1.2　岩浆岩

1.2.1　岩浆岩的成因与产状

岩浆岩又称火成岩，是由岩浆凝固后形成的岩石。岩浆是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、黏稠、含有挥发成分的熔融体。根据岩浆中SiO2的相对含量的多少，可以把岩浆分为酸性岩浆、中性岩浆、基性岩浆和超基性岩浆。基性岩浆富含铁、镁氧化物，而钠、钾氧化物和硅酸含量较少，黏性小、温度高、流动性大。酸性岩浆的特点是富含钾、钠氧化物和硅酸，而铁、镁和钙的氧化物较少，黏性较大，温度低、流动性小。

岩浆主要通过地壳运动，沿地壳薄弱地带上升、冷却、凝结。其中侵入到周围岩层（简称围岩）中形成的岩石称为侵入岩。根据形成深度是否超过3km，侵入岩又可分为深成岩和浅成岩。而岩浆喷出地表形成的岩石则称为喷出岩，包括熔岩和火山碎屑岩。火山宁静溢流出来的熔岩流，经冷凝形成的岩石，称为熔岩；火山强烈爆发出来的各种碎屑堆积而成的岩石，称为火山碎屑岩。

岩浆岩的产状是指岩浆岩体的形态、规模、与围岩接触关系、形成时所处的地质构造环境及距离当时地表的深度等方面的特征。岩浆岩的产状可分为两大类（图1.7）。

1.2.1.1　侵入岩体的产状

1.岩基

岩基是规模庞大的岩浆岩体，其分布面积一般大于100km2，与围岩接触面不规则。构成岩基的岩石多是花岗岩或花岗闪长岩等，岩性均匀稳定，是良好的建筑地基，如三峡坝址区就是选定在面积约200多平方公里的花岗岩-闪长岩岩基的南部。

2.岩株

岩株是形体较岩基小的岩浆岩体，面积小于100km2，平面上呈圆形或不规则状。岩株边缘常有一些不规则的树枝状岩体冲入围岩中，岩株有时是岩基的一部分，主要由中、酸性岩石组成，也常是岩性均一的良好地基。

3.岩盘与岩盆

岩盘又称岩盖，是一种中心厚度较大，底部较平，顶部穹隆状的层间侵入体，由中、酸性岩构成。岩体边缘与围岩岩层是平行的，分布范围可达数平方公里。岩盆是中央微向下凹的盆状侵入体。

4.岩床

岩浆沿原有岩层层面侵入、延伸形成的厚度稳定的板状侵入体称为岩床。主要由基性岩构成。常见的厚度多为几十厘米至几米，延伸长度多为几百米至几千米。

5.岩脉和岩墙

岩脉是沿岩体裂隙侵入形成的狭长形岩浆岩体，与围岩层理等斜交。岩墙是沿岩层裂隙或断层侵入形成的近于直立的板状岩浆岩体，长为宽的几十倍甚至几千倍。岩墙与围岩之间通常没有成因上的联系，而近似岩墙的岩脉与围岩之间有成因上的密切关系。

1.2.1.2　喷出岩体的产状

喷出岩的产状与火山喷发形式有关，火山喷发形式主要有中心式喷发和裂隙式喷发两种。

1.中心式（点式）喷发

指岩浆沿着一定的管状通道喷出地表，它是近代火山活动最常见的喷发形式之一。随着中酸性熔浆喷发常有强烈的爆炸现象，而基性熔浆则属宁静式喷发。常见形状是火山喷发物——熔岩和火山碎屑物围绕火山通道顶部堆积形成的锥状体，叫做火山锥。火山锥全部由火山碎屑物质组成的叫做火山碎屑锥；全部由熔岩组成的叫做熔岩锥；有火山碎屑也有熔岩的叫做混合锥或层状火山锥。黏度较小的基性熔岩常自火山口沿某一方向流出，形成熔岩流。

2.裂隙式（线式）喷发

岩浆从线状延伸的裂隙中喷发，若喷发的是黏度小的基性熔浆，则常常沿地面流动，形成面积广大的熔岩被，如云南、贵州、四川交界处面积广泛的峨嵋玄武岩。黏度较大的熔浆可形成火山锥，或熔渣堤、熔岩脊。

岩浆冷凝会使体积收缩，从而在岩体中产生一些裂隙，这些裂隙称为原生节理，它们常有一定的规律性和一定的形态、排列、分布，如玄武岩中常有直立的横截面呈六边形等的柱状节理。

节理的存在，为地下水提供了贮存和运移的通道，破坏了岩体的完整性，加速了岩体的风化，从而导致岩体物理力学性质的降低，这对建筑物的稳定不利。此外，岩浆岩体与围岩的接触带也常是节理发育、岩性较差的地带。

1.2.2　岩浆岩的矿物成分

岩浆岩主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O和H2O等氧化物组成。其中SiO2是最多且最重要的，它是反映岩浆性质和直接影响岩浆岩矿物成分变化的主要因素。常依SiO2的相对含量，将岩浆岩划分为超基性岩（SiO2＜45%）、基性岩（SiO2＝45%～52%）、中性岩（SiO2＝52%～65%）和酸性岩（SiO2＞65%）。

从超基性岩至酸性岩，随着SiO2含量的增加，FeO、MgO的含量逐渐减少；K2O、Na2O的含量逐渐增加；CaO和Al2O3的含量由超基性的纯橄榄岩至基性的辉长岩增加较多，随后向酸性的花岗岩则减少。

岩浆岩的矿物成分既反映岩石的化学成分和生成条件，是岩浆岩分类命名的主要依据之一；同时，矿物成分也直接影响岩石的工程地质性质。所以，在研究岩石时要重视矿物的组成及其识别鉴定。组成岩浆岩的常见矿物大约有20多种，按其颜色及化学成分的特点可分为浅色矿物和暗色矿物两类。浅色矿物富含硅、铝成分，如正长石、斜长石、石英、白云母等；暗色矿物富含镁、铁物质，如黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。但对某一具体岩石来讲，并不是这些矿物都同时存在，而是通常仅由两三种主要矿物组成。例如，辉长岩主要由斜长石和辉石组成；花岗岩则主要由正长石、石英和黑云母组成。

1.2.3　岩浆岩的结构

岩浆岩的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态及其自形程度，以及矿物（包括火山玻璃）间的相互组合关系。岩浆岩的结构特征是岩浆成分和岩浆冷凝时的物理环境的综合反映。它是区分和鉴定岩浆岩的重要标志之一，同时也直接影响岩石的力学性质。岩浆岩的结构分类如下。

1.按岩石中矿物结晶程度划分

（1）全晶质结构。岩石全部由结晶的矿物所组成，如图1.8中的a所示，多见于深成岩中，如花岗岩。

（2）半晶质结构。由部分晶体和部分玻璃质物质所组成，如图1.8中的b所示，多见于喷出岩中，如流纹岩。

（3）玻璃质（非晶质）结构。岩石几乎全部由未结晶的火山玻璃所组成，如图1.8中的c所示，多见于喷出岩中，如黑曜岩、浮岩等，是岩浆迅速上升至地表时由于温度骤然下降，来不及结晶所致的。呈玻璃光泽及贝壳状断口。

2.按岩石中矿物颗粒的绝对大小划分

（1）显晶质结构。凭肉眼观察或借助于放大镜能分辨出岩石中的矿物晶体颗粒。按矿物颗粒的直径d大小又可分为：粗粒结构（d＞5.0mm）、中粒结构（d＝5.0～1.0mm）、细粒结构（d＝1.0～0.1mm）。

（2）隐晶质结构。晶粒直径小于0.1mm，凭肉眼和借助放大镜均不能分辨，在显微镜下才能看出矿物晶粒特征，岩石呈致密状，以瓷状断面为特征。这是浅成侵入岩和熔岩中常有的一种结构。

3.按岩石中矿物颗粒的相对大小划分

（1）等粒结构。岩石中同种主要矿物的颗粒粒径大致相等的结构。

（2）不等粒结构。岩石中同种主要矿物的颗粒大小不等，且粒度大小成连续变化系列的结构。

（3）斑状结构及似斑状结构。岩石由两群直径相差甚大的矿物颗粒组成，其大晶粒散布在细小晶粒中，大的叫做斑晶，细小的和不结晶的玻璃质叫做基质。基质为隐晶质及玻璃质的，称为斑状结构；基质为显晶质的，则称为似斑状结构。斑状结构为浅成岩及部分喷出岩所特有的结构，其形成原因是斑晶先形成于地壳深处，而基质是后来含斑晶的岩浆上升至地壳较浅处或喷溢地表后才形成的。似斑状结构主要分布于某些深成侵入岩中，似斑状结构的斑晶和基质同时形成于相同环境。

1.2.4　岩浆岩的构造

岩浆岩的构造是指岩石中不同种矿物集合体之间或矿物集合体与其他组成部分之间的排列、充填方式。常见的岩浆岩构造有如下几种。

1.块状构造

其特点是岩石在矿物分布及颜色和结构上是均匀的，无一定排列次序，是岩浆岩中最常见的一种构造。

2.流纹构造

流纹构造是由不同颜色、不同成分的条纹、条带和拉长的气孔等沿熔岩流动方向作定向排列表现出来的一种流动构造。它是酸性熔岩中最常见的一种构造。

3.气孔构造

岩浆喷出地表后，由于压力骤降导致挥发组分的大量出溶，出溶的气体上升、汇集、膨胀，可在熔岩中，尤其是熔岩流的上部形成大量的圆形、椭圆形或管状空洞，称为气孔构造。

4.杏仁状构造

熔岩流中的气孔被石英、方解石、绿泥石等次生矿物充填，形似杏仁，称为杏仁构造。如北京三家店一带的玄武岩就具有典型的杏仁状构造。

1.2.5　岩浆岩的分类及简易鉴定方法

1.岩浆岩的分类

自然界中的岩浆岩种类繁多，它们之间存在着矿物成分、结构、构造、产状及成因等方面的差异，因而其工程地质性质也有明显的差别。因此，将岩浆岩进行分类，对鉴定、识别和了解岩浆岩的工程地质特性，具有重要的意义。

岩浆岩的分类依据，主要为岩石的化学成分、矿物组成、结构、构造、形成条件和产状等。首先，根据岩浆岩的化学成分（主要是SiO2的相对含量）及由化学成分所决定的岩石中矿物的种类与含量关系，将岩浆岩分成酸性岩、中性岩、基性岩及超基性岩。其次，根据岩浆岩的形成条件将岩浆岩分为喷出岩、浅成岩和深成岩。在此基础上，再进一步考虑岩浆岩的结构、构造、产状等因素。据此划分的岩浆岩的主要类型见表1.3。

2.岩浆岩的简易鉴定方法

在野外进行鉴定时，首先观察岩体的产状等，判定是不是岩浆岩及属何种产状类型。然后观察岩石的颜色以初步判断岩石的类型。含深色矿物多、颜色较深的，一般为基性或超基性岩；含深色矿物少、颜色较浅的，一般为酸性或中性岩。相同成分的岩石，隐晶质的较显晶质的颜色要深一些。应注意岩石总体的颜色，并应在岩石的新鲜面上观察。接着观察岩石中矿物的成分、组合及特征，并估计每种矿物的含量，即可初步确定岩石属何大类。进一步观察岩石的结构、构造特征，区别是喷出岩还是浅成或深成岩。最后综合分析，据表1.3确定岩石的名称。

上述直接观察鉴定岩石的方法，可简便快速地大致鉴定出大多数岩石的类别和名称，但有些岩石，特别是结晶颗粒细小的岩石，用这种方法是难以鉴别的。这时，若要准确地定出岩石的名称，则必须借助于一些精密仪器，最常用的是偏光显微镜。

1.2.6　主要岩浆岩的特征

1.2.6.1　深成岩

深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较均一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故深成岩体常被选为理想的水工建筑场地。但有些岩体风化层很厚（＞100m），须采取处理措施。此外，深成岩经过多期地壳变动影响，其完整性和均一性受到破坏，且有些节理、裂隙被黏土矿物充填，可能形成软弱夹层或泥化夹层。

1.花岗岩

属酸性深成岩，多呈肉红色、浅灰色。其主要矿物成分为钾长石、酸性斜长石、石英，次要矿物为黑云母、角闪石等。全晶质等粒状结构，块状构造。产状多为岩基、岩株，可作良好的建筑物地基及天然建筑石料。但在进行水工建设时，要注意查明风化层厚度及断裂破碎带的发育情况。在我国，花岗岩约占所有侵入岩出露面积的80%；长江三峡、湖南东江、四川龚嘴等水电工程均建在花岗岩地基上。

2.正长岩

常呈浅灰、浅肉红、浅灰红等色，其主要矿物成分为钾长石，次要矿物有角闪石、斜长石、黑云母等。呈等粒状结构，块状构造。其物理力学性质与花岗岩类似，但不如花岗岩坚硬，且易风化，常与花岗岩、闪长岩等共生，构成复合岩体的一部分，也可单独成岩脉产出。

3.闪长岩

属中性深成岩，浅灰至灰绿、肉红色，其主要矿物成分为斜长石、角闪石，其次为黑云母、辉石及石英等。呈等粒状结构，块状构造，分布广泛，多呈小型侵入体产出，如岩株、岩床或岩墙等。可作为各种建筑物的地基和建筑材料。

4.辉长岩

属基性深成岩，呈黑色或黑灰色，矿物成分以斜长石和辉石为主，也含有少量的角闪石、橄榄石等。呈辉长结构或中、粗粒结构，块状构造。常呈小侵入体产出，如岩盘、岩床、岩墙等。

1.2.6.2　浅成岩

浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。颗粒细小的岩石强度高，不易风化。这些小型侵入体与围岩接触部位的岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大。选作大型水利工程地基时，应进行细致的勘探试验工作。

1.花岗斑岩

属酸性浅成岩，成分与花岗岩相同。呈似斑状结构，斑晶和基质均主要由钾长石、石英组成，若斑晶以石英为主，则称为石英斑岩。

2.闪长玢岩

属中性浅成岩，其矿物成分为斜长石和角闪石。呈斑状或似斑状结构，斑晶以斜长石为主。常为灰色，如有次生变化，则多为灰绿色，块状构造。常呈岩脉或在闪长岩体边部产出。

3.辉绿岩

属基性浅成岩，呈暗绿或黑色，矿物成分与辉长岩相同。一般为辉绿结构——由斜长石晶体（长条状或针状）构成格架，辉石填入其中的特殊结构。呈块状构造，多呈岩床、岩脉产出，具良好的物理力学性质，但常因节理发育，较易风化。

4.脉岩类

脉岩是呈脉状或岩墙状产出的浅成侵入岩。常位于深成侵入体内部或附近围岩中，充填在裂隙内。根据矿物成分和结构特征，可分为伟晶岩、细晶岩和煌斑岩三类。

伟晶岩是巨粒浅色脉岩，颗粒大小一般在1～2cm以上，有的可达几米至几十米。按矿物成分可分为花岗伟晶岩、正长伟晶岩、辉长伟晶岩等，但仅花岗伟晶岩常见，故一般所指的伟晶岩，即为花岗伟晶岩。一般呈灰白色、肉红色等，常呈伟晶结构等。

细晶岩是细粒结构的浅色脉岩。不同的细晶岩成分相差很大，最常见的是花岗细晶岩，其他的还有辉长细晶岩、闪长细晶岩、斜长细晶岩等。以细粒石英和长石为主要成分的，也称为长英岩。

煌斑岩是深色脉岩类岩石的总称。其特点是全晶质，常具明显的斑状结构。矿物成分以黑云母和角闪石为主，也有辉石、橄榄石以及斜长石等。最常见的是云母煌斑岩，其次是闪辉煌斑岩等。

1.2.6.3　喷出岩

喷出岩一般原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均一。因此，强度低，透水性强，抗风化能力差。但对于安山岩和流纹岩等，如果孔隙、节理不发育，颗粒细或呈致密玻璃质，则强度高，抗风化能力强，属良好的建筑物地基。需注意喷出岩覆盖在其他岩层之上的特点。

1.流纹岩

流纹岩属酸性喷出岩，呈岩流状产出，大都为灰、灰白和灰红等较浅颜色。斑状结构，细小的斑晶为透长石和石英等矿物，基质为隐晶或玻璃质，常见流纹、气孔构造。呈熔岩流产出。因其岩性坚硬、强度较高，可作良好建筑材料。但要注意，下伏岩层和两次或多次喷出之间是否存在松散软弱的土层或风化层。

2.粗面岩

粗面岩常呈浅紫灰、浅褐黄、浅紫褐等色。多具斑状结构，斑晶为透长石、正长石，基质为隐晶质。表面常有粗糙感。常为块状构造，也有气孔构造。断口粗糙不平。斑晶中若有石英，可称为石英粗面岩。呈熔岩流产出。

3.安山岩

安山岩是分布较广的中性喷出岩，呈灰、红褐或浅褐色。斑状结构，斑晶为斜长石，其余矿物有角闪石和辉石等，基质为隐晶或玻璃质。常为块状或气孔、杏仁状构造。有不规则的板状或柱状原生节理，常呈熔岩流产出。

4.玄武岩

玄武岩是分布较广的基性喷出岩，呈黑、黑灰及暗褐等色。其主要矿物成分有斜长石、辉石、橄榄石等，多呈斑状结构、细粒结构或无斑隐晶质结构。呈气孔构造、杏仁状构造或块状构造，岩性致密坚硬，但多孔时强度较低，较易风化。玄武岩的柱状节理很普遍。

5.火山碎屑岩类

火山碎屑岩是火山活动时形成的火山碎屑物质，如火山灰（粒径为2～0.05mm）、火山砾（粒径为2～64mm）、火山渣、火山弹及火山岩块（粒径大于64mm）等，在火山口附近就地堆积，或在空气或水中搬运、降落、沉积、压实、胶结形成的岩石，如凝灰岩、火山角砾岩、集块岩等。其中，凝灰岩最为常见。

凝灰岩一般由小于2mm的火山灰和碎屑固结而成。碎屑物质有岩屑、矿物晶屑、玻璃碎屑等，胶结物为火山灰等物质。岩石外貌有粗糙感，具典型的凝灰结构，呈块状层理、粒序层理等构造。这种岩石孔隙率大，重度小，性质软弱，强度低，易风化。风化后常形成以蒙脱石为主的膨润土，因其具有很高的可塑性和膨胀性，所以常给工程建设带来困难和危害。

由于火山碎屑岩在成因上具内、外动力地质作用的二重性，因而它是岩浆岩与沉积岩之间的过渡类型。有些人也将其纳入沉积岩的分类体系中。