1、 3.1 主要造巖礦物及物理力學性質 3.2 巖漿巖 3.3 沉積巖 3.4 變質巖 3.5 三大類巖石的特征對比與相互轉化第3章 礦物和巖石-巖土體形成及其相互轉化第第3章章 礦物和巖石礦物和巖石 3.1 主要造巖礦物及分類 地球的物質組成中，地殼由巖石組成，巖石由礦物組成，礦物由各種元素組成。 礦物是自然作用形成的，具有一定的化學成分、內部構造和物理性質的單質或化合物。 巖石是一種或多種礦物的集合體，形成巖石的礦物為造巖礦物。最常見50多種。主要造巖礦物就是在巖石中經常見到，并明顯影響巖石性質，對鑒定和區別巖石種類起重要作用的礦物。礦物分為硫化物、氧化物、鹵化物等；特殊寶石礦物（自然界有百

2、余種），最貴重的有鉆石（金剛石，硬度大、切割功能）、紅寶石、藍寶石（礦物成分是剛玉）、祖母綠（礦物成分綠柱石）；寶石特點：晶瑩艷麗、光彩奪目、質地堅硬、經久耐用、產量稀少、物以稀為貴，價值昂貴；石英云母云母石英石英Plagioclase斜長石斜長石Orthoclase正長石正長石角閃石角閃石輝石輝石滑石滑石Plagioclase斜長石斜長石Orthoclase正長石正長石hornblende（角閃石）角閃石）橄欖石Pyroxene（輝石）輝石）滑石 3.2 巖漿巖 巖石是在地殼中按一定規律，由一種或幾種礦物共生組合在一起所形成的天然集合體。根據巖石的成因類型，分為巖漿巖（火成巖）、沉積巖和變質

3、巖。 巖石的結構是指巖石中礦物顆粒的結晶狀態、結晶程度、晶粒大小、形狀及其彼此間的組合方式等。反映巖石內部微觀特征。巖石的構造指巖石中礦物的形狀、大小和相互關系，礦物集合體之間的排列充填方式或礦物集合體與巖石其他組分之間的排列充填方式所反映出來的外表形態。它著重于礦物個體的性質，反映巖石外貌特征。3.2.1 巖漿巖的形成1、巖漿巖的形成 巖漿沿著地殼薄弱帶侵入地表或噴出地表，隨著溫度降低，最終冷凝而形成巖漿巖。侵入作用就是巖漿由地下深處向上運移，未達到地表而在地下占居一定空間并冷凝成巖的全部過程。 根據巖漿巖的形成及產狀狀態分為：侵入巖和噴出巖。 3）巖漿巖（火成巖）：占地殼總量的）巖漿巖（火

4、成巖）：占地殼總量的95%，內力地質作用（巖，內力地質作用（巖漿作用）的產物。漿作用）的產物。（1）巖漿：地殼深處局部地段高溫、高壓的熔融物質。）巖漿：地殼深處局部地段高溫、高壓的熔融物質。（2）巖漿作用：巖漿形成、演化、運動、直到冷凝成巖的全過程。巖漿作用：巖漿形成、演化、運動、直到冷凝成巖的全過程。以下）深成巖（地下）淺成巖（地表面至地下侵入巖：噴出巖（噴出地表面）形成的巖石：、巖漿巖：巖漿冷凝后KmKm333：巖漿在侵位和運移過程中，巖漿自身的演化直至冷凝成巖石（侵入巖）的全部過程。 巖漿巖形成過程中存在如下作用過程： （1）結晶作用：從巖漿侵入活動開始，即形成向上運移，直最后冷凝成巖結

5、束，是一系列物理、化學性質的演化過程。 （2）同化作用：巖漿侵入過程中，以本身的高溫，溶化了圍巖，將圍巖改造成巖漿的一部分，故圍巖被同化了，稱為同化作用。（3）混染作用：由于圍巖熔入巖漿中，使巖漿成分發生了改變。故巖漿被混染了。 （4）結晶分異作用：高溫熔融的巖漿成分非常復雜，含有多種礦物成分，在其溫度降低、冷凝的過程中，按礦物熔點高低、比重大小、先后結晶析出不同的礦物。3.2.2巖漿巖的產狀 巖漿巖的產狀是指巖漿冷凝后巖體的形態、巖體所占據的空間以及它與圍巖的相互關系。 作為地下深處的巖漿巖物質所表現出的構造形式，稱之為侵入體。1、深成巖產狀 深成巖巖體規模大，分布廣，由于熱量大，壓力大，對

6、圍巖有同化現象，邊緣有捕虜體，按形成深度分為：巖基和巖株。 2、淺成巖產狀淺成巖巖體規模不大，出露面積幾十平方公里，按侵入巖體與圍巖的關系分為：巖盤與巖蓋、巖床、巖墻和巖脈。3、噴出巖的產狀：火山頸、巖鐘（火山錐）、巖流（巖被）等。 巖漿巖體產狀示意圖1巖基；2巖株；3巖盤；4巖床；5巖墻；6火山頸；7巖鐘；8巖流；9俘虜體Pyroclastic ash(火山灰)花崗巖Rhyolite流紋巖流紋巖Dacite安山巖安山巖玄武巖Batholith巖基Captive mass 俘虜體laccolith巖盤巖株Volcano neck火山頸Lava flow巖流Sill 巖床the formatio

7、n state of igneous rock（巖漿巖的產狀）巖漿巖的產狀）巖墻Rock wall 3.2.3 巖漿巖的地質特性 包括巖漿巖的化學成分、礦物成分、結構、構造，它們由巖石形成過程所決定，是鑒定巖石的主要特征。1巖漿巖的化學成分 地殼中存在的元素在巖漿巖中幾乎都有,O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Ti元素在巖漿巖中普遍存在，其含量（指質量分數，下同）占巖漿巖組分的99.25，其次為P、H、Mn、Ba等元素。 巖漿巖的化學成分常用氧化物表示，其中SiO2的平均含量為59.14，其次為Al2O3，占15.34。根據SiO2含量，可以把巖漿巖分成四類：超基性巖（SiO2含量45）、

8、基性巖（SiO2含量4552）、中性巖（SiO2含量5265）、酸性巖（含量SiO265）。 2、巖漿巖的礦物成分 組成巖漿巖的礦物最常見的是石英、正長石、斜長石、黑云母、白云母、角閃石、輝石、橄欖石等幾種礦物，共占92%。 3、巖漿巖的結構巖漿巖的結構是劃分類型和鑒定巖漿巖的主要依據之一。影響巖漿巖結構的因素主要有化學成分，凝結過程中的物理化學狀態等。1）按巖石中礦物的結晶程度，巖漿巖的結構可分為： （1）全晶質結構：巖石全部由結晶的礦物組成。（2）半晶質結構：巖石由結晶的礦物和非晶質礦物組成。 （3）非晶質結構：巖石全部由非晶質礦物組成，又稱玻璃質結構。 按巖石中礦物的晶粒大小，巖漿巖的結

9、構可分為： 顯晶質結構：巖石全部由結晶較大的礦物組成，用肉眼或放大鏡即可辨認。 隱晶質結構：巖石全部由結晶微小的礦物組成，用肉眼和放大鏡均看不見晶粒，只有在顯微鏡下可識別。 玻璃質結構：巖石全部為非晶質所組成，均勻致密似玻璃。2）按巖石中全部礦物晶粒的相對大小，巖漿巖的結構可分為： 等粒結構、不等粒結構、斑狀結構和似斑狀結構。4、巖漿巖的構造 巖石構造是指巖石中礦物或其它組分在空間的排列與充填方式。巖漿巖的構造可以分為： 1）塊狀構造：致密的粒狀構造，礦物在整個巖石中分布是均勻的，其排列無一定次序，無一定方向，它是巖漿巖中最常見的一種構造。 2）流紋狀構造：由不同顏色的條紋和拉長的氣孔等表現出

10、來的一種流動構造，如流紋巖，是酸性熔巖中最常見的構造。 3）氣孔狀構造：巖漿凝固時，揮發性的氣體未能及時逸出，以致在巖石中留下許多圓形、橢圓形或長管形的孔洞。這種構造常為玄武巖等噴出巖所具有。 4）杏仁狀構造：這種構造是巖石中的氣孔為后期礦物（如方解石、石英等）充填所形成的一種形似杏仁的構造，如某些玄武巖和安山巖的構造。 5）帶狀構造：巖石由不同成分的條帶相間組成。這種構造主要發育在超基性巖和偉晶巖體中。3.2.4 巖漿巖分類及常見巖漿巖的鑒定特征1巖漿巖的分類 根據巖漿巖的化學成分、礦物成分、結構構造、產狀及其共生規律等特征。2常見的巖漿巖的鑒定特征 （1）超基性巖類 超基性巖類中，鐵鎂礦物

11、占絕對多數，主要有橄欖石、輝石，其次角閃石黑云母。巖石顏色深，呈致密塊狀構造。（2）基性巖類 基性巖類中，鐵鎂礦物主要有輝石、角閃石、橄欖石，還有硅鋁礦物斜長石和少量石英。巖石顏色較超基性巖淺，但較其他巖類深，侵入巖常呈致密塊狀構造和帶狀構造，而噴出巖常具氣孔和杏仁構造。 （3）中性巖類 中性巖類中，鐵鎂礦物相應減少，其主要礦物為角閃石、次為輝石和黑云母；硅鋁礦物顯著增多，主要為中性斜長石，有時少量鉀長石和石英。這類巖石顏色較淺，一般為灰或淺灰色。 （4）酸性巖類 酸性巖類中，鐵鎂礦物大大減少，硅鋁礦物大量增加。其主要礦物為石英、鉀長石和斜長石。巖石顏色一般較淺，常為淺灰紅色。3.3 沉積巖

12、3.3.1沉積巖形成過程 沉積物指一種沉積在陸地或水盆地中的松散礦物顆粒或有機物質 沉積巖是指在地表及地表附近的常溫常壓條件下，原巖經風化、搬運、沉積、成巖作用形成的巖石。 3.3.2沉積巖的地質特性1、沉積巖的造巖礦物 沉積巖形成于地表，必須適應常溫、常壓的環境。常見礦物有石英、長石、白云母、方解石、粘土礦物、白云石、綠泥石等。主要礦物類別如下： 1）碎屑礦物 2）黏土礦物 3）化學沉積礦物 4）有機質及生物殘骸 2、沉積巖、巖漿巖的礦物成分特點比較 1）在巖漿巖中大量存在的橄欖石、輝石、角閃石和黑云母等鐵鎂礦物，在沉積巖中很少見； 2）長石、石英、白云母等礦物在巖漿巖和沉積巖中都比較多，但

13、鉀長石和石英在沉積巖中可以更多一些； 3）鹽類礦物、碳酸鹽礦物和粘土礦物則是沉積巖所特有的礦物，巖漿巖中很少或者沒有； 4）生物組分是沉積巖所特有的。3、沉積巖的結構 是指沉積巖組成成分的顆粒形態、大小和連結形式。常見的有以下幾種： 碎屑結構、泥狀結構、化學結構和生物化學結構。沉積巖的結構特征沉積巖的結構特征砂粒孔隙膠結物砂粒粘粒粉粒碎屑類礫巖碎屑類砂巖粘土類頁巖化學類石灰巖化學類白云巖4、沉積巖的產狀和構造形式 1）沉積巖產狀： 沉積巖產狀構造是指沉積巖形成時期（主要是沉積期）所形成的構造。 沉積巖原始產狀一般是水平或近水平。 2）沉積巖的構造形式（1）層理構造 層理是指一個巖層中大小、形狀

14、、成分和顏色不同的層交替時顯示出來的紋理。 層理構造的主要類型： 水平層理：由許多呈直線狀彼此平行（平行于層面）的細層組成。形成于平靜的或微弱流動的水介質中，如海洋、湖泊的深水地帶及沼澤地區。常見于粘土巖、泥質細粉砂巖及石灰巖中。 波狀層理：由許多呈波狀起伏的細層重疊在一起組成，是由于波浪引起的沙紋的移動造成的。 單斜層理：由一系列傾斜層系重疊組成，層系之是界面較平直，層系是由同向傾斜的許多細層重疊組成，細層與層系界面斜交。 交錯層理：泛指細層與層系界面相交成角度的多層系的（不管各層系內細層的傾向是否一致）或單層系的層理。 粒序層理：在每一個沉積單元中都表現出顆粒大小的逐漸變化，通常是從沉積單

15、元的底部到頂部，顆粒由粗變細，這種粒序性稱之為正粒序。如果自底到頂表現為由細粒過渡為粗粒，則稱為逆粒序。 水平層理 斜層理 交錯層理沉積巖的層理構造（2）層面構造 在沉積巖巖層層面上往往保留有反映沉積巖形成時流體運動，自然條件變化遺留下來的痕跡，稱為層面構造。 頂面構造：主要發育有：波痕、雨痕、泥裂、雹痕、晶體印痕、蟲痕、動物足跡等。它們可以幫助判斷層序。 底面構造：主要發育有：底沖刷、槽模、溝模等。 結核：指包裹在沉積巖體中某些礦物集合體的團塊。其成分、結構、顏色等一般與圍巖不同。 化石：指埋置在沉積巖中各地質時期古生物的遺體和遺跡。古生物化石是沉積巖獨有的構造特征，是研究地史、生物進化的重

16、要依據。 3.3.3 沉積巖分類及常見沉積巖的鑒定特征 1沉積巖的分類 根據沉積巖的成因，物質成分和結構等特征，可將沉積巖分為四大類： 1）碎屑巖 主要由碎屑物質被壓緊膠結而成的巖石，稱為碎屑巖。 碎屑巖的膠結類型是指膠結物、基質與碎屑顆粒之間的接觸關系，碎屑巖類中的膠結物的成分和膠結方式，對其工程性質有重要影響。其膠結方式有三種： （1）基底式膠結：填隙物含量較多，碎屑彼此不相連。 （2）孔隙式膠結：碎屑顆粒緊密相接，膠結物充填于粒間孔隙中。 （3）接觸式膠結：只在碎屑顆粒的彼此接觸外才有膠結物，故膠結物數量很少。 2）黏土巖 主要成分由黏土質礦物組成的巖石稱為黏土巖。 3）化學沉積巖 化學

17、沉積巖是巖石風化產物中的溶解物質經過化學作用沉積而成的巖石，又稱化學巖。4）生物化學巖 生物化學巖是巖石風化產物中的溶解物質經過生物化學作用或由生物生理活動使某種物質聚集而成的巖石。常見的生物化學巖有硅藻土、介殼石灰巖、珊瑚礁石灰巖等。 2常見的沉積巖極其鑒定特征 （1）礫巖和角礫巖：粒狀結構，由50%以上大于2mm的粗大碎屑膠結而成，黏土含量25%。由渾圓狀礫石，膠結而成的稱為礫巖；由棱角狀的角礫膠結而成的稱為角礫巖。 （2）砂巖：砂質結構，由50%以上粒徑介于0.052mm的砂粒膠結而成，黏土含量25%。按砂粒的礦物組成，可分為石英砂巖、長石砂巖和巖屑砂巖。按砂粒粒徑的大小，可分為粗粒砂巖

18、、中粒砂巖和細粒砂巖。（3）粉砂巖：粉砂質結構，常有清晰的水平層理。由50%以上粒徑介于0.0050.05mm的粉砂膠結而成，黏土含量25%。結構較疏松，強度和穩定性不高。 （4）頁巖：是由黏土脫水膠結而成，以黏土礦物為主，大部分有明顯的薄層理，呈頁片狀，可分為硅質頁巖、砂質頁巖、鈣質頁巖及炭質頁巖。除硅質頁巖強度稍高外，其余巖性軟弱，易風化成碎片，強度低，與水作用易于軟化而喪失穩定性。 （5）泥巖：成分與頁巖相似，常成厚層狀。以高嶺石為主要成分的泥巖，常呈灰白色或黃白色，吸水性強，遇水后易軟化。 （6）石灰巖：簡稱灰巖，礦物成分以方解石為主，其次含有少量的白云石和黏土礦物，常呈深灰、淺灰色，

19、純灰質巖呈白色。 （7）白云巖：主要礦物成分為白云石，也含有方解石和黏土礦物，結晶結構。3.4 變質巖 3.4.1 變質巖的形成過程1、變質巖 變質作用指巖石基本上在固態下，由于溫度、壓力及化學活動性流體的作用,發生成分、結構、構造等改變的地質作用過程。巖漿巖、沉積巖經過變質作用后，使其礦物成分、結構構造發生變化后而形成的巖石稱為變質巖。變質巖的形成接觸變質作用形成變質巖 動力變質作用形成變質巖 區域變質巖的形成2、原巖在變質作用中的變質方式1）重組合 參與變質作用的各項化學反應擴散、遷移一些元素改變化學成分。2） 重結晶 固態下，礦物巖礦經有限的粒間溶解，遷移、重新結晶，使原巖礦物中的晶粒增

20、大且緊密相嵌的作用。 3）交代作用 主要由于化學活動性流體的作用，使得某些成分的原子、離子、分子從原巖中帶出，另一些成分的原子、離子、分子被帶入原巖中，從而改變了原巖的成分。 3.4.2 變質巖的地質特性1、變質巖的礦物成分 組成變質巖的礦物，可分為兩部分：一部分是與巖漿巖和沉積巖共有的礦物，另一部分是變質巖所特有的變質礦物， 2、變質巖的結構 根據成分，可將變質巖結構分為四大類： 1）壓碎結構 當定向壓力超過礦物的強度極限時，礦物發生破裂和粒化作用及現象。 2）變晶結構 巖石在固體狀態下，原來的物質成分、顆粒大小和形態發生改變，發生重結晶作用而形成的結構。 3）變余結構 原巖在變質作用過程中

21、，由于重結晶作用不完全，雖成分發生變化，但原巖的結構特征，可部分殘留下來，稱為變余結構。 4）交代結構 發生交代變質作用時，原巖中的礦物被取代、消失，與此同時形成新生礦物而產生的不同的交代結構。3、變質巖的構造1）變成構造：原巖構造消失，經變質作用后形成的構造。 板狀構造：巖石可沿一定方向開裂成為平整的板狀體，巖石具平行、密集、平坦的破裂面，沿此面巖石易分裂成薄板狀； 千枚狀構造：比較碎破的薄片狀，有絲絹光澤； 片狀構造：礦物呈片狀或柱狀且平行排列； 片麻狀構造：深色片柱狀礦物和淺色粒狀礦物相間平行排列成條帶狀； 斑點狀構造；巖漿體在變質巖中呈斑點狀分布，炭質、硅質、鐵質、紅柱石等呈斑點狀。

22、條帶狀構造：巖漿體在變質巖中呈條帶狀分布； 塊狀構造：礦物無定向排列，礦物均勻分布。 其中稱為片理構造，是區別于巖漿巖與沉積巖的重要特征。 2）變余構造 巖石變質后仍保留原巖的構造特征。 3.4.3 變質巖分類及常見變質巖的鑒定特征 1、變質巖分類 根據變質作用的成因，即變質作用類型、變質巖可分為三大類：區域變質巖、接觸變質巖和動力變質巖。 2、常見的變質巖的鑒定特征 （1）板巖：是一種結構均勻、致密且具有板狀劈理的巖石。 （2）干枚巖：巖石的變質程度比板巖深，原泥質一般不保留，新生礦物顆粒較板巖粗大，有時部分絹云母有漸變為白云母的趨勢。 （3）片巖：以片狀構造為其特征的巖石。 （4）片麻巖：

23、以片麻狀構造為其特征。 （5）大理巖：較純的石灰巖和白云巖在區域變質作用下，由于重結晶而變為大理巖也有部分大理巖是在熱力接觸變質作用下產生的。這類巖石多具等粒變晶結構、塊狀構造。 （6）石英巖：由較純的石英砂巖經變質而成，變質以后石英顆粒和硅質膠結物臺為一體。因此，石英巖的硬度和結晶程度均較砂巖高。 （7）角巖：由泥質巖石在熱力接觸變質作用下形成。是一種致密微晶質硅化巖石。 （8）矽卡巖：是由石榴子石、透輝石以及一些其他鈣鐵硅酸鹽礦物組成的巖石。 （9）蛇紋巖：是以蛇紋石為主要礦物成分的巖石。成分較純者和蛇紋石相似，一般呈黃綠色，也有呈暗綠色和黑綠色者。質軟，略具有滑感，片理及碎裂構造常見。 （10）混合巖：原來的變質巖（片巖、片麻巖、石英巖等），由相當于花崗巖的物質（來自上地幔），沿片理貫注或與原巖發生強烈的交代作用（稱混合巖化作用）而形成的一種