【地质基础知识】岩石概念

2020-06-12 12:16:00 yysm 349

一、岩石概念

岩石是一种或一种以上矿物组成的集合体,具有一定的结构、构造特征,是地质作用的产物。

岩石一般具有以下几个特点:

1、大多数岩石是矿物的天然集合体,由一种或多种矿物按一定方式结合而成。

2、岩石具有一定的结构、构造特征。

3、岩石是地球形成发展过程中地质作用的产物。岩石的化学成分、矿物成分、结构、构造及外形特征等均与地质作用密切相关。

岩石也是构成各种地质构造和地貌的物质基础。了解岩石的结构与构造特征, 有助于分析钻孔钻进岩性、分析目标层位的地质、水文地质及瓦斯地质特征, 有利于提前对水害防治及煤与瓦斯突出防治做准备。

中心通缆钻杆

二、岩石的分类

岩石按照成因可以分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。

1、火成岩

火成岩,亦称为岩浆岩,是高温熔融状态的岩浆侵入到地壳不同深度或喷出地表冷凝而形成的岩石。

2、沉积岩

沉积岩是由早期形成的岩石(母岩,如岩浆岩、沉积岩、变质岩)经过风化、剥蚀、搬运后,在一定地质条件下沉积、固结成岩而形成的新岩石。煤层是 由古代植物的形成可以燃烧的沉积岩层。沉积岩是煤矿地质研究的主要岩石。

3、变质岩

地壳上已形成的岩石(岩浆岩、沉积岩和变质岩),由于高温、高压和外来物质的渗入,而引起其化学成分,结构及构造的改变形成的新岩石。

地球表面的岩石以沉积岩为主,约占地壳面积的75%,海洋底几乎全部为沉积岩覆盖。地壳较深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。火成岩占整个地壳体积的64.7%,变质岩占27.4%,沉积岩占7.9%。

虽然三大类岩石在成因和特征上有严格的区分界限,但相互之间存在过渡的 关系。例如在矿井井下火成岩侵入处,存在变质岩与沉积岩之间的渐变过程。在地球的发展演变过程中,由于地质作用的复杂性、多期性和漫长性,三大 类岩石之间可以相互转化的。

三、岩石的硬度

岩石的硬度是反映岩石抵抗外部物体压入(侵入)其表面的能力。

硬度与抗压强度有联系,但又有很大区别。抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力, 而硬度则是固体表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。因此,硬度指标更接近于钻掘过程的实际情况。因为回转钻进中,岩石破碎工具在岩石表面移动时,是在局部侵入(可能非常微小)的同时使岩石发生剪切破碎。工具压入岩石是很难的,而压入后剪切破岩却较容易。所以我们说,硬度对钻掘工程而言是一个主要力学性能参数。

影响岩石硬度的因素也可分为自然因素和工艺因素两大类:

1) 岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多,胶结物的硬度越大,岩石的颗粒越细,结构越致密,则岩石的硬度越大。而孔隙度高,密度低,裂隙发育的岩石硬度将会降低。

2) 岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小,平行于层理的硬度最大,两者之间可相差

1.05 ~1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律,并可利用

这一现象来实施定向钻进。

3) 在各向均匀压缩的条件下,岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石,随着围

压增大,其硬度值增长越快。

4) 一般而言,随着加载速度增加,将导致岩石的塑性系数降低,硬度增加。岩石硬度可分为普氏硬度和摩氏硬度。系数分为普氏硬度系数和摩氏硬度系数。

岩石硬度可分为普氏硬度和摩氏硬度。系数分为普氏硬度系数和摩氏硬度系数。

1、普氏硬度

普氏硬度的大小是用坚固性系数表示,又叫硬度系数,也叫普氏硬度系数f值。

f=R/100

式中:

f—普氏硬度系数,无因次;

R—为岩石标准试样的单向极限抗压强度值,kg/cm2。

通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的,如:

(1) 极坚固岩石 f=15~20(坚固的花岗岩,石灰岩,石英岩等)

(2) 坚硬岩石 f=8~10(如不坚固的花岗岩,坚固的砂岩等)

(3) 中等坚固岩石 f=4~6(如普通砂岩,铁矿等)

(4)软岩石 f=0.8~3(如黄土、仅为0.3)

矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质,但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。

2、摩氏硬度

摩氏硬度是由德国的矿物学家摩氏(Frederich Mohs)首先提出来的,作为评判矿物硬度的标准。

应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕, 用测得的划痕的深度分十级来表示硬度。最软者为滑石,最硬者为金刚石,共有十种矿物,定为十级,分别为:滑石1(硬度最小),石膏2,方解石3,萤石4,磷灰石5,正长石6,石英7, 黄玉8,刚玉9,金刚石10。

硬度值并非绝对硬度值,而是按硬度的顺序表示的值。莫氏硬度仅为相对硬度,比较粗略。虽滑石的硬度为1,金刚石为10,刚玉为9,但经显微硬度计测得的绝对硬度,金刚石为滑石的4192倍,刚玉为滑石的442倍。莫氏硬度

应用方便,野外作业时常采用。

四、岩石的钻屑(岩芯粉)特征灰岩

砂岩、泥岩、砂质泥岩与泥质砂岩

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