第二章-岩石成因及地质年代

第二章岩石成因及地质年代§2.1矿物§2.2岩石§2.3地质年代主要内容组成地壳的岩石，都是在一定的地质条件下，有一种或多种矿物自然组合而成的矿物集合体。矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石的强度和稳定性发生影响。§2.1.1矿物的基本概念矿物是由地质作用所形成的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。矿物的成分、构造和生成环境。决定了矿物的晶体有一定规则的几何外形。这种晶体外表形态是鉴定矿物的重要特征之一。§2.1矿物矿物形态包括单体形态和集合体形态。1．单体形态：根据单个晶体三度空间相对发育的比例不同，可将晶体形态特征分为一向延长、二向延长和三向等长三种。（1）一向延长晶体柱状：石英（水晶）柱状：角闪石片状：云母片状：绿泥石（2）二向延长晶体厚板状：重晶石粒状：石榴子石粒状：橄榄石（3）三向等长晶体黄铁矿(立方体、八面体或十二面体晶形)方铅矿(立方体)集合体形态有显晶集合体、隐晶及胶态集合体。2.集合体形态(矿物微粒聚集体)（1）显晶集合体柱状集合体：普通角闪石柱状集合体：电气石柱状集合体：红柱石纤维状集合体——石膏纤维状集合体：石棉片状集合体：云母片状集合体：镜铁矿粒状集合体：橄榄石粒状集合体：石榴子石晶簇：石英晶簇：方解石（2）隐晶及胶态集合体结核鲕状及豆状（赤铁矿）肾状（赤铁矿）钟乳状（方解石）葡萄状（孔雀石）土状（高岭土）1.矿物的颜色：是矿物吸收白光中不同波长的光后所表现出来的互补色。不少矿物有它的特殊颜色，因此它可以作为矿物的一种鉴定特征。矿物颜色分类：自色是矿物固有的颜色，颜色比较固定他色是矿物混入某些杂质引起的颜色。假色是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的。§2.1.2矿物的光学性质2.条痕是指矿物粉末的颜色，一般是指矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的痕迹的颜色，矿物条痕可以消除假色，减弱他色。3.光泽：是指矿物表面反射光线强弱的一种性能。根据矿物表面反光的强度，可将矿物的光泽分为金属光泽、半金属光泽、非金属光泽三类。（1）金属光泽：类似光亮的金属表面的反光特征。（2）半金属光泽：一般的金属光泽（3）非金属光泽：透明矿物所具有的光泽，按其对光的反射能力的强弱与特征，划分为：玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、油脂光泽和土状光泽。玻璃光泽呈玻璃状光亮，透明丝绢光泽透明矿物，呈纤维状集合体时，表面具丝绢光亮珍珠光泽透明矿物，在极完全的解理面上具珍珠状光亮油脂光泽透明矿物，在不平坦的断口上具油脂状光亮土状光泽粉末状和土状集合体的矿物，表面暗淡无光4.透明度：是指矿物透过光线的程度，一般是以矿物厚度0.03mm的薄片为准。分为透明、半透明和不透明三级。在观察描述矿物光学性质时，一定要注意掌握颜色、条痕、光泽和透明度四者之间的关系：金属光泽的矿物，其颜色一定为金属色，条痕为黑色或金属色，不透明；半金属光泽的矿物颜色为金属色或彩色，条痕呈深彩色或黑色，不透明至半透明；非金属光泽的矿物颜色为各种彩色或白色，条痕呈浅彩色到白色，半透明至透明。1.解理：矿物晶体受力作用后沿一定结晶方向裂开的性质，是矿物的重要鉴定特征之一。解理按其发育程度分为：极完全解理、完全解理、中等解理和不完全解理。（1）极完全解理：矿物在外力作用下极易裂成薄片。解理面光滑、平整，很难发生断口。例如云母、石墨、石膏等。§2.1.3矿物的力学性质（2）完全解理:在外力作用下，很易沿解理方向裂成平面(不成薄片)。解理面平滑，较难发生断口。如方解石、方铅矿、萤石等。（3）中等解理:在外力作用下，可以沿着解理方向裂成平面。解理面不太平滑，断口易出现。如白钨矿、普通辉石等。（4）不完全解理:矿物在外力作用下，不容易裂出解理面。解理面不平整，容易成为断口。如橄榄石等。（5）极不完全解理(即无解理)：矿物受外力的作用后，极难出现解理面。在碎块上常为断口。如石英、石榴子石等。2.断口：矿物受外力击打后不沿固定的结晶方向断开时所形成的断裂面。断裂面方向是任意的，断口的形态也不是平滑的。根据矿物受力后不规则裂开的形态，可分为贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、土状断口等类型。贝壳状断口断口呈圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的同心条纹。锯齿状断口断口呈尖锐的锯齿状。延展性很强的矿物具有此种断口。参差状断口断口面参差不齐，粗糙不平。土状断口断口面呈细粉状，断口粗糙，为土状矿物所特有。3.硬度:矿物抵抗外力刻划、研磨的能力。在鉴别矿物的硬度时，是用两种矿物对刻的方法来确定矿物的相对硬度。硬度对比的标准，从软到硬由以下10种矿物组成，称为摩氏硬度计。它只反映矿物相对硬度的顺序。§2.2岩石自然界中各种各样的岩石，按成因分为：岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。§2.2.1岩浆岩岩浆岩是由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成的岩石。地球内部的岩浆是一种炽热的熔融体，温度很高，大约为700～1300℃，成分以硅酸盐为主，含有大量的H20、C02、H2S、HCL等挥发性气体，并具有一定的粘度。处在地壳深处或上地幔的岩浆，常常伴随着地壳的运动，沿着压力较低的地壳薄弱带或破碎带运移上升，侵入到地壳上部或直接喷溢出地表，然后冷却成岩。这种包括岩浆活动和冷凝成为岩石的整个过程称为岩浆作用。1.岩浆岩的产状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，是指岩浆岩体的形态、规模、与围岩接触关系、形成时所处的地质构造环境及距离当时地表的深度等。岩浆岩的产状可分为两大类：侵入岩岩体的产状和喷出岩岩体的产状。（1）侵入岩岩体的产状岩基：岩基是一种规模庞大的岩体，其分布面积一般大于60km2往往呈长圆形。与围岩接触面不规则。构成岩基的岩石多是花岗岩或花岗闪长岩等，岩性均匀稳定，是良好的建筑地基，如三峡坝址区就是选定在面积约200km2花岗岩——闪长岩岩基的南部。岩株：岩株是一种形体较岩基小的岩体，平面上成圆形或不规则状，面积小于60km2，围岩的接触面较陡直，有时是岩基的一部分，也常是岩性均—的良好地基。主要成分为酸性和中性岩。岩盖和岩盆：岩盖是一种中心厚度较大，底部较平，顶部穹隆状的层间侵入体，分布范围可达数平方公里，多由酸性、中性岩石组成。中心下凹形如蝶或浅盆的层间侵入体则叫做岩盆。组成岩盆的岩石以基性岩为主。岩床：岩床是一种沿原有岩层层面侵入、延伸分布且厚度稳定的层状侵入体。常见的厚度多为几十厘米至几米，延伸长度多为几百米至几千米。组成岩床的岩石以基性岩为主。岩脉：岩脉是沿岩层裂隙侵入形成的狭长形的岩浆岩体，与围岩层理或片理斜交。其中比较规则而又近于直立的板状岩体称为岩墙。组成岩墙的岩石从基性到酸性均有。岩基岩株岩床岩墙岩盖（2）喷出岩岩体的产状喷出岩的产状与火山喷发方式和喷出物的性质有关，主要关系如下：中心式喷发：岩浆沿着一定的圆管状管道喷达地表。常见形状是火山喷发物——熔岩和火山碎屑物围绕火山通道堆积形成的锥状体，叫做火山锥。粘度较小的基性熔岩自火山口沿某一方向流出，形成熔岩流。火山锥裂隙式喷发：岩浆沿一定方向的裂隙活动喷达地表。喷发的均是粘度小的基性熔浆，常沿地面流动，形成面积广大的熔岩被。粘度较大的熔浆可形成熔岩锥。2.岩浆岩的矿物成分组成岩浆岩的矿物，根据颜色，可分为浅色矿物和深色矿物两类。浅色矿物(富含Si、Al成分)：石英、正长石、斜长石及白云母等。深色矿物(富含Fe、Mg成分）：有黑云母、角闪石、辉石及橄榄石等。3.岩浆岩分类按照冷凝形成岩浆岩的地质环境侵入作用深成岩（形成深度在地表以下3km）浅成岩（形成深度在3km以内）喷出作用：喷出岩按SiO2含量酸性岩（SiO2＞65％）：矿物成分以石英、正长石为主。含少量黑云母和角闪石。颜色浅、比重轻。中性岩（SiO2：52％～65％）：矿物成分以正长石、斜长石、角闪石为主。含少量黑云母和辉石。颜色比较深、比重比较大。基性岩（SiO2：45％～52％）：矿物成分以斜长石、辉石为主。含少量角闪石和橄榄石。颜色深、比重也比较大。超基性岩（SiO2＜45％）：矿物成分以橄榄石、辉石为主。其次有角闪石，一般不含硅铝矿物。颜色很深、比重很大。岩浆岩的分类表4.岩浆岩的结构岩浆岩的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、颗粒形态及其相互结合关系所表现出来的岩石特征，是岩浆成分和冷凝环境的综合表现。全晶质结构：岩石全部由结晶颗粒组成（多见于深成岩和部分浅成岩）。按矿物的结晶程度分类玻璃质结构：岩石全部由熔岩冷凝的玻璃质组成（部分喷出岩具有的结构）。半晶质结构：岩石由结晶的矿物颗粒和部分未结晶的玻璃质组成（多见于浅成岩及部分喷出岩）。按照矿物颗粒的绝对大小分显晶质粗粒：粒径＞5mm中粒：粒径2～5mm细粒：粒径0.2～2mm微粒：粒径＜0.2mm隐晶质（喷出岩和部分浅成岩具有）按照矿物颗粒的相对大小分等粒结构：矿物晶粒大小近似相等不等粒结构斑状结构：基质为隐晶质或玻璃质。（浅成岩、部分喷出岩）似斑状结构：基质为显晶质且成分与斑晶成分近似。（浅成岩和部分深成岩）深成岩或浅成岩中5.岩浆岩的构造岩浆岩的构造是矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况，即岩石外表的整体特征，主要取决于岩浆冷凝时的环境。最常见的构造主要如下：块状构造：矿物在岩石中分布杂乱无章，不显层次，呈致密块状，如花岗岩、花岗斑岩等一系列深成岩与浅成岩的构造。花岗岩花岗斑岩流纹状构造：由于熔岩流动，由一些不同颜色的条纹和拉长的气孔等定向排列所形成的流动状构造，仅出现于喷出岩中，如流纹岩。气孔状构造：岩浆凝固时，挥发性的气体未能及时逸出，以致在岩石中留下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞，常为玄武岩等喷出岩所具有。流纹岩玄武岩杏仁状构造：岩石中的气孔，为后期矿物(如方解石、石英等)充填所形成的一种形似杏仁的构造，如某些玄武岩和安山岩的构造。气孔状构造和杏仁状构造，多分布于熔岩的表层。安山岩岩浆岩结构构造一览表岩类酸性中性基性超基性结构喷出岩玻璃质、隐晶质、斑状少见浅成岩斑状、细粒少见深成岩似斑状、中粗粒构造喷出岩气孔状构造、杏仁状构造、流纹状构造、块状构造浅成岩块状构造深成岩6.常见的岩浆岩（1）酸性岩类花岗岩：深成岩，多呈肉红色、灰色或灰白色。矿物成分主要为石英、正长石。全晶质等粒结构，块状构造。花岗斑岩：浅成岩，多呈肉红色、灰色或灰白色。矿物成分主要为石英、正长石。具有斑状结构，斑晶为长石、石英，块状构造。流纹岩：喷出岩，颜色呈灰白、紫灰或浅黄褐色。矿物成分主要为石英、长石。斑状结构，细小斑晶为石英或长石。流纹状构造。（2）中性岩类闪长岩：深成岩，颜色呈灰白、深灰至黑灰色。矿物成分主要为斜长石、角闪石。全晶质等粒结构，块状构造。闪长玢岩：浅成岩，颜色呈灰色或灰绿色。矿物成分主要为斜长石、角闪石。斑状结构，斑晶主要是斜长石，块状构造。安山岩；喷出岩，颜色呈灰色、紫色或灰紫色。矿物成分主要为斜长石、角闪石。斑状结构，斑晶为斜长石。气孔状或杏仁状构造。（3）基性岩类辉长岩：深成岩。颜色呈灰黑至黑色。主要矿物成分是斜长石和辉石。全晶质等粒结构，块状构造。辉绿岩：浅成岩。颜色呈辉绿或黑绿色。矿物成分为斜长石、辉石。具有特殊的辉绿结构（辉石充填于斜长石晶体格架的空隙中）。块状构造。玄武岩：喷出岩。颜色呈灰黑至黑色。矿物成分主要为斜长石、辉石。隐晶质细粒或斑状结构。气孔状或杏仁状构造。（4）超基性岩类橄榄岩：深成岩。颜色呈深绿色，新鲜的橄榄岩呈橄榄绿色。矿物成分为橄榄石。显晶粒状结构，块状构造§2.2.2沉积岩沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质，经搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。占地壳岩石总体积的7.9%，是三大类岩石中在地表分布最广的，占地壳表面积的75％。1.沉积岩的形成沉积岩的形成是一个长期而复杂的地质作用过程，一般可分为风化剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩（压实、胶结和重结晶）四个阶段。2.沉积岩的物质组成沉积岩的物质组成碎屑物质由先成岩石经物理风化作用产生的碎屑物质组成，大部分为化学性质比较稳定、难溶于水的原生矿物的碎屑，如石英、长石、白云母等，部分是岩石的碎屑。粘土矿物主要是一些由含铝