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工程地质水文地质:主要造岩矿物特征

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:长石类矿物约占地壳总重量的50%,是分布最广的和第一重要的造岩矿物。各种长石均较易风化,风化后光泽变暗,硬度降低,完全风化后形成高岭石类和蒙脱石类粘土矿物。粘土矿物主要包括高岭石、蒙脱石、水云母等矿物。因此,粘土质岩石的边坡或地基在荷载的作用下,会丧失稳定而导致破坏,应引起特别注意。还有一些矿物在岩石中的分布,对岩石性质影响较大。

工程地质水文地质:主要造岩矿物特征

(1)石英晶体呈六方柱双锥状,常见为粒状或块状集合体,有时可见到石英晶簇,晶面具玻璃光泽,断口为油脂光泽,呈贝壳状,无解理,硬度7。它是化学性质最稳定的矿物之一,不溶于水,抗风化能力和抗腐蚀性强。所以,岩石中含石英颗粒越多,岩性就越坚硬。

无色透明的石英叫水晶。石英还有许多隐晶质的变种,常见的有玉髓玛瑙、燧石、蛋白石等,它们的化学成分都是SiO2 组成,但由于生成条件不同,所以物理性质各不相同。

(2)长石长石类矿物主要有正长石斜长石,均为两组完全解理,晶体呈板状或短柱状,硬度6。但正长石两组解理面正交为90°,断口平坦呈阶梯状,颜色多为肉红色;斜长石两组解理面斜交为86.5°,颜色多为白或灰白色。

长石类矿物约占地壳总重量的50%,是分布最广的和第一重要的造岩矿物。各种长石均较易风化,风化后光泽变暗,硬度降低,完全风化后形成高岭石类和蒙脱石类粘土矿物。因此,在评价长石含量较多的岩石作为建筑地基时,长石的风化程度也是需要考虑的重要因素。

(3)云母常见的有白云母和黑云母等,均呈片状,具一组极完全解理,薄片有弹性,硬度2~3。白云母呈玻璃光泽,黑云母呈珍珠光泽。若白云母呈细小鳞片状,具丝绢光泽,则变种为绢云母。云母经水解风化作用后,会形成细小鳞片状的水云母(伊利石)类粘土矿物。

图1-8 粘土矿物的电子显微镜照片(暗处为孔隙)

(a)粗粒高岭石;(b)中等大小颗粒的高岭石;(c)蒙脱石(微晶高岭石);(d)伊利石(水云母)

云母是重要的造岩矿物,分布广泛,在各类岩石中都可见到。白云母化学性质稳定,不易风化;黑云母因含铁、镁质,在地表条件下极易风化分解(失去Fe、Mg),颜色变浅,失去了弹性,而呈疏松状态,会降低岩石的力学强度。当岩石中含云母较多,且成定向排列时,则沿此方向易产生滑动,直接影响建筑物地基的稳定。

(4)角闪石晶体为长柱状,在岩石中常呈分散小柱状,黑色、微带绿色,硬度5~6。两组柱面解理完全,玻璃光泽,横断面多为近于菱形的六边形,在地表易风化分解。角闪石类矿物还有透闪石和阳起石。不含或少含Fe者为透闪石,颜色为白、浅灰、浅黄等,多为纤维状及放射状集合体。含Fe多者为阳起石,颜色为浅绿至深绿色,多为针状、柱状集合体。(www.xing528.com)

(5)辉石晶体为短柱状,在岩石中常呈分散粒状,绿黑至黑色,硬度5~6,两组柱面解理完全,玻璃光泽,横断面多为近于方形的八边形,在地表易风化分解。有一种含Fe少的辉石称透辉石,浅灰、浅绿色,多呈纤维状集合体。

(6)橄榄石晶体呈扁柱状,在岩石中呈分散粒状或粒状集合体,橄榄绿色,因含铁多少不同可由浅黄绿至深绿色,玻璃光泽,硬度6.5~7,解理中等或不清楚,断口常为贝壳状,性脆。在地表条件下极易风化变成蛇纹石

(7)方解石晶形为棱面体,因锤击成菱形碎块而得名。三组解理完全,玻璃光泽,硬度为3。纯净无色透明者叫冰洲石,一般为乳白色,有时褐红色或深灰色。与稀盐酸作用剧烈起泡,化学反应式为:CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑。

(8)白云石晶形为棱面体,晶面稍弯曲成马鞍状弧形,一般常见多为块状、粒状集合体,灰白、粉红等色,玻璃光泽,硬度3.5~4,其粉末与稀盐酸微微起泡。

(9)粘土矿物主要包括高岭石、蒙脱石(又称胶岭石,即微晶高岭石)、水云母(又称伊利石)等矿物。一般呈鳞片状或细粒土状集合体,白或浅灰、浅黄、浅红等色,土状光泽,硬度1。有吸水性(可粘舌),吸水后体积膨胀(尤其是蒙脱石有很大的吸附力,是组成膨润土的主要成分),和水有可塑性,湿润时有粘土味,干土块有滑腻感。由于粘土矿物具有强压缩性,易产生大量沉陷,而且吸水后体积膨胀,强度大大降低。因此,粘土质岩石的边坡或地基在荷载的作用下,会丧失稳定而导致破坏,应引起特别注意。

鉴定粘土矿物,单凭肉眼或用一般偏光显微镜观察是不行的,只有在电子显微镜下将其放大几万倍到几十万倍,才能看清每个粘土矿物晶体的颗粒。高岭石晶体呈很厚的不透明的假六边形或菱形片状、书页状;蒙脱石呈不厚的透明的外廓不明显的絮状或薄板状;水云母呈半透明的条板状或带尖角的片状。它们的粒径通常小于0.1~5μm,厚度小于0.01~0.5μm,如图1-8 所示。

(10)绿泥石常呈片状、鳞片状集合体,单向完全解理,可裂成薄片,具有挠性而无弹性。浅绿至深绿色,珍珠光泽,硬度2~2.5。由绿泥石组成的岩石,其性质软弱,抗滑稳定性较差。

还有一些矿物在岩石中的分布,对岩石性质影响较大。如黄铁矿在地表易风化,在含有氧气的水作用下可生成硫酸,对岩石和混凝土有强腐蚀性;石膏易溶于水,溶解后会使岩石强度显著降低。因此,含黄铁矿或石膏多的岩石不宜作为建筑物地基和建筑材料

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