1、第二章第二章 岩石及其工程地质性质岩石及其工程地质性质内容提要：内容提要： 一、矿物及其特征 二、岩浆岩及其特征 三、沉积岩及其特征 四、变质岩及其特征 五、岩石的工程地质性质 岩土体作为地基或建筑结构本身或部分，其工程地质性质将直接影响工程的设计、施工和投资以及稳定安全性，也是地质学尤其是工程地质学研究的重要对象。岩石是地质作用形成矿物的集合体。 一种岩石可由一种矿物或多种不同矿物集合而成，前者称为单矿岩单矿岩，后者称为复矿岩复矿岩。 一种岩石也可由一种或多种矿物的集合体（称为矿屑矿屑），或者由一种或多种岩石的集合体（称为岩屑岩屑）再集合而成，称为碎屑岩碎屑岩，如火山碎屑岩。按岩石形成原因，
2、可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。为了充分认识岩石及其工程地质性质，必须首先从认识矿物开始。 一、矿物及其特征一、矿物及其特征 ( (一一) )矿物的概念矿物的概念矿物是指自然界中因地质作用而形成的具有一定化学成分和物理、化学与力学性质的天然单天然单质或化合物质或化合物。 至今已发现的矿物有3000多种，目前被利用的只有200多种。能够组成岩石的矿物称为造岩矿物造岩矿物；在岩石中经常出现、明显影响岩石性质、对鉴别岩石种类起重要作用的矿物称为主要造岩矿物主要造岩矿物，仅有2030种。（二）矿物的主要物理性质（二）矿物的主要物理性质 矿物的物理性质主要决定于其化学成分和内部结构与构造。 矿物的物
3、理性质是鉴别矿物的重要依据。 矿物的物理性质多种多样。1. 矿物的形态矿物的形态 （1）按矿物结晶性质划分为结晶质和非结晶质矿物两种）按矿物结晶性质划分为结晶质和非结晶质矿物两种类型。类型。 结晶质矿物：结晶质矿物：组成矿物的质点做规则排列，因此，在适宜的形成环境下，其外表呈现由一些天然平面（称为晶面）所包围而成的固定几何形态。 非结晶质矿物：非结晶质矿物：组成矿物的质点不做规则排列，其外表不具有固定的几何形态。 （2）按组成同一矿物晶体的晶面形状种类，可分为单形）按组成同一矿物晶体的晶面形状种类，可分为单形和聚形结晶质矿物两种和聚形结晶质矿物两种 单形结晶质矿物：单形结晶质矿物：由单一形状的
4、晶面所形成的矿物。 聚形结晶质矿物：聚形结晶质矿物：由两种或以上的单形所形成的矿物。（3）矿物在野外的形态主要包括单体和集合体）矿物在野外的形态主要包括单体和集合体的形态的形态 矿物单体形态：矿物单体形态：非晶质矿物没有规则的单体形态，而晶质矿物具有规则的单体形态。晶质矿物单体主要包括三种形态：一向延伸：一向延伸：晶体沿一个方向发育。如柱状角闪石、针状石膏等。两向延伸：两向延伸：晶体沿平面两个方向发育均等。如板状重晶石、片状云母等。三向延伸：三向延伸：晶体在空间三个方向发育均等。如粒状磁铁矿等。矿物集合体形态：矿物集合体形态：非晶质矿物集合体没有规则的形态，而晶质矿物很少以单体形态出现，所以，
5、晶质矿物常按集合体的形态来识别。 2. 颜色与条痕颜色与条痕 矿物的颜色是矿物在光照下引起光学效应的结果，不同矿物或同种矿物都会表现出不同的颜色。自色：自色：矿物本身固有的颜色。它取决于矿物内部性质，特别是所含色素离子的类别。例如，赤铁矿之所以呈砖红色是因为它含Fe3+。他色：他色：由于矿物混入某些杂质而引起的，与矿物本身性质无关。假色：假色：由于矿物的内部结晶面或表面的氧化膜对光的内部反射、折射、内散射和干涉所引起。其中，由结晶面所引起的假色称为晕色晕色；由氧化膜所引起的假色称为锖色锖色。 条痕：条痕：将矿物在素瓷板（即无釉瓷板）上擦划而留下矿物粉末的痕迹。矿物粉末的颜色呈现其本身固有的颜色
6、，矿物条痕的颜色即为自色，条痕对鉴定矿物具有重要意义。例如，赤铁矿有红色、钢灰色、铁黑色等多种颜色，但是，其条痕的颜色却总是樱桃红色。 条痕对于鉴定浅色的透明矿物没有太大价值，因为这些矿物的条痕色几乎都是白色或近于无色，难以区别。 3. 光泽光泽 矿物光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。它的强弱取决于矿物的折射率、吸收系数和反射率。在矿物学中，将矿物光泽按反射率大小分为三个等级，即金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。 （1）金属光泽：）金属光泽：如同金属抛光表面上的反射光，闪耀夺目。 （2）半金属光泽：）半金属光泽：比新鲜金属抛光面略暗一些，如同陈旧的金属器皿表面的反射光。 （3）非金属光泽：）
7、非金属光泽：如同非金属抛光表面上的反射光，光泽暗淡。它可再细分为金刚光泽和玻金刚光泽和玻璃光泽璃光泽。常见特殊的非金属光泽包括珍珠光泽、非金属光泽包括珍珠光泽、油脂光泽、丝绢光泽、蜡状光泽和土状光泽等油脂光泽、丝绢光泽、蜡状光泽和土状光泽等4. 透明度透明度 矿物透明度矿物透明度是指矿物透过可见光的能力，其大小可用透射系数表示。 为了消除矿物厚度对透明度的影响，一般以0.03cm薄片厚度作为参考标准。据此，矿物透明度可分为如下三个等级：透明、半透明和不透明。 矿物颜色、条痕、光泽与透明度之间存在相互消长的关系。 5. 硬度硬度 矿物的硬度：矿物的硬度：矿物抵抗外力刻划、压入和研磨的能力德国矿物
8、学家Friedrich Mohs提出采用10种典型矿物来衡量一般矿物相对硬度即摩氏硬度，这10种矿物的相对软硬程度序列就构成所谓“摩摩氏硬度计。氏硬度计。 6. 解理与断口解理与断口 解理：解理：晶质矿物在受到外力打击作用后沿特定方向裂开成平整光滑平面的性质。 裂开的光滑平面称为解理面解理面。 依据矿物受打击后是否易于沿解理面破裂以及解理面的大小和平滑程度，可将解理分成四个等级：解理分成四个等级：极完全解极完全解理、完全解理、中等解理和不完全解理理、完全解理、中等解理和不完全解理。断口：断口：指非晶质矿物在受到外力打击作用后，破裂面方向随机且极不平整光滑的性质。裂开的不平整也不光滑的面称为断口
9、面断口面。根据断口的形态特征，常见如下类型： 贝壳状断口；贝壳状断口；平坦状断口；平坦状断口；参差状断口；参差状断口；锯齿状断口；锯齿状断口；刀片状断口；刀片状断口；阶梯状断口。阶梯状断口。值得注意：值得注意：解理和断口的性质此消彼长。 7. 密度和重度密度和重度 密度：密度：单位体积所含矿物质量的多少。 相对密度：相对密度：指矿物的密度与温度为4时的纯水密度之比，它是一个无量纲的量。 重度：重度：指单位体积矿物的重力大小。依据矿物相对密度d，可将矿物划分为如下三类： 小密度：小密度：d2.5，称为轻矿物轻矿物，如石盐等。 中密度：中密度：d=2.54.0，大多数矿物属于此类，如白云石等。 大
10、密度：大密度：d4.0，称为重矿物重矿物，如方铅矿、黑钨矿等。 8. 其它物理性质其它物理性质 脆性：脆性：矿物容易被击碎或压碎的性质。 延性：延性：矿物在应力作用下易变形成薄片或细丝的性质。 弹性：弹性：矿物受力时发生变形，而外力释放后又恢复原状的性质。 挠性或塑性：挠性或塑性：矿物受力时发生变形，而外力释放后不能恢复原状的性质。 磁性：磁性：矿物颗粒或粉末能为磁铁所吸引的性质。 导电性：导电性：矿物导电的性质。良导体、半导体 、不良导体或绝缘体 带电性：带电性：矿物带电的性质。热电性、压电性。 发光性：发光性：矿物在外部作用（如加热、加压以及受紫外线、阴极射线和其它短波射线等照射）下发光的
11、性质。所谓萤光，就是当激化作用停止时，矿物发光现象随之消失的光学现象；激化作用停止后，矿物继续发光的光学现象，称为磷光。 放射性：放射性：含放射性元素的矿物所特有的性质。（三）矿物的主要化学性质（三）矿物的主要化学性质 1. 固溶体和胶体固溶体和胶体（1 1）固溶体：）固溶体：指两种或两种以上彼此不能化合的组分相互混溶而形成的均匀固体物质。日常所见的合金即是最典型的实例。 交替固溶体：交替固溶体：其组分间具有共同的结晶构造，即一种组分的原子或离子被另一种组分的原子或离子所替换 侵入固溶体：侵入固溶体：一部分杂质以机械混入物形式出现 （2）胶体）胶体 指一种或几种物质的微细质点（1100毫微米，
12、即10-610-4mm）分散在另一种物质中而形成的不均匀分散体系。这种微细质点称为胶体胶体颗粒颗粒，容纳胶体颗粒的物质称为分散介质分散介质。 就胶体的形成过程而言，胶体颗粒通常是原岩或原矿的微细碎屑，而分散介质一般是水，两者一起便构成胶体溶液或溶胶。 胶体矿物的化学成分常常是很不稳定的。 胶体物质的质点是没有规则排列的，因而属于非晶质。2. 类质同象和同质异象类质同象和同质异象（1）类质同象）类质同象:化学成分相近、结晶构造相似的两种或两种以上的物质，在不破坏结晶构造的条件下发生相互替换的现象，称为类质同象。由其混合形成的混合晶体称为类质同象混合物，如果替换的量很少，则称为类质同象混入物类质同
13、象混入物。由于这种替换不破坏结晶构造，因而替换后的晶体的形状不发生改变。类质同象存在完全类质同象完全类质同象和有限类质同象有限类质同象两种类型： 完全类质同象：完全类质同象：两种组分能以任何比例相互混溶，从而形成连续的类质同象系列。 有限类质同象：有限类质同象：两种组分不能以任何比例相互混溶。值得注意，值得注意，类质同象发生具有一定规律。例如，镉（Cd）经常在闪锌矿中以类质同象形式存在，但很少在其它矿物中出现，这是因为锌和镉的离子类型相同、大小相近和电价相等而容易发生替换的缘故。（2）同质异象）同质异象 同质异象：同质异象：在不同的物理化学条件下，化学成分相同的物质可以生成不同的结晶构造，从而
14、形成具有不同形态和不同物理性质的矿物。最典型的实例就是金刚石和石墨。3. 矿物的杂质矿物的杂质 （1）杂质作为构造单位存在于矿物结晶构造中，它们是以类质同象混入物的形式存在的。 （2）杂质并不参与矿物的结晶构造，它们或以机械混入物的形式存在。 （3）矿物杂质应予以足够的重视，因为它对矿物的综合利用具有重要的意义。一方面，矿物中的某些杂质往往是提取稀有元素的重要来源；另一方面，矿物中的某些杂质又会对冶炼和利用产生某些不利的影响。 4. 矿物的化学式矿物的化学式 矿物的化学成分以化学式表示，两种表示方法： （1）实验式：）实验式：仅表示矿物组成元素的种类和数量比，如闪锌矿可表示为ZnS。 （2）构
15、造式：）构造式：不仅表示组成矿物化学元素的种类和数量比，还反映各元素在分子构造中的相互关系。采用方括号把络合阴离子括出，以此与阳离子相区别。例如，孔雀石可表示为CuCO3(OH)2。 对于类质同象混合物，将存在等价替换的原子或离子用圆括号括出，按含量多少依次排列，并以逗号分开。如黑钨矿可表示为(Mn,Fe)WO4；如果是离子不等价替换的类质同象，可将极端组分的化学式都写出来，中间以圆点分开，并分别以n和（100-n）表示两个组分的相对含量，写在各自的化学式之前，如斜长石可表示为nNaAlSi3O8(100-n)CaAlSi3O8。 对于含水化合物的水分子，一般是写在化学式的最后，写出所含水分子
16、的数量，并以圆点分开，如石膏可表示为CaSO42H2O；如果是胶体水，水分子数量通常以n表示，如蛋白石可表示为SiO2nH2O。（四）（四） 矿物分类及鉴定方法矿物分类及鉴定方法 1. 矿物分类原则与方法矿物分类原则与方法 依据和原则是它们的相互关系和共性。 常见分类方法：成因分类方法、形态分类方法、用途分类方法（造矿矿物和造岩矿物）等等。2. 矿物的鉴定方法矿物的鉴定方法 采用肉眼鉴定方法即矿物外表特征鉴定方法 注意问题：注意问题：（1）矿物的所有物理性质在同一矿物上可能不会全部显示出来，因此，必须善于抓住矿物的主要特征，（2）应充分考虑矿物形成和赋存的环境，因为各种矿物的形成和赋存一般都不
17、是孤立的，在一定地质条件下，它们有一定的共生和伴生规律。（3）同种矿物可能表现部分不同的物理性质，而不同矿物可能表现部分相同的物理性质。（4）应充分综合考虑矿物物理性质之间的相互关系。 野外肉眼鉴定矿物带有较强的经验性。在野外肉眼鉴定矿物时，一般按下述顺序步骤进行： （1）观察矿物的光泽。 （2）确定矿物硬度。 （3）观察矿物的颜色。 （4）观察矿物的形态。 （5）观察其它物理性质。3. 常见矿物及其肉眼鉴定特征常见矿物及其肉眼鉴定特征 略，见教材二、岩浆岩及其特征岩浆岩及其特征 岩浆岩岩浆岩是岩浆作用的结果，占地壳总质量约95%。 岩浆是存在于上地幔和地壳深处、以硅酸盐为主要成分、富含挥发性
18、物质（如H2O、CO2等）、处于高温（7001300）和高压（高达数千MPa）状态下的熔熔融体融体。 由于侵入和喷出作用，岩浆总是沿地壳薄弱处上升或喷出地表，致使其温度与压力急剧下降，挥发性成分逸出，从而使岩浆冷却凝固形成岩石，这类岩石被称被称为岩浆岩为岩浆岩。 由于它是岩浆作用（包括火山活动）的产物，因此，亦可称为火成岩称为火成岩。 岩浆岩可分为侵入岩和喷出岩两大类：侵入岩和喷出岩两大类： （1）侵入岩：）侵入岩：岩浆侵入到地表以下一定深度（一般小于3km）冷凝而形成的岩浆岩。依据岩浆侵入深度的不同，它又可分为浅成侵入岩和深成侵入岩。 （2）喷出岩：）喷出岩：岩浆喷出地表冷凝而形成的岩浆岩。
19、1. 岩浆岩的野外产状岩浆岩的野外产状岩浆岩的野外产状是指位于野外的岩浆岩体的几何形态及其与围岩的关系。由于野外岩浆岩的形成条件和所处地质环境的差异，岩浆岩的野外产状形形色色，多种多样。（1）侵入岩产状）侵入岩产状主要包括岩基、岩株、岩盘、岩盆、岩床、岩墙等。埋深会影响岩浆岩的形成，影响它的结构与构造。（2）喷出岩产状）喷出岩产状野外的喷出岩往往呈层状的熔岩被或熔岩流以熔岩被或熔岩流以及由火山碎屑物形成的火山锥。及由火山碎屑物形成的火山锥。熔岩被熔岩被是熔岩大量涌出地表时覆盖在广大地面上的岩浆岩体；熔岩流熔岩流是熔岩涌出火山口向外流动的舌状岩浆岩体；火山锥火山锥是岩浆喷出或溢流出火山口冷凝而成
20、的锥体状岩浆岩体。 温度和压力迅速下降，岩浆几乎来不及结晶就已冷凝成岩浆岩，所以，喷出岩几乎都是非晶质岩浆岩。由于喷出岩是岩浆在流动过程中冷凝形成的，因此，流纹状构造是喷出岩较典型的构造。 2. 岩浆岩的物质成分岩浆岩的物质成分 （1） 化学成分化学成分O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Ti和Na等元素在岩浆岩中普遍存在，它们占岩浆岩总量约99.25%，其次为P、H、Mn和Ba等。 岩浆岩的化学成分常用氧化物表示，其中，SiO2的平均含量约为59.14%，其次为Al2O3，约为15.34%。通常根据SiO2含量将岩浆岩划分为四类，即超基性岩（SiO245%）、基性岩（45%SiO252%）
21、、中性岩（52%SiO265%）和酸性岩（SiO265%）。 （2）矿物成分）矿物成分 硅铝矿物：硅铝矿物：矿物中SiO2和Al2O3的含量较高，不含铁与镁的氧化物或含量很少，包括石英与长石类矿物，它们的颜色通常较浅，因此，又称为浅色矿物浅色矿物。 硅镁矿物：硅镁矿物：矿物中含FeO和MgO较多，SiO2和Al2O3较少，包括橄榄石、辉石、角闪石及黑云母等类矿物，它们的颜色通常较深或暗，因此，又称为深色或暗色矿物深色或暗色矿物。 3. 岩浆岩的结构与构造岩浆岩的结构与构造 (1)岩浆岩的结构岩浆岩的结构:岩浆岩的结构是指组成岩浆岩的矿物的结晶程度、颗粒大小、形态及其相互关系的特征。从不同角度来
22、看，岩浆岩的结构具有不同的分类方法。 按矿物结晶程度，可分为：按矿物结晶程度，可分为： 全晶质结构：全晶质结构：岩浆岩全部由晶体矿物集合而成，它是岩浆在温度和压力降低缓慢，结晶充分的条件下形成的，因此，这种结构常出现在侵入岩，尤其是深成侵入岩中。 非晶质结构：非晶质结构：又称为玻璃质结构玻璃质结构，岩浆岩全部由没有结晶的矿物集合而成，它是岩浆在温度和压力迅速下降时冷凝形成的，因此，这种结构常出现在喷出岩中，也可出现在浅成侵入岩的上部边缘。 半晶质结构：半晶质结构：岩浆岩由结晶和未结晶的矿物共同集合而成，多见于喷出岩和浅成侵入岩接触带附近。 按矿物颗粒大小与均匀程度，按矿物颗粒大小与均匀程度，可
23、分为：可分为： 等粒结构等粒结构组成岩浆岩的矿物全部为晶质矿物，呈现粒状，而且，主要矿物颗粒大小较均匀。在岩浆温度和压力较高且缓慢下降的条件下形成的，常出现在深成侵入岩中。可进一步分为显晶质结构和隐显晶质结构和隐晶质结构晶质结构。显晶质结构还可分为粗粒结构粗粒结构（粒径5mm）、中粒结构中粒结构（粒径25mm）和细粒结构细粒结构（粒径2mm）。 按矿物颗粒大小与均匀程度，按矿物颗粒大小与均匀程度，可分为：可分为： 不等粒结构或斑状结构不等粒结构或斑状结构岩浆岩中较大晶体散布于较细物质之间的结构。如果基质为隐晶质或玻璃质，则称为斑状结构；如果基质为显晶质，而且，斑晶与基质成分基本相同，则称为似斑
24、状结构。斑状结构常出现在浅成侵入岩中，而似斑状结构常出现在浅成侵入岩和深成侵入岩上部边缘中。(2)岩浆岩的构造：岩浆岩的构造：岩浆岩的构造是指组成岩浆岩矿物的排列和充填方式引起的岩浆岩外貌特征。常见的有：常见的有：块状构造：块状构造：矿物没有一定的排列方向，均匀分布于岩浆岩中，呈致密块状。它常出现在侵入岩特别是深成侵入岩中。流纹状构造：流纹状构造：被拉长的气孔与长条状矿物沿流动方向排列，流纹保留在岩浆岩中，常出现在喷出岩中。气孔状构造：气孔状构造：挥发性气体未能及时逸出，以致在岩浆岩中留下许多球形、椭球形或长管形的孔洞。常出现在喷出岩中。杏仁状构造：杏仁状构造：孔洞（主要由岩浆冷凝时挥发性气体
25、未能及时逸出而引起的）被后期矿物充填，形似杏仁。常出现喷出岩中。条带状构造：条带状构造：不同颜色矿物呈现条带相间分布，常出现在超基性岩和伟晶岩中。值得注意，流纹状、气孔状和杏仁状构造流纹状、气孔状和杏仁状构造是岩浆岩特有的构造，是鉴别岩浆岩的重要标志。4.岩浆岩分类与命名方法岩浆岩分类与命名方法 岩浆岩命名方法岩浆岩命名方法岩浆岩的名称大体包括基本名称和附加名称基本名称和附加名称两部分：（1）基本名称：）基本名称：它是岩浆岩命名不可缺少的部分，由岩浆岩中主要矿物决定，反映岩浆岩的基本物质组成，也是岩浆岩命名的基本单元，如“花岗岩”、“闪长岩”等。（2）附加名称：）附加名称：它是说明岩浆岩不同特
26、征（包括颜色、结构、构造以及次要矿物）的限定词，一般置于基本名称前。按矿物在岩浆岩分类和命名中的作用，可将岩浆岩中矿物分为三类：（1）主要矿物：）主要矿物：它是划分岩浆岩大类和确定岩浆岩基本名称的依据。（2）次要矿物：）次要矿物：它是划分岩石类别和确定岩浆岩附加名称的依据。（3）副矿物：）副矿物：其含量甚少，通常不足1%，纳入命名时，不受含量限制。三、沉积岩及其特征沉积岩及其特征 地球表面或浅层原有岩石经过风化、剥蚀、搬运和沉积等外力地质作用而在地壳表面低处形成松散沉积物，并在压力和生物及物理化学过程影响下，它们通过压密、固结、胶结和重结晶等成岩作用而形成的一种新岩石，它是地壳表层分布最广的一
27、种岩石，虽然其只占地壳总量的约5%，但其出露面积却占地表的约75%。由于土木等工程建设几乎都在地表或地壳浅层进行，因此，研究沉积岩及其特征具有重要的实际意义。1. 沉积岩的物质组成沉积岩的物质组成（1）矿物组成）矿物组成 原有矿物：原有矿物：原岩（包括岩浆岩、变质岩和沉积岩）中已有矿物。 新生矿物：新生矿物：在沉积岩形成过程中新形成的矿物。（2）松散颗粒组成）松散颗粒组成 按照松散物质颗粒的大小及其作用不同，可将沉积岩的组成物质分为岩屑和岩屑和胶结物。胶结物。 岩屑：岩屑：组成沉积岩的粗颗粒物质，一般为原岩的碎屑，是沉积岩组成物质的主要部分。 胶结物：胶结物：组成沉积岩的细颗粒物质，把粗颗粒物
28、质联接起来，使沉积岩成为一个有机的整体。按胶结物成分主要可分为： a.泥质胶结物：泥质胶结物：如泥土或粘土，由其胶结成的沉积岩一般坚硬程度小，易碎，断面呈土状，与泥土的颜色相近。 b.钙质胶结物：钙质胶结物：主要成分为钙质，由其胶结成的沉积岩的坚硬程度较泥质胶结的大些，呈现灰白色，遇盐酸起泡。 c.硅质胶结物：硅质胶结物：主要物质成分为二氧化硅，由其胶结成的沉积岩的坚硬程度较泥质和钙质胶结的都大，颜色呈现灰黑色。 d.铁质胶结物：铁质胶结物：主要成分为氢氧化铁或三氧化二铁，由其胶结成的沉积岩的坚硬程度较大，常呈现黄褐色或砖红色。2. 沉积岩的结构与构造沉积岩的结构与构造 （1） 沉积岩的结构：
29、沉积岩的结构：根据其成因，沉积岩的结构主要可分为碎屑结构、泥质结构、结晶碎屑结构、泥质结构、结晶结构和生物结构结构和生物结构四大类。 碎屑结构：碎屑结构：由碎屑物质被胶结起来而形成，是碎屑沉积岩所具有的结构。按照碎屑颗粒大小和形状可细分为如下三小类： a. 砾状结构：砾状结构：粒径大于2.0mm，磨圆度较好，无明显棱角。若磨圆度较差而具有明显棱角的，则称为角砾状结构。 b. 砂状结构：砂状结构：粒径在0.052.0mm之间。可再细分为粗砂结构（粒径0.52.0mm）、中砂结构（粒径0.250.5mm）和细砂结构（粒径0.050.25mm） c. 粉砂状结构：粉砂状结构：粒径在0.050.005
30、mm之间。 泥质结构：泥质结构：由粒直径小于0.005mm的粘土矿物颗粒组成，它为泥岩和页岩等粘土岩类所具有的结构。结晶结构：结晶结构：沉积岩组成物质从真溶液或胶体溶液中沉淀时的结晶作用以及非晶质与隐晶质的重结晶作用和交代作用所产生的。可再细分为粒状结构、隐晶质结构和胶状结构。生物结构：生物结构：由生物遗骸或碎片所组成，系生物化学岩类所具有的结构，如介壳结构、珊瑚结构等。生物结构是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩最为明显的标志之一。（2）沉积岩的构造：）沉积岩的构造：沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布及其相互之间的排列关系。最常见的沉积岩构造包括层理构造和层面构造。 层理构造：层理构造：沉积环境的
31、改变使先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和物质成分上发生变化，从而显示出沉积岩的成层现象。可分为水平层理、斜层理和波状层理。 层面构造：层面构造：在沉积岩层面上往往保留有反映沉积岩形成时流体运动、自然条件变化而遗留下来的痕迹或特征（如波痕、雨痕和泥裂等）。它同样反映了沉积岩形成条件和环境的特殊性。 3. 沉积岩的分类沉积岩的分类 四、变质岩及其特征四、变质岩及其特征 变质岩是母岩（包括原来已有的岩浆岩和沉积岩，甚至变质岩）受到高温高压以及外来化学成分加入的影响，在固体状态下发生剧烈变化后形成的新岩石。由岩浆岩变质形成的变质岩称为正变质岩，而由沉积岩变质形成的变质岩称为负变质岩。由于不同变质岩
32、形成的原因是不同的，因此，按其成因可将变质岩分为区域变质岩、接触变质岩和动力变质岩三类。变质岩在地球表面分布面积约占陆地面积的20%。1. 变质岩的矿物组成及特征变质岩的矿物组成及特征 组成变质岩的矿物分为共有矿物和特有矿物两类：（1）共有矿物：）共有矿物：它是与岩浆岩和沉积岩共同拥有的矿物，主要包括石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石和白云石等。（2）特有矿物：）特有矿物：它是变质岩所特有的矿物，在岩浆岩和沉积岩中是找不到的，主要包括石榴子石、红柱石、蓝晶石、阳起石、硅灰石、透辉石、透闪石、矽线石、十字石、蛇纹石、滑石和绿泥石等，这些特有变质矿物往往是鉴定变质岩的标志。2. 变质岩的结构与
33、构造变质岩的结构与构造 （1）变质岩的结构：）变质岩的结构：可分为变余结构、变晶结构和压碎结构三种类型。 变余结构：变余结构：它是一种过渡型结构。由于变质作用不完全，在变质岩的个别部分还残留着母岩的结构。变余结构一般常见于变质较轻的岩石中。 变晶结构：变晶结构：它是变质岩最重要的一种结构形式，由于其是母岩中各种矿物同时再结晶所形成的，因此，矿物晶体相互嵌生，晶形的发育程度并不取决于矿物结晶的顺序，而取决于矿物的结晶能力。常见的变晶结构包括如下几种形式： a.等粒变晶结构：等粒变晶结构：石英岩和大理岩常具此种结构。 b.斑状变晶结构：斑状变晶结构：片岩和片麻岩常具此种结构。 c.鳞片状变晶结构：
34、鳞片状变晶结构：云母片岩常具此种结构。 压碎结构：压碎结构：由于动力变质作用，使岩石发生破碎而形成的结构。若母岩碎裂成块状，称为碎裂结构碎裂结构；若压力极大，母岩破碎成细微颗粒，称为糜棱结构糜棱结构。碎裂岩和糜棱岩常具有此种结构。 （2）变质岩的构造）变质岩的构造片理构造：片理构造：常见的片理构造包括如下几种形式： a.片麻状构造：片麻状构造：深色矿物和浅色矿物相间呈断续条带状分布，在外观上构成一种深浅或黑白相间的断续层带状构造，如片麻岩等。 b.眼球状构造：眼球状构造：常有某种颗粒粗大的矿物呈透镜状或扁豆状，沿片理方向排列，形似眼球，因此而得名。 c.片状构造：片状构造：由一些片状、柱状、针
35、状矿物作平行排列而成。 d.千枚状构造：千枚状构造：片理面上有许多细小的绢云母鳞片作有规律的分布，呈现丝绢光泽。它是千枚岩所具有的构造。 e.板状构造：板状构造：柔软的泥质岩石受挤压后形成平整的板状，沿构造方向易于劈开，劈开的面称为板理面，它是板岩具有的构造。块状构造：块状构造：矿物无定向排列，其分布大致均匀。石英岩和大理岩常具有此种构造。条带状构造：条带状构造：矿物成分分布不均匀，某些矿物相对集中而呈现宽窄不等和相间排列的条带。混合岩常具此种构造。斑点构造：斑点构造：当温度升高时，母岩中的某些成分（如炭质等）首先集中凝结或产生化学变化，形成斑点状的小矿物晶体，其形状和大小可能不同。某些板岩具
36、有此种构造。 3. 变质岩分类变质岩分类 变质岩主要有成因和构造两种分类方法。五、岩石的工程地质性质五、岩石的工程地质性质 1. 土的工程地质性质土的工程地质性质（1） 土的一般工程地质性质土的一般工程地质性质 三相特性 颗粒级配特性 密度或重力性质 孔隙性 含水性 渗透性 压缩性 结构性与触变性 天然土的应力性质 固结性 变形特性 剪胀性 强度特性 （2） 特殊土的工程地质性质特殊土的工程地质性质 软土：软土：泛指淤泥及淤泥质土，是湖相和冲洪积沼泽相等在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘土。 黄土：黄土：第四纪干旱和半干旱条件下形成的一种特殊沉积物。 红粘土：红粘
37、土：在亚热带气候条件下，碳酸盐类岩石及其中所夹的其它岩石经过红土化作用所形成的高塑性粘土。 膨胀土：膨胀土：含有大量的强亲水性粘土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩的性质，是胀缩变形往复可逆的高塑性粘性土。 冻土：冻土：高纬度、高海拔等高寒地区的土由于温度在0以下，致使其中孔隙水被冻结而形成的。 盐渍土：盐渍土：在地表不深的土层中，平均易溶盐含量超过0.5%且具有吸湿和松胀等性质的土。 2. 岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质 （1）岩石的物理性质）岩石的物理性质 空隙性 密度和重力性质 吸水性 软化性 抗冻性 渗透性 渗透性 碎胀性 （2）岩石的力学性质）岩石的力学性质 变形特性 强度特性
