天然石材硬度級別之二--花崗巖和大理石
[ 發布日期：2016/4/14 8:41:22 ] 瀏覽人數： 3950
本次修訂將巖石的堅硬程度和巖體的完整程度各分五級，二者綜合又分五個基本質量等級。與國標《工程巖體分級標準》(GB50218-94)和《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)協調一致。
劃分出極軟巖十分重要，因為這類巖石不僅極軟，而且常有特殊的工程性質，例如某些泥巖具有很高的膨脹性；泥質砂巖、全風化花崗巖等有很強的軟化性(單軸飽和抗壓強度可等于零)；有的第三紀砂巖遇水崩解，有流砂性質。劃分出極破碎巖體也很重要，有時開挖時很硬，暴露后逐漸崩解。片巖各向異性特別顯著，作為邊坡極易失穩。事實上，對于巖石地基，特別注意的主要是軟巖、極軟巖、破碎和極破碎的巖石以及基本質量等級為V級的巖石，對可取原狀試樣的，可用土工試驗方法測定其性狀和物理力學性質。
舉例:
1 花崗巖，微風化：為較硬巖，完整，質量基本等級為Ⅱ級；
2 片麻巖，中等風化：為較軟巖，較破碎，質量基本等級為Ⅳ級；
3 泥巖，微風化：為軟巖，較完整，質量基本等級為Ⅳ級；
4 砂巖(第三紀)，微風化：為極軟巖，較完整，質量基本等級為V級；
5 糜棱巖(斷層帶)：極破碎，質量基本等級為V級。
巖石風化程度分為五級，與國際通用標準和習慣一致。為了便于比較，將殘積土也列在表A.0.3中。國際標準ISO／TC182／SCl也將風化程度分為五級，并列入殘積土。風化帶是逐漸過渡的，沒有明確的界線，有些情況不一定能劃分出五個完全的等級。一般花崗巖的風化分帶比較完全，而石灰巖、泥巖等常常不存在完全的風化分帶。這時可采用類似“中等風化-強風化’“強風化-全風化”等語句表述。同樣，巖體的完整性也可用類似的方法表述。第三系的砂巖、泥巖等半成巖，處于巖石與土之間，劃分風化帶意義不大，不一定都要描述風化。
關于軟化巖石和特殊性巖石的規定，與《94規范》相同，軟化巖石浸水后，其承載力會顯著降低，應引起重視。以軟化系數0.75為界限，是借鑒國內外有關規范和數十年工程經驗規定的。
石膏、巖鹽等易溶性巖石，膨脹性泥巖，濕陷性砂巖等，性質特殊，對工程有較大危害，應專門研究，故本規范將其專門列出。
巖石和巖體的野外描述十分重要，規定應當描述的內容是必要的。巖石質量指標RQD是國際上通用的鑒別巖石工程性質好壞的方法，國內也有較多經驗，《94規范》中已有反映，本次修訂作了更為明確的規定。
巖石是天然產出的具穩定外型的礦物或玻璃集合體，按照一定的方式結合而成。是構成地殼和上地幔的物質基礎。按成因分為巖漿巖、沉積巖和變質巖。其中巖漿巖是由高溫熔融的巖漿在地表或地下冷凝所形成的巖石，也稱火成巖；沉積巖是在地表條件下由風化作用、生物作用和火山作用的產物經水、空氣和冰川等外力的搬運、沉積和成巖固結而形成的巖石；變質巖是由先成的巖漿巖、沉積巖或變質巖，由于其所處地質環境的改變經變質作用而形成的巖石。
地殼深處和上地幔的上部主要由火成巖和變質巖組成。從地表向下16公里范圍內火成巖和變質巖的體積占95%。地殼表面以沉積巖為主，它們約占大陸面積的75%，洋底幾乎全部為沉積物所覆蓋。
巖石學主要研究巖石的物質成分、結構、構造、分類命名、形成條件、分布規律、成因、成礦關系以及巖石的演化過程等。它屬地質科學中的重要的基礎學科。
十八世紀末巖石學從礦物學中脫胎出來而發展成一門獨立的學科。在巖石學發展的初期，主要研究的是火成巖，到了十九世紀中葉才開始系統地研究變質巖，而沉積巖直到二十世紀初才引起人們的注意。目前巖石學正沿著巖漿巖石學、沉積巖石學和變質巖石學三個主要的分支方向發展。
古老巖石都出現在大陸內部的結晶基底之中。代表性的巖石屬基性和超基性的火成巖。這些巖石由于受到強烈的變質作用已轉變為富含綠泥石和角閃石的變質巖，通常我們稱為綠巖。如1973年在西格陵蘭發現了同位素年齡約38億年的花崗片麻巖。1979年，巴屯等測定南非波波林帶中部的片麻巖年齡約39億年左右。
加拿大北部的變質巖—阿卡斯卡片麻巖是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代測定表明阿卡斯卡片麻巖有將近40億年的年齡，從而說明某些大陸物質在地球形成之后幾億年就已經存在了。
最近，科學家在澳大利亞西南部發現了一批最古老的巖石，根據其中所含的鋯石礦物晶體的同位素分析結果，表明它們的“年齡”約為43億至44億歲，是迄今發現的地球上最古老的巖石樣本，根據這一發現可以推論，這些巖石形成時，地球上已經有了大陸和海洋。在地球誕生2億至3億年后，可能并不象人們所認為的那樣由熾熱的巖漿所覆蓋，而是已經冷卻到了足以形成固體地表和海洋的溫度。地球的圈層分異在距今44億年前可能就已經完成了。
目前在中國http://www.stonebuy.com發現的最古老巖石是冀東地區的花崗片麻巖，其中包體的巖石年齡約為35億年。
澳大利亞西部Warrawoona群中的微化石在形態結構上比較完整。它們究竟是藍藻還是細菌目前尚難確定。通常認為，早期疊層石是藍藻建造的，疊層石是藍藻存在的指示。如果35億年前就已經出現藍藻，則說明釋氧的光合作用早就開始了，這便引出一個問題：為什么直到20億年前大氣圈才積累自由氧呢？從35億年前到20億年前中間相隔15億年之久，為什么氧的積累如此緩慢？對此當然有不同的解釋。例如近年來已經發現疊層石也可能完全由光合細菌建造，或甚至由非光合細菌建造。
最古老生命存在的間接證據中較重要的是格陵蘭西部條帶狀鐵建造(BIF)和輕碳同位素。如果證據成立，則由此可推斷在38億年前的地球上已經出現進行釋氧光合作用的微生物，即類似藍藻的生物。根據Cloud的解釋，BIF是由光和微生物周期性地釋氧而引起亞鐵氧化為高價鐵沉積下來的。輕碳同位素也是光合作用的間接證據。但反對的意見認為，BIF形成所需的氧可以通過大氣中的水分子的光分解來提供，而輕碳同位素可能來自碳酸鹽的熱分解。
疊層石是前寒武紀未發生變質的碳酸鹽沉積中最常見的一種“準化石”，是由原核生物所建造的有機沉積。這種疊層狀的生物沉積構造是由于藍藻等低等微生物在其生命活動中，通過沉積物的捕獲和膠結作用發生周期性的沉積作用而形成的。根據Walter(1983)的統計，在澳大利亞、北美和南非三個不同大陸的11個地點發現了太古宙疊層石，其年齡都在25億年以上。晚元古代是地史上疊層石最繁盛的時期，其分布廣泛、形態多樣。后生動物出現以后疊層石驟然衰落。寒武紀至泥盆紀疊層石數量和分布范圍有限。泥盆紀以后疊層石只是殘存。現代海相疊層石只分布在澳大利亞、中美洲、中東等地的少數地區特殊環境中。
隕石是太陽系內小天體的珍貴標本，為研究太陽系的起源、演化和生命起源提供了寶貴的線索和資料。球粒隕石中不僅含有氨基酸，還有烴類、乙醇和其他可能形成保護原始細胞膜的脂肪族化合物。對生命起源的研究有較大意義。生物化學家David.W.Dreamer用默奇森隕石中得到的化合物制成了球形膜，這些小泡提供了氨基酸、核苷酸和其他有機化合物以及進行生命開始所必需的轉變環境。也就是說，當隕石撞擊地球時，產生形成生命所需的有機物及必需的環境。和生命起源于彗星的理論一樣，這是一種新的天外起源說。另外，康奈爾大學的C.Hyba指出，撞擊也可以用其它方式提供生命所需的原材料，來自一次隕石撞擊的熱和沖擊波可以在原始大氣中激發起合成有機化合物的化學反應。
隕石是降落到地球表面的小塊行星際物質撞入地球大氣圈后尚未被燒盡的流星體的殘片。在晴朗的夜晚，可以看到一線亮光劃過夜空，瞬間消失。這些彌漫在宇宙空間中的星際塵埃，如果被地球的引力捕獲便形成隕星；當它們以極快的速度進入地球大氣圈時與大氣發生摩擦、生熱、發光，一部分殘留下來落到地表就成為隕石。如果隕石在空中爆炸后象下雨一樣降落，就稱為隕石雨。1976年3月8日，我國吉林省降落過一次世界罕見的隕石雨，完整的隕石有100余塊,重2噸多，其中最大的一塊重達1770公斤，是世界上最大的石隕石。隕石來自星際空間，在1969年阿普羅11號在月球著陸并將月巖帶回地球以前，隕石是人們能直接加以觀察的唯一的外來天體。
近代史上最驚人的隕石墜落事件是1908年的通古斯事件。當時在前蘇聯西伯利亞通古斯方圓800公里的范圍內，都可見到了火光；在100公里范圍內，都聽到了轟隆巨響；在50公里范圍內，高大樹木全部被燒毀。很多人推測這次事件與隕石墜落有關，但奇怪的是至今沒有找到隕石碎塊。因此成為世界著名的“通古斯之謎”，吸引了許多中外科學家前往這個地區進行考察和研究。
隕石可分為三類：石隕石、石鐵隕石和鐵隕石。其中以石隕石最多，約占94%。同位素年齡測定隕石的年齡約為46億年。
石隕石:
密度為3-3.5克/立方厘米。由硅酸鹽礦物橄欖石、輝石、少量斜長石和金屬鐵的微粒組成。可分為球粒隕石和無球粒隕石，前者含有直徑為1-2毫米大小的隕石球粒，它是熔融物質快速冷凝的產物。這種結構在地球上從未發現過。可能是在太陽系形成初期原始行星物質被原始太陽的高溫熔化后，在脫離太陽時迅速冷卻而形成的。因此，玻璃質球粒的成分就反映了太陽系形成初期原始行星的成分。
石鐵隕石:
密度約5.6-6克/立方厘米，由鐵鎳和硅酸鹽礦物組成。
鐵隕石:
密度約8-8.5克/立方厘米。大約由80%-95%的金屬鐵和5%-20%的鎳組成。
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