第二章岩石组成与岩石物理性质ppt课件

第一节第一节 岩石的组成与结构岩石的组成与结构 一、岩石的组成一、岩石的组成 地壳地壳(earths crust)(earths crust)是由岩石组成的，是由岩石组成的，岩石又是由矿物岩石又是由矿物组成的组成的，那么矿物又是由什么组成的呢？是由组成地壳的化学，那么矿物又是由什么组成的呢？是由组成地壳的化学元素：元素：O O、SiSi、AlAl、FeFe、CaCa、K K、NaNa、MgMg等的化合物组成的，天等的化合物组成的，天然产出的这些元素的化合物即为矿物。然产出的这些元素的化合物即为矿物。第二章第二章 岩石组成与岩石物理性质岩石组成与岩石物理性质第一节 岩石的组成与结构第二章 岩石组成与岩石物理性质1 矿物矿物是均匀的是均匀的，通常是由无机作用形成的，具有一定化学，通常是由无机作用形成的，具有一定化学成分和特定的原子排列（结构）的均匀固体，不能用物理的方法成分和特定的原子排列（结构）的均匀固体，不能用物理的方法把它分成在化学上互不相同的物质，如：把它分成在化学上互不相同的物质，如：石英石英、长石、方解石长石、方解石等等.K-feldspar钾长石Beta石英quartz 矿物是均匀的，通常是由无机作用形成的，具有一2 岩石是由一种或几种矿物按一定方式结合而成的天然集合体岩石是由一种或几种矿物按一定方式结合而成的天然集合体，如：，如：花岗岩花岗岩，是由石英、长石、和云母颗粒组成的。，是由石英、长石、和云母颗粒组成的。组成岩石的矿物有多种，其中常见的有：长石、石英、辉石、角闪石、组成岩石的矿物有多种，其中常见的有：长石、石英、辉石、角闪石、云母、橄榄石、方解石、白云石、石膏、石墨、黄铁矿等。云母、橄榄石、方解石、白云石、石膏、石墨、黄铁矿等。角闪石角闪石Graphite石墨石墨Diamond 金刚石金刚石 岩石是由一种或几种矿物按一定方式结合而成的天3 二、岩石的分类二、岩石的分类 按照不同的成岩过程将岩石分为以下三类：按照不同的成岩过程将岩石分为以下三类：1 1、火成岩、火成岩 一般指岩浆在地下或喷出地表冷凝后形成的岩石，又称岩浆岩，一般指岩浆在地下或喷出地表冷凝后形成的岩石，又称岩浆岩，是组成地壳的主要岩石，占地壳总体积的是组成地壳的主要岩石，占地壳总体积的95%95%。如花岗岩、流纹岩、。如花岗岩、流纹岩、辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩等。辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩等。Rhyolite Rhyolite 流纹岩（流纹岩（acidacid）ganiteganite花岗岩（花岗岩（acidacid）二、岩石的分类Rhyolite ganite4岩脉、围岩、捕掳体围岩：岩浆周围原先一直处于固围岩：岩浆周围原先一直处于固态的物质。态的物质。岩脉：由于地壳运动，使得岩浆进岩脉：由于地壳运动，使得岩浆进入周围围岩裂缝后冷凝而成的岩石。入周围围岩裂缝后冷凝而成的岩石。捕掳体：周围围岩熔融后，被岩浆捕掳体：周围围岩熔融后，被岩浆所包围的部分围岩。所包围的部分围岩。岩脉、围岩、捕掳体围岩：岩浆周围原先一直处于固态的物质。岩脉5岩脉的相互切割“四世同堂”岩脉的相互切割“四世同堂”6 在各种不相同的地质环境下岩浆都可以冷凝成岩。在各种不相同的地质环境下岩浆都可以冷凝成岩。如果岩浆在地下活动，冷凝固化后可以形成如果岩浆在地下活动，冷凝固化后可以形成侵入岩侵入岩；如果岩浆由火山活动喷发到地表后才冷凝固化，则形成如果岩浆由火山活动喷发到地表后才冷凝固化，则形成喷出岩喷出岩。火山喷发后，在通道内没有喷出的岩浆冷凝收缩后产生的类似于柱体节理。昌乐临朐 火山口奇观：柱状节理 在各种不相同的地质环境下岩浆都可以冷凝成岩。7 大规模的多次火山喷发，随着地壳活动的加强，该处不断下降，不断沉积，四周的水逐渐汇聚于这一近圆形的小湖盆中，在山旺这个火山口发育较好，把其他周围小的覆盖，然后盆地不断下沉，不断沉积形成山旺盆地：沉积岩有页岩、硅藻土等 大规模的多次火山喷发，随着地壳活动的加强，该处不断下降，8石柱：都发现于泰山，其形状与桶状构造很为相似，其成因跟桶状构造也相似石柱：都发现于泰山，其形状与桶状构造很为相似，其成因跟桶状9桶状构造 桶状构造的成因，最近比较流行的看法为炽热的岩浆在侵入的过程中，由于受到热梯度、热力场、速度场、涡流强度和边界条件等诸因素的制约，产生无数个应力梯度域，在岩石内部产出隐蔽的破裂纹，后期的张应力则使这些破裂纹明显化，进而形成环状节理发育的圆柱体，将其名为“桶状构造”.从柱体的横断面上看，它有很多同心圆状的环圈和一个内核所组成。这些圆柱体状若垒着的汽油桶，或像一个个的蛋卷.桶状构造 桶状构造的成因，最近比较流行的看法为炽热的岩浆在侵10 按按火火成成岩岩中中矿矿物物颗颗粒粒的的大大小小，也也可可以以将将火火成成岩岩分分成成两两类类：细细粒粒火火成成岩岩（玄玄武武岩岩、安安山山岩岩和和流流纹纹岩岩等等）和和粗粗粒粒火火成成岩岩（辉辉长长岩岩、闪闪长岩和花岗岩等）。长岩和花岗岩等）。一一般般说说来来，细细粒粒火火成成岩岩大大都都是是喷喷出出岩岩，它它们们的的温温度度先先是是急急剧剧下下降降，然然后后至至地地面面进进行行冷冷却却；而而粗粗粒粒火火成成岩岩多多是是侵侵入入岩岩，它它们们的的温温度度是是逐逐渐渐冷冷却却的的。不不少少人人把把侵侵入入岩岩和和喷喷出出岩岩作作为为区区分分火火成成岩岩的的最最重重要要的方法。的方法。构成火成岩的主要元素有氧、硅、铝、钙、钠、钾、镁和钛，构成火成岩的主要元素有氧、硅、铝、钙、钠、钾、镁和钛，其中几种元素氧化物的含量即占火成岩总重量的其中几种元素氧化物的含量即占火成岩总重量的99左右，特别是左右，特别是二氧化硅的含量最高，在不同的火成岩中均占总重量的二氧化硅的含量最高，在不同的火成岩中均占总重量的3578。在火成岩中，二氧化硅被称作在火成岩中，二氧化硅被称作酸性组份酸性组份；铁、镁和钙被称作；铁、镁和钙被称作基基性组份性组份；钠和钾称作；钠和钾称作碱性组份碱性组份。按火成岩中矿物颗粒的大小，也可以将火成岩分成11 按按照照火火成成岩岩中中二二氧氧化化硅硅含含量量的的多多少少，一一般般将将火火成成岩岩分分为为酸酸性性、中中性性和基性三类。和基性三类。富含二氧化硅（富含二氧化硅（65）的火成岩称为）的火成岩称为酸性岩酸性岩，如花岗岩、流纹岩等；，如花岗岩、流纹岩等；52%二二氧氧化化硅硅65%的的火火成成岩岩称称为为中中性性岩岩，这这类类岩岩石石的的典典型型代代表表有闪长岩、安山岩等。有闪长岩、安山岩等。含二氧化硅少含二氧化硅少(52%)的称为的称为基性岩基性岩，如辉长岩、玄武岩等。，如辉长岩、玄武岩等。andesiteandesite安山岩（安山岩（neutralneutral）basaltbasalt玄武岩（玄武岩（alkalinity）按照火成岩中二氧化硅含量的多少，一般将火成岩12SiO2 65%65%SiO2 52%52%Extrusive RocksIntrusive RocksIgneous rock 火成岩火成岩SiO2 65%SiO2 52%Extrusive Ro13Graniton Graniton 辉长岩（辉长岩（alkalinity）Diorite Diorite 闪长岩（闪长岩（neutralneutral）Igneous rock火成岩火成岩Intrusive RocksGraniton 辉长岩（alkalinity）Dio14第二章岩石组成与岩石物理性质ppt课件15 2 2、沉积岩、沉积岩 尽管火成岩占据了地壳总体积的尽管火成岩占据了地壳总体积的95%95%之多，但在地壳表之多，但在地壳表层分布最广泛的却是沉积岩。层分布最广泛的却是沉积岩。沉积岩覆盖了大陆面积的沉积岩覆盖了大陆面积的7575(平均厚度为平均厚度为2km)2km)和几乎和几乎全部的海洋地壳全部的海洋地壳(平均厚度为平均厚度为1km)1km)面积。面积。physical weatheringphysical weathering 2、沉积岩physical weatheri16Chemical weatheringChemical weathering Biologic weatheringChemical weathering Biologic w17Mechanical depositMechanical deposit18Chemical depositChemical deposit19Chemical depositChemical deposit20weldingweldingcementingweldingcementing21crystallization crystallization replacementcrystallization replacement22 沉积岩是成层堆积的松散沉积物沉积岩是成层堆积的松散沉积物固结固结而成的岩石。也而成的岩石。也就是说，它是早先形成的岩石破坏后，又通过物理或化学就是说，它是早先形成的岩石破坏后，又通过物理或化学作用在地球表面（大陆和海洋）的低凹部位沉积，经过压作用在地球表面（大陆和海洋）的低凹部位沉积，经过压实、实、胶结再次硬化，形成的具有层状构造特征的岩石。胶结再次硬化，形成的具有层状构造特征的岩石。沉积岩的种类很多，但若考虑到矿物颗粒的大小以及矿物沉积岩的种类很多，但若考虑到矿物颗粒的大小以及矿物成分等方面的因素，则可以将沉积岩分为成分等方面的因素，则可以将沉积岩分为砂岩、页岩和石砂岩、页岩和石灰岩三类灰岩三类。沉积岩是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石。23砂岩的交错层理 反映出古水流方向：砂岩粒度顺着层系由粗变细，粗的方向为古水流方向 砂砂岩岩包包含含的的矿矿物物颗颗粒粒的的大大小小范范围围约约为为1 16mm至至2mm。这这些些颗颗粒粒大大多多来来源源于于风风化化等等侵侵蚀蚀作作用用后后的的火火成成岩岩的的矿矿物物颗颗粒粒或或岩岩石石碎碎片片，也也有有不不少少颗颗粒粒来来源源于于已经存在的砂岩风化的产物。已经存在的砂岩风化的产物。砂砂岩岩的的主主要要矿矿物物是是石石英英，还还有有长长石石，特特别别是是钾钾长长石石。在在沉沉积积岩岩总总量量中中，砂砂岩约占岩约占25。砂岩是石油、天然气的主力储层。砂岩是石油、天然气的主力储层。砂岩的交错层理 反映出古水流方向：砂岩粒度顺着层系由粗变细 24 页页岩岩是是由由直直径径不不超超过过1 16mm的的细细颗颗粒粒矿矿物物组组成成的的，它它占占沉沉积积岩岩总总量量的的50。页页岩岩以以粘粘土土矿矿物物为为主主要要造造岩岩矿矿物物，也也包包含含许许多多细细颗颗粒粒的的石石英英、长长石等其它矿物。尽管页岩含量丰富，但它在地表的出露却不如砂岩广泛。石等其它矿物。尽管页岩含量丰富，但它在地表的出露却不如砂岩广泛。页页岩岩颗颗粒粒致致密密，渗渗透透性性很很差差，可可以以形形成成不不透透水水层层，能能防防止止石石油油、水水、天然气等的流失。天然气等的流失。页岩是由直径不超过116mm的细颗粒矿物组25藻叠层石白云岩 它的形成：在潮间带，浪很强，藻类为了生存便形成了这种叠层状的形态以抗击浪潮。石灰岩石灰岩占沉积岩总量的占沉积岩总量的2020，是第三号重要的沉积岩。它以方解石，是第三号重要的沉积岩。它以方解石和白云石为主要造岩矿物，石英和长石的含量不足和白云石为主要造岩矿物，石英和长石的含量不足1010。藻叠层石白云岩 它的形成：在潮间带，浪很强，藻类为了生存便形26 这这种种过过程程不不同同于于前前面面叙叙述述过过的的火火成成过过程程或或沉沉积积过过程程，一一般般称称之之为为变变质质过过程程，相相应的这一作用叫做变质作用。应的这一作用叫做变质作用。例例如如在在保保持持固固态态情情况况下下，石石灰灰岩岩通通过过热热力力变变质质作作用用，发发生生了了矿矿物物的的重重结结晶晶，使使矿矿物物颗颗粒粒粒粒度度不不断断加加大大，形形成成了了大大理理岩岩，因此，大理岩是一种变质岩。因此，大理岩是一种变质岩。3 3、变质岩、变质岩 在在地地球球内内部部高高温温或或高高压压的的情情况况下下，先先已已存存在在的的岩岩石石发发生生各各种种物物理理、化化学学变变化化使使其其中中的的矿矿物物重重结结晶晶或或发发生生交交互互作作用用，进进而而形形成成新新的矿物组合。的矿物组合。这种过程不同于前面叙述过的火成过程或沉积过程27metamorphitemetamorphite28 4 4、成岩旋回成岩旋回 由火成岩、沉积岩和变质岩的形成过程可以看出它们之间有着密切的由火成岩、沉积岩和变质岩的形成过程可以看出它们之间有着密切的联系，它们都是活动着的地球过程的产物，同时，随着地球上主要地质过联系，它们都是活动着的地球过程的产物，同时，随着地球上主要地质过程的演变，这三类岩石之间可以互相转变。程的演变，这三类岩石之间可以互相转变。4、成岩旋回29成成 岩岩 旋旋 回回 图图 对这种转变过程的研对这种转变过程的研究不但可以加深对岩石生究不但可以加深对岩石生成过程的认识，还可以了成过程的认识，还可以了解在某类岩石变到另一类解在某类岩石变到另一类岩石的转变过程中包含的岩石的转变过程中包含的地质现象。地质现象。岩石循环这个地质学岩石循环这个地质学中的重要概念，最早是中的重要概念，最早是James HuttonJames Hutton在在200200多年前多年前提出来的提出来的(Hutton,1795)(Hutton,1795)。成 岩 旋 回 图 对这种转变过程的30pyramid金字塔金字塔Great wall 长城长城Forbidden city紫禁城紫禁城泰姬陵泰姬陵pyramid金字塔Great wall 长城Forbidd31 三、岩石的分类的作用三、岩石的分类的作用 一般说来，岩石的物理性质主要由三个方面的因素决定：一般说来，岩石的物理性质主要由三个方面的因素决定：第第一一，岩岩石石的的组组成成，包包括括组组成成岩岩石石的的矿矿物物成成分分，岩岩石石内内部部的的孔孔隙隙度度，岩岩石的饱和状态和孔隙流体的性质等；石的饱和状态和孔隙流体的性质等；第第二二，岩岩石石内内部部的的结结构构，包包括括矿矿物物颗颗粒粒的的大大小小、形形状状及及胶胶结结情情况况，岩岩石石内部的裂隙和其它不连续界面等；内部的裂隙和其它不连续界面等；第三，岩石所处的热力学环境，包括温度、压力和地应力场等。第三，岩石所处的热力学环境，包括温度、压力和地应力场等。尽管不同的岩石具有不同的矿物组成、结构、孔隙度等，所处的热力学尽管不同的岩石具有不同的矿物组成、结构、孔隙度等，所处的热力学环境也大不相同，但在受到应力（天然的力或是人为的力）作用时，同一类环境也大不相同，但在受到应力（天然的力或是人为的力）作用时，同一类别内岩石的反应差别较小，并且有许多相似处。因此，岩石分类方法对于描别内岩石的反应差别较小，并且有许多相似处。因此，岩石分类方法对于描述多种岩石的共同特性，是十分有意义的。述多种岩石的共同特性，是十分有意义的。三、岩石的分类的作用32