[科普中国]-岩石结构

简介

岩石是地壳的基本组成物质，大量出露于地表，构成山川峡谷，是人类工程活动的基本载体和环境。岩石是内外动力地质作用的产物，按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。岩石结构是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、晶粒相对大小、晶体形状及矿物间的结合关系等所反映出来的岩石构成的特征。从晶粒和颗粒大小看，在岩浆岩**、**变质岩和沉积岩中，等粒结构一般比非等粒结构强度高；在等粒结构中，细粒结构比粗粒结构强度高。在斑状结构中，细粒基质比玻璃基质强度高；粗粒具斑晶的酸性深成岩强度最低；细粒微晶而无玻璃质的基性喷出岩强度最高。从结构连结上看，大部分岩浆岩、变质岩及沉积岩中的化学岩，晶粒之间结合紧密，强度较高，但在化学岩中，以可溶性结晶连结的，强度较高，但抗水性差。固结粘土岩有一部分是再结晶连结，其强度比其它坚硬岩石差得多。

胶结物胶结物是指碎屑岩中对碎颗粒起粘结作用的物质。它有两种含义：①碎屑颗粒间的粘土物质及化学沉淀物质；②充填于颗粒间孔隙中的化学沉淀物，不包括粘土及其他细粒物质。最常见的胶结物，有氧化硅(蛋白石、玉髓、石英)、碳酸盐(方解石、白云石等)以及各种氧化物。较少见的有重晶石、石膏、硬石膏和黄铁矿等。胶结物是沉积岩地层在沉降埋藏过程中从孔隙溶液中沉淀形成的自生矿物， 作用是将松散的沉积物固结起来。它对岩石力学性质的形成也有很大影响。从某种意义上来说， 它的重要性比岩石组成成分还重要。沉积岩的胶结类型主要划分为基底式胶结、 孔隙式胶结、 接触式胶结和镶嵌式胶结四种类型。基底式胶结的岩块强度最高， 孔隙式胶结的次之， 接触式胶结的岩石强度最低。胶结程度越高的岩石， 其矿物和岩石颗粒连接越紧密，岩石越致密， 其岩石强度就越高1。

岩石结构对岩爆烈度的影响岩爆是高地应力环境下，岩体突发脆性破坏的一种灾害性表现形式。在我国西南、西北的铁路隧道、公路隧道、水利水电工程引水隧洞或地下厂房等工程中，都曾不同程度的遇到过这种灾害。岩爆烈度是指岩爆破坏时的强烈程度。岩石结构特征是影响岩爆烈度的最本质因素。岩体则是指在一定的地质条件下，含有诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面的复杂地质体。岩体与岩石的根本区别在于岩体存在各种不同成因的结构面，岩体结构特征也就由岩石结构特征和结构面特征共同决定。在岩爆发生地段，岩体完整性好，结构面不发育，因此研究岩爆地段的岩体结构特征一般可只考虑岩石的结构特征。岩石结构特征包括颗粒的基本特征和岩石中的空隙特征。颗粒的基本特征指颗粒的大小、形状、颗粒的排列和颗粒间的连接。从工程地质观点来看，颗粒的排列和颗粒间的连接对岩爆的烈度影响最大。 因此， 岩石的结构不同决定了岩爆烈度的不同。发生岩爆的岩性种类繁杂，从成因上可归为三类：第一类是深成岩浆岩，包括花岗岩，花岗闪长岩，闪长岩等；第二类是沉积岩，包括灰岩、白云岩等；第三类是变质岩，包括混合花岗岩、花岗片麻岩、片麻岩、石英岩、大理岩及糜棱岩等。在不同岩性中发生的岩爆，其弹射现象各不相同，但大致有这样一个规律：在深成岩浆岩或片理片麻理不发育的变质岩中发生的岩爆烈度大，岩片弹射能力强，并伴有巨大的声响；而在沉积岩或片理片麻理发育的变质岩中发生的岩爆，其烈度较小，岩片呈劈裂或剥落形式，发出的声响沉闷。在上述各类岩石中，大部分岩石的颗粒排列方向是随机的，但有的岩石在成岩过程或后期改造作用下，可以使颗粒产生定向排列。这种定向排列在变质岩中是最常见的，如片麻岩、花岗片麻岩、糜棱岩、角闪片麻岩等。具有这种定向排列的岩石在受力作用时，在颗粒定向排列的方向上最容易产生应力集中，该方向上的微裂纹最容易扩展或产生沿粒间的滑动。因此，当这类岩石发生岩爆时，由于集聚的弹性应变能不多，不易产生弹射现象，多数情况下沿颗粒定向方向产生劈裂或剥落2。