反光如镜，如长石、方解石解理面上呈现的光泽。 珍珠光泽：象珍珠一样的光泽，如云母等。 丝绢光泽：纤维状或细鳞片状矿物，形成丝绢般的光泽，如纤维石膏和绢云母等。 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。 蜡状光泽：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。 土状光泽：矿物表面暗淡如土，如高岭石等松细粒块体矿物表面所呈现的光泽。,矿物的光泽,c）条痕 矿物在无釉瓷板上摩擦时所留下的粉末痕迹，它是指矿物粉末的颜色。对不透明矿物的鉴定很重要。,2）力学性质 a）硬度 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。 在鉴别矿物的硬度时，是用两种矿物对刻的方法来确定矿物的相对硬度。从软到硬依次由下列10种矿物组成称为摩氏硬度计。 （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,b） 解理、断口 矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。裂开的光滑平面称为解理面。不具方向性的不规则破裂面，称为断口。 不同的晶质矿物，由于其内部构造不同，在受力作用后开裂的难易程度、解理数目以及解理面的完全程度也有差别。 根据解理出现方向的数目，有一个方向的解理，如云母等； 有两个方向的解理，如长石等； 有三个方向的解理，如方解石等。,据解理的完全程度，可将解理分为以下几种： 极完全解理：易裂开成薄片，解理面大而完整，平滑光亮，如云母。 完全解理：沿解理方向开裂成小块，解理面平整光亮，如方解石。 中等解理：既有解理面，又有断口，如正长石。 不完全解理：常出现断口，解理面很难出现，如磷灰石。 矿物解理的完全程度和断口是互相消长的，解理完全时则不显断口。,黑云母,正长石,3）形态特征 由于矿物的化学成分、内部排列构造不同，其外形特征也不同。 a）单体矿物形态 单向延长类型：晶体向一个方向发育，形成柱状、针状、纤维状。如纤维状石膏、角闪石等； 双向延长类型：晶体向两个方向发育，形成板状、片状。如板状石膏、云母、重晶石等； 三向延长类型：晶体向三个方向发育，形成立方体、八面体等。如黄铁矿、橄榄石。,矿物的形态,单体形态,片状,多面体,立方体,b）集合体的形态 晶簇：在岩石空洞或裂隙中以共同的基底生长许多单晶。如石英晶簇、方解石晶簇； 纤维状：由许多针状矿物或柱状矿物平行排列。如纤维石膏； 粒状：大小略等，不具一定规律，聚合而成的形状。 钟乳状：石钟乳、石笋等； 土状：细小颗粒聚集体的形状。如高龄土； 块状：无特征；如蛋白石等。,矿物的形态,集合体形态,簇状,放射状,毛发状,粒状,块状,钟乳状,4）其它性质 如滑石的滑腻感，方解石遇盐酸起泡等，都可作为鉴别这种矿物的特征。,5）矿物的鉴定方法,主要是运用矿物的物理性质等特征来鉴定的。一般可以先从形态着手、然后再进行光学性质、力学性质及其他性质的鉴别。 对矿物的物理性质进行测定时，应找矿物的新鲜面，这样试验的结果才会正确，因风化面上的物理性质已改变了原来矿物的性质，不能反映真实情况。,在使用矿物硬度计鉴定矿物硬度时，可以先用小刀（其硬度在5度左右），如果矿物的硬度大于小刀，这时再用硬度大于小刀的标准硬度矿物来刻划被测定的矿物，以便能较快的进行。 在自然界中也有许多矿物，它们之间在形态、颜色、光泽等方面有相同之处，但一种矿物确具有它自己的特点，鉴别时应利用这个特点，即可较正确地鉴别矿物。,第二章 岩石的成因类型及其工程地质特征,第二节 岩浆岩,（一）概述 （二）岩浆岩的产状 （三）岩浆岩的矿物成分 （四）岩浆岩的结构 （五）岩浆岩的构造,（一）概述,岩浆与岩浆岩 地壳下部放射性元素不断蜕变而放出大量的热能，使物质处于高温（1000ºC以上）、高压的过热可塑状态。当地壳变动时，上部岩层压力一旦减低，过热可塑性状态的物质就立即转变为高温的熔融体，称为岩浆。 岩浆内部压力很大，不断向地壳压力低的地方移动，以致冲破地壳深部的岩层，沿着裂缝上升。上升到一定高度，温度、压力都要减低。当岩浆的内部压力小于上部岩层压力时，迫使岩浆停留，冷凝成岩浆岩。,火山颈 火山喷发时，岩浆在火山口通道里冷凝形成的岩体。,剥蚀暴露的火山颈，由玄武岩柱组成（德国）,海南岛琼北火山,长白山天池火山口湖,熔岩流,熔岩流在地表四溢,岩浆的主要元素成分： SiO2、TiO2、A1203、Fe2O3、FeO、MgO、 MnO、CaO、K2O、Na2O等。 岩浆（根据SiO2含量的多少）分为： 基性岩浆（富含钙、镁、铁，贫钾和钠，粘度小，流动性大）和酸性岩浆（富含钾、钠、硅，贫钙、镁、铁，粘度大，流动性小）,根据岩浆岩冷凝时地质环境不同，分为三大类： 深成岩：岩浆侵入到距地表约3km处冷凝而成的岩石，由于压力和温度较高，温度降低慢，岩石中的矿物结晶好； 浅成岩：距地表较浅处冷凝成岩，岩石中矿物结晶细小； 喷出岩（火山岩）：喷出地表后冷凝成岩，矿物来不及结晶或结晶较差。,（二）岩浆岩的产状,1）侵入岩的产状： 岩基、岩株、岩盘、岩床、岩脉,2）喷出岩的产状： 熔岩流（裂隙喷发）、火山锥及熔岩台地（中心式喷发）,（三）岩浆岩的矿物成分,1）岩浆岩中的矿物分类（按颜色） 浅色矿物：长石、石英、白云母等 深色矿物：角闪石、辉石、黑云母等,2）岩浆岩的分类（按SiO2含量）： 酸性岩类： SiO2含量65%，矿物以石英、正长石为主，含少量黑云母和角闪石，颜色浅，比重轻。 中性岩类： SiO2含量52%65%，矿物以正长石、斜长石、角闪石为主，含少量黑云母及辉石，颜色较深，比重较大。 基性岩类： SiO2含量45%52%，矿物以斜长石、辉石为主，含少量角闪石及橄榄石，颜色深，比重大。 超基性岩类： SiO2含量45%，矿物以橄榄石、辉石为主，含少量角闪石，颜色很深，比重很大。,（四） 岩浆岩的结构,结构是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、形状及其相互结合的情况。岩浆岩的结构特征，是岩浆成分和岩浆冷凝时物理环境的综合反映。 1）按矿物结晶程度可分为以下三类结构： 全晶质结构 半晶质结构 非晶质结构（或称玻璃质结构）,全晶质结构：岩石全部由结晶的矿物颗粒组成。主要为深成岩和浅成岩的结构，部分喷出岩有时也具有这种结构。 半晶质结构：岩石由结晶的矿物颗粒和部分未结晶的玻璃质组成。主要为浅成岩的结构，有时喷出岩也能看到这种结构。 非晶质结构：岩石全部由熔岩冷凝的玻璃质组成。为部分喷出岩具有的结构。,2）按矿物颗粒相对大小分： 等粒结构（全晶质）：同一种矿物的结晶颗粒大小近似者。 似斑状结构（全晶质）：岩石中的同一种主要矿物，其结晶颗粒大小悬殊。其中晶形比较完好的粗大颗粒称为斑晶，小的结晶颗粒称为石基。 斑状结构（半晶质）：由结晶颗粒和基质组成。,3）按矿物颗粒绝对大