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1、二、沉积岩二、沉积岩l沉积岩是在地表或靠近地表的常温常压条件下，由早期形成的经风化破碎后的岩石(岩浆岩、变质岩和古老的沉积岩)产物，以及生物遗体等物质在海洋或陆地表面低凹地区沉积形成的岩石。l(一一)沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程l沉积岩的形成，大体上可以分为沉积物的形成、沉积岩的形成，大体上可以分为沉积物的形成、沉积物的搬运与沉积以及沉积物转化成沉积岩沉积物的搬运与沉积以及沉积物转化成沉积岩三个过程。三个过程。l 1沉积岩的物质来源沉积岩的物质来源母岩的风化作用母岩的风化作用沉积岩的物质来源 先期岩石的风化产物 生物堆积 碎屑物质 非碎屑物质 真溶液 胶凝体 有机质溶液 2风化产物的搬运和
2、沉积l流体是搬运碎屑物质的主要动力。在搬运过程中，碎屑物质相互磨蚀使棱角逐渐消失，形成浑圆状的颗粒，这种颗粒的浑圆化程度称为磨圆度。l流体携带的碎屑颗粒，在流速降低时，由于碎屑物的形体大小、比重差异，流体携带的颗粒就会有次序地沉积下来，使沉积物具有一定的均一性，称为颗粒的分选性。3成岩作用成岩作用l沉积后的碎屑物处在一个新的、改变了的物理化学环境中，再经过一系列的变化，最后固结成坚硬的沉积岩。这个变化改造过程称为成岩作用。成岩作用 压固脱水作用压固脱水作用 胶结作用胶结作用 重结晶作用重结晶作用 新矿物的形成新矿物的形成 (二二)沉积岩的构造特征沉积岩的构造特征1岩层和层理岩层和层理l沉积岩的
3、原生构造是指沉积岩在成岩过程中所形成的岩体各个组成部分的空间分布和排列方式。l在特征上与相邻层不同的沉积层称为岩层。l层理是指岩层中物质的成分、颗粒大小、形状和颜色在垂直方向发生变化时产生的纹理。l分隔不同性质的岩层界面称为层面。岩层的几种形态 层理类型2结核 l结核是包裹在岩体中某些矿物集合体的团块。3化石l保留在沉积岩中的生物遗体和遗迹石化后称为化石。古生物化石（三）沉积岩的结构（三）沉积岩的结构l沉积岩的结构是指沉积岩组成的颗粒形态、大小和连结形式。l根据沉积岩的沉积方式、结构和组成成分，可将沉积岩划分为碎屑岩、黏土岩和化学岩及生物化学岩等三种类型。l1碎屑岩类l 碎屑岩是由碎屑颗粒和胶
4、结物两部分物质组成的。l(1)碎屑颗粒：碎屑颗粒主要是岩石物理风化的产物，它是碎屑岩的骨架部分，这些碎屑颗粒大部分是耐风化的稳定型矿物和岩石碎屑。常见的矿物碎屑有石英、正长石、酸性斜长石、白云母等，常见的岩石碎屑多为隐晶质和细晶质的岩石碎块，如玄武岩、流纹岩、细晶岩、燧石岩、石英岩等。l(2)胶结物和胶结类型：大部分胶结物是在溶液中经化学沉积作用形成的，也有一部分胶结物是和碎屑一起由机械沉积作用形成的，如一些颗粒状黏土质物质。l(3)碎屑岩的结构、分类和主要碎屑岩：碎屑岩的结构是指碎屑颗粒的粒级大小、形态和相互关系。一般按照碎屑颗粒粒级把碎屑岩分成三种碎屑结构和三类碎屑岩。l 砾岩和角砾岩：岩
5、石粒径大于20m，含量占50以上的碎眉，经胶结形成的岩石。若砾石的磨圆度好，具有砾状结构，则称为砾岩。若砾石的磨圆度不好，砾石带棱角，具有角砾状结构，则称为角砾岩。l砂岩：砂岩中粒径000520mm的颗粒占50以上。砂岩的分布面积很大，约占沉积岩总量的 13。砂岩的颗粒成分主要是石英，其次是长石(正长石居多数)、白云母和少量其他岩屑，胶结物常见的有钙质、硅质和铁质等。层理构造较发育，特别是交错层理极为常见。砂岩的粒度、颗粒磨圆度和分选性等特征变化很大，这与搬运介质的动力条件、搬运距离和沉积速度有关。l 根据颗粒的粒度，常将砂岩分为如下三种：l粗砂岩：粒径0.52.0mm；l中砂岩：粒径0.25
6、0.5mm;l细砂岩：粒径0.0750.25mm;l粉砂岩：粒径0.0050.075mm。l 按照组成成分，可以将砂岩分为石英砂岩、长石砂岩和杂砂岩三种。2黏土岩类黏土岩类l黏土岩是由小于0005mm的黏土颗粒和少量粉砂颗粒组成的质地细腻的岩石。黏土岩亦称泥质岩，分布很广，数量很大，约占沉积岩总量的60，是最常见的一类沉积岩。l 黏土岩的结构基本上都是泥状结构。偶见有粉砂泥状结构和特殊形态的鲕状或豆状结构。黏土岩层理构造较为发育，但岩层的厚度出入很大。层厚小于1cm时称为页理，具有页理构造并已经固结的黏土岩称为页岩，无页理或页理极不明显的称为泥岩。3化学岩和生物化学岩类化学岩和生物化学岩类l化
7、学岩是先期岩石分解后溶于溶液中的那部分物质被搬运到沉积盆地后，再经过化学或生物化学作用后沉淀而成的岩石，也有部分岩石是由生物骨骼或甲壳构成的。常具有竹叶状、鲕状等特殊结构。l l(1)燧石岩：燧石岩是硅质岩中的一种，燧石岩质地致密脆硬，易产生贝壳状断口，颜色多为浅灰白色。主要成分为蛋白石、玉髓和石英；燧石岩呈隐晶结构或呈鲕状和团粒结构。l 燧石岩多以结核状、透镜状或条带状分布于碳酸盐岩或泥、页岩岩层中。l(2)石灰岩：方解石成分为90100，只混有少量白云石、粉砂颗粒和黏土等。纯石灰岩的颜色为浅灰白色，当含有杂质时，颜色变化较大，由灰红色、灰褐直至灰黑色。硬度为 3.5，性脆，遇稀盐酸时猛烈发
8、泡。l(3)白云岩：白云岩的矿物成分中90100为白云石，仅含有少量的方解石和其他混杂物。白云岩的颜色一般较石灰岩色浅，多为灰白或浅灰色，断口呈粒状，硬度略大于石灰岩，遇冷稀盐酸不起泡。l(4)泥灰岩：碳酸盐岩石中常含有少量的细粒岩屑和黏土矿物，当黏土含量达到25 50时，则称为泥灰岩或泥质白云岩，它们是黏土岩和石灰岩或白云岩之间的过渡类型岩石。4.4.沉积岩工程地质性质综合评价沉积岩工程地质性质综合评价沉积岩工程地质性质综合评价沉积岩工程地质性质综合评价 化学岩中碳酸盐岩（灰岩、白云岩）具有较高的强度；化学岩中碳酸盐岩（灰岩、白云岩）具有较高的强度；化学岩中碳酸盐岩（灰岩、白云岩）具有较高的
9、强度；化学岩中碳酸盐岩（灰岩、白云岩）具有较高的强度；由硅质、钙质（碳酸盐等）胶结而成的砾岩（角砾岩）、砂由硅质、钙质（碳酸盐等）胶结而成的砾岩（角砾岩）、砂由硅质、钙质（碳酸盐等）胶结而成的砾岩（角砾岩）、砂由硅质、钙质（碳酸盐等）胶结而成的砾岩（角砾岩）、砂 岩有较高的强度；岩有较高的强度；岩有较高的强度；岩有较高的强度；泥质岩石，如泥岩、页岩强度低，遇水易软化，常成为岩体泥质岩石，如泥岩、页岩强度低，遇水易软化，常成为岩体泥质岩石，如泥岩、页岩强度低，遇水易软化，常成为岩体泥质岩石，如泥岩、页岩强度低，遇水易软化，常成为岩体 中的软弱夹层中的软弱夹层中的软弱夹层中的软弱夹层 ，使地基沿之
10、发生剪切破坏，边坡岩体沿之，使地基沿之发生剪切破坏，边坡岩体沿之，使地基沿之发生剪切破坏，边坡岩体沿之，使地基沿之发生剪切破坏，边坡岩体沿之发发发发 生滑动破坏生滑动破坏生滑动破坏生滑动破坏；化学岩中的石膏类岩体遇水易软化、膨胀，不适合作地基；化学岩中的石膏类岩体遇水易软化、膨胀，不适合作地基；化学岩中的石膏类岩体遇水易软化、膨胀，不适合作地基；化学岩中的石膏类岩体遇水易软化、膨胀，不适合作地基；化学岩中的碳酸盐岩体具有足够的强度作一般工民建建筑物化学岩中的碳酸盐岩体具有足够的强度作一般工民建建筑物化学岩中的碳酸盐岩体具有足够的强度作一般工民建建筑物化学岩中的碳酸盐岩体具有足够的强度作一般工民
11、建建筑物 地基；地基；地基；地基；地表溶蚀现象给建筑物带来的不均匀沉陷地表溶蚀现象给建筑物带来的不均匀沉陷地表溶蚀现象给建筑物带来的不均匀沉陷地表溶蚀现象给建筑物带来的不均匀沉陷 （石芽地基石芽地基石芽地基石芽地基）；）；）；）；碳酸盐岩地区碳酸盐岩地区碳酸盐岩地区碳酸盐岩地区 要特别注意的要特别注意的要特别注意的要特别注意的 工程地质问题工程地质问题工程地质问题工程地质问题 由于地下溶蚀洞穴以上岩体厚度不够造成由于地下溶蚀洞穴以上岩体厚度不够造成由于地下溶蚀洞穴以上岩体厚度不够造成由于地下溶蚀洞穴以上岩体厚度不够造成 的地基垮塌现象；的地基垮塌现象；的地基垮塌现象；的地基垮塌现象；水工建筑物
12、在岩溶地区的渗漏问题。水工建筑物在岩溶地区的渗漏问题。水工建筑物在岩溶地区的渗漏问题。水工建筑物在岩溶地区的渗漏问题。粉砂质粘土岩是良好的粉砂质粘土岩是良好的粉砂质粘土岩是良好的粉砂质粘土岩是良好的土石坝心墙材料土石坝心墙材料土石坝心墙材料土石坝心墙材料页岩可作烧制砖瓦的材料页岩可作烧制砖瓦的材料页岩可作烧制砖瓦的材料页岩可作烧制砖瓦的材料 建筑建筑建筑建筑材料材料材料材料质纯的碳酸盐岩及钙质、硅质胶结砂岩是良好的混凝土骨料质纯的碳酸盐岩及钙质、硅质胶结砂岩是良好的混凝土骨料质纯的碳酸盐岩及钙质、硅质胶结砂岩是良好的混凝土骨料质纯的碳酸盐岩及钙质、硅质胶结砂岩是良好的混凝土骨料在野外工作遇到化
13、学岩类时，如何区分石在野外工作遇到化学岩类时，如何区分石灰岩、白云岩和泥灰岩呢灰岩、白云岩和泥灰岩呢?l石灰岩加盐酸时剧烈发泡，并吱吱作响，颜色一般较深，多为深灰或灰黑色。l白云质灰岩加盐酸也生气泡，但响声很小，颜色灰黄，质地致密，常有贝壳状断口。l灰质白云岩加盐酸微微发泡，放在耳边微微作响，颜色较浅，多为浅灰或灰黄色。l白云岩加盐酸不发泡或发泡极微，将标本磨成粉末后加盐酸略发泡，断口粗糙呈粒泥灰岩由于含泥量较大，加酸后在侵蚀面上能留下黄色泥质条。三、变质岩三、变质岩(一一)变质作用及变质岩的形成变质作用及变质岩的形成l由地球内力作用引起岩石产生结构、构造以及矿物成分改变的地质作用称为变质作用
14、，在变质作用下形成的岩石称为变质岩。l早期形成的岩浆岩、沉积岩甚至变质岩体在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响发生结构、构造、成分等物理、化学变化后形成的岩石。l 2变质作用的因素l(1)温度。l(2)压力。可以分为静压力和动压力两种形式。l(3)具有化学活动性的流体。3变质作用的类型变质作用的类型 l 变质作用的类型一般是根据变质作用的地质成因和变质作用因素，将变质作用划分为接触变质、气化热液变质、动力变质和区域变质作用四种类型。(二二)变质岩的矿物成分、结构和构造变质岩的矿物成分、结构和构造 l1变质岩的矿物成分特征 l岩石在变质过程中，能形成变质岩所特有的矿物，如红柱石、硅灰石、
15、石榴子石、滑石、绿泥石、绢云母、十字石、阳起石、蛇纹石、石墨等。它们是区别于岩浆岩和沉积岩的特殊矿物，往往产生分子体积小，比重大的矿物，如石榴子石等 2变质岩的结构特征变质岩的结构特征 变质岩的结构可归纳为变余结构、变晶结构和碎裂结构三种类型。3变质岩的构造变质岩的构造l(1)板状构造。l(2)千枚状构造。l(3)片状构造。l(4)片麻状构造。l(5)条带状构造。l(6)块状构造。(三三)变质岩分类及主要变质岩变质岩分类及主要变质岩l 1变质岩分类 2常见的变质岩常见的变质岩l(1)板岩。具有板状构造，呈灰色至黑色，均匀而致密。矿物颗粒很小，肉眼难以识别，具有变余或变晶结构，多由绢云母、石英细
16、粒、绿泥石和黏土组成。由粉砂岩、黏土岩变质而成为变质最浅的一种变质岩，打击时有清脆之声，可与页岩区别。l 板岩透水性差，在水的作用下易于泥化形成软弱层。l (2)千枚岩。大多为浅红、灰、暗绿色。具有千枚状构造，矿物颗粒很小，为隐晶质变晶结构，主要由云母、绿泥石、角闪石组成。多由黏土岩、粉砂岩、凝灰岩变质而成。l 千枚岩质地松软，强度低，抗风化能力差，容易风化剥落，沿片理倾向坍塌。l(3)片岩。片状构造，具有变晶结构。主要由片状、柱状矿物(云母、绿泥石、角闪石)和粒状矿物(石英、长石，其中长石含量一般为2530)组成。l片岩片理比较发育，片状矿物含量高、强度低、抗风化能力差，极易风化剥落，岩体也
17、易沿片理方向坍落。l(4)片麻岩。片麻状构造。晶粒较粗，具有粒状变晶结构。矿物成分主要有长石、石英、黑云母、角闪石、辉石等，长石含量大于30。多由砂岩、花岗岩等变质而成。片麻岩强度较高，当含云母较多时强度会降低，因具片理构造故较容易风化。l(5)大理岩。一般为白色，因含杂质可呈灰色、绿色、黄色等，具有粒状变晶结构。主要由方解石、白云石组成，块状构造。多由碳酸盐岩变质而成。因在我国云南大理所产，故名大理岩。l (6)石英岩。主要矿物为石英，亦可含少量长石、白云母，具有变晶结构，块状构造，致密坚硬。多由砂岩或硅质岩变质而成。因含杂质而呈灰白色、灰色、黄褐色或浅紫红色等。l 石英岩强度很高，抵抗风化
18、的能力强，是良好的建筑材料，但因其硬度很高，开采与加工相当困难。l(7)蛇纹岩。一般为暗灰绿至黄绿色，较软，略具滑感。具有隐晶质变晶结构，块状构造。矿物成分主要为蛇纹石，橄榄石和辉石也可残留其中。3.3.变质岩（体）工程地质性质综合评价变质岩（体）工程地质性质综合评价变质岩（体）工程地质性质综合评价变质岩（体）工程地质性质综合评价 经变质作用后形成的变质岩岩石大多具有较高的强度，有的强经变质作用后形成的变质岩岩石大多具有较高的强度，有的强经变质作用后形成的变质岩岩石大多具有较高的强度，有的强经变质作用后形成的变质岩岩石大多具有较高的强度，有的强 度甚至超过了母岩，如石英岩（母岩为石英砂岩）、板
19、岩（母度甚至超过了母岩，如石英岩（母岩为石英砂岩）、板岩（母度甚至超过了母岩，如石英岩（母岩为石英砂岩）、板岩（母度甚至超过了母岩，如石英岩（母岩为石英砂岩）、板岩（母 岩为泥岩）；岩为泥岩）；岩为泥岩）；岩为泥岩）；片麻岩、板岩等据片状构造的变质岩因其易于开采、剥离，常片麻岩、板岩等据片状构造的变质岩因其易于开采、剥离，常片麻岩、板岩等据片状构造的变质岩因其易于开采、剥离，常片麻岩、板岩等据片状构造的变质岩因其易于开采、剥离，常 可用作可用作可用作可用作墙体、堡坎等的砌块墙体、堡坎等的砌块墙体、堡坎等的砌块墙体、堡坎等的砌块；由动力变质作用所形成的断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩工程地由动力变质作
20、用所形成的断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩工程地由动力变质作用所形成的断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩工程地由动力变质作用所形成的断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩工程地 质性质差，质性质差，质性质差，质性质差，作为作为作为作为边坡岩体、地基岩体以及洞室围岩体均不利边坡岩体、地基岩体以及洞室围岩体均不利边坡岩体、地基岩体以及洞室围岩体均不利边坡岩体、地基岩体以及洞室围岩体均不利；粘土岩经变质后强度有所提高（形成板岩等变质岩），但在水粘土岩经变质后强度有所提高（形成板岩等变质岩），但在水粘土岩经变质后强度有所提高（形成板岩等变质岩），但在水粘土岩经变质后强度有所提高（形成板岩等变质岩），但在水 的长期作用下可能会软化；的长期作用下可能会软化；的长期作用下可能会软化；的长期作用下可能会软化；