2020年巖土工程師答疑:巖石成因類型及其特征?

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問題：

巖石成因類型及其特征?

答疑：

地球固體的表層是由巖石組成的硬殼—地殼，組成地殼的巖石按成因可分為巖漿巖(火成巖)、沉積巖(水成巖)和變質(zhì)巖三大類。它們在地殼中的分布并不均勻。從各類巖石在地殼表面的分布面積看，沉積巖約占陸地面積的75%，變質(zhì)巖和巖漿巖占25%;按質(zhì)量百分比計(jì)算，沉積巖僅占地殼質(zhì)量的5%，變質(zhì)巖占6%，而巖漿巖占89%。不同成因的巖石形成條件、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造各不相同，故它們的物理力學(xué)性質(zhì)也不一樣，這些都關(guān)系到工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工。

1.巖漿巖

巖漿巖又稱火成巖，是巖漿通過地殼運(yùn)動(dòng)，沿地殼薄弱地帶上升冷卻凝結(jié)后形成的巖石。巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小與形狀，以及它們的相互組合關(guān)系不同，形成巖漿巖的不同結(jié)構(gòu)。巖石中的礦物在空間的排列、配置和充填方式不同，形成巖漿巖的不同構(gòu)造。結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征直接影響巖石的強(qiáng)度等工程性質(zhì)。根據(jù)形成條件，巖漿巖分為噴出巖和侵人巖。侵人巖是侵入到周圍巖層(簡稱圍巖)中形成的巖漿巖。根據(jù)形成深度，侵入巖又分為深成巖(形成深度大于5km)和淺成巖(形成深度小于5km)。深成巖常形成巖基等大型侵入體，巖性一般較單一，以中、粗粒結(jié)構(gòu)為主，致密堅(jiān)硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性強(qiáng)，故其常被選為理想的建筑基礎(chǔ)，如花崗巖、正長巖、閃長巖、輝長巖：淺成巖多以巖床、巖墻、巖脈等狀態(tài)產(chǎn)㈩，有時(shí)相互穿插。顆粒細(xì)小，巖石強(qiáng)度高，不易風(fēng)化，但這些小型侵入體與圍巖的接觸部位，巖性不均一，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎;風(fēng)化蝕變嚴(yán)重，透水性增大.如花崗斑巖、閃長玢巖、輝綠巖、脈巖。噴㈩巖是指噴出地表形成的巖漿巖，一般呈原生孔隙和節(jié)理發(fā)育，產(chǎn)狀不規(guī)則，厚度變化大，巖性很不均一，比侵入巖強(qiáng)度低，透水性強(qiáng)，抗風(fēng)能力差，如流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖。

2.沉積巖

沉積巖是在地殼表層常溫常壓條件下，由風(fēng)化產(chǎn)物、有機(jī)物質(zhì)和某些火山作用產(chǎn)生的物質(zhì)，經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積和成巖等一系列地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。沉積巖主要有碎屑結(jié)構(gòu)(碎屑物質(zhì)被膠結(jié)物粘結(jié)起來而形成的結(jié)構(gòu))、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)(由粒徑小于0.005mm的黏土顆粒組成的結(jié)構(gòu))、晶粒結(jié)構(gòu)(由巖石顆粒在水溶液中結(jié)晶或呈膠體形態(tài)凝結(jié)沉淀而成的結(jié)構(gòu))、生物結(jié)構(gòu)(由生物遺體組成的結(jié)構(gòu))。沉積巖的構(gòu)造，是沉積巖各個(gè)組成部分的空間分布和排列方式。常見的構(gòu)造有層理構(gòu)造、層面構(gòu)造、結(jié)核(與周圍沉積巖不同的、規(guī)模不大的團(tuán)塊體)、生物成因構(gòu)造(如生物礁體、疊層構(gòu)造、蟲跡、蟲孔等)。根據(jù)沉積巖的組成成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和形成條件，可分為碎屑巖(如礫巖、砂巖、粉砂巖)、黏土巖(如泥巖、頁巖)、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類(如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r)等。

3.變質(zhì)巖

變質(zhì)巖是地殼中原有的巖漿巖或沉積巖，由于地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)等造成物理化學(xué)環(huán)境的改變，使原來巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變化所形成的新的巖石。變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)主要有變余結(jié)構(gòu)(重結(jié)晶或變質(zhì)結(jié)晶作用不完全使原巖結(jié)構(gòu)特征保留)、變晶結(jié)構(gòu)(巖石發(fā)生重結(jié)晶或變質(zhì)結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu))、碎裂結(jié)構(gòu)(巖石受定向壓力作用發(fā)生破裂，形成碎塊甚至粉末狀后又被膠結(jié)在一起的結(jié)構(gòu))。變質(zhì)巖的構(gòu)造主要有板狀構(gòu)造(平行、較密集而平坦的破裂面分裂巖石成板狀體)、千枚狀構(gòu)造(巖石呈薄板狀)、片狀構(gòu)造(含大量呈平行定向排列的片狀礦物)、片麻狀構(gòu)造(粒狀變晶礦物間夾鱗片狀、柱狀變晶礦物并呈大致平行的斷續(xù)帶狀分布)、塊狀構(gòu)造(礦物均勻分布、結(jié)構(gòu)均一、無定向排列，如大理巖、石英巖)等。

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