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岩浆岩(火成岩):土木工程地质

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石。岩浆岩的矿物成分是岩浆化学成分的反映。现行岩浆岩分类方案通常是从岩浆的成分和冷凝固结成岩环境两方面考虑。分类的另一种标志是岩浆冷凝环境,据此分成侵入岩与喷出岩,侵入岩又可分为深成岩和浅成岩。超基性、基性、中性及酸性岩浆岩在各种冷凝环境下形成不同代表性岩石。

岩浆岩(火成岩):土木工程地质

岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石。岩浆存在于地壳的深处,是处于高温、高压下的硅酸盐熔融体。它的主要成分是硅酸盐,还有其他元素、化合物以及溶解的气体(H2O、CO2等)。

岩浆经常处于活动状态中,当地壳发生变动或受到其他内力作用时,承受巨大压力的岩浆就会沿着构造薄弱带上升,侵入地壳或喷出地面。岩浆在上升过程中,压力减小,热量散失,经复杂的物理化学过程,最后冷却凝结,就形成了岩浆岩。

(一)岩浆岩的分类

依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同,将岩浆岩分三大类。

图1-4 岩浆岩的产状

1.深成岩

岩浆侵入地壳深处(约距地表3km)冷却而成的岩石。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

岩浆沿地壳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。

(二)岩浆岩产状分类

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,岩浆岩产状大致有下列几种(图1-4)。

1.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,露出地面的大小决定当时的剥蚀深度。

2.岩株

与围岩接触较陡,面积达几平方公里或几十平方公里,其下部与岩基相连,比岩基小。

3.岩盘

岩浆冷凝成为上凸下平呈透镜状的侵入体,底部通过颈体和更大的侵入体连通,直径可大至几千米。

4.岩床

岩浆沿着成层的围岩方向侵入,表面无凸起,略为平整,范围一米至几米。

5.岩脉

沿围岩裂隙冷凝成的狭长形的岩浆体,与围岩成层方向相交成垂直或近于垂直。另外,垂直或大致垂直地面者,称为岩墙。

6.熔岩流

岩浆喷出地表后,沿着地表面流动经冷凝固结而成熔岩流。

7.火山锥

岩浆沿着火山颈喷出地表,形成圆锥状的岩体称为火山锥,其物质由火山喷发的碎屑及熔岩组成。

(三)岩浆岩的矿物成分及化学成分

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。

浅色的矿物有石英,正长石斜长石及白云母等。

深色的矿物有黑云母,角闪石,辉石及橄榄石等。

岩浆岩的矿物成分是岩浆化学成分的反映。岩浆的化学成分相当复杂,但含量高,对岩石的矿物成分影响最大的是SiO2。根据SiO2的含量,岩浆岩可分下面几类。

1.酸性岩类(SiO2含量>65%)

矿物成分以石英、正长石为主,并含有少量的黑云母和角闪石,岩石的颜色浅,比重轻。

2.中性岩类(SiO2含量为65%~52%)

矿物成分以正长石、角闪石、斜长石为主,并含有少量的黑云母及辉石。岩石的颜色比较深,比重比较大。

3.基性岩类(SiO2含量为52%~45%)

矿物成分以斜长石、辉石为主,含有少量的角闪石及橄榄石。岩石的颜色深,比重比较大。

4.超基性岩类(SiO2含量<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。岩石的颜色深,比重很大。

(四)岩浆岩的结构与构造

1.结构(www.xing528.com)

岩浆岩的结构,是指组成岩石的矿物的结晶程度,晶粒大小,形状及其相互结合的情况。岩浆岩的结构特征,是岩浆成分和岩浆冷凝时物理环境的综合反映。

(1)全晶质结构。岩石全部由结晶的矿物颗粒组成(图1-5)。其中同一种矿物的结晶颗粒大小近似者,称为等粒结构。等粒结构按结晶颗粒的绝对大小可以分为:

图1-5 岩浆岩按结晶程度划分的三种结构

1—全晶质结构;2—半晶质结构;3—非晶质结构

1)粗粒结构矿物的结晶颗粒大于5mm。

2)中粒结构矿物的结晶颗粒5~2mm。

3)细粒结构矿物的结晶颗粒2~0.2mm。

4)微粒结构矿物的结晶颗粒小于0.2mm。

岩石中的同一种主要矿物,其结晶颗粒如果大小悬殊,则称为似斑状结构。其中晶形比较完好的粗大颗粒称为斑晶,小的结晶颗粒称为石基。全晶质结构主要为深成岩和浅成岩的结构,部分喷出岩有时也具有这种结构。

(2)半晶质结构。岩石全部由结晶的矿物颗粒和部分细晶的玻璃质组成(图1-5)。结晶的矿物如颗粒粗大,晶形完好,就称为斑状结构。半晶质结构主要为浅成岩具有的结构,有时在部分喷出岩中也能看到这种结构。

(3)非晶质结构。又称玻璃质结构。岩石全部由熔岩冷凝的玻璃质组成(图1-5)。非晶质结构为喷出岩具有的结构。

2.构造

岩浆岩的构造,是指矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况。构造的特征,主要取决于岩浆冷凝时的环境。

(1)块状构造。组成岩石的各种矿物均匀分布于岩石之中,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(图1-6)。

图1-6 块状构造

图1-7 气孔状构造

(2)流纹状构造。由于熔岩流动,由一些不同颜色和拉长气孔等定向排列所形成的流动状构造。这种构造仅出现于喷出岩中,如流纹岩所具有的构造。

(3)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。气孔状构造常为玄武岩等喷出岩所具有(图1-7)。

(4)杏仁状构造。岩石中气孔,为后期产物(如方解石、石英等)充填所形成的一种形状似杏仁的构造。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。

(五)岩浆岩的分类和常见的岩浆岩

1.岩浆岩的分类

岩浆岩的种类很多,其间既存在着差异又存在着联系。现行岩浆岩分类方案通常是从岩浆的成分和冷凝固结成岩环境两方面考虑。岩浆岩分类是按岩浆岩中SiO2的含量,分成超基性岩、基性岩、中性岩及酸性岩。分类的另一种标志是岩浆冷凝环境,据此分成侵入岩与喷出岩,侵入岩又可分为深成岩和浅成岩。超基性、基性、中性及酸性岩浆岩在各种冷凝环境下形成不同代表性岩石。岩浆岩分类见表1-3。

2.常见的岩浆岩

(1)酸性岩。

1)花岗岩是深成侵入岩。多呈肉红色、灰色或灰白色。矿物成分主要为石英和正长石,其次有黑云母、角闪石和其他矿物。全晶质等粒结构(也有不等粒或似斑状结构),块状构造。根据所含深色矿物的不同,可进一步分为黑云母花岗岩、角闪石花岗岩等。花岗岩分布广泛,性质均匀坚固,是良好的建筑石料。

表1-3 岩浆岩分类简表

2)流纹岩是喷出岩,呈岩流产出。常呈灰白、紫灰或浅黄褐色。具有典型的流纹构造,斑状结构,细小的斑晶常由石英或长石组成。在流纹岩中很少出现黑云母和角闪石等深色矿物。

(2)中性岩类。

1)正长岩是深成侵入岩。肉红色、浅灰色或浅黄色。全晶质等粒结构,块状构造。主要矿物成分为正长石,其次为黑云母和角闪石,一般石英含量极少。其物理力学性质与花岗岩相似,但不如花岗岩坚硬,且易风化。

2)正长斑岩是浅成侵入岩,与正长岩所不同的是具有斑状结构,斑晶主要是正长石,石基比较致密。一般呈棕灰色或浅红褐色。

3)粗面岩是喷出岩。常呈浅灰、浅褐黄或浅红色。斑状结构,斑晶为正长石,石基多为隐晶质,具细小孔隙,表面粗糙。

4)闪长岩是深成侵入岩。灰白、深灰至黑灰色。主要矿物为斜长石和角闪石,其次有黑云母和辉石。全晶质等粒结构,块状构造。闪长岩结构致密,强度高,且具有较高的韧性和抗风化能力,是良好的建筑石料。

5)闪长玢岩是浅成侵入岩。灰色或灰绿色。成分与闪长岩相似,具斑状结构,斑晶主要为斜长石,有时为角闪石。岩石中常有绿泥石高岭石和方解石等次生矿物。

6)安山石是喷出岩。灰色、紫色或灰绿色。斑状结构,斑晶常为斜长石。气孔状或杏仁状构造。

(3)基性岩类。

1)辉长岩是深成侵入岩。灰黑至黑色。全晶质等粒结构,块状构造。主要矿物为斜长石和辉石,其次有橄榄石、角闪石和黑云母。辉长岩强度高,抗风化能力强。

2)辉绿岩是浅成侵入岩。灰绿或黑绿色。是特殊的辉绿结构(辉石充填于斜长石晶体格架的空隙中),成分与辉长岩相似,但常含有方解石、绿泥石等次生矿物。强度也高。

3)玄武岩是喷出岩。黑灰至黑色。成分与辉长岩相似。呈隐晶质细粒或斑状结构,气孔或杏仁状构造。玄武岩致密坚硬、性脆,强度很高。

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