《工程地质岩石》PPT课件

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1、第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）变质岩变质岩 变质作用变质作用地壳中地壳中已经形成已经形成的岩石在基本上处于的岩石在基本上处于固体固体状态下，受到状态下，受到温度、压力温度、压力及及化学活动性流体化学活动性流体的作用，的作用，发生矿发生矿物成分、化学成分、岩石结构和构造变化的地质作用物成分、化学成分、岩石结构和构造变化的地质作用。变质。变质作用形成变质岩。作用形成变质岩。一、变质作用的因素一、变质作用的因素（一）（一）温度温度 主要有来自地球主要有来自地球内部内部的热能（地热、岩浆热、岩石断裂的热能（地

2、热、岩浆热、岩石断裂产生的高温等），不同区域，不同深度，热能也不同。产生的高温等），不同区域，不同深度，热能也不同。温度温度升高升高增加了岩石增加了岩石内部质点内部质点的的活动性活动性，因而使岩石产生物理化，因而使岩石产生物理化学学变化变化：第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）1.1.重结晶作用重结晶作用使晶粒使晶粒细小的细小的岩石变成晶粒岩石变成晶粒粗大的粗大的岩石。岩石。石灰岩石灰岩大理岩大理岩 泥质岩泥质岩角岩角岩 石英砂岩石英砂岩石英岩石英岩 2.2.形成新的矿物形成新的矿物使岩石内部物质使岩石内部物质重新组合重新组合，非晶质非晶质变为变为结晶质结晶质，形成，

3、形成新的新的矿物。矿物。脱水 蛋白石蛋白石 石英石英 高岭石高岭石 红柱石红柱石+石英石英+水水加热第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）钙长石钙长石 橄榄石橄榄石 石榴子石石榴子石 1.1.静压力静压力（均衡压力均衡压力或或围压围压）由由上覆上覆岩层的岩层的重力重力引起引起的。静压力使岩石的的。静压力使岩石的体积缩小，密度加大体积缩小，密度加大，变的致密坚硬，变的致密坚硬，并形成并形成新的新的矿物。如矿物。如 ：（二）（二）压力压力 压力增大往往压力增大往往伴随着伴随着温度升高，因此在温度、压力的温度升高，因此在温度、压力的共同作用下共同作用下，也会产生，也会产生重结

4、晶重结晶并形成并形成新的新的矿物。矿物。CaAlCaAl2 2SiOSiO8 8+(Mg+(MgFe)Fe)2 2SiOSiO4 4Ca(MgCa(MgFe)2AlFe)2Al2 2(SiO4)2(SiO4)2 第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）2.2.定向压力定向压力（侧压力、动压力、应力侧压力、动压力、应力）由构造运动或岩浆活动引起的由构造运动或岩浆活动引起的挤压力挤压力，使岩石中，使岩石中矿物矿物垂垂直于压力方向直于压力方向排列排列产生产生片理构造、片麻状构造片理构造、片麻状构造等。同时还能等。同时还能形成形成新的新的矿物：矿物：石英石英 、云母、云母 、绿泥

5、石、绿泥石 、石墨、石墨等。等。第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）（三）（三）具有化学活动性的流体具有化学活动性的流体1.1.来源来源：主要来自岩浆和深层：主要来自岩浆和深层热水溶液热水溶液，也可以是，也可以是原来原来的岩的岩石中的流体。石中的流体。2.2.成分成分：主要是：主要是水、二氧化碳水、二氧化碳以及以及氧、氟、氯、硼、磷氧、氟、氯、硼、磷等等易挥发性易挥发性组分。组分。3.3.作用方式作用方式：流体与温度、压力等：流体与温度、压力等共同作用共同作用，活动在岩石的，活动在岩石的破碎带、接触带破碎带、接触带以及矿物颗粒间的以及矿物颗粒间的空隙中空隙中，与周围物

6、质进行，与周围物质进行一系列一系列反应反应，将岩石中的一些元素，将岩石中的一些元素熔滤出来熔滤出来，引起岩石物质，引起岩石物质成分的成分的变化变化。如：。如：橄榄石橄榄石 蛇纹石；辉石蛇纹石；辉石 绿泥石、绢云母；绿泥石、绢云母；黑云母黑云母 绿泥石、绢云母绿泥石、绢云母 第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）变质岩的特征变质岩的特征，最主要的有，最主要的有两点两点：一是岩石：一是岩石重结晶重结晶明显，明显，二是岩石具有一定的结构和构造，特别是在一定压力下矿物二是岩石具有一定的结构和构造，特别是在一定压力下矿物重结晶形成的重结晶形成的片理构造片理构造。（一）（一）变质岩

7、的矿物变质岩的矿物成分成分一部分矿物是在一部分矿物是在其它岩石其它岩石中中也也存在的存在的矿物。矿物。还有一部分矿物是在还有一部分矿物是在变质过程中变质过程中产生的特征变产生的特征变质矿物。质矿物。这些矿物是在这些矿物是在特特定定环境下环境下形成的形成的稳定稳定矿物，矿物，是是鉴别鉴别变质岩的变质岩的标志矿物标志矿物。二、变质岩的特征二、变质岩的特征第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）2 2、变晶结构变晶结构原岩在原岩在固态固态下下发生重结晶、变质结晶作用，发生重结晶、变质结晶作用，形成的形成的结晶质结构结晶质结构。如：。如：粒状粒状变晶结构变晶结构（石英岩、大理岩）

8、、（石英岩、大理岩）、鳞片变晶结构鳞片变晶结构（千枚岩、云母（千枚岩、云母片岩）等。片岩）等。（二）（二）变质岩的变质岩的结构结构1 1、变余结构变余结构变质程度变质程度较较低低，重结晶和变质结晶，重结晶和变质结晶不完全不完全，保留有保留有原岩的结构原岩的结构。如：。如：变余变余泥质结构泥质结构（板岩）（板岩）、变余斑状、变余斑状结构结构等。等。第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）（三）（三）变质岩的变质岩的构造构造1 1、变余构造变余构造岩石变质后仍保留岩石变质后仍保留原岩的构造原岩的构造特征。如：特征。如：变余层理构造、变余波痕构造、变余气孔构造变余层理构造、变余

9、波痕构造、变余气孔构造等。等。2 2、变成构造变成构造原岩通过原岩通过重结晶、变质结晶重结晶、变质结晶形成的构造。如：形成的构造。如：斑点构造斑点构造（斑点板岩）、（斑点板岩）、板状构造板状构造（板岩）、（板岩）、千枚状构造千枚状构造（千（千枚岩）、枚岩）、片状构造片状构造（片岩）、（片岩）、片麻状构造片麻状构造（片麻岩）等。（片麻岩）等。第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）几种类型片理构造之间的联系几种类型片理构造之间的联系第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）变质作用的类型示意图变质作用的类型示意图三、变质作用类型及代表岩石三、变质作用类型

10、及代表岩石第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）根据根据变质因素变质因素和和地质条件地质条件的不同分为四种类型：的不同分为四种类型：（一）（一）接触变质作用接触变质作用 岩浆侵入与围岩接触的地带，岩浆侵入与围岩接触的地带，由于温度增高和气水热液由于温度增高和气水热液与围岩发生的作用。与围岩发生的作用。1.1.接触接触热热变质作用变质作用以以温度增高温度增高为主，岩石为主，岩石受热受热后发生后发生矿物的矿物的重结晶重结晶。泥质岩泥质岩 斑点板岩、角岩斑点板岩、角岩石灰岩石灰岩 大理岩大理岩石英砂岩石英砂岩 石英岩石英岩区域变质作用形成的角岩区域变质作用形成的角岩第二章第二

11、章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）2.2.接触接触交代交代变质作用变质作用 除温度以外，来自岩除温度以外，来自岩浆的挥发性物质（浆的挥发性物质（气水热气水热液液）与）与围岩围岩发生发生交代作用交代作用，使岩石发生复杂的化学变使岩石发生复杂的化学变化，并产生化，并产生新的新的矿物。最矿物。最典型的典型的代表代表是：是：中、中、酸性酸性岩浆岩浆与与碳酸盐岩石碳酸盐岩石接触交接触交代，形成代，形成矽卡岩矽卡岩，并且常，并且常形成形成矽卡岩矿床矽卡岩矿床。第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）动力变质作用是指构造运动使岩石产生动力变质作用是指构造运动使岩石产生

12、破碎、变形、重破碎、变形、重结晶结晶的一种变质作用。主要出现在的一种变质作用。主要出现在断裂带断裂带附近附近，常形成特有，常形成特有的的构造岩、碎裂岩、角砾岩构造岩、碎裂岩、角砾岩、和、和糜棱岩糜棱岩等。等。（二）（二）动力变质作用动力变质作用（破裂变质作用破裂变质作用）第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）变质带变质带 变质因素变质因素 变质现象变质现象 变质岩变质岩 浅变质带浅变质带 （低级变）（低级变）温度、静压力不温度、静压力不太高、定向压力强太高、定向压力强 岩石破碎岩石破碎 重结晶重结晶 板岩、千枝岩、板岩、千枝岩、片岩、石英岩片岩、石英岩 中变质带中变质带

13、 （中级变）（中级变）温度、定向压力温度、定向压力 较强、化学活动较强、化学活动 性流体较强、静性流体较强、静 压力不很强压力不很强 重结晶显著重结晶显著片岩、大理岩、片岩、大理岩、片麻岩片麻岩 深变质带深变质带 （高级变）（高级变）温度、静压力很温度、静压力很 高、定向压力不高、定向压力不 一定很强一定很强重结晶极为完好重结晶极为完好片麻岩、麻粒岩、片麻岩、麻粒岩、榴辉岩榴辉岩 区域变质作用区域变质作用影响范围影响范围可达可达数千数千至至数万数万平方公里，影响平方公里，影响深深度度可达可达2020KMKM以上，常以上，常与与强烈的构造运动强烈的构造运动有关有关，与与一定区域范围一定区域范围内

14、的内的构造变形、岩浆活动构造变形、岩浆活动等等同时同时出现。往往表现出一定的出现。往往表现出一定的带状带状分布分布。（三）（三）区域变质作用区域变质作用第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）这是变质作用这是变质作用向向岩浆作用岩浆作用转变转变的的过渡性过渡性地质作用。如地质作用。如果热流量果热流量继续继续升高则升高则转变转变为为花岗岩化作用花岗岩化作用，形成地壳，形成地壳深熔深熔型花岗岩型花岗岩。混合岩化作用是区域变质作用混合岩化作用是区域变质作用进一步进一步发展，由于地壳发展，由于地壳内部内部热流量热流量的的增大增大和和动力作用动力作用的的增强增强，产生，产生深部热液

15、深部热液和和重重熔岩浆熔岩浆，它们广泛，它们广泛渗透、扩散、交代渗透、扩散、交代，并，并注入注入围岩围岩中，形中，形成成变质岩变质岩基体基体和和长英质长英质脉体脉体组成的组成的混合岩混合岩。（四）（四）混合岩化作用混合岩化作用（超深变质作用超深变质作用）第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）动力变质岩动力变质岩 接触变质岩接触变质岩 区域变质岩区域变质岩混合岩类混合岩类碎裂岩碎裂岩构造角砾岩构造角砾岩糜棱岩糜棱岩斑点板岩斑点板岩角岩角岩大理岩大理岩石英岩石英岩矽卡岩矽卡岩板岩板岩千枚岩千枚岩片岩片岩片麻岩片麻岩麻粒岩麻粒岩混合岩化变质岩混合岩化变质岩混合岩混合岩混合花岗

16、岩混合花岗岩（一）（一）变质岩的分类变质岩的分类四、变质岩的分类及常见变质岩四、变质岩的分类及常见变质岩第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）白色、灰白色或各种彩色。由白色、灰白色或各种彩色。由石灰岩或白石灰岩或白云岩云岩重结晶变质而成，具重结晶变质而成，具粒状变晶粒状变晶结构，结构，块状或块状或条带状条带状构造。构造。主要矿物为方解石，主要矿物为方解石，遇稀盐酸强烈气泡。强度中等，易于开采，遇稀盐酸强烈气泡。强度中等，易于开采，色泽美丽，是一种很好的建筑装饰石料和色泽美丽，是一种很好的建筑装饰石料和雕刻原料。雕刻原料。白色、灰白色，白色、灰白色，粒状变晶粒状变晶结构，

17、块状构造。结构，块状构造。由硅质成分的原岩（由硅质成分的原岩（石英砂岩、硅质岩石英砂岩、硅质岩）经变质作用重结晶形成。石英含量经变质作用重结晶形成。石英含量 8585%，少量长石、云母和绿泥石。石英岩坚硬，少量长石、云母和绿泥石。石英岩坚硬，抗风化能力很强，是良好的建筑石材，因抗风化能力很强，是良好的建筑石材，因硬度很高，开采加工相当难，破碎后可广硬度很高，开采加工相当难，破碎后可广泛用作建筑石材。泛用作建筑石材。（二）（二）常见变质岩常见变质岩大理岩石英岩第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）具具变余变余泥质结构，泥质结构，板状构造板状构造。原岩主要。原岩主要是是泥质

18、岩、泥质粉砂岩泥质岩、泥质粉砂岩等，经较浅的变等，经较浅的变质作用而形成，重结晶不明显。主要由质作用而形成，重结晶不明显。主要由绢云母、石英、绿泥石和粘土矿物组成。绢云母、石英、绿泥石和粘土矿物组成。因具有沿板理劈开成石板的特点，能加因具有沿板理劈开成石板的特点，能加工成各种尺寸的石板。工成各种尺寸的石板。板岩千枚岩具具显微变晶显微变晶结构，结构，千枚状构造千枚状构造，片理面，片理面具强丝绢光泽。原岩类型与板岩相似，具强丝绢光泽。原岩类型与板岩相似，但基本上但基本上已重结晶已重结晶。矿物组分为。矿物组分为绢云母、绢云母、绿泥石、石英、纳长石绿泥石、石英、纳长石等。质地松软、等。质地松软、强度低

19、、抗风化能力差易风化剥落，沿强度低、抗风化能力差易风化剥落，沿片理倾向容易产生塌落。片理倾向容易产生塌落。第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）具具变晶变晶结构，结构，片状构造片状构造。原岩已。原岩已全部全部重结重结晶。常见矿物有晶。常见矿物有云母、绿泥石、角闪石、云母、绿泥石、角闪石、石英、斜长石石英、斜长石等。强度低、抗风化能力差，等。强度低、抗风化能力差，极易风化剥落，岩体也易沿片理倾向坍落。极易风化剥落，岩体也易沿片理倾向坍落。具具鳞片粒状变晶鳞片粒状变晶结构，结构，片麻状构造片麻状构造或条带或条带状构造。主要由状构造。主要由长石、石英、黑云母、角长石、石英、黑

20、云母、角闪石闪石或或辉石辉石等构成。强度较高。可加工劈等构成。强度较高。可加工劈成石板做建筑材料，它在垂直片麻理方向成石板做建筑材料，它在垂直片麻理方向上的强度要大于其它方向的强度。但随着上的强度要大于其它方向的强度。但随着云母含量增多，强度相应降低，易风化。云母含量增多，强度相应降低，易风化。是由较强烈的是由较强烈的混合岩化作用混合岩化作用形成的，由形成的，由基基体体和和脉体脉体组成，脉体约含组成，脉体约含15-5015-50%，以，以注入注入作用作用为主，交代作用不太强烈，基体与脉为主，交代作用不太强烈，基体与脉体的体的界线界线一般较清楚。一般较清楚。片岩混合岩片麻岩第二章第二章 地壳的物

21、质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）三大类岩石都是在特定的地质条件下形成的，但在成因三大类岩石都是在特定的地质条件下形成的，但在成因上又是紧密联系的上又是紧密联系的 在在地球形成的早期地球形成的早期，岩浆活动十分强烈，地壳中首先出，岩浆活动十分强烈，地壳中首先出现的岩石是由现的岩石是由岩浆凝固岩浆凝固而成的。而成的。自出现了自出现了大气圈和水圈以来大气圈和水圈以来，各种外力因素开始对地表，各种外力因素开始对地表岩石一方面进行破坏，一方面又进行建造，出现了岩石一方面进行破坏，一方面又进行建造，出现了沉积岩沉积岩。任何岩石都不能回避

22、任何岩石都不能回避自然界的改造自然界的改造，因此在一定条件，因此在一定条件下下又又出现了出现了变质岩变质岩。三大类岩石的关系第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）三大类岩石的物质循环示意图三大类岩石的物质循环示意图第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）三大类岩石对比表三大类岩石对比表第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）一、主要物理性质一、主要物理性质1.1.比重：岩石比重：岩石固体固体部分单位体积的重量。多介于之间。部分单位体积的重量。多介于之间。岩石的主要物

23、理性质和力学性质2.2.重度（容重）：岩石单位体积的重量（重度（容重）：岩石单位体积的重量（W/VW/V）。重度愈大，。重度愈大，其力学性质愈好。其力学性质愈好。3.3.孔隙性：岩石中各种孔隙的发育程度。用孔隙性：岩石中各种孔隙的发育程度。用%表示。表示。4.4.吸水性（吸水率）：岩石在通常大气压下的吸水能力。吸水性（吸水率）：岩石在通常大气压下的吸水能力。5.5.软化性（软化系数）：岩石受水作用后强度和稳定性降低的软化性（软化系数）：岩石受水作用后强度和稳定性降低的特性。特性。其值是饱水状态下的极限抗压强度与干燥状态下的极限其值是饱水状态下的极限抗压强度与干燥状态下的极限抗压强度之比（抗压强

24、度之比（1）。6.6.抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性能。抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性能。第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）二、主要力学性质二、主要力学性质1.1.岩石的变形特性：主要有弹性、塑性、粘性、脆性和延展性。岩石的变形特性：主要有弹性、塑性、粘性、脆性和延展性。2.2.岩石的强度特性：岩石抵抗外力破坏的能力。岩石的强度特性：岩石抵抗外力破坏的能力。抗压强度：是指岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能抗压强度：是指岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力，在数值上相当于岩石受压破坏时的极限压应力。力，在数值上相当于岩石受压破坏时的极限压应力。抗剪强度：是指岩石抵抗剪

25、切破坏的能力。抗剪强度：是指岩石抵抗剪切破坏的能力。抗拉强度：数值上等于岩石单向拉伸时，拉断破坏时的最抗拉强度：数值上等于岩石单向拉伸时，拉断破坏时的最大张应力。大张应力。岩石变形的表示：岩石变形的表示：弹性模量：应力和应变之比。（弹性模量：应力和应变之比。（1Pa=1N/m2)泊松比：横向应变与纵向应变之比。之间泊松比：横向应变与纵向应变之比。之间第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）三、影响岩石物理力学性质的因素三、影响岩石物理力学性质的因素1.1.矿物成分矿物成分2.2.结构构造结构构造 结晶岩类：粗晶结晶岩类：粗晶细晶、结晶细晶、结晶非晶的非晶的 胶结物的成分：

26、胶结物的成分：SiCa、Fe泥质泥质 胶结类型：基底胶结胶结类型：基底胶结孔隙胶结孔隙胶结 接触胶结接触胶结 形成年代：沉积岩形成年代老，固结成岩作用充分形成年代：沉积岩形成年代老，固结成岩作用充分 构造：层理和片理存在使之强度和稳定性降低构造：层理和片理存在使之强度和稳定性降低3.3.构造裂隙构造裂隙4.4.风化程度风化程度 了解岩浆活动，初步掌握了解岩浆活动，初步掌握岩浆岩产状岩浆岩产状的基本特征，的基本特征，掌握岩浆岩的掌握岩浆岩的主要特征主要特征和常见岩浆岩。和常见岩浆岩。本章学习目标要求本章学习目标要求 初步了解初步了解成岩作用、沉积岩成岩作用、沉积岩的概念；掌握沉积岩的的概念；掌握

27、沉积岩的主要主要特征特征和常见的沉积岩。和常见的沉积岩。了解了解变质作用变质作用的的概念、因素、类型概念、因素、类型；掌握；掌握变质岩的主要变质岩的主要特征特征和常见变质岩。和常见变质岩。学习重点学习重点重点是岩浆岩、沉积岩、变质岩的重点是岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因、成分、成因、成分、结构、构结构、构造造及及常见岩石常见岩石。第二章第二章 地壳的物质组成（变质岩）地壳的物质组成（变质岩）作业及思考题作业及思考题1.1.什么是什么是岩浆作用岩浆作用？有哪几种？有哪几种活动方式活动方式？各形成什么？各形成什么岩类岩类？2.2.常见常见岩浆岩的岩浆岩的产状产状、结构、构造结构、构造有哪些？有哪些？4.4.何谓何谓成岩作用成岩作用？每一种作用是？每一种作用是哪种岩类哪种岩类的主要成岩作用？的主要成岩作用？5.5.沉积岩有哪些常见的沉积岩有哪些常见的原生构造原生构造？各有何？各有何地质意义地质意义？6.6.变质作用的变质作用的因素因素有哪些？它们是如何使岩石有哪些？它们是如何使岩石变质变质的？的？7.7.变质岩有哪些变质岩有哪些结构、构造结构、构造？8.8.变质作用有哪些变质作用有哪些类型类型？并列出？并列出1-21-2种种代表岩石代表岩石。