3岩石分类及特征
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山地的中的岩石极为多样,差别很大,进行工程分类十分必要。《94规范》首先按岩石强度分类,再进行风化分类。按岩石强度分为极硬、次硬、次软和极软,列举了代表性岩石名称。又以新鲜岩块的饱和抗压强度30MPa为分界标准。问题在于,新鲜的末风化的岩块在现场有时很难取得,难以执行。
岩石的分类可以分为地质分类和工程分类。地质分类主要根据其地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度,可以用地质名称(即岩石学名称)加风化程度表达,如强风化花岗岩、微风化砂岩等。这对于工程的勘察设计确是十分必要的。工程分类主要根据岩体的工程性状,使工程师建立起明确的工程特性概念。地质分类是一种基本分类,工程分类应在地质分类的基础上进行,目的是为了较好地概括其工程性质,便于进行工程评价。
为此,本次修订除了规定应确定地质名称和风化程度外,增加了岩块的“坚硬程度”、岩体的“完整程度”和“岩体基本质量等级”的划分。并分别提出了定性和定量的划分标准和方法,可操作性较强。岩石的坚硬程度直接与地基的承载力和变形性质有关,其重要性是无疑的。岩体的完整程度反映了它的裂隙性,而裂隙性是岩体十分重要的特性,破碎岩石的强度和稳定性较完整岩石大大削弱,尤其对边坡和基坑工程更为突出。
本次修订将岩石的坚硬程度和岩体的完整程度各分五级,二者综合又分五个基本质量等级。与国标《工程岩体分级标准》(GB50218-94)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)协调一致。
划分出极软岩十分重要,因为这类岩石不仅极软,而且常有特殊的工程性质,例如某些泥岩具有很高的膨胀性;泥质砂岩、全风化花岗岩等有很强的软化性(单轴饱和抗压强度可等于零);有的第三纪砂岩遇水崩解,有流砂性质。划分出极破碎岩体也很重要,有时开挖时很硬,暴露后逐渐崩解。片岩各向异性特别显著,作为边坡极易失稳。事实上,对于岩石地基,特别注意的主要是软岩、极软岩、破碎和极破碎的岩石以及基本质量等级为V级的岩石,对可取原状试样的,可用土工试验方法测定其性状和物理力学性质。
地球科学概论
地球上的岩石千变万化,它是一种或多种矿物的集合体,它是构成地壳的基本部分。按其成因可分为三大类:岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩。
一、 三大岩石的主要特征以及类型
(一)、岩浆岩
岩浆岩又称火成岩,是由地壳下面的岩浆沿地壳薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的。岩浆是存在于地壳下面高温、高压的熔融状态的硅酸盐物质(它的主要成分是SiO2,还有其他元素、化合物和挥发成分)。岩浆内部的压力很大,不断向压力低的地方移动,以至冲破地壳深部的岩层,沿着裂缝上升,喷出地表;或者当岩浆内部压力小于上部岩层压力时迫使岩浆停留下,冷凝成岩。
1、岩浆岩的主要特征
① 构造特征:岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征,比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的,造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出,形成气孔状构造。当气孔十分发育时,岩石会变得很轻,甚至可以漂在水面,形成浮岩等;
②冷凝特征:岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的岩石,因此,具有反映岩浆冷凝环境和形成过程所留下的特征和痕迹,与沉积岩和变质岩有明显的区别。
2、 岩浆岩的分类
依冷凝成岩时的地质环境的不同,将岩浆岩分为三类:
喷出岩(火山岩):岩浆喷出地表后冷凝形成的岩浆岩称为喷出岩。在地表的条件下,温度下降迅速,矿物来不及结晶或者结晶差,肉眼不易看清楚。如流纹岩、安山岩、玄武岩等;
浅成岩:岩浆沿地壳裂缝上升至距地表较浅处冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力小,温度下降较快,矿物结晶较细小。如花岗斑岩、正长斑岩、辉绿岩等;
深成岩:岩浆侵入地壳深处(约距地表3公里)冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力大,温度下降缓慢,矿物结晶良好。如花岗岩、正长岩、辉长岩等。
其中,深成岩和浅成岩又统称侵入岩。 (二)、变质岩
地壳中的原岩(包括岩浆岩、沉积岩和已经生成的变质岩),由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理和化学条件的变化,即在高温、高压和化学性活泼的物质(水气、各种挥发性气体和热水溶液)渗入的作用下,在固体状态下改变了原来岩石的结构、构造甚至矿物成分,形成一种新的岩石称为变质岩。变质岩不仅具有自身独特的特点,而且还保存着原来岩石的某些特征。
岩石的分类
自然界有各种各样的岩石,按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
一、岩浆岩
岩浆岩的形成:
地壳下部,由于放射性元素的集中,不断地蜕变而放出大量的热能,使物质处于高温(1000"C以上)、高压(上部岩石的重量产生的巨大压力)的过热可塑状态。成分复杂,但主要是硅酸盐,并含有大量的水汽和各种其他的气体。当地壳变动时,上部岩层压力一旦减低,过热可塑性状态的物质就立即转变为高温的熔融体,称为岩浆。岩浆内部压力很大,不断向地壳压力低的地方移动,以致冲破地壳深部的岩层,沿着裂缝上升。上升到一定高度,温度、压力都要减低。当岩浆的内部压力小于上部岩层压力时,迫使岩浆停留下,冷凝成岩浆岩。
岩浆的成分:
主要有SiO2、TiO2、A1203、Fe203、FeO、MgO、 MnO、CaO、K2O、Na2O等。
依其含SiO2量的多少,分为:
基性岩浆:特点是富含钙、镁和铁,而贫钾和钠,粘度较小,流动性较大。
酸性岩浆:富含钾、钠和硅,而贫镁、铁、钙,粘度大,流动性较小。
岩浆岩的分类:(成岩的地质环境)
(1) 深成岩:
岩浆侵入地壳某深处(约距地表3km)冷凝而成的岩石。由于岩浆压力和温度较高,温度降低缓慢,组成岩石的矿物结晶良好。
(2) 浅成岩:
岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石。由于岩浆压力小,温度降低较快,组成岩石的矿物结晶较细小。
(3) 喷出岩: 岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表,这种活动叫火山喷发,对地表产生的一切影响叫火山作用,形成的岩石叫喷出岩。在地表的条件下,温度降低迅速,矿物来不及结晶或结晶较差。肉眼不易看清楚。
岩浆岩的产状:
是反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征。由于岩浆本身成分的不同,受地质条件的影响,岩浆岩的产状大致有下列几种:
岩基:
深成巨大的侵入岩体,范围很大,常与硅铝层连在一起。形状不规则,表面起伏不平。与围岩成不谐和接触,露出地面大小决定当地的剥蚀深度。
三大类岩石的比较
自然界中矿物以一定的规律由一种或多种组成的集合体,称为岩石。有些岩石是由一些矿物组成,如纯大理岩是由方解石组成;而多数是由两种以上矿物组成,如花岗岩是由正长石、云英和云母等多种矿物组成。
岩石是组成地壳的主要物质成分。自然界的岩石种类很多,按不同的成因可分为三类,即岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石,也称火成岩或喷出岩。沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石;变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩,由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。
地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主,它们约占大陆面积的75%,洋底几乎全部为沉积物所覆盖。
1、 三大类岩石的形成成因及其相关作用:
(1)、岩浆岩
岩浆在地下深处有很高的压力和温度。当构造运动使岩石圈局部压力降低时,岩浆就向岩石圈压力降低的方向运移。由于运移途中物理、化学条件的变化,岩浆也不断改变自己的性质和成分,最后岩浆上升到地壳上部或喷出地表,冷凝成岩石。包括岩浆的形成、运移和冷凝成岩的整个活动过程,称为岩浆作用。由岩浆冷凝而成的岩石叫岩浆岩,岩浆岩约占地壳总质量的95%,是三大类岩石的主体。岩浆作用包括喷出作用(火山活动)和侵入作用,分别生成喷出岩(火山岩)和侵入岩。
岩浆喷出地表的活动称为喷出作用,由岩浆喷出作用形成的岩石称为喷出岩。岩浆喷出物有气体、液体和固体三类:
○1气体喷出物。岩浆在向上运移的过程中,由于压力逐渐降低,溶解在岩浆中的挥发物就以气体形式分离出来而成为岩浆喷发的前导。气体喷出物以水蒸气为主(一般占60%~90%),还有CO2、S、硫化物以及少量的HCl、HF、NaCl、NH4Cl等。 ○2液体喷出物。喷出地表而逸散了气体的岩浆称为熔浆,由熔浆冷凝形成的岩石称为熔岩。硅酸含量少的熔浆称为基性熔浆。基性熔浆因粘度小、温度高、流速大,在流动过程中,往往表层先冷却,而内部尚在流动,导致表层熔岩形成波浪起伏状或绳状,通常称为波状熔岩和绳状熔岩。硅酸含量多的熔浆称为酸性熔浆。酸性熔浆因粘度大、温度低、流速慢,在流动过程中很快冷凝成块状,通常称为块状熔岩。