第一章矿物岩石 (6学时+4学时实验) 第一节概述(0.5hr) 固体地球具有类似煮熟的鸡蛋一样的内部结构，最外层相当于蛋壳部分的主 要由岩石及其风化产物构成的部分称为地壳，它是各类工程建筑的场所，也是地 质学研究的主要对象，因此，了解一些这部分地球的物质组成，结构构造特点是 有重要意义的。 一、地球内部结构 大气圈、水圈、生物图称为地球的三个外部层图。在固体地球内部，也存在 着者三个连续的层圈。人类对这些层圈的探索由来已久(1906-1970)，有前苏联科 拉半岛18km超深钻，目前我国江苏北部5km大陆壳计划等，但探索深度较之 6370km的地球半径都是微不足道的，人类对地球内部结构的了解，还只有依据 一些间接方法，其中主要是地震波方法获取。 依纵、横地震波在传播性质（速度）的变化将固休地球内部划分为地壳、地 幔、地核三个层图。 1.地壳：地表以下，平均厚度 莫霍面 33km范围内的地球部分，其中洋壳 厚仅6km士，而陆壳最厚处可达70 余km,地壳的主要化学成份为0、Si、 Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H等 物质组成以矿物和岩石为主，地壳底 部是一个波速不连续界面称莫霍面， 古登堡血 在该面以下即进入地幔部分。 地 2.地幔：莫霍面以下至2900km 的地球部分称地幔，地幔上部分约 60-250km范围是一个塑性流动层称为“软流层”。大陆漂移、板块运动都被认为
是软流层以上的固态地球部分（称岩石图）“坐”在软流层物质上发生运动的结 果。 地幔主要化学成分是：O、g、Sc、Fe、Ca、Al、Na、Ti、Cr、Mn等，其物 质密度高出地壳一倍(5.6g/cm)以上。 3.地核：2900km处的波速不连续界血称为古登堡面（美国地质学家），以下 直至地心6370km处的地球部分称为地核。一般认为地核外层为液态，中间为固 液混合态，内层则又成为固态。化学成份中下、Ni比例极高，物质密度高达 13g/cm(近似汞). 二、地壳岩石类型 地壳是地质学研究的主要对象，其物质成份主要包括矿物和岩石两大类（土 壤及其母质是一种松散岩石)，自然界矿物多达3300余种，而岩石则从成因上可 分为： 1.岩浆岩：岩浆侵入地下浅层或直接 喷出地表冷却形成的岩石。 2.沉积岩：松散沉积物在低洼盆地 (多为水盆地)中堆积固结而成。 3.变质岩：各类已有岩石在保持整体 周态情况下成份、结构构造发生变化而 成。 三类岩石在空间分布位置上的顺序上：沉积岩在最上层，其下是变质岩，而 岩浆岩呈不定形状穿插分布于上述两大类岩石的各种裂隙中。 第二节矿物(1.5hr) 地壳中的三大类岩石尽管成因不同，但其基本的物质 构成单元都是矿物。自然界有3300余种矿物，其中绝大 多数是结品（品体）矿物，即理想状态下可形成规则几何 外形的矿物。 矿物：是由地质作用所形成的天然的单质或化合物。 石盐晶体
一、矿物的物理识别特征 无论是室内还是野外，特定化学成份的矿物都表现出特殊的物理特征，我们 可以依据此特征对矿物加以识别。矿物的物理特征依据其属性可区分为形态特 征，光学特征和力学特征。 1.矿物形态 可从两方面区分：一单体：一种矿物的一个完整晶体 集合体：同种矿物的多个单体集合产出。 (1)单体形态：依据刊矿物个体在三维坐标上生长发育的程度分： 针柱状矿物：晶体仅沿一个坐标轴生长，其余两轴受抑制，如石棉、绿柱石 等。 片、板状矿物：晶体仅沿两个坐标轴呈面状生长，如云母、片状石膏、石墨 等 、粒状矿物：晶体沿三个坐标近似等速等量生长，如石英、下S、石榴子石等。 (2)集合体形态 束针状、纤维状、放射状、晶族等。 ①肉眼可见单体（显晶）集合体 (鳞)片状集合体 粒状集合体 ②肉眼不可见单体（隐晶）集合体 结核状、树枝状、网纹状、葡萄状、豆状、肾状、鲕状等。 2.矿物的光学特征 主要包括矿物的颜色、条痕的光洋三类。 (1)颜色：是矿物对白光中不同光波吸收反射的结果。从成因上可分为自 色（本色）、他色（杂质色）和假色（物理干扰色）。可物本色的形成机理主要是
可变价离子核外电子轨道电子跃迁释能的结果。常见呈色离子包括： F”一赤红色（赤铁刊矿、紫牙乌等、Ti”一绿色（钛金云母）、Cr 绿色（祖母绿、裴翠）、M”—蔷薇红色（菱锰矿） (2)条痕：即矿物粉末的颜色，一般指不透明矿物在白色索瓷板上划擦后 留下的条痕颜色，具有突现自色，抑制他色，消除假色的作用。 赤铁矿（红色） 锫铁矿（钢灰色)了条痕一致为樱桃红色，显示化学成份一致。 黄铁矿（粒状铜黄色） 一一条痕黑色→可明确区分 黄铜矿（粒状铜黄色）了一一条痕墨绿色 (3)光洋：矿广物打光面反射和折射可见光的能力。按折射率从小到大，反 射率从大到小可将光泽从强到弱区分为4个标准级别： 金属光洋（方铅矿、黄F矿）·半金属光洋（磁铁矿）→金刚光泽（闪锌 矿)→玻璃光泽（长石、石英）， 当矿物表面不平整或以集合体形式出现时，可呈现特殊的光泽，包括： 丝绢光泽：透明半透时纤维状矿物，如石棉、石膏、角闪石。 油脂光洋：透明矿物断裂面上，如石英、锡石等。 珍珠光泽：透明矿物的极完全解理面上，如云母、蛭石。 蜡状光洋：半透明矿物的非晶质形式，如蛇纹石、叶脂石等 土状光洋：即无光泽，如高岭石、褐铁矿等。 3.矿物的力学性质 主要包括矿物的解理和使度两大类特征。 (1)*解理：矿物晶体在外力作用下，严格按一定结晶方向破裂出光滑平 整面的性质。 依据解理面出现的难易程度（比例）可将解理分为五种类型： ①极完全解理：外力作用下极易剥裂出薄片，如云母、片状石膏等。 ②完全解理：外力作用下形成的破裂面全部为光滑平整面，如方解石、萤石。 ③中等解理：外力作用下形成的裂面仅有半数左右为光滑血，如辉石、角闪 石。 ④不完全解理：外力作用下形成的裂面仅有个别为光滑面，如磷灰石等
⑤极不完全解理（断口）：所有裂面均呈现参差不齐状，如石英、锡石等。 (2)*硬度：指矿物抵抗外来机械力（压入、刻划、研磨）侵入的能力。以 刻划硬度（摩氏）最为常用。它是以十种矿物作为标准硬度级别。 等级123 456789 10 矿物带（石）石()方（解石）莹（石）两（石）长（石）石英黄上刚()金刚（石 除以上三类物理特征外，有一些特殊矿物还有特殊的识别特征，发光性（莹 石、白钨矿)、压电性(B石英)、磁性（磁铁矿）。 二、矿物的分类 自然界3300余种矿物，按其化学成份的不同可分为五大类： 1.自然元素矿物：即天然产生的单质矿物，如自然Au、Ag、Hg、Cu、S等。 2.硫化物和复硫化物矿物：如FS(黄铁矿)入、AsS,(雄黄)等. 3.卤化物矿物：如石盐NaCl、萤石CaF,等。 4.氧化物如氢氧化物刊矿物：如石英Si0、锡石S0、刚玉A1.0,等。 5,含氧盐矿物：依酸根类型又可分为碳酸盐亚类（方解石）、硫酸盐亚类（石 膏)、硅酸盐亚类（占自然养矿物80%以上，如长石、云母等)其它如钨、铬、 磷酸盐等等。 第三节岩浆岩(1hr) 一、概述 1.*岩浆：地壳下部存在的高温高压富含挥发份的Rs0,熔融体， 岩浆的主要成份是Rsi104类，其次还含有H20、C02等挥发份。 2.*岩浆岩：岩浆将地壳薄弱带侵入地表附近或直接喷出地表冷凝而成的岩 石。 >5km深成侵入岩7侵入岩 喷出岩 0-5km浅成侵入岩 二、岩浆岩的结构构造 指颗粒自身的特点与相对关系 指颗粒或成份在空间的非列方式
(一)结构 1,据矿物结晶程度的差异可分为4种类型 (1)全晶质结构：所有矿物颗粒都结晶出来且肉眼可见，如花岗岩。 (2)半晶质结构：部分矿物颗粒结晶出来，其余为非晶质，如部分流纹岩。 (3)玻璃质结构：没有任何矿物结晶，全为玻璃状，有玻璃光洋，如火山 玻璃。 (4)隐晶结构：特殊全晶质结构，颗粒全结晶但肉眼难辨，具瓷状光洋。 2.据结晶颗粒的相对大小分 (1)等粒结构：所有矿物均结晶且大小均一，依结晶颗粒大小又分 ①粗粒等粒结构(d>5mm):②中粒等粒结构(1-5m) ③细粒等粒结构(dK1mm) (2)不等粒结构：指岩石中同种矿物颗粒大小有明显二分性，又分为： 斑状结构：即半晶质不等粒结构，如同面粉之中的黄豆 似班状结构：即全晶质不等粒结构，如同绿豆中的蚕豆。 (二)构造：依各构成组份间的空间排列及充填方式，分为3种： 1.块状构造：矿物颗粒紧密结合且均匀分布，无集群现象，是多数岩浆岩 的构造形式。 2.气孔和杏仁构造：一般仅见于喷出岩中，岩块中分布有圆形、椭圆形内 壁大致光滑的孔洞称气孔，若气孔中充填了后期结晶物称为杏仁。 3.流纹构造：岩浆边流动边结晶、凝同，保留下来的流动迹象称流纹构造， 一般由矿物顺流向排列和气孔被压扁拉长所显示 三、岩浆岩的产状 产状是指岩石所处的空间状态。岩浆岩的产状指岩浆岩的空间分布形态，规 模及其与周边岩石的接触关系等。 1.侵入岩的产状 (1)岩基、岩株与岩枝 地面出露面积>100km的岩体， 结晶程度高，岩性均一，强度大
是极好的大型、高层建筑地基 岩株：地面出露面积100-10km的岩体 岩枝：地面出露血积10km以下的岩体。 (2)岩床、岩盘和岩盆：层状、板状岩体夹于围岩中，产状与围岩保持 致。 (3)岩墙、岩脉：岩体切穿围岩与围岩斜交的岩体（可造成地基岩体力学 性质各向异性)。 2.喷出岩的产状 (1)火山口、火山锥：是火山喷发堆积或爆裂留下的痕迹。火山口常积水 形成火山口湖，如天山天池等。 (2)熔岩流熔岩被熔岩台地（高 火山正 原) 火山锥 熔岩流：岩浆沿地表呈线状流动冷疑 成岩： 熔岩被：水平溢流呈血状流动凝固而 成，多期次，大面积喷发而成的熔岩被形 成熔岩台地（印度德干高原等）。 四、岩浆岩的分类及常见岩石 在岩浆岩中，Si0不仅含量最高，且其高低变化还影响其它成分变化，如 Fe0、Fe.0,随Si0升而降，而A1,0,和Ca0则随Si0,升而呈先升后降趋势。 因此，岩浆岩的类型就是依据岩石成份中Si0成份含量的高低分为： Si0百分含量 (45% 45%-53% 53%-66% >66% 岩石类型 超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩 常见 侵入岩 橄榄岩 辉长岩 闪长岩 花岗岩 岩石 喷出岩 金伯利岩 玄武岩 安山岩 流致岩 岩石中Fe、M含量 高 低 岩石颜色 深（黑） 修 浅（灰白色）
第四节沉积岩(1hr) 在地表或近地表条件下，由母岩（岩浆岩、沉积岩或变质岩）风化剥蚀的产 物经搬运，沉积和硬结作用而形成的一类岩石。是三大岩中分布面积最广（陆地 75%,海洋近100%)但质量最小（仅占地壳的5%士）的一类岩石。 成层性是沉积岩最显著的特征，由颜色、粒径、结构构造在垂向上的明显 分带性表现出来。另外，沉积岩还是唯一含有大量化石的岩石，所有这些特征 为后人提供了大量的地质历史信息，故它又被称为是“地质历史的书页”。同时 也导致其工程地质性质具有明显的两向异性。 一、沉积岩的形成 包括三个连续过程：即风化（剥蚀），输移和使结成岩作用过程。 1.风化作用过程：是沉积物的制备过程。此时，母岩发生物理崩解和化学 分解，形成三类产物。 (1)碎屑物质：即机械破碎物，按其粒径可分为砾(d>2m),砂(20.05mm） 和粉砂(0.05-0.005mm): (2)不溶残积物：即粒度小于粉砂，但不能以化学形式溶于水的物质，主 要是粘土矿物： (3)可溶盐类：即分子、离子、原子类物质以化学形式溶于水中，主要包 括卤化物（卤化钠）、硫酸盐(CaS04)和碳酸盐类（如CaC0)。 2.输移作用过程：是风化产物从起动到最终停息的全过程，不同风化产物、 输移方式也不同。 (1)化学输移：可溶盐类的溶解输移方式： (2)机械输移：即动力携带，物质粒径不同，机械输移方式也不同。 推（拖）移：d>2mm,砾在河床面上滑动，翻滚前进： 跃移：d=2~0.05mm砂，在水体中忽上忽下，弹跳前进： 悬移：d<0.05的物质，粉砂+粘土，在水体中长期、长途携带运动。 在水动力条件变弱的地方（入海口、入湖口、山前）三种机械输移物会依次 沉积下米，该过程称为分选，可形成“粒级层序”，可用于确定沉积周期，恢复
地层的原有层位关系。 3.使结成岩作用过程：指沉积物经层层崇压、脱水、固结甚至结品形成坚 固沉积岩的过程。 二、沉积岩的物质构成 沉积岩在经历了风化、输移和使结成岩过程中，矿物成份比之岩浆岩大为简 单化。而其物质成份的描述方式也大不同于岩浆岩。 1,碎屑：即以粒度为标尺，指矿物或岩石的机械破碎物，主要是一些耐风 化的石英岩、硅质岩、花岗岩及石英、长石、云母等的颗粒，可分为砾、砂、粉 砂三类成份。 2.粘土物质：指粒径2m的颗粒占体积百分比30%以上，称砾岩。 砂状结构：d=2~0.05mm的颗粒占体积百分比50%以上，称砂岩。 粉砂状结构：d=0.05一0.005m的颗粒占体积百分比50%以上，称粉砂岩。 (2)泥质结构：又称粘土结构，成份以粘土为主，略带丝绢光洋，如泥、页岩。 (3)结晶（化学）结构：由化学沉积物为主构成的岩石，如石灰岩、白云岩等。 (4)生物结构：主要由生物遗体或遗迹化石构成的岩石，如生物礁灰岩。 2.沉积岩的构造
成层构造是沉积岩最显著的特征，可由剖面上的层理构造和平面上的层面构 造来体现。 (1)层理构造：即由颗粒大小、颜色变化、成份组合形态等在垂直上的分 带节律变化所显示的成层现象，可划分为： ①块状层理：即野外厚或巨厚的层 埋，手标本上见不到层理形态显示。 ②平行层理：各细小层间互相平行。 ③斜层理：各细小层间互相斜交，细 小层内水平延仲时未必等厚。 又分交错层理和波状层理。 A一平行层理：B一斜公理：©一状公理 (2)层面构造：指保留在各细层表面的沉积作用的痕迹。 ①波痕：浅水条件下层面上保留的波浪纹路。 ②泥裂：即保存下来的干裂或龟裂，呈浅水晒干条件下形成的泥质开裂“口 上尖下”，可恢复构造。 ③化石：即埋藏于沉积岩中的动植物遗休，遗迹。 四、沉积岩的分类及常见岩石 1,分类依据：依据沉积物的来源分大类，大类E,又依据物质成份，结构 构造划分小类。 2.分类方案 陆源沉积岩 内源沉积岩 类型 火山碎屑岩 碎屑岩 泥质岩 蒸发岩非蒸发岩 可燃有机岩 集块岩 砾岩 泥岩 石普 石灰岩 煤 常见 火山角砾岩 砂岩 粘士 盐岩 白云岩 油页岩 岩石 凝灰岩 粉砂岩 页岩 硅质岩 磷块岩 第五节 变质岩(1hr) 原先存在的岩石（三大岩均可）在地下受到各种物理、化学因素的作用而在