工程地质学第二章 矿物与岩石

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1、2矿物与岩石岩石（土）与矿物的关系及其作用人类的工程活动与地壳的组成物质——岩、土密切相关。当岩石作为地基或建筑材料时，其强度和稳定性影响工程建(构)筑物的造价、正常使用与安全。岩石是在一定的地质条件下形成的。各类岩石具有不同的矿物组合、独特的结构构造及成因等特征，这些特征都影响岩石的强度与稳定，也在一定程度上影响土（岩石风化以后的产物）的性质。组成岩石的各种矿物的成分、性质及其形成环境等因素的不同，也对岩石的强度和稳定性产生影响。2.1矿物(mineral)①矿物的概念、造岩矿物②矿物的形态、晶体③矿物物理性质：颜色、条痕、透明度、光泽、硬度、解理与断口、其它特征等④常见

2、造岩矿物识别与鉴定地壳和地球内部的化学元素绝大多数是以化合物的形态存在（除极少数呈单质存在外），这些具有一1定化学成分和物理性质的自然元素和化合物，称为矿物。每种矿物都具有特定的物理性质、化学特性和外部形态，根据每种矿物特有的外表形态和物理化学性质可以将矿物区分开来。自然界中的矿物是在各种地质过程中不断形成的，同时又经受着各种地质作用的改造，只有在一定的物理化学条件下才是相对稳定的。当外界条件改变到一定程度后，矿物的原来成分、内部构造和性质就会发生变化，形成新的次生矿物。地壳中已发现的矿物有三千多种，除个别以气态(如碳酸气、硫化氢气等)或液态(如水、自然汞等)出现外，绝大多

3、数均呈固态。其中构成岩石的主要矿物称为造岩矿物，大约有二十多种，其中以硅酸盐矿物（斜长石、钾长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石和粘土矿物等）及石英最多，约占地球上矿物总量的90%以上。2.1.1矿物的形态矿物常具有一定的外形（根据矿物的外形可以区别一些常见的矿物）：造岩矿物绝大多数是结晶质，少数为非晶质。结晶质的基本特点是组成矿物的原子、离子、分子等基本质点在矿物内部按一定的规律排列，形成稳定的结2晶格子构造(图2-1)。矿物由于质点有规律的排列形成晶格，造成矿物的各向异性，几乎所有矿物的物理特征（导热性、导电性、硬度、光性等）都会表现出某一个方向的各向异性，不同方向具有不同

4、性质，被认为是非均质体。在生长过程中如果条件适宜，能生成具有一定几何外形的晶体(图2-2)。3完好晶体的自然面称为晶面，晶体的形态称为晶形。在不同的物理化学条件下，相同的物质可以形成不同的晶形，如金刚石与石墨，由于其晶体结构的不同，导致矿物的物理性质的天壤之别。各种矿物都有其独特的晶形，它是鉴定矿物的重要依据之一，如食盐是正立方体晶体，石英是六方双锥晶体，方解石多为菱面体，云母则为片状等。实际上自然界中的矿物由于晶体生长受到限制，其外形往往是不规则的，只有在矿物形成过程中有足够的时间和空间，才能形成形态完整的矿物，如黄铁矿因生长条件不同可呈立方体或五角十二面体等。非晶质（玻

5、璃质）的内部质点呈无序排列，无固定几何外形，并经常表现出各向同性的特点，被称为均质体。蛋白石、玛瑙、火山玻璃质等都是非晶质矿物。在自然界，结晶质很少以完整的单体晶形出现，而非晶质物则根本没有规则的单体形态。矿物常常会以许多较小的单体聚集在一起，形成矿物的集合体，因此可按矿物集合体的形态来识别矿物。矿物集合体形态反映了矿物的生成环境。常见矿物集合体形有：(1)晶簇在同一基座上生长出许多同类矿物的晶体群。如水晶簇、方解石晶簇等。4(2)纤维状由许多针状、柱状或毛发状的同种单体矿物，平行排列成纤维状。如石棉、纤维石膏等。(3)粒状大小相近，无规律排列的晶体，聚合在一起形成粒状集合

6、体。依颗粒大小分为粗粒状、中粒状和细粒状。如橄榄石。(4)钟乳状指钙质溶液或胶体。在岩石的孔洞或裂隙中，因水分蒸发，从同一基底向外逐层生长而成的圆锥形或圆柱形矿物集合体。这种集合体最常见于石灰岩溶洞中，如由洞顶向下生长而形成下垂的钟乳体，称为石钟乳；由下向上逐渐生长的称为石笋；石钟乳和石笋相互连接时，就形成了石柱。(5)鲕状胶体物质围绕着某质点凝聚而成一个结核，一个个细小的结核聚合成集合体，形似鱼卵，故称鲕状；若结核颗粒大小如豆者，则称为豆状；形似肾状者，则称为肾状集合体。如赤铁矿可以出现致密块状、鲕状、豆状及肾状等形态，代表不同的成因环境。(6)土状单体矿物已看不清楚，常

7、呈疏松粉末状，由此类矿物聚集而成的集合体称为土状集合体。如高岭土。(7)块状细小的矿物颗粒紧密集合在一起，无一定排列形式形成块状。如蛋白石，块状石英。52.1.2矿物的物理性质矿物的物理性质取决于矿物的化学成分和晶体结构特点。矿物的主要物理性质有光学性质、力学性质以及磁性、压电性等，这些性质是鉴定矿物的主要依据。可用肉眼和简单工具分辨的矿物物理性质为：1．颜色颜色是矿物对不同波长的可见光波吸收和反射程度的反映，取决于其化学成分和内部构造。颜色可分为自色、他色和假色。(1)自色：矿物本身所固有的颜色。如黄铁矿呈现铜黄