岩石的分类

岩石级别坚固程度代表性岩石

Ⅰ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他各种特别坚

固的岩石。(f=20)

Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固的石英岩，

最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15)

Ⅲ坚固致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿脉，坚固的砾

岩，很坚固的铁矿石.(f=10)

Ⅲa坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的

花岗岩。(f=8)

Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6)

Ⅳa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5)

Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。

(f=4)

Ⅴa中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3)

Ⅵ比较软软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏，无烟煤，

破碎的砂岩和石质土壤.(f=2)

Ⅵa比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚

固的煤，硬化的粘土。(f=1.5)

Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。(f=1)

Ⅶa软软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8)

Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6)

Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤(f=0.5)

Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤.(f=0.3)

A表示矿岩的坚固性的量化指标.

人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。

难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，

概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示

岩石在破碎时的难易程度。

坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f

值）。

坚固性系数f=R/100(R单位kg/cm2)

式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。

通常用

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不坚固岩石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。

强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固

性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸

药的综合作用力）。

莫氏硬度

陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大

的顺序。不表示软硬的程度。后面的矿物可划破前面的矿物表面。一般

莫氏硬度按十级标准的莫氏硬度计确定，后来因为出现了一些人工合成

的硬度大的材料，又将莫氏硬度分为15级。

维氏硬度在陶瓷材料的研究中，精确测定材料的硬度，通常在维氏显微

硬度计上进行。

岩石分类

岩石可分三大类:1,岩浆岩{喷出岩}.2,沉积岩.3,变质岩.

1、岩浆岩主要有:花岗岩,安山岩,闪长岩,流纹岩,玄武岩辉长岩等等.

2、沉积岩主要有:石英砂岩,石灰砾岩,泥铁岩,白云岩,泥岩,石膏等.

3、变质岩主要有:片麻岩,绿泥石片岩,千枚岩,大理岩,云母片岩等等.

虽然岩石的面貌是千变万化的，但是从它们形成的环境，也就

是从成因上来划分，可以把岩石分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩。

1、沉积岩

沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风

化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积

和石化作用，最后形成的岩石。不论那种方式形成的碎屑物质都要经历

搬运过程，然后在合适的环境中沉积下来，经过漫长的压实作用，石化

成坚硬的沉积岩。

沉积岩依照沈积物颗粒的大小又分砾岩、砂岩、页岩、石灰岩.沉积岩

的形成1.风化侵蚀：在河流上的大石头，经年累月被侵蚀风化，逐渐

崩解成小的沙泥、碎屑。2.搬运：这些碎屑被水流从上游搬运到下游。

3.堆积：下游流速减缓，搬运力减小，岩石碎屑便沉积下来。4.压密：

新的沉积物压在旧的沉积物上，时间久了，底下的沉积物被压得较紧实。

5.胶结：地下水经过沉积物的孔隙，带来的矿物质填满孔隙，使岩石碎

屑颗粒紧紧胶结在一起，形成沉积岩。6.露出：堆积在海底的沉积岩

层在板块运动的推挤下拱出海面，露出地表。

2、岩浆岩

岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到

地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。因为

它生成的条件与沉积岩差别很大，因此，它的特点也与沉积岩明显不同。

岩浆岩又分安山岩、玄武岩、花岗岩。由地底岩浆冷却凝固形成，由

于岩浆成分和冷却凝固方式不同，便形成不同的火成岩。岩浆岩的形成:

1.安山岩：岩浆藉由火山口喷发出地面，快速冷却形成的。2.玄武岩：

岩浆经由缓和喷发漫流而出，逐渐冷凝形成的。3.花岗岩：岩浆并不

喷出地面，而是在地底下慢慢冷却形成的。

3、变质岩

在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由

于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成

调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石，这种

岩石被称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。

变质岩又分：板岩、片岩、片麻岩、大理岩。变质岩的形成:1.为变质

前的岩层：由于沉积或火山作用，堆积出一层层岩层。2.挤压岩层：

在强大挤压和摩擦力之下，产生温度和压力，使得深埋在地底下的岩石

发生变质作用。3.变质成新岩石：岩石里零散分布的矿物结晶会呈规

矩排列，或生出新矿物来，而变成各种新的变质岩。

岩石对人类来说，并不陌生。由动物进化为人类后的第一个时代就是石

器时代。那时，我们的祖先用石头作为与大自然作斗争的工具。那么什

么是岩石呢？现代地质学称石头为岩石，岩石的“岩”字在古代是山崖

和山穴的意思，表示山势高峻、峰岭陡峭的地势；“石”字则是指磬、

碑、砚、陨星等。自从18世纪地质学诞生以来，“岩石”一词就不再

沿用古义了，我们可以给岩石下这样一个定义：岩石是各种地质作用形

成的自然历史产物，是构成地壳的基本组成单位，是由矿物及非晶质组

成的，具有一定结构、构造的固态地质体。外观上岩石是多种多样的，

但从成因上看，可将所有的岩石归为三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质

岩，这就是自然界三大类岩石。这三大类岩石在地壳中是怎样分布的

呢？在全球陆地表面，沉积岩覆盖了75%，岩浆岩和变质岩加在一起才

只占陆地面积的1/4。但是到了地下深处，沉积岩逐渐变成了“少数民

族”。在整个地壳中，沉积岩只占到地壳体积的8%，变质岩占了27%，

剩下的65%都是岩浆岩。

岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次

生变化的现象。导致上述现象的作用称风化作用。分为：①物理风化作

用。主要包括温度变化引起的岩石胀缩、岩石裂隙中水的冻结和盐类结

晶引起的撑胀、岩石因荷载解除引起的膨胀等。②化学风化作用。包括：

水对岩石的溶解作用；矿物吸收水分形成新的含水矿物，从而引起岩石

膨胀崩解的水化作用；矿物与水反应分解为新矿物的水解作用；岩石因

受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用。③生物风化作用。包括

动物和植物对岩石的破坏，其对岩石的机械破坏亦属物理风化作用，其

尸体分解对岩石的侵蚀亦属化学风化作用。人为破坏也是岩石风化的重

要原因。岩石风化程度可分为全风化、强风化、弱风化和微风化4个级

别。

大约在200年前，人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变

的特征。可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地，湖泊终

将被沉积物和植被填满，沙漠会随着气候的变化而行踪不定。地球上的

物质永无止境地运动着。暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成

时不同的物理化学条件下，而且地表富含氧气、二氧化碳和水，因而岩

石极易发生变化和破坏。表现为整块的岩石变为碎块，或其成分发生变

化，最终使坚硬的岩石变成松散的碎屑和土壤。矿物和岩石在地表条件

下发生的机械碎裂和化学分解过程称为风化。由于风、水流及冰川等动

力将风化作用的产物搬离原地的作用过程叫做剥蚀

地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不新矿物的作用

称物理风化作用。如矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐分结晶

等作用均可使岩石由大块变成小块以至完全碎裂。化学风化作用是指地

表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变

化，并产生新矿物的作用。主要通过溶解作用水化作用水解作用碳酸化

作用和氧化作用等式进行。

虽然所有的岩石都会风化，但并不是都按同一条路径或同一个速率发生

变化。经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察，我们知道岩石特征、

气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素。不同的岩石具有不同的矿

物组成和结构构造，不同矿物的溶解性差异很大。节理、层理和孔隙的

分布状况和矿物的粒度，又决定了岩石的易碎性和表面积。风化速率的

差异，可以从不同岩石类型的石碑上表现出来。如花岗岩石碑，其成分

主要是硅酸盐矿物。这种石碑就能很好地抵御化学风化。而大理岩石碑

则明显地容易遭受风化。

气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的。在温

暖和潮湿的环境下，气温高，降雨量大，植物茂密，微生物活跃，化学

风化作用速度快而充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。

在极地和沙漠地区，由于气候干冷，化学风化的作用不大，岩石易破碎

为棱角状的碎屑。最典型的例子，是将矗立于干燥的埃及已35个世纪

并保存完好的克列奥帕特拉花岗岩尖柱塔，搬移到空气污染严重的纽约

城中心公园之后，仅过了75年就已面目全非。

地势的高度影响到气候：中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差

别很大，其生物界面貌显著不同。因而风化作用也存在显著的差别。地

势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义：地势起伏大的山区，风化产

物易被外力剥蚀而使基岩裸露，加速风化。山坡的方向涉及到气候和日

照强度，如山体的向阳坡日照强，雨水多，而山体的背阳坡可能常年冰

雪不化，显然岩石的风化特点差别较大。

剥蚀与风化作用在大自然中相辅相成，只有当岩石被风化后，才易被剥

蚀。而当岩石被剥蚀后，才能露出新鲜的岩石，使之继续风化。风化产

物的搬运是剥蚀作用的主要体现。当岩屑随着搬运介质，如风或水等流

动时，会对地表、河床及湖岸带产生侵蚀。这样也就产生更多的碎屑，

为沉积作用提供了物质条件。

岩石在日光、水分、生物和空气的作用下，逐渐被破坏和分解为沙和泥

土，称为风化作用。沙和泥土就是岩石风化后的产物。

山地的中的岩石极为多样，差别很大，进行工程分类十分必要。《94

规范》首先按岩石强度分类，再进行风化分类。按岩石强度分为极硬、

次硬、次软和极软，列举了代表性岩石名称。又以新鲜岩块的饱和抗压

强度30MPa为分界标准。问题在于，新鲜的末风化的岩块在现场有时很

难取得，难以执行。

岩石的分类可以分为地质分类和工程分类。地质分类主要根据其地质成

因、矿物成分、结构构造和风化程度，可以用地质名称(即岩石学名称)

加风化程度表达，如强风化花岗岩、微风化砂岩等。这对于工程的勘察

设计确是十分必要的。工程分类主要根据岩体的工程性状，使工程师建

立起明确的工程特性概念。地质分类是一种基本分类，工程分类应在地

质分类的基础上进行，目的是为了较好地概括其工程性质，便于进行工

程评价。

为此，本次修订除了规定应确定地质名称和风化程度外，增加了岩块的

“坚硬程度”、岩体的“完整程度”和“岩体基本质量等级”的划分。

并分别提出了定性和定量的划分标准和方法，可操作性较强。岩石的坚

硬程度直接与地基的承载力和变形性质有关，其重要性是无疑的。岩体

的完整程度反映了它的裂隙性，而裂隙性是岩体十分重要的特性，破碎

岩石的强度和稳定性较完整岩石大大削弱，尤其对边坡和基坑工程更为

突出。

本次修订将岩石的坚硬程度和岩体的完整程度各分五级，二者综合又分

五个基本质量等级。与国标《工程岩体分级标准》(GB50218-94)和《建

筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)协调一致。划分出极软岩十分重

要，因为这类岩石不仅极软，而且常有特殊的工程性质，例如某些泥岩

具有很高的膨胀性；泥质砂岩、全风化花岗岩等有很强的软化性(单轴

饱和抗压强度可等于零)；有的第三纪砂岩遇水崩解，有流砂性质。划

分出极破碎岩体也很重要，有时开挖时很硬，暴露后逐渐崩解。片岩各

向异性特别显著，作为边坡极易失稳。事实上，对于岩石地基，特别注

意的主要是软岩、极软岩、破碎和极破碎的岩石以及基本质量等级为V

级的岩石，对可取原状试样的，可用土工试验方法测定其性状和物理力

学性质。

举例：

1花岗岩，微风化：为较硬岩，完整，质量基本等级为Ⅱ级；

2片麻岩，中等风化：为较软岩，较破碎，质量基本等级为Ⅳ级；

3泥岩，微风化：为软岩，较完整，质量基本等级为Ⅳ级；

4砂岩(第三纪)，微风化：为极软岩，较完整，质量基本等级为V级；

5糜棱岩(断层带)：极破碎，质量基本等级为V级。

岩石风化程度分为五级，与国际通用标准和习惯一致。为了便于比较，

将残积土也列在表A.0.3中。国际标准ISO／TC182／SCl也将风化程度

分为五级，并列入残积土。风化带是逐渐过渡的，没有明确的界线，有

些情况不一定能划分出五个完全的等级。一般花岗岩的风化分带比较完

全，而石灰岩、泥岩等常常不存在完全的风化分带。这时可采用类似“中

等风化-强风化’“强风化-全风化”等语句表述。同样，岩体的完整性

也可用类似的方法表述。第三系的砂岩、泥岩等半成岩，处于岩石与土

之间，划分风化带意义不大，不一定都要描述风化。

3.2.4关于软化岩石和特殊性岩石的规定，与《94规范》相同，软化

岩石浸水后，其承载力会显著降低，应引起重视。以软化系数0.75为

界限，是借鉴国内外有关规范和数十年工程经验规定的。

石膏、岩盐等易溶性岩石，膨胀性泥岩，湿陷性砂岩等，性质特殊，对

工程有较大危害，应专门研究，故本规范将其专门列出。

3.2.5、3.2.6岩石和岩体的野外描述十分重要，规定应当描述的

内容是必要的。岩石质量指标RQD是国际上通用的鉴别岩石工程性质好

坏的方法，国内也有较多经验，《94规范》中已有反映，本次修订作了

更为明确的规定。

岩石

岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结

合而成。是构成地壳和上地幔的物质基础。按成因分为岩浆岩、沉积岩

和变质岩。其中岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的

岩石，也称火成岩；沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火

山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成

的岩石；变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于其所处地质

环境的改变经变质作用而形成的岩石。

地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16

范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主，它们约

占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。

岩石学主要研究岩石的物质成分、结构、构造、分类命名、形成条件、

分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演化过程等。它属地质科学中的

重要的基础学科。

十八世纪末岩石学从矿物学中脱胎出来而发展成一门独立的学科。在岩

石学发展的初期，主要研究的是火成岩，到了十九世纪中叶才开始系统

地研究变质岩，而沉积岩直到二十世纪初才引起人们的注意。目前岩石

学正沿着岩浆岩石学、沉积岩石学和变质岩石学三个主要的分支方向发

展。

古老岩石都出现在大陆内部的结晶基底之中。代表性的岩石属基性和超

基性的火成岩。这些岩石由于受到强烈的变质作用已转变为富含绿泥石

和角闪石的变质岩，通常我们称为绿岩。如1973年在西格陵兰发现了

同位素年龄约38亿年的花岗片麻岩。1979年，巴屯等测定南非波波林

带中部的片麻岩年龄约39亿年左右。

加拿大北部的变质岩—阿卡斯卡片麻岩是保存完好的古老地球表面的

一部分。放射性年代测定表明阿卡斯卡片麻岩有将近40亿年的年龄，

从而说明某些大陆物质在地球形成之后几亿年就已经存在了。

最近，科学家在澳大利亚西南部发现了一批最古老的岩石，根据其中所

含的锆石矿物晶体的同位素分析结果，表明它们的“年龄”约为43亿

至44亿岁，是迄今发现的地球上最古老的岩石样本，根据这一发现可

以推论，这些岩石形成时，地球上已经有了大陆和海洋。在地球诞生2

亿至3亿年后，可能并不象人们所认为的那样由炽热的岩浆所覆盖，而

是已经冷却到了足以形成固体地表和海洋的温度。地球的圈层分异在距

今44亿年前可能就已经完成了。

目前在中国发现的最古老岩石是冀东地区的花岗片麻岩，其中包体的岩

石年龄约为35亿年。

澳大利亚西部Warrawoona群中的微化石在形态结构上比较完整。它们

究竟是蓝藻还是细菌目前尚难确定。通常认为，早期叠层石是蓝藻建造

的，叠层石是蓝藻存在的指示。如果35亿年前就已经出现蓝藻，则说

明释氧的光合作用早就开始了，这便引出一个问题：为什么直到20亿

年前大气圈才积累自由氧呢？从35亿年前到20亿年前中间相隔15亿

年之久，为什么氧的积累如此缓慢？对此当然有不同的解释。例如近年

来已经发现叠层石也可能完全由光合细菌建造，或甚至由非光合细菌建

造。

最古老生命存在的间接证据中较重要的是格陵兰西部条带状铁建造

(BIF)和轻碳同位素。如果证据成立，则由此可推断在38亿年前的地球

上已经出现进行释氧光合作用的微生物，即类似蓝藻的生物。根据Cloud

的解释，BIF是由光和微生物周期性地释氧而引起亚铁氧化为高价铁沉

积下来的。轻碳同位素也是光合作用的间接证据。但反对的意见认为，

BIF形成所需的氧可以通过大气中的水分子的光分解来提供，而轻碳同

位素可能来自碳酸盐的热分解。

叠层石是前寒武纪未发生变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石”，

是由原核生物所建造的有机沉积。这种叠层状的生物沉积构造是由于蓝

藻等低等微生物在其生命活动中，通过沉积物的捕获和胶结作用发生周

期性的沉积作用而形成的。根据Walter(1983)的统计，在澳大利亚、北

美和南非三个不同大陆的11个地点发现了太古宙叠层石，其年龄都在

25亿年以上。晚元古代是地史上叠层石最繁盛的时期，其分布广泛、形

态多样。后生动物出现以后叠层石骤然衰落。寒武纪至泥盆纪叠层石数

量和分布范围有限。泥盆纪以后叠层石只是残存。现代海相叠层石只分

布在澳大利亚、中美洲、中东等地的少数地区特殊环境中。

陨石是太阳系内小天体的珍贵标本，为研究太阳系的起源、演化和生命

起源提供了宝贵的线索和资料。球粒陨石中不仅含有氨基酸，还有烃类、

乙醇和其他可能形成保护原始细胞膜的脂肪族化合物。对生命起源的研

究有较大意义。生物化学家r用默奇森陨石中得到的化

合物制成了球形膜，这些小泡提供了氨基酸、核苷酸和其他有机化合物

以及进行生命开始所必需的转变环境。也就是说，当陨石撞击地球时，

产生形成生命所需的有机物及必需的环境。和生命起源于彗星的理论一

样，这是一种新的天外起源说。另外，康奈尔大学的指出，撞

击也可以用其它方式提供生命所需的原材料，来自一次陨石撞击的热和

冲击波可以在原始大气中激发起合成有机化合物的化学反应。

陨石是降落到地球表面的小块行星际物质撞入地球大气圈后尚未被烧

尽的流星体的残片。在晴朗的夜晚，可以看到一线亮光划过夜空，瞬间

消失。这些弥漫在宇宙空间中的星际尘埃，如果被地球的引力捕获便形

成陨星；当它们以极快的速度进入地球大气圈时与大气发生摩擦、生热、

发光，一部分残留下来落到地表就成为陨石。如果陨石在空中爆炸后象

下雨一样降落，就称为陨石雨。1976，我国吉林省降落过一次世界罕见

的陨石雨，完整的陨石有100余块,重2吨多，其中最大的一块重达1770，

是世界上最大的石陨石。陨石来自星际空间，在1969年阿普罗11号在

月球着陆并将月岩带回地球以前，陨石是人们能直接加以观察的唯一的

外来天体。

近代史上最惊人的陨石坠落事件是1908年的通古斯事件。当时在前苏

联西伯利亚通古斯方圆800的范围内，都可见到了火光；在100范围内，

都听到了轰隆巨响；在50范围内，高大树木全部被烧毁。很多人推测

这次事件与陨石坠落有关，但奇怪的是至今没有找到陨石碎块。因此成

为世界著名的“通古斯之谜”，吸引了许多中外科学家前往这个地区进

行考察和研究。

陨石可分为三类：石陨石、石铁陨石和铁陨石。其中以石陨石最多，约

占94%。同位素年龄测定陨石的年龄约为46亿年。

石陨石：密度为3-3.5/立方厘米。由硅酸盐矿物橄榄石、辉石、少量斜

长石和金属铁的微粒组成。可分为球粒陨石和无球粒陨石，前者含有直

径为1-2大小的陨石球粒，它是熔融物质快速冷凝的产物。这种结构在

地球上从未发现过。可能是在太阳系形成初期原始行星物质被原始太阳

的高温熔化后，在脱离太阳时迅速冷却而形成的。因此，玻璃质球粒的

成分就反映了太阳系形成初期原始行星的成分。

石铁陨石：密度约5.6-6/立方厘米，由铁镍和硅酸盐矿物组成。铁陨石：

密度约8-8.5/立方厘米。大约由80%-95%的金属铁和5%-20%的镍组成。