一、岩石的结构与构造

　　1、岩石的分类

　　(1)按其成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

　　(2)按其坚固性可分为硬质岩石和软质岩石两类

　　(3)岩石按其风化程度可分为三类,即微风化、中等风化和强风化

　　2、岩石的站构与构造

　　岩石的结构:指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状、以及彼此间的组合方式这主要决定于地质作用进行的环境

　　岩石的构造:指岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石的其它组成部分之间的排列方式以及充填方式。这反映着地质作用的性质

　　(1)岩浆岩的结构与构造

　　岩浆岩一般均较硬,绝大多数矿物均成结晶粒状紧密结合,常具块状、流纹状及气孔状结构,原生节理发育。常见的岩浆岩包括:酸性、浅色的花岗岩、花岗斑岩和流纹岩:中性、浅色的正长岩、正长斑岩和粗面岩:中性、深色的闪长岩、玢岩和安山岩:基性、深色的辉长岩、辉绿岩和玄武岩;超基性、深色的橄榄岩和辉岩。岩浆岩的结构,根据矿物的结晶程度、颗粒大小和均匀程度,分为四种结构

　　①显晶质结构:即等粒结构,岩石中的矿物全部为显晶质、粒状,且主要矿物颗粒大小近于相等,这种结构是在温度和压力较高,岩浆温度缓慢下降的条件下形成的,主要是深部侵入岩所具有的结构。

　　②隐晶质结构:矿物颗粒在肉眼和放大镜下看不见,只有在显微镜下才能鉴别这种结构。从外表看,岩石断面是粗糙的。它是在岩浆很快冷却的情况下形成的,常为喷出

　　③玻璃质结构:矿物没有结晶,岩石断面光滑,具有玻璃光泽,为喷出岩所特有的结构。

　　④斑状结构:岩石中较大晶体散布于较细物质之间的结构。大的晶体称为斑晶,细小的部分称为基质。这种结构主要是由于矿物结晶的时间先后不同造成的,在地下深处温度和压力较高,部分物质先结晶,生成一些较大的晶体即斑晶,随着岩浆岩的继续上升,到浅处或喷出地表,尚未结晶的物质,由于温度下降较快,迅速冷却形成结晶细小或不结晶的基质。因此,这种结构为浅成岩或喷出岩所独有岩浆岩的构造,指岩浆岩的外貌整体特征,它是由矿物集合体的排列方式和充填方式决定的。常见的构造有四种构造

　　①块状构造:组成岩石的各种矿物,无一定的排列方向,而是均匀分布于岩石之中是侵入岩特别是深成岩所具有的构造

　　②流纹状构造:粘度大的岩浆在流动过程中,形成不同颜色的条纹或拉长的气孔长条状矿物沿一定方向排列,所表现出来的熔岩流的流动构造。

　　③气孔状构造和杳仁状构造:岩石中分布着大小不同的圆形或椭圆形空洞,称为气孔状构造。它是岩浆冷却较快,所含气体占有一定空间位置,气体逸出,便形成空洞即气孔。当气孔被后来的硅质或钙质充填后,便形成了杏仁状构造。这种构造为喷出特有的构造

　　④带状构造:岩石由不同成分的物质条带相间组成。主要发育在超基性岩和伟晶岩体中

　　(2)沉积岩的结构与构造

　　沉积岩的结构,按成因和组成物质不同,分为以下几种结构

　　碎屑结构:是碎屑沉积岩所具有的结构,它是由碎屑物质被胶结起来而形成

　　②泥质结构:颗粒直径小于0005mm,是粘土类所具有的结构。

　　③结晶结构:为化学岩所具有的结构。是物质从真溶液或胶体溶液中沉淀时的结晶

　　作用以及非晶质、隐晶质的重结晶作用和交代作用所产生的。如石灰岩、白云岩是由许

　　多细小的方解石、白云石晶体集合而成的。

　　④胶状结构:颗粒直径小于0001mn

　　⑤生物结构:是生物化学岩所具有的结构,由生物遗体及其碎片组成,如生物介壳

　　结构和珊瑚结构等。

　　沉积岩的构造,最显著的特点是具有层理构造,常具有碎屑状、鲕状等特殊结构及

　　层状结构,并富含生物化石和结核。常见的沉积岩构造有:

　　①层理构造:由于季节性的气候变化及先后沉积下来的物质颗粒的形状、大小、成

　　分和颜色不同而显示出来的成层现象。层与层之间的接触面称为层面,上下两个层面之

　　间的岩石称为岩层。

　　层理构造是绝大多数沉积岩最典型、最重要和最基本的特征。按层理形态可分为

　　水平层理:层与层之间的界面是平直的,且相互平行。是在沉积环境比较稳定的条

　　件下形成的

　　波状层理:层理面成对称或不对称,规则或不规则的波状线,其总方向平行于总的

　　层面,形成于波浪运动的浅水地区。这种层理在细砂岩或粉砂岩中常见。

　　斜层理:细层与主要层理面斜交。斜层理是沉积物在水介质中作单向运动时产生的

　　斜层理的倾斜方向代表了当时水流的方向

　　②块状构造:岩石层理不清楚,矿物颗粒排列无一定规律。

　　③鲕状构造:具有同心圆状的圆形或椭圆形颗粒,形似鱼籽,称为鲕状构造。鲕粒

　　直径一般在0.5~2mm之间,鲕粒的形成是胶体物质围绕砂粒、碎屑在浅海浅水环境

　　中沉积而成。鲕粒直径大于2mm的可称为豆状构造。

　　(3)变质岩的结构与构造变质岩的结构包括变晶结构(等粒、斑粒、鳞片)、变余结构和压碎结构,其中多为变晶结构

　　①变晶结构:是变质岩最重要的结构,由于这种结构是原岩中各种矿物同时再结晶所形成的,所以矿物晶体相互嵌生。晶形的发育程度,并不取决于矿物的结晶顺序,而是取决于矿物的结晶能力,这是与岩浆岩的结晶结构不一样的。变晶结构又可细分为等

　　粒变晶结构、斑状变晶结构和鳞片变晶结构三种,部分,还残留着原来岩石的结构。这种结构对于判断原来岩石属于何类别,有着很大的

　　意义。如变质岩的原岩是砂状沉积岩,则可出现变余砂粒结构或变余泥质结构:若变质岩的原岩是岩浆岩,则可能出现变余斑状结构等。变余结构一般常见于变质较轻的岩石中。

　　③压碎结构:由于动力变质作用,使岩石发生破碎而形成的,如碎裂岩等变质岩的构造是识别各种变质岩的重要标志,分为片理构造、块状构造、条带状构造和斑点构造

　　①片理构造:是由于岩石中片状、板状和柱状矿物在定向压力的作用下重结晶,垂直压力方向成平行排列而形成的。顺着平行排列的面,可以把岩石劈成一片一片的小型

　　构造形态

　　②块状构造:矿物无定向排列,其分布大致呈均一状,如石英岩、大理岩常具有这种结构

　　③条带状构造:岩石中的矿物成分分布不均匀,某些矿物有时相对集中呈宽的条带有时呈窄的条带,这些宽窄不等的条带相间排列,便构成条带状构造。混合岩常具有这

　　④斑点构造:当温度升高时,原岩中的某些成分(如碳质)首先集中凝结或起化学

　　变化,形成矿物集合体斑点,其形状、大小可有不同,某些板岩具有这种结构、岩层或结构面产状描述岩层或结构面的产状要素表示方法:

　　①象限角表示法:常用走向、倾向和倾角象限表示。如N50°W∠SW35°,即走向为北偏西50°,倾向向南西倾斜,倾角为35°。

　　②方位角表示法:常用倾向和倾角表示。如310°∠35°,310°是倾向方位角:35是倾角:走向可根据倾向加减90°后得到。

　　岩层露头的Ⅴ字形法则V字形法则是指当不同产状的岩层分布于不同坡度及坡向的地形区时,如何根据地层出露线有规律弯曲的现象判断地层产状的法则。露头线指任一个地质界面与天然地面的交线,其形状取决于地质界面的产状和地形两个基本要素。地质界线指露头线在水平面上的正投影根据倾斜岩层,V字形法分为三种不同的情况:

　　(1)岩层倾向与地面坡向相反时,岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致。在山脊处Ⅴ字形尖端指向山下,在沟谷处岩层界线Ⅴ字形尖端指向上游。但岩层界线弯曲度总是比地形等高线弯曲度小,这种规律为“相反相同”法则。

　　(2)岩层倾向与地面坡向相同,且岩层倾角大于地面坡坡角时,岩层界线与地形等高线呈相反方向的弯曲。在山脊处岩层界线V字形尖端指向山脊的上坡,沟谷处V字形尖端指向沟谷的下游。这种规律为“相同相反”法则。

　　(3)岩层倾向与地面坡坡向相同,但岩层倾角小于地面坡坡角时,岩层界线与地

　　形等高线的弯曲方向也相同。岩层界线V字形尖端在山脊处指向山下,沟谷处指向上游。其露头界线的V字形弯曲度大于地形等高线的弯曲度,称为“相同相同”法则。

　　(以下内容根据《铁路工程地质手册》(修订版)P48综合

　　1、水平岩层:露头与等高线一致,V字形尖指向沟的上源

　　2、岩层向沟的上源倾斜:露头不与等高线一致,V字形尖端指向沟的上源

　　3、岩层向沟的下游倾斜,且倾角大于河床坡度:露头不与等高线一致,V字形尖端指向沟的下

　　4、岩层向下游倾斜,且倾角小于河床坡度:露头不与等高线一致,ⅴ字形尖端指

　　向沟的上源

　　5、直立岩层:露头分布不受地形影响,是一条直线

　　四、赤平极射投影的原理及应用

　　根据《铁路工程地质手册》(修订版)P70及《工程地质手册》P880综合)

　　l、概迟

　　赤平极射投影是利用一个球体作投影工具,把物体的几何要素(点、线、面)开始投影于圆球面上,再以南极或北极为发射点将球面上的物体的几何要素,投影于赤道平面上。在工程地质工作中,它的用途很广,可用它分析各种结构面间的相互关系

　　目前所使用的赤平投影网为吴尔福所制的极射赤平等角投影网,简称吴氏网,由三部分组成,即基圆、经线、纬线。其中,经线起着度量倾角的作用,纬线起着度量方位

　　角的作用

　　赤平极射投影在工程地质勘察中主要有以下应用:

　　(1)在赤平投影中表示结构面的产状:

　　(2)已知某两个相交结构面的产状,可利用赤平投影求其组合交线的倾向与倾角:

　　(3)已知某两个相交结构面的产状,可利用赤平投影求两结构面的夹角

　　(4)真假倾角的换算

　　(5)断层两盘相对运动方向及断层性质的判定

　　(6)结构面的应力场分析

　　(7)岩质边坡稳定性分析,包括滑动方向的分析、滑动可能性的分析。使用这种

　　方法既可以确定边坡上的结构面和边坡临空面的空间组合关系,确定边坡可能不稳定锲体结构体的几何形态、规模大小,以及它们的空间位置和分布,也可以确定不稳定结构体的可能变形位移方向,直观、初步做出边坡稳定性状态评价

　　2、实体比例投影及应用

　　实体比例投影是以赤平极射投影为基础的,并用垂直投影的方法,将岩体的立体结构化为平面,根据实测数据按比例作图,求出结构面和组合交线的具体空间方位。其方法可用于边坡稳定分析及确定洞壁锚固深度

　　3、枫点图和等密图

　　这两种图都是赤平极射投影的应用。极点图是以某面的法线方向(或极点)来表示结构面产状的一种作图法。等密图是在极点图的基础上,将相等密度的极点连在一起以表示大量结构面的分布特征。极点图和等密图适用于研究岩体一定体积上的大量结

　　构面(如节理)的产状