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岩石声发射Kaiser点信号频带能量分布和分形特征研究

岩石声发射Kaiser点信号频带能量分布和分形特征研究
岩石声发射Kaiser点信号频带能量分布和分形特征研究

第29卷第11期 岩 土 力 学 V ol.29 No.11 2008年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2008

收稿日期:2007-06-18

基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50464002);江西省教育厅科技计划项目(2005-151)。

作者简介:赵奎,男,1969年生,博士,教授,主要从事岩石力学测试与工程稳定性分析方面的教学与研究工作。E-mail: yglmf_zk@https://www.sodocs.net/doc/3e16728571.html,

文章编号:1000-7598-(2008) 11-3082-07

岩石声发射Kaiser 点信号频带能量

分布和分形特征研究

赵 奎1,王更峰1,王晓军1,金解放1,邓 飞1

,2

(1. 江西理工大学 环境与建筑工程学院,江西 赣州 341000;2. 北京科技大学 土木与环境工程学院,北京 100083)

摘 要:通过单轴加载岩石破坏全过程声发射试验,根据Kaiser 效应原理采用参数法确定了Kaiser 点。在此基础上,首先采用小波包频带分解方法,对岩石声发射Kaiser 点信号的能量分布特征进行了研究,分析了砂岩声发射信号的不同频带能量分布规律,得到了Kaiser 点特征频带能量百分比大于相邻点的重要结论。其次,采用G-P 算法计算了声发射过程关联分维数,结果表明声发射过程不仅具有分形特征,而且Kaiser 点声发射信号关联分维数小于其相邻点,其结论可作为通过波形分析识别Kaiser 点的特征。

关 键 词:岩石声发射;Kaiser 效应;能量分布;小波包分析;关联分形维数 中图分类号:TU 454 文献标识码:A

Research on energy distributions and fractal characteristics of

Kaiser signal of acoustic emission in rock

ZHAO Kui 1

, WAHG Geng-feng 1

, WANG Xiao-jun 1, JIN Jie-fang 1, DENG Fei 1, 2

(1. Faculty of Environment and Architectural Engineering, Jiangxi Univesity of Science and Technology, Ganzhou 341000, China;

2. School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and technology Beijing, Beijing 100083, China)

Abstract: Acoustic emission tests of sandstone specimens under uniaxial compression are carried out; and Kaiser point is determined by parameter method according to the principle of Kaiser effect. First, based on the above testing results, the energy distribution of acoustic emission signals is studied by means of the wavelet packet analysis technique; and regularity of energy distributions for different frequency bands is analyzed. The results show that the energy percentage of dominant frequency band at Kaiser point is significantly higher than other points. Then, relevant fractal dimensions of acoustic emission process are obtained by using G-P algorithm. Results show that the acoustic emission process is of obvious fractal characteristics. And the minimum value of relevant fractal dimension is at Kaiser point. The conclusion can be used to identify the characteristics at Kaiser point by waveform analysis. Key words: acoustic emission in rock; Kaiser effect; energy distribution; wavelet packet analysis; relevant fractal dimension

1 引 言

在外载荷作用下岩石产生微破裂,一部分应变能以弹性波的形式释放出来,称为岩石的声发射(acoustic emission ,简称AE )[1]。当应力达到和超过历史最高水平后产生大量声发射,即岩石声发射的Kaiser 效应。根据Kaiser 效应原理在实验室测 量原岩应力,但由于地应力大小和方向不可能通过数学计算或模型分析的方法获得,而其他地应力测量方法如套孔应力解除法、水压致裂法等成本和施

工要求都比较高[2],因此,采用Kaiser 效应测量地应力的方法有着重要的理论和实践意义[3]。

采集和处理声发射信号的方法主要有两大类,一是以简化的波形特征参数表示信号的特征,再对这些波形特征参数进行分析和处理;二是对波形进行频谱分析[4]。目前岩石声发射测量地应力研究中普遍采用的是第1种方法[5?9],由于采用这种方法 确定Kaiser 点时,仅仅依靠记录的振铃计数率、能量计数率、振铃累计数等参数,根据这些参数随时间变化关系确定参数明显增加点为Kaiser 点,当记

第11期 赵 奎等:岩石声发射Kaiser 点信息号频带能量分布和分形特征研究

录的参数在Kaiser 点变化显著时较容易判断,变化不十分显著时则难以准确判断Kaiser 点。采用参数分析法研究岩石声发射时并不能利用声发射的全部信息和对声发射信号波形特征进行研究,这是岩石声发射技术仍是理论研究落后于工程实际的重要原因之一

[10]

岩石声发射信号具有瞬态性和多样性的特点,属于典型的非平稳信号。用小波分析处理非平稳随机信号目前已得到广泛的应用。相对于小波分析而言,小波包分析不但对低频部分进行分解,也对高频部分实施分解。小波包分解能根据信号特性和分析要求自适应地选择相应频带与信号频谱相匹配,是一种比小波分解更为精细的分解方法[11]。

本文采用参数分析法确定Kaiser ,再应用小波包分析的方法对Kaiser 点及其相邻点信号的能量分布规律进行研究,得到Kaiser 点及其相邻声发射点的信号在特征频带上能量分布的变化规律,将该规律可作为识别岩石声发射Kaiser 点的方法。大量试验表明,岩石、混凝土材料声发射过程都具有明显的分形特征[12?13],根据声发射参数的关联分维数的概念和计算方法,分析单轴加载岩石声发射试验获得的Kaiser 点及其相邻点声发射能量的关联分维数的特征,为岩石声发射确定Kaiser 点提供分形特征识别模式。

2 岩石声发射信号小波包能量分析

2.1 小波包频带分解

利用Matlab 提供的工具可实现小波包频带 分解,分解的层数视具体信号及声发射采集系统 的工作频带而定。本文所采用的声发射采集系统信号的采样频率设为 2 500 kHz ,则其奈奎斯特 (Nyquist )频率为1 250 kHz ,因此可以将信号分解到第4层,则第4层每个节点所对应的频带带宽为78.125 kHz 。值得注意的是,对于第4层按照自然数增加顺序排列的,其小波包分解的频率分布不是严格按照自然数的递增排列的,为了保持主要频率的单调递增的性质,需要对小波包分解后的系数重新排序,本文采用db3小波4层分解按频率大小顺序重新排序。

2.2 各频带的能量表征

将声发射分析信号分解到第4层,将4 j S ,所对

应的能量为记为4 j E ,,则有

[14] 2

2

4 4 1

()d m

j j j k

k E S t t x ===∑∫,,, (1) 式中:4 0122112j k x j k =?=L L ,(,

,,,;,,, m ,其中m 为信号的离散采样点数)为重构信号 4 j S ,的离散点的幅值。

将被分析信号的总能量记为0E ,则可得

15

04 0

j j E E ==∑, (2)

即得到各频带能量占被分析信号的总能量比例:

4 0

100 %j j E E E =

×, (3)

式中:40 1 2

21j =?L ,

,,,。通过上述公式计算可得到岩石声发射信号经小波包分解后各个不同频带的能量,即可得出Kaiser 点及其相邻点声发射的能量分布的规律。

2.3 Kaiser 点及其相邻点能量分布规律

本研究采用的岩芯采用现场套孔应力解除法得到的砂岩,加载系统采用中国科学院武汉岩土力学研究所研制的RMT-150C 型岩石力学试验系统,加载全过程中可同时采集应力、应变、时间等数据,并绘制相应关系图表;声发射系统采用WAE2002全波形多通道声发射检测仪及其分析系统。采样频率为 2 500 kHz ,可同时采集幅度、能量、振铃计

数、上升时间等参数,相关图设定为振铃计数和时间相关图。

本次试验加工了3个岩芯试件,得到2个试件的有效试验数据,其中有关采用参数分析法确定Kaiser 点的试验及小波包去噪处理的研究已另文撰写,不再赘述。

通过参数分析法得到 Kaiser 点信号,试件 A 和试件B 的Kaiser 点及其相邻点的声发射波形如 图1及图2所示,图1中4号点为Kaiser 点,而图2中 3 号点为 Kaiser 点。再根据小波包频带分解算 法,利用 db3 小波对试件 A 和 B 的 Kaiser 点信号 及其相邻点声发射信号进行尺度为4层的小波包分解得到各分解尺度的信号,根据式(1)~(3)得到Kaiser 点及其相邻点信号不同频带的能量分布。表1 和表 2是试件A 和试件B 在Kaiser 点及相邻点各频带能量百分比。表 1 和表 2 表明,试件 A 和试件B Kaiser 点在156.25~234.375 kHz 间的能量所占总能量的百分比分别为40.969 4 %和40.396 4 %,该频带可作为表征试件Kaiser 点声发射信号能量分布的特征频带。试件A 和试件B 的特征频带能量 百分比如图3所示,它表明了Kaiser 点特征频带能量百分比大于其相邻点该规律可作为判断Kaiser 点的一个依据。

3083

岩 土 力 学 2008年

(a )1号点 (b )2号点

(c )3号点 (d )4号点

(e )5号点 (f )6号点

(g )7号点 (h )8号点

图1 A 试件Kaiser 点及相邻点声发射信号波形图

Fig.1 Waveforms of AE signal at Kaiser and adjacent points of sample A

3 岩石声发射分形特征

3.1 岩石声发射能量分形维数的计算

分形维数是分形理论的基本量,其中关联维数是最常用的分形维数之一。岩石声发射信号是随时间变化所组成的序列集,本文采用关联维数研究岩石声发射分形特征。

Grassberger 和Procaccia 根据嵌入理论和重构相空间思想,提出了从时间序列直接计算关联维数的G-P 算法[15]。将声发射基本参数序列作为研究对象,则每一个声发射基本参数序列对应一个容量为n 的序列集[12]:

12{

}n X x x x =L ,,, (4)

采样点数

????幅值 / V

采样点数

幅值 / V

0.0250.0200.0150.0100.005

0?0.005?0.010?0.015?

0.020

0.020

0.0150.0100.005

0?0.005?0.010?0.015?0.020

幅值 / V

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500

采样点数

幅值 / V

0 500 1 000 1 500 2 000

2 500

采样点数

0.30.20.10?0.1?0.2?0.3?0.4

幅值 / V

0.030.020.010?0.01?0.02?0.03

500 1 000

1 500

2 000 2 500

采样点数

幅值 / V

0.060.040.020?0.02?0.04?0.06

0 500

1 000 1 500

2 000 2 500采样点数

幅值 / V

0.060.040.02

0?0.02?0.04?0.06

500 1 000

1 500

2 000 2 500

采样点数

0.0250.0200.0150.0100.005

0?0.005?0.010?0.015?0.020

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500

采样点数

幅值 / V

3084

第11期 赵 奎等:岩石声发射Kaiser 点信息号频带能量分布和分形特征研究

(a )1号点 (b )2号点

(c )3号点 (d )4号点

(e )5号点 (f )6号点

图2 B 试件Kaiser 点及相邻点声发射信号波形图

Fig.2 Waveforms of AE signal at Kaiser and adjacent points of sample B

表1 A 试件Kaiser 点及相邻点声发射信号不同频带能量百分比

Table 1 The energy percentage of AE signal at Kaiser and adjacent points of sample A

Kaiger 点及相邻点号

频带范围 /kHz 1 2 3 4 5 6 7 8

0~78.125 22.483 0 28.345 8 26.151 4 5.047 2 23.727 3 13.263 9 8.003 2 19.197 4 78.125~156.250 4.587 8 5.538 0 9.239 1 23.086 4 18.409 9 5.269 0 9.455 1 7.390 5 156.250~234.375 22.979 2 27.717 1 25.754 7 40.969 4 29.208 5 32.130 6 30.307 4 35.448 2 234.375~312.5 35.678 6 24.247 2 23.303 7 19.206 2 18.209 0 22.870 1 24.511 3 24.169 2 312.5~390.625 5.607 2 5.204 3 3.777 6 6.688 5 4.432 9 6.866 7 7.436 8 5.258 7 390.625~468.75 7.094 5 7.351 3 9.332 0 3.860 4 4.510 6 14.815 1 17.892 1 6.856 0 468.75~546.875 0.238 5 0.233 3 0.496 0 0.125 1 0.223 2 0.237 5 0.314 8 0.325 3 546.875~625 0.325 8 0.317 7 0.410 4 0.066 45 0.472 0 2.031 0 0.745 7 0.408 9 625~703.125 0.096 4 0.131 9 0.158 7 0.033 5 0.103 3 0.745 0 0.263 7 0.109 6 703.125~781.125 0.138 9 0.176 1 0.225 7 0.045 0 0.094 1 0.391 5 0.416 2 0.131 7 781.125~859.375 0.098 1 0.116 6 0.127 3 0.003 8 0.064 1 0.144 3 0.054 4 0.085 4 859.375~937.5 0.068 0 0.082 4 0.113 8 0.006 6 0.075 5 0.601 4 0.142 9 0.061 5 937.5~1 015.65 0.072 0 0.072 4 0.215 5 0.007 3 0.059 7 0.035 8 0.042 7 0.104 1 1 015.65~1 093.75 0.075 1 0.076 3 0.105 1 0.014 2 0.069 4 0.043 1 0.034 1 0.066 4 1 093.75~1 171.875

0.170 9

0.158 7

0.261 5

0.108 0

0.164 8

0.164 8

0.109 6

0.183 8

幅值 / V

0.03

0.020.010?0.01?0.02?0.03

0 500 1 000

1 500

2 000

2 500

采样点数

0.0250.0200.0150.0100.005

0?0.005?0.010?0.015?0.020

幅值 / V

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500

采样点数

0.4

0.30.20.10?0.1?0.2?0.3?0.4

幅值 / V

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500

采样点数

0.050.040.030.020.010?0.01?0.02?0.03?0.04?0.05

幅值 / V

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500

采样点数

0.0200.0150.0100.005

0?0.005?0.010?0.015?0.020幅值 / V

0 500 1 000

1 500

2 000 2 500

采样点数

0.0250.0200.0150.0100.005

0?0.005?0.010?0.015?0.020

幅值 / V

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500

采样点数

3085

岩 土 力 学 2008年

表2 B 试件Kaiser 点及相邻点声发射信号不同频带能量百分比

Table 2 The energy percentage of AE signal at Kaiser and adjacent points of sample B

Kaiger 点及相邻点号

频带范围 /kHz 1 2 3 4 5 6 0~78.125 13.334 0 19.289 6 1.980 9 8.777 6 18.198 4 15.848 6 78.125~156.250 4.977 0 5.758 5 2.986 3 3.849 9 6.670 4 5.293 2 156.250~234.375 28.885 3 27.051 7 40.396 4 33.368 8 23.415 2 27.255 1 234.375~312.5 35.082 1 31.272 3 32.927 6 35.393 8 33.839 9 33.410 0 312.5~390.625 5.971 0 4.438 1 6.893 7 5.387 8 4.312 6 5.202 5 390.625~468.75 10.070 6 10.573 6 12.896 0 11.799 2 10.942 8 11.014 5

468.75~546.875 0.276 3 0.281 2 0.204 8 0.210 0 0.608 5 0.455 4 546.875~625 0.338 5 0.251 3 0.771 7 0.380 4 0.426 8 0.371 2 625~703.125 0.118 1 0.094 3 0.153 5 0.094 2 0.182 0 0.127 2 703.125~781.125 0.165 7 0.174 6 0.167 4 0.115 7 0.257 9 0.171 0 781.125~859.375 0.070 9 0.094 1 0.040 8 0.035 9 0.128 3 0.079 3 859.375~937.5 0.068 8 0.064 0 0.114 3 0.061 6 0.106 5 0.105 5 937.5~1 015.65 0.086 9 0.080 0 0.004 4 0.035 4 0.172 8 0.082 1 1 015.65~1 093.75 0.068 1 0.066 5 0.008 7 0.026 0 0.110 2 0.081 5 1 093.75~1 171.875 0.173 5 0.191 0 0.187 3 0.194 5 0.248 3 0.216 8 1 171.875~1 250

0.313 4 0.319 4 0.266 3 0.269 1 0.373 5 0.286 2

图3 Kaiser 点及相邻点能量分布 Fig.3 Distribution of energy for AE signal

at Kaiser and adjacent points

本文将Kaiser 点及其相邻点的声发射信号幅值(能量)作为随时间变化的序列,每个点的序列的容量为2 048,即2048n =。由式(4)可构造一个m 维的相空间(m n <)。

取前m 个数作为m 维空间的一个向量:

112{ }m x x x =L ,,,X (5)

后移一个数再构成第2个m 维向量,依次类推,可构成1N n m =?+个向量。对应的关联函数为

2

11

1

[()][()]N N

i j i j W r k H r k ===??∑∑X X N

(6)

式中:H 为Heaviside 函数;r 为给定的尺度。为了

避免分散性,通常取

2

11

1()N N

i j

i j r k k

===?∑∑X X N (7)

式中:k 为比例系数。则可得到给定尺度下的一系列点:{ln [()

ln ()]}W r k r k ,。如果这些点为直线,则说明声发射能量序列在给定的尺度范围内具有分形特征,这些点回归直线的斜率就是声发射能量的关联维数D 。

3.2 相空间维数的确定

相空间维数对关联维数有一定的影响,在计算不同时刻岩石能量关联维数时,应采用相同的相空间维数。以A 试件为例,经计算得到相空间维数m 与关联维数D 的关系如图4所示。图4表明,关联维数随着相空间维数的增加而增加,当相空间维数4m >时,关联维数增加的梯度趋于稳定,本文确定相空间维数4m =。

图4 相空间维数与关联维数关系曲线

Fig.4 Relationship between phase space

and relevant dimensions

3.3 岩石声发射Kaiser 点能量分形特征

由图1和图2得到的声发射信号,提取每个点的幅值作为随时间变化的序列,计算得到的岩石声发射能量的分形特征如图5所示。结果表明,A 试件和B 试件的线性回归直线与原始数据的相关系数均大于0.96,说明岩石声发射过程释放的能量具有明显的分形特征,同时由于每个点的关联维数都不相同,说明了岩石声发射过程释放的能量值的自相似程度也不相同。

为了直观显现Kaiser 点及其相邻点的岩石声发射信号能量关联维数分布的规律,将这些点依次记作声发射序号并作为横坐标,对应的关联维数作为纵坐标,如图6所示,其中试件A 和试件B 的4,

2 3 4 5 6 7

相空间维数

关联维数

特征频带能量百分比 /%

1 2 3 4 5 6 7 8

声发射序号

试件

3086

第11期 赵 奎等:岩石声发射Kaiser 点信息号频带能量分布和分形特征研究

(1)1号点 (2)2号点 (3)3号点 (4)4号点

(5)5号点 (6)6号点 (7)7号点 (8)8号点

(a )A 试件

(1)1号点 (2)2号点 (3)3号点

(4)4号点 (5)5号点 (6)6号点

(b )B 试件

图5 相空间维数与关联维数关系曲线

Fig.5 Relationship between phase space and relevant dimensions

图6 Kaiser 点及相邻点关联维数分布

Fig.6 Distribution of relevant dimensions of AE signal

at Kaiser and adjacent points

3号点为Kaiser 点,可以看出Kaiser 点的声发射能 量关联维数小于其相邻点,由于关联分维数的降低标志着声发射过程有序度的提高[12],就声发射过程释放的能量而言,岩石声发射出现Kaiser 点附近的时间段内,Kaiser 点声发射过程有着较高的有序度。

上述Kaiser 点的声发射能量关联维数的特点可

以作为通过波形分析确定Kaiser 点的又一个判据。

4 结 语

通过单轴压缩岩石声发射试验,采用小波包频

关联维数

试件

声发射序号

1.5

1.00.50

l n W

关联维数D =1.655 5 相关系数R =0.995 7

1.8

2.0 2.2 2.4 2.6

ln r

l n W

关联维数D =1.655 5相关系数R =0.995 7

2.01.51.00.5

1.6 1.8

2.0

2.2 2.4 2.6

ln r

0.80.6

0.40.20.1

关联维数D =1.083 9 相关系数R =0.991 5

0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

ln r

l n W

1.5

1.0

0.5

l n W

关联维数D =1.675 2 相关系数R =0.996 2

1.4 1.6 1.8

2.0 2.2 2.4

ln r

关联维数D =2.323 8相关系数R =0.968 3

1.8

2.0 2.2 2.4 2.6 2.8

ln r 2.52.01.51.00.50

?0.5

l n W

2.01.51.00.5

关联维数D =2.034 2 相关系数R =0.982 0

1.8

2.0 2.2 2.4 2.6

ln r

l n W

关联维数D =1.983 7 相关系数R =0.986 1

l n W

关联维数D =1.977 7相关系数R =0.993 6

l n W

关联维数D =2.263 8相关系数R =0.961 2

l n W

关联维数D =0.939 1相关系数R =0.993 4

l n W

关联维数D =1.977 7 相关系数R =0.993 6

l n W

关联维数D =1.508 6相关系数R =0.986 1

l n W

关联维数D =1.620 9相关系数R =0.983 3

l n W

关联维数D =1.912 8相关系数R =0.981 9

l n W 3087

岩土力学2008年

带分解方法和G-P算法计算了声发射过程关联分维数,得到Kaiser点特征频带能量百分比大于相邻点,关联分维数小于其相邻点两个重要结论,这2个重要结论可作为用波形分析确定Kaiser点的依据,为通过岩石声发射测量地应力提供了新的研究方法。

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教科版四年级下册科学《认识几种常见的岩石》参考教案

2.认识几种常见的岩石 教学目标: 1.初步认识几种常见岩石的显著特征; 2.观察、描述、记录几种常见岩石的颜色、结构、构造,并能根据岩石的特征对照有关资料识别岩石; 3.认识到认真细致的观察、比较、记录和描述的重要,培养学生科学交流的质疑意识和互动有效性。 教学重点:观察、记录几种岩石的特征。 教学难点:根据岩石的特征对照资料识别岩石。 教学准备: 分组实验:每组6块岩石(为页岩、砂岩、花岗岩、石灰岩、大理岩、砾岩)、滴管、稀盐酸、用于清洗盐酸液的水杯一只、抹布一块、镊子两只、每人放大镜一块。 演示实验:岩石标本、滴管、稀盐酸、相关课件。 教学过程: 课前游戏: 1.我们先来玩一个说猜的游戏,老师描述一个同学的特征,大家猜猜他是谁?我们班有一位同学,长有头发、一双眼睛、一对鼻孔、一张嘴巴、二只耳朵,中等个子,他是谁? 2.只有描述出一位同学的显著特征,并且是独一无二的,才能容易猜得出。对吧? 3.那位同学能够超过老师,描述出一位同学的显著特征让大家猜,注意不能使用缺陷性描述,那样会伤害同学的自尊心,这要注意绝对不能。

4.学生相互描述、猜测。 5.看似简单的说猜游戏,看来也不是很容易,首先描述的同学要准确清晰的抓住显著特征,如果这方面很强,今后很容易成为画家、作家、律师、警察、设计师,当然还容易成为伟大的科学家。棒吧! 一、引入课题 上节课我们学习了《各种各样的岩石》,今天我们继续来研究岩石。(课件出示六块常见岩石:页岩、砂岩、石灰岩、砾岩、大理岩和花岗岩)(板书:认识几种常见的岩石) 二、进一步观察岩石 (一)观察实验指导 1.认识岩石就要讲究科学的观察方法,跟老师说说,大家都学会了哪些观察方法?根据学生回答,板书:看、闻、摸、尝、听……(很多岩石内有一定的毒素,不能尝,下课后还要记得洗手) 2.提问:除了用眼睛看外,还可以借助什么来看?为什么要用放大镜来观察?用放大镜可以观察岩石的什么? 3.今天我们就要用放大镜来观察岩石在构造和结构方面的显著特征,同时学习一个新的观察方法:(课件出示表格)同学们也可以看自己同步探究上的记录表。 岩石观察记录 岩石编号颜色有无层理、气孔、斑点、 条纹、生物痕迹等组成岩石的颗粒 是什么样的敲击听声音滴稀盐酸的反应 颗粒岩石种类 大小

三大岩石的主要特征以及类型知识分享

三大岩石的主要特征 以及类型

地球科学概论 地球上的岩石千变万化,它是一种或多种矿物的集合体,它是构成地壳的基本部分。按其成因可分为三大类:岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩。 一、三大岩石的主要特征以及类型 (一)、岩浆岩 岩浆岩又称火成岩,是由地壳下面的岩浆沿地壳薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的。岩浆是存在于地壳下面高温、高压的熔融状态的硅酸盐物质(它的主要成分是SiO2,还有其他元素、化合物和挥发成分)。岩浆内部的压力很大,不断向压力低的地方移动,以至冲破地壳深部的岩层,沿着裂缝上升,喷出地表;或者当岩浆内部压力小于上部岩层压力时迫使岩浆停留下,冷凝成岩。 1、岩浆岩的主要特征 ①构造特征:岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征,比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的,造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出,形成气孔状构造。当气孔十分发育时,岩石会变得很轻,甚至可以漂在水面,形成浮岩等; ②冷凝特征:岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的岩石,因此,具有反映岩浆冷凝环境和形成过程所留下的特征和痕迹,与沉积岩和变质岩有明显的区别。 2、岩浆岩的分类 依冷凝成岩时的地质环境的不同,将岩浆岩分为三类: 喷出岩(火山岩):岩浆喷出地表后冷凝形成的岩浆岩称为喷出岩。在地表的条件下,温度下降迅速,矿物来不及结晶或者结晶差,肉眼不易看清楚。如流纹岩、安山岩、玄武岩等; 浅成岩:岩浆沿地壳裂缝上升至距地表较浅处冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力小,温度下降较快,矿物结晶较细小。如花岗斑岩、正长斑岩、辉绿岩等;

深成岩:岩浆侵入地壳深处(约距地表3公里)冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力大,温度下降缓慢,矿物结晶良好。如花岗岩、正长岩、辉长岩等。 其中,深成岩和浅成岩又统称侵入岩。 (二)、变质岩 地壳中的原岩(包括岩浆岩、沉积岩和已经生成的变质岩),由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理和化学条件的变化,即在高温、高压和化学性活泼的物质(水气、各种挥发性气体和热水溶液)渗入的作用下,在固体状态下改变了原来岩石的结构、构造甚至矿物成分,形成一种新的岩石称为变质岩。变质岩不仅具有自身独特的特点,而且还保存着原来岩石的某些特征。 1、变质岩的主要特征 ①有的具有片理(片状)构造如片岩; ②有的呈片麻构造(未形成片状),岩石断面上看到各种矿物成带状或条状 等,如花岗片麻岩; ③有的呈板状构造,颗粒极小,肉眼难辨,如板岩。 2、变质岩的分类 大理岩:由方解石或白云石重新经过结晶而成的; 板岩:由页岩和粘土经过变质而形成原解理状的; 片岩:由片状、柱状岩石组成; 片麻岩:多由沉积岩和岩浆岩变质而成; 石英岩:由砂岩变质而成的等。 (三)、沉积岩 沉积岩,又称为水成岩,是由成层堆积于陆地或海洋中的碎屑、胶体和有机物等疏松沉积物团结而成的岩石。同时也是三种组成地球岩石圈的主要岩石之一(另外两种是岩浆岩和变质岩)。在地球地表,有70%的岩石是沉积岩,但如果从地球表面到16公里深的整个岩石圈算,沉积岩只占 5%。沉积岩主要包括有石灰岩、砂岩、页岩等。沉积岩中所含有的矿产,占全部世界矿产蕴藏量的80%。 1、沉积岩的主要特征

认识几种常见的岩石(一次修改稿)

认识几种常见的岩石 执教老师:台州市临海大洋小学徐寒英 教学目标: 科学概念: 1、初步认识板岩、砂岩、花岗岩、大理岩、石灰岩、砾岩等几种常见的显著特 征。 2、不同种类的岩石在结构和构造上有不同的特征。 过程与方法: 1、观察、记录、描述几种常见岩石的颜色、结构、构造。 2、根据岩石的特征对照有关资料识别岩石。 3、根据需要对岩石进行观察、比较、及查阅相关资料。 情感态度价值观: 1、认识到认真细致的观察、比较、记录和描述的重要。 2、通过说说猜猜的组织形式,培养学生科学交流的质疑意识和互动有效性。 3、培养收集、研究岩石的兴趣。 重点:观察、记录、描述几种岩石的特征。 难点:1、描述岩石。2、根据岩石的特征对照资料识别岩石。 分组实验:1号花岗岩、2号大理岩、3号石灰岩、4号板岩、5号砂岩、6号砾岩、镊子、滴管、滴瓶、稀盐酸、放大镜、水杯、湿毛巾、玻璃皿。演示实验:岩石标本、滴管、稀盐酸、滴瓶、玻璃皿、相关课件 课前游戏: 师:我们先来玩一个说说猜猜的游戏,老师描述出我们班某一位同学的体貌特征,请大家猜猜他是谁。他黑头发、两只眼睛、二只耳朵、一个鼻子、一张嘴,他是谁? 师:也就是说我们无法说出他具体是谁!那你觉得老师应该怎样描述?是啊!只有描述出这位同学区别于其他同学的,最好是独一无二的明显特征,别人才容易猜出来。 师:哪位同学能描述出某位同学的明显特征。 生:描述(2个) 师:(你成功了!说明你已经描述出这位同学的明显特征了,或是:这位同学还有没有最最明显的特点)现在改变一下方式,谁来描述让老师来猜,我能猜出来,你们就成功了!谁来描述? 生:描述。 师:说实话,老师还真不能一下子猜出来!能不能把这位同学最最明显的特点描述出来?看来说说猜猜的游戏,说的人一定要抓住明显的特征来描述。猜的人一定要熟悉、认识被猜的对象。 教学过程: 一、引入课题(1分) 有请今天说说猜猜的主角闪亮登场(出示:几种常见的岩石图片)它们是我们生活中常见的岩石,要说说猜猜这些岩石,首先得认识它们。(板书:认识几种常见的岩石) 二、观察岩石实验(9分) 1、讨论观察方法

野外三大类岩石简单识别

野外三大类岩石简单识别 肉眼对岩石进行分类和鉴定,除了在野外要充分考虑其产状特征外,在室内对手标本的观察上,最关键的是要抓住它的结构、构造、矿物组成等特征。具体步骤可为: (1)首先观察岩石的构造。因为构造从外貌上反映了它的成因类型:如具气孔、杏仁、流纹构造形态时,一定属于火成岩的喷出岩类;具有层理构造以及层面构造时,是沉积岩类;具板状、千枚状、片状或片麻状构造时,属于变质岩类。 三大类岩石的构造中,都有“块状构造”。比如火成岩中的石英斑岩,沉积岩中的石英砂岩,变质,岩中的石英岩,表面上似难区分,此时应结合岩石结构特征的观察进行分析:石英斑岩具火成岩的斑状结晶结构,其中的石英斑晶与基质矿物间呈结晶联结;而石英砂岩具有沉积岩的碎屑结构,碎屑之间呈胶结联结;另外,岩石中的石英颗粒本身也有显著差异----石英斑岩中的石英斑晶具有一定的结 晶外形,呈棱柱状或粒状;石英砂岩中的石英颗粒则呈浑圆状,玻璃光泽已经消失,用锤击或小刀刻划岩石中胶结不牢的部位时,可以看到石英颗粒与胶结物分离后在胶结物上留下的小凹坑。经过重结晶变质作用形成的石英岩,则往往呈致密状,肉眼分辨不出石英颗粒,且石质坚硬、性脆。 (2)对岩石结构的深入观察,可以对岩石进一步的分类。如火成岩中的深成侵入岩类多呈全晶质、显晶质、等粒状结构;而浅成侵入岩类则常呈斑状结晶结构。沉积岩中的碎屑岩、粘土岩、生物化学岩(如

砾岩、砂岩、页岩、石灰岩等)的区分,主要是根据组成物质颗粒的大小,成份及其联结方式。 (3)岩石的矿物组成和化学成份的分析,对岩石的命名和分类也是不可缺少的,特别是与火成岩的命名关系尤为密切。如斑岩和玢岩,同属火成岩中的浅成岩类,其主要区别在于矿物成份。斑岩中的斑晶矿物主要是正长石和石英,玢岩中的斑晶矿物主要是斜长石和黑色矿物。沉积岩中的次生矿物如方解石、白云石、高岭石、石膏、褐铁矿等不可能存在于新鲜的火成岩中。变质矿物如绿泥石、滑石、石棉、石榴子石、红柱石等,则为变质岩所特有。因此,根据某些矿物成分的分析,也可以初步判定岩石的类别。 (4)在岩石命名方面,如果由多种矿物成分组成,则以含量最多的矿物与岩石的基本名称紧紧相连,其他较次要的矿物,按含量多少依次向左排列,如“角闪斜长片麻岩”,说明其矿物组成是以斜长石为主,并有相当数量的角闪石,其他火成岩、沉积岩的多元命名涵意也是如此。 (5)最后应注意的是在肉眼鉴定岩石标本时,常常有许多矿物成份难于辨认。如具隐晶质结构或玻璃质结构的火成岩,泥质或化学结构的沉积岩,以及部分变质岩,由结晶细微或非结晶的物质成份组成,一般只能根据颜色深浅、坚硬性、比重大小和“盐酸反应”等进行初步的判断,火成岩中深色成份为主的,常为基性岩类:浅色成份为主的常为酸性岩类。沉积岩中较坚硬的多为硅质胶结的或硅质成分的岩

三大岩石的主要特征以及类型

地球科学概论 地球上的岩石千变万化,它是一种或多种矿物的集合体,它是构成地壳的基本部分。按其成因可分为三大类:岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩。 一、三大岩石的主要特征以及类型 (一)、岩浆岩 岩浆岩又称火成岩,是由地壳下面的岩浆沿地壳薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的。岩浆是存在于地壳下面高温、高压的熔融状态的硅酸盐物质(它的主要成分是SiO2,还有其他元素、化合物和挥发成分)。岩浆内部的压力很大,不断向压力低的地方移动,以至冲破地壳深部的岩层,沿着裂缝上升,喷出地表;或者当岩浆内部压力小于上部岩层压力时迫使岩浆停留下,冷凝成岩。 1、岩浆岩的主要特征 ①构造特征:岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征,比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的,造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出,形成气孔状构造。当气孔十分发育时,岩石会变得很轻,甚至可以漂在水面,形成浮岩等; ②冷凝特征:岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的岩石,因此,具有反映岩浆冷凝环境和形成过程所留下的特征和痕迹,与沉积岩和变质岩有明显的区别。2、岩浆岩的分类 依冷凝成岩时的地质环境的不同,将岩浆岩分为三类: 喷出岩(火山岩):岩浆喷出地表后冷凝形成的岩浆岩称为喷出岩。在地表的条件下,温度下降迅速,矿物来不及结晶或者结晶差,肉眼不易看清楚。如流纹岩、安山岩、玄武岩等; 浅成岩:岩浆沿地壳裂缝上升至距地表较浅处冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力小,温度下降较快,矿物结晶较细小。如花岗斑岩、正长斑岩、辉绿岩等; 深成岩:岩浆侵入地壳深处(约距地表3公里)冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力大,温度下降缓慢,矿物结晶良好。如花岗岩、正长岩、辉长岩等。 其中,深成岩和浅成岩又统称侵入岩。

认识几种常见的岩石

《认识几种常见的岩石》教学设计 【设计意图】 自然界的岩石种类是数不胜数的,面对这些岩石,学生该如何去辨别呢?这节课的标题是《认识几种常见的岩石》,通过观察,对比资料,这节课认识了这几种常见的岩石,但是时间一久,学生又马上会忘记。所以,这节课我在设计时把核心目标定位在“方法”上——通过观察几种常见的岩石,初步尝试像科学家那样用科学系统的方法来辨别岩石。希望通过活动,学生能认识其中的几种岩石,但最重要的还是学生尝试并初步学会这种方法的使用。 【教材分析】: (一)背景和目标 本课指导学生认识几种常见的岩石一页岩、砂岩、花岗岩、石灰岩、大理岩的特征。在观察上,不再只停留在颜色、光滑还是粗糙、是否透明等这些常见的物质属性方面,而是要进一步从岩石的结构、构造等方面进行观察。这是由于岩石是在各种不同地质条件作用下产生的,是按一定的结构和构造构成的,由矿物组合而成的矿物集合体。页岩、砂岩、花岗岩、石灰岩、大理岩这几种岩石从成因上分类分别属于沉积岩、岩浆岩、变质岩,在结构和构造上有显著的不同。通过本课教学,不仅认识这几种岩石的特性,还要进一步提高学生的观察能力和探究能力。这将为今后理解岩石的特性和成因之间的关系奠定一定的基础。 本课内容分为两部分:一是“进一步观察岩石”,二是“怎样识别它们”。 (二)教学准备: 1、分组实验器材:标签或记号笔。 2、教师演示器材:页岩、砂岩、花岗岩、石灰岩、大理岩,滴管、稀盐酸、放大镜、岩石标本,滴管、稀盐酸,有关岩石用途的课件。 (三)教材说明 本课的重点是观察、记录几种岩石的特征。难点是根据岩石的特征对照资料识别它们。 第一部分:进一步观察岩石 在第一课初步了解到岩石的外部特征后,本课通过对几种常见岩石的观察和识别,指导学生进一步学习观察岩石的方法。教材选用的是页岩、砂岩、石灰岩、砾岩、花岗岩、大理岩。为什么选用这几种岩石呢,因为这几种岩石比较普遍又容易找到,还被人们在生产和生活中广泛应用。从成因上分类,它们分属沉积岩、岩浆岩、变质岩,在结构和构造上特征明显。 “进一步观察岩石”的活动有两个目的:一是指导学生学习新的观察方法,二是引导学生关注岩石的本质特征,比如结构、构造等。结构主要指组成岩石的矿物颗粒的颜色、形状、大小,以及相互关系等。构造主要指各组成岩石的矿物的排列方式和充填方式所赋予

三大类岩石的比较

三大类岩石的比较 自然界中矿物以一定的规律由一种或多种组成的集合体,称为岩石。有些岩石是由一些矿物组成,如纯大理岩是由方解石组成;而多数是由两种以上矿物组成,如花岗岩是由正长石、云英和云母等多种矿物组成。 岩石是组成地壳的主要物质成分。自然界的岩石种类很多,按不同的成因可分为三类,即岩浆岩、沉积岩和变质岩。 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,也称火成岩或喷出岩。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公里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。 1、三大类岩石的形成成因及其相关作用: (1)、岩浆岩 岩浆在地下深处有很高的压力和温度。当构造运动使岩石圈局部压力降低时,岩浆就向岩石圈压力降低的方向运移。由于运移途中物理、化学条件的变化,岩浆也不断改变自己的性质和成分,最后岩浆上升到地壳上部或喷出地表,冷凝成岩石。包括岩浆的形成、运移和冷凝成岩的整个活动过程,称为岩浆作用。由岩浆冷凝而成的岩石叫岩浆岩,岩浆岩约占地壳总质量的95%,是三大类岩石的主体。岩浆作用包括喷出作用(火山活动)和侵入作用,分别生成喷出岩(火山岩)和侵入岩。 岩浆喷出地表的活动称为喷出作用,由岩浆喷出作用形成的岩石称为喷出岩。岩浆喷出物有气体、液体和固体三类: ○1气体喷出物。岩浆在向上运移的过程中,由于压力逐渐降低,溶解在岩浆中的挥发物就以气体形式分离出来而成为岩浆喷发的前导。气体喷出物以水蒸气为主(一般占60%~90%),还有CO2、S、硫化物以及少量的HCl、HF、NaCl、NH4Cl等。

(完整版)三大类岩石的区别

三大类岩石的区别 一、三大类岩石的概念: 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,也称火成岩或喷出岩。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公里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。 二、三大类岩石概述 变质岩是在地球内力作用,引起岩石构造的变化和改造产生的新型岩石。这些力量包括温度、压力、应力变化、化学成分。固态岩石因地球内部压力和温度作用,发生物质成分迁移和重结晶形成新矿物组合,占地壳总体积约27.4%。变质岩的家族非常庞大,其种类远多于火成岩和沉积岩。以表征可分为板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、粒状岩石等5大类。通过研究变质岩,可了解地球早期历史,研究各种地下深处的信息,推测出地球内部岩石和结构状况,以及地壳热历史、变质原岩的面貌等许多科学信息。同时,研究变质岩,可指导人们找寻相关矿产资源。其主要作用有建筑及装饰材料、工艺品原料、非金属工业原料等,另外变质岩中直接产出金属矿产,可说我们人类的生存是离不开变质岩的。 岩浆岩主要由硅酸盐矿物组成,还常含微量磁铁矿等副矿物。根据岩石SiO2含量,可分为四大类:SiO2<45%的超基性岩;SiO2=45~52%的基性岩;SiO2=52~65%的中性、碱性岩;SiO2>65%的酸性岩。岩石碱度指岩石中碱的饱和程度,岩石碱度与碱含量多少有一定关系。另外矿物成分也是岩浆岩分类的依据之一,因为岩浆岩中常见的一些矿物的成分和含量由于岩石类型不同而随之发生有规律的变化。另外,根据岩石侵入到地下还是喷出地表,岩浆岩又可以分为侵入岩和喷出岩。每个大类的侵入岩和喷出岩在化学成分上一致,仅由于形成环境不同,

认识几种常见的岩石》

《认识几种常见的岩石》教学设计 一、本课时所属单元教学内容概述,本课时在单元中的位置 《认识几种常见的岩石》是四年级下册第四单元的第二课,第四单元可分两块内容“岩石”和“矿物”,前三节课主要探究“岩石”后三节课主要探究“矿物”,前三节探究“岩石”课是相互联系,逐步深入的。第一课“各种各样的岩石”就是让学生基于生活经验和已有知识水平,运用多种感官方法对岩石进行观察,获取岩石在表面的信息和一些有关岩石外部的特征,能根据一定的特点对岩石进行简单的分类。第二课“认识几种常见的岩石”是在学生学会运用多种方法观察岩石外部特征基础上深入观察岩石的结构和颗粒,并采用不同的方法(借助工具和实验)来观察岩石,初步认识常见的几种岩石的显著特征,并利用这些显著的特征,根据资料能够对岩石进行识别,初步了解构成岩石的颗粒,为第三课“岩石的组成”打下学习基础,第三课则更深入地让学生分析构成岩石的颗粒即岩石构成岩石的矿物。 本节课围绕两个探究活动展开:一是进一步观察岩石。对页岩、花岗岩、大理岩、石灰岩等几种常见的岩石进行进一步的观察,以了解岩石的结构和构造为主要的观察目的,通过新的观察方法和简单的实验,认识几种常见岩石的显著特征,关注岩石的本质特征。二是怎样识别岩石。要求学生在进一步观察岩石的基础上,综合概括不同编号岩石的显著特征,并根据岩石的显著特征,对照岩石资料来识别岩石,最后验证自己的判断。 二、学情分析 科学概念方面:学生在生活中已经积累了部分对岩石的了解,并且通过第一课的学习,知道需要用多种方法观察岩石,如何比较准确地描述岩石的特征,知道岩石在颜色、花纹、手感等方面有各自的特点,并能根据特点对岩石进行分类。 科学探究方面:通过近两年的科学课的学习,学生已初步具有观察、描述、交流能力;已有初步收集信息和处理信息(特别是通过观察与实验获取信息)的能力,理解收集、处理信息的技术对科学探究的意义;能具有表达和交流的能力,认识表达和交流对科学发展的意义。学生初步形成描述能力和综合概括的能力。然而在实际过程中,让学生真正去正确描述岩石的特征,关注岩石本质特征是困难的,学生的观察很容易只停留在对岩石外在特点的观察和描述上。如何悉心指导学生使用新的观察方法和简单的实验,引导学生要关注岩石本质特征就是本课教学设计的关键所在。 情感态度方面:四年级学生初步具有勇于创新,独立思考,敢于提出自己的新见解;尊重反映客观事实和客观规律的科学原理;依据客观事实的出结论,能够根据科学事实修正自己的观点;有一定的合作意识。但还往往容易以原有的经验判断甚至想象来代替实际科学实验情况,因此要在课堂中强调科学活动的实证精神的培养。 三、教学目标 科学概念: 1.初步认识页岩、砂岩、花岗岩、大理岩、石灰岩、砾岩、等几种常见岩石的显著特征及用途。 2.不同成因的岩石在结构和构造上有不同的特征。岩石的特征和他的成因有关。 过程与方法: 1.观察、记录、描述几种常见岩石的颜色、结构、构造。 2.根据岩石的显著特征对照有关资料识别岩石。 3.根据需要对岩石进行观察、比较、及查阅相关资料。 情感态度价值观: 1.认识到认真细致地观察、比较、记录、描述的重要性。 2.通过组内分工合作,描述汇报,培养学生合作、交流、质疑意识。 3.培养收集、研究岩石的兴趣。培养学生仔细观察、比较、认真记录的科学态度,以及积极探究的精神。 四、教学重、难点 教学重点:观察、记录、描述几种岩石的特征。 教学难点:根据岩石的特征对照资料识别岩石。

几种常见岩石的辨别和描述

几种常见岩石的辨别和描述(野外编录) 三种常见的岩浆岩: 1.花岗岩是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和黑云母,颜色较浅,以灰白色和肉红色最为常见,具有等粒状和块状构造。花岗岩既美观抗压强度又高,是优质建筑材料。 2.橄榄岩侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石,深绿色或绿黑色,比重大,粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩,镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。 3.玄武岩一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主,黑色或灰黑色,具有气孔构造和杏仁状构造,玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。 (沉积岩) 又叫“水成岩”。是在常温常压条件下岩石遭受风化作用的破坏产物,或生物作用和火山作用的产物,经过长时间的日晒、雨淋、风吹、浪打,会逐渐破碎成为砂砾或泥土。在风、流水、冰川、海浪等外力作用下,这些破碎的物质又被搬运到湖泊、海洋等低洼地区堆积或沉积下来,形成沉积物。随着时间的推移,沉积物越来越厚,压力越来越大,于是空隙逐渐缩小,水分逐渐排出,再加上可溶物的胶结作用,沉积物便慢慢固结而成岩石,这就是沉积岩。沉积岩分布极广,占陆地面积的75%,是构成地壳表层的主要岩石。四种常见的沉积岩: 1.砾岩一种颗粒直径大于2毫米的卵石、砾石等岩石和矿物胶结而成的岩石,多呈厚层块状,层理不明显,其中砾石的排列有一定的规律性。 2.砂岩颗粒直径为0.1~2毫米的砂粒胶结而成的岩石。分布很广,主要成分是石英、长石等,颜色常为白色、灰色、淡红色和黄色。

3.页岩由各种黏土经压紧和胶结而成的岩石。是沉积岩分布最广的一种岩石,层理明显,可以分裂成薄片,有各种颜色,如黑色、红色、灰色、黄色等。 4.石灰岩俗称“青石”,是一种在海、湖盆地中生成灰色或灰白色沉积岩。主要由方解石的微粒组成,遇稀盐酸会发生化学反应,放出气泡。石灰岩的颜色多为白色、灰色及黑灰色,呈致密块状。 变质岩:地壳中的火成岩或沉积岩,由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化,使其成分、结构、构造发生一系列改变,这种促成岩石发生改变的作用称为变质作用。由变质作用形成的新岩石叫做变质岩,例如由石英砂岩变质而成的石英岩,由页岩变质而成的板岩,由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。变质岩常有片理构造。三种常见的变质岩: 1.大理岩由石灰岩或白云岩重结晶变质而成。颗粒比:石灰岩粗,矿物成分主要为方解石,遇酸剧烈反应,一般为白色,如含不同杂质,就有各种不同的颜色。大理岩硬度不大,容易雕刻,磨光后非常美观,常用来做工艺装饰品和建筑石材。 2.板岩由页岩和黏土变质而成。颗粒极细,矿物成分只有在显微镜下才能看到。敲击时发出清脆的响声,具有明显的板状构造。板面微具光泽,颜色多种多样,有灰、黑、灰绿、紫、红等,可用做屋瓦和写字石板。 3.片麻岩多由岩浆岩变质而成。晶粒较粗,主要矿物成分为石英、长石、黑云母、角闪石等。矿物颗粒黑白相间,呈连续条带状排列,形成片麻构造。岩性坚,但极易风化破碎。 C、(矿物) 是地壳内外各种岩石和矿石的组成部分,是具有一定的化学成分和物理性质的自然均一体。大部分矿物是固体,也有的是液体(如自然汞、石油)或气

三大类岩石特征比较 三大类岩石的比较

对岩浆岩的观察,一般是观察其颜色、结构、构造、矿物成分及其含量,最后确定其岩石名称。肉眼鉴定岩浆岩,首先看到的就是颜色。颜色基本可以反映出岩石的成分和性质。 对岩浆岩进行肉眼鉴定 第一步是要依据其颜色大致定出属于何种岩类。比如,若是浅色,一般为酸性岩(花岗岩类)或中性岩(正长岩类); 若是深色,一般为基性岩或超基性岩。由酸性岩到基性岩,深色矿物的含量逐渐增多,岩石的颜色也就由浅到深。同时还要注意区别岩石新鲜面的颜色和风化后的颜色。还可根据其中暗色矿物与浅色矿物的相对含量来进行描述,如暗色矿物含量超过60%者为暗色岩,在30—60%者为中色岩,在30%以下者为浅色岩。 第二步是观察岩浆岩的结构与构造。据此,便可区分出是属深成岩类、浅成岩类或是喷出岩类。根据岩石中各组分的结晶程度,可分为全晶质、半晶质和玻璃质等结构。不仅要对全晶质的结构区分出显晶质或隐晶质结构,还要对其中的显晶质结构岩石按其矿物颗粒大小,进一步细分出等粒、不等粒、粗粒或细粒等结构。对具有斑状结构的岩石要描述斑晶成分、基质的成分及结晶程度。假如岩石中矿物颗粒大,呈等粒状、似斑状结构,则属深成岩类; 假如矿物颗粒微细致密,呈隐晶质、玻璃质结构,则一般皆属喷出岩类;

假如岩石中矿物为细粒及斑状结构,即介于上述两者之间,属于浅成岩类。观察岩石中矿物有无定向排列,进而就能推断岩石的形成环境,含挥发组分多少以及岩浆流动的方向。若无定向排列称之为块状构造; 若有定向排列,则可能是流纹构造、气孔构造或条带状构造。深成岩、浅成岩大多是块状构造; 喷出岩则为流纹构造和气孔构造等。对于岩石中有规律排列的长柱状矿物、气孔捕虏体等均要观测其方向。对于那些在接触面上有规则排列的片状矿物,要描述其组成成分,并测其产状要素。 第三步是观察岩浆岩的矿物成分。矿物成分是岩石定名最重要的依据。岩浆岩类别是根据SiO2含量百分比确定的,而SiO2含量可在岩石矿物成分上反映出来。假如有大量石英出现,说明是酸性岩; 如果有大量橄榄石存在,则表明是超基性岩; 如果只有微量或根本没有石英和橄榄石,则属中性岩或基性岩。假如岩石中以正长石为主,同时所含石英又很多,就可判定是酸性岩; 倘若以斜长石为主,暗色矿物又多为角闪石,属于中性岩;

三大类岩石识别

一)岩浆岩的观察与描述 对岩浆岩的观察,一般是观察其颜色、结构、构造、矿物成分及其含量,最后确定其岩石名称。肉眼鉴定岩浆岩,首先看到的就是颜色。颜色基本可以反映出岩石的成分和性质。 对岩浆岩进行肉眼鉴定 ● 第一步是要依据其颜色大致定出属于何种岩类。比如,若是浅色,一般为酸性岩(花岗岩类)或中性岩(正长岩类);若是深色,一般为基性岩或超基性岩。由酸性岩到基性岩,深色矿物的含量逐渐增多,岩石的颜色也就由浅到深。同时还要注意区别岩石新鲜面的颜色和风化后的颜色。还可根据其中暗色矿物与浅色矿物的相对含量来进行描述,如暗色矿物含量超过60%者为暗色岩,在30—60%者为中色岩,在30%以下者为浅色岩。 ● 第二步是观察岩浆岩的结构与构造。据此,便可区分出是属深成岩类、浅成岩类或是喷出岩类。根据岩石中各组分的结晶程度,可分为全晶质、半晶质和玻璃质等结构。不仅要对全晶质的结构区分出显晶质或隐晶质结构,还要对其中的显晶质结构岩石按其矿物颗粒大小,进一步细分出等粒、不等粒、粗粒或细粒等结构。对具有斑状结构的岩石要描述斑晶成分、基质的成分及结晶程度。假如岩石中矿物颗粒大,呈等粒状、似斑状结构,则属深成岩类;假如矿物颗粒微细致密,呈隐晶质、玻璃质结构,则一般皆属喷出岩类;假如岩石中矿物为细粒及斑状结构,即介于上述两者之间,属于浅成岩类。观察岩石中矿物有无定向排列,进而就能推断岩石的形成环境,含挥发组分多少以及岩浆流动的方向。若无定向排列称之为块状构造;若有定向排列,则可能是流纹构造、气孔构造或条带状构造。深成岩、浅成岩大多是块状构造;喷出岩则为流纹构造和气孔构造等。对于岩石中有规律排列的长柱状矿物、气孔捕虏体等均要观测其方向。对于那些在接触面上有规则排列的片状矿物,要描述其组成成分,并测其产状要素。 ● 第三步是观察岩浆岩的矿物成分。矿物成分是岩石定名最重要的依据。岩浆岩类别是根据SiO2含量百分比确定的,而SiO2含量可在岩石矿物成分上反映出来。假如有大量石英出现,说明是酸性岩;如果有大量橄榄石存在,则表明是超基性岩;如果只有微量或根本没有石英和橄榄石,则属中性岩或基性岩。假如岩石中以正长石为主,同时所含石英又很多,就可判定是酸性岩;倘若以斜长石为主,

认识几种常见的岩石(优秀教案)

课题:认识几种常见的岩石 教学目标: 知识目标: 1、初步认识页岩、砂岩、花岗岩、大理岩、石灰岩、砾岩等几种常见的显著特 征; 2、不同种类的岩石在结构和构造上有不同的特征; 过程目标: 1、观察、描述、记录几种常见岩石的颜色、结构、构造; 2、根据岩石的特征对照有关资料识别岩石; 3、根据需要对岩石进行观察、比较、及查阅相关资料; 情感目标: 1、认识到认真细致的观察、比较、记录和描述的重要。 2、通过说说猜猜的组织形式,培养学生科学交流的质疑意识和互动有效性。 重点:观察、记录几种岩石的特征 难点:根据岩石的特征对照资料识别岩石 分组实验:页岩、砂岩、花岗岩、石灰岩、大理岩、砾岩、镊子、滴管、稀盐酸、放大镜、每组用于清洗滴稀盐酸的岩石的水杯一只、毛巾一块。 演示实验:岩石标本、滴管、稀盐酸、相关课件、执教班级学生照片三张 课前游戏: 师:我们先来玩一个说说猜猜的游戏,老师描述出我们班一个同学的特征,大家猜猜他是是谁。 师:我们班有一位同学,黑头发、一双眼睛、一对鼻孔、一张嘴巴、二只耳朵,喜欢运动,它是谁? 师:是啊!只有描述出这位同学区别于其他同学的,最好是独一无二的明显特征,才容易猜得出来。 师:哪位同学能够超过老师,描述出一位同学的明显特征,注意绝对不能使用缺陷性描述,那样会伤害同学的自尊心。 生:相互描述 师:同学们描述让老师来猜,我能猜出来,你们就成功了!有谁来试试。

生:描述。 师:看似简单的说说猜猜,看来也不是很容易,首先我们得认识他,再是描述的同学要准确清晰的抓住明显的特征来描述。(我们四()的同学真够厉害的,你们的绝招是什么? 生:平时观察得仔细,又能准确地抓住明显的特征来描述。 教学过程: 一、引入课题(2分) 师:(出示一块东坡肉大理岩的图片)认识它吗? 生:是岩石(板书:岩石)。 师:今天我们要说说猜猜的主角不是这块岩石,(出示:几种常见的岩石)而是几种常见的岩石,要说说猜猜这些岩石之前,首先得认识它们。(板书:认识几种常见的岩石) 二、观察岩石实验(8分) (一)实验观察指导 师:认识岩石就必须有科学的观察方法,我们已经学过了哪些观察方法? 生:阐述科学的观察方法。(板书:看、闻、摸、尝、敲击) 师:很多岩石内有一定的毒素,不但不能尝,下课后,还要记得洗手。看可以看岩石的什么?我们还可以借助什么工具来看?(板书:借助工具:放大镜) 用放大镜可以观察岩石的什么?猜猜看! 生:观察岩石的表面特征。 师:其实,利用放大镜还可以观察岩石的很多显著特点:(出示记录单)同学们也可以看自己手上的记录表。 岩石观察记录表

小学科学:认识几种常见的岩石

《认识几种常见的岩石》教学设计 台州市临海大洋小学徐寒英 【教材分析】 《认识几种常见的岩石》是四年级下册第四单元的第二课,第四单元可分两块内容“岩石”和“矿物”,前三节课主要探究“岩石”后三节课主要探究“矿物”,前三节探究“岩石”课是相互联系,逐步深入的。第一课“各种各样的岩石”就是让学生基于生活经验和已有知识水平,运用多种感官方法对岩石进行观察,获取岩石在表面的信息和一些有关岩石外部的特征,能根据一定的特点对岩石进行简单的分类。第二课“认识几种常见的岩石”是在学生学会运用多种方法观察岩石外部特征基础上深入观察岩石的结构和颗粒,并采用不同的方法(借助工具和实验)来观察岩石,初步认识常见的几种岩石的显著特征,并利用这些显著的特征,根据资料能够对岩石进行识别,初步了解构成岩石的颗粒,为第三课“岩石的组成”打下学习基础,第三课则更深入地让学生分析构成岩石的颗粒即岩石构成岩石的矿物。 本节课围绕两个探究活动展开:一是进一步观察岩石。对板岩、花岗岩、大理岩、石灰岩等几种常见的岩石进行进一步的观察,以了解岩石的结构和构造为主要的观察目的,通过新的观察方法和简单的实验,认识几种常见岩石的显著特征,关注岩石的本质特征。二是识别岩石。要求学生在进一步观察岩石的基础上,综合概括不同编号岩石的显著特征,并根据岩石的显著特征,对照岩石资料来识别岩石,最后验证自己的判断。 【教学目标】 科学概念: 1、初步认识板岩、砂岩、花岗岩、大理岩、石灰岩、砾岩等几种常见岩石的显著特征。 2、不同种类的岩石在结构和构造上有不同的特征。 过程与方法: 1、观察、记录、描述几种常见岩石的颜色、结构、构造。 2、根据岩石的显著特征对照有关资料识别岩石。 3、根据需要对岩石进行观察、比较、及查阅相关资料。 情感态度价值观: 1、认识到认真细致地观察、比较、记录、描述的重要性。 2、通过组内分工合作,描述汇报,说说猜猜的组织形式,培养学生合作、交流、质疑意识。 3、培养收集、研究岩石的兴趣。 【教学重难点】 重点:观察、记录、描述几种岩石的特征。 难点:根据岩石的特征对照资料识别岩石。 【教学准备】 1、分组实验:1号花岗岩、2号大理岩、3号石灰岩、4号板岩、5号砂岩、6号砾岩、镊 子、滴管、滴瓶、稀盐酸、放大镜、碟子、水杯、湿毛巾。 2、演示实验:岩石标本、滴管、稀盐酸、滴瓶、碟子、相关课件 【教学过程】 一、引入课题 (出示:几种常见的岩石图片)它是我们生活中常见的岩石,要说说猜猜这些岩石,首先得认识它们。 二、观察岩石实验 1、(出示:花岗岩、砾岩)讨论观察方法 2、交流反馈 3、指导滴稀盐酸的方法 4、讨论观察记录表

如何用肉眼辨别三大类岩石

如何用肉眼辨别三大类 岩石 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

如何用肉眼辨别三大类岩石在固体地球表面,岩石是构成地貌、形成土壤的物质基础,也是地球上生命赖以生存的物质基础。根据成因不同,可将岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。在野外,可以根据岩石的外观特征如颜色、结构(组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形状及矿物之间结合关系等)、构造(组成岩石的矿物集合体的大小、形状、排列和空间分布等)以及粒度(指碎屑颗粒的大小)、圆度(指碎屑颗粒的棱角被磨蚀圆化的程度)、球度(碎屑颗粒接近球体的程度)等用肉眼判断是哪一类岩石。 一、岩浆岩 岩浆岩是岩浆活动的产物。地下深处的岩浆,在巨大内压力的作用下,沿着地壳薄弱地带侵入地壳上部或直接喷出地表冷凝而成的岩石。其主要识别标志有。 (一)、岩浆岩中喷出岩附近保存有明显的火山活动痕迹,如,火山口、火山锥、熔岩流和柱状节理等;侵入岩常被其它岩石所包围。 (二)、岩浆岩的结构反映了岩浆结晶的特点。侵入岩中的各种矿物结晶良好,属全晶质结构,如花岗岩等;喷出岩是隐晶质或玻璃质,有的似煤渣状,用肉眼分不出其中的矿物成分。 (三)、岩浆岩中的矿物或矿物集合体在空间排列及填充方式上有如下特点: 1、岩石中矿物颗粒的排列不显示方向性,而呈均匀分布。 2、岩石无论在颜色上还是在粒度上,都是不均匀的,从整块岩石来看,显得斑斑块块,杂乱无章。 3、有熔岩流动的痕迹,例如,不同颜色的条纹和拉长的气孔。

4、有由挥发成分逸散后留下的孔洞。这种构造往往为喷出岩所具有。 5、有气孔被后来的次生矿物所充填而形成的杏仁状构造。 (四)、除火山碎屑外,岩浆岩不具备层理构造,不含化石。 二、沉积岩 沉积岩是在地壳表面常温常压下,由风化、侵蚀、搬运、沉积和固结成岩等作用形成。主要识别标志如下。 (一)、沉积岩的颜色、成分和结构表现出明显的层状结构,不同的岩层叠置在一起好像一部巨厚的“书”。因此,层理构造是沉积岩最重要的构造特征之一,也是区别于岩浆岩和变质岩的最重要的标志。 (二)沉积岩除层理构造外,它的层面上经常保留有自然作用产生的一些痕迹,它经常标志着岩层的特性,并反映沉积岩的形成环境。 1、波痕:是由风、流水和波浪作用在层面上留下的一种波状起伏痕迹。 2、泥裂:又叫龟裂,指在粘土质或砂质沉积岩表面,由于干燥收缩而形成的不规则的多边形裂纹。 3、雨痕:雨滴打击未固结的细粒沉积物表面所留下的痕迹。但比较少见。(三)、沉积岩的结构: 1、碎屑岩结构。特点是岩石可分为碎屑和胶结物两部分。 2、泥质结构。多为粘土矿物形成的结构。 3、化学结构。是通过化学溶液沉淀结晶而成。 4、生物结构。由生物遗体或碎片组成,如介壳结构等。 (四)、生物遗迹:指岩层中含有古代动物和植物的遗迹或遗骸,即化石。这是沉积岩的重要特征。但不是所有的沉积岩都具有的特征。

三大岩石

三大类岩石的结构、构造特点? 浆岩:是由地壳内部上升的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的,又称火成岩。岩浆主要来源于地幔上部的软流层,那里温度高达1300℃,压力约数千个大气压,使岩浆具有极大的活动性和能量,按其活动又分为喷出岩和侵入岩。未达到地表的岩浆冷凝而成的岩石叫侵入岩。深成侵入岩颗粒较粗。浅成侵入岩颗粒细小或大小不均。喷出岩是在岩浆喷出地表的条件下形成,温度低,冷却快,常成玻璃质、半晶质或隐晶质结构,具有块状、流线、流面、气孔、流纹、条带状构造等。岩浆岩常见的如在地壳中分布很广的中粗粒结构的侵入岩——花岗岩,气孔构造发育,黑色致密的玄武岩,流纹构造显著的酸性喷出岩——流纹岩等。 沉积岩:是地面即成岩石在外力作用下,经过风化、搬运、沉积固结等沉积而成,其主要特征是:①层理构造显著如板状层理、交错层理,互层;②沉积岩中常含古代生物遗迹,经石化作用即成化石;③有的具有波痕、石盐假晶、干裂、孔隙、结核等。常见的沉积岩有:直径大于3毫米的砾和磨圆的卵石及被其它物质胶结而形成的砾岩,由2毫米到0.05毫米直径的砂粒胶结而成的砂岩,由颗粒细小的粘土矿物组成的页岩,由方解石为其主要成分,硬度不大的石灰岩等。 变质岩:是岩浆岩或沉积岩在变质作用下形成的一类新岩石。和前两类岩石主要区别是变质岩属重结晶的岩石,颗粒较粗,不含玻璃质和有机质的残体。其主要特征是:①有的具有片理(片状)构造如片岩;②有的呈片麻构造(未形成片状),岩石断面上看到各种矿物成带状或条状等,如花岗片麻岩;③有的呈板状构造,颗粒极小,肉眼难辨,如板岩。4条带状、千枚状。常见的变质岩如由方解石或白云石重新经过结晶而成的大理岩,由页岩和粘土经过变质而形成原解理状的板岩,由片状、柱状岩石组成的片岩,多由沉积岩和岩浆岩变质而成的片麻岩,由砂岩变质而成的石英岩等。

高中地理 比较分析三大类岩石的特征

高中地理比较分析三大类岩石的特征

(1)组成标本1的主要矿物是石英、长石和云母,则标本1的岩石类型是_______.分析发现,B标本的主要矿物成分是磁铁矿,在采集B标本的岩层处为板岩,则B处岩石类型为_____________.标本3为砾岩,标本4为页岩,这两个标本同属于_____________类岩石,形成较早的是__________________. (2)在B处,有同学发现其岩石类型与标本2相同且比标本3形成要早,几个同学据此推测,正确的是() 甲. 在此地下有煤或石油矿藏 乙. 仔细寻找,可以在B处找到化石 丙. 在B地最有可能找到的矿藏是一些有色金属 丁. B处向上的山地与B处岩石是同一种类型 (3)当地住在海拔250米以下的人多发氟骨症,而住在此高度以上的人群这一发病率极低,试分析原因。 分析:从题干可知,本地的地层剖面下部为岩浆岩,上部为沉积岩,在这两类岩石相接触的地方形成了变质岩。从岩层构造和新老顺序可知应为背斜,愈向下岩层愈老,而氟骨症是由于当地环境中氟含量超标导致的,从剖面图可知,当地氟的来源应为底层的岩浆岩。 答案:(1)岩浆岩变质岩沉积岩标本3 (2)丙 (3)250米高度以下的地区,其水源接触到了该地底层的岩浆岩,这类岩石中的氟含量超标。 例2、我国在东海大陆架正式开发的春晓油气田,蕴藏有丰富的天然气资源,钻探表明该海域的地质构造垂直剖面如下图,据此回答下列问题。

(1)图中含油气构造的油页岩从成因上来说属于_______________,最底层的辉石含有气孔构造,属于_______________类岩石的_______________型,具有气孔构造的原因是______________________________. (2)本地石灰岩中含有珊瑚的化石,说明该处岩石形成时期,本地为_______________环境,它是属于_______________类岩石的_______________(形成方式)。 (3)从地质构造上来说,春晓油气田处于我国专属经济区范围内,其地质学上的根据是____________________________________________________________. 分析:页岩是沉积岩的一种,而辉石是海底岩浆活动的产物,这类岩石是因为岩浆的喷出而形成的,由于含有大量的气体,这些气体的溢出过程中往往形成岩石的气孔构造。石灰岩有多种成因,本处的石灰岩含有珊瑚的化石,说明其形成时期为温暖的浅海环境,海水的温度高,海水中的碳酸氢钙分解沉积,形成石灰岩。国际上对专属经济区的划分主要是以大陆架延伸为依据,本地是我国大陆架的自然延伸部分。 答案:(1)沉积岩岩浆岩喷出含有大量气体的岩浆在喷出地表后,气体大量逸出,在岩石中残留气孔 (2)温暖的浅海沉积岩化学沉积 (3)本地属于我国东海大陆架的自然延伸部分

认识几种常见的岩石

《理解几种常见的岩石》 一、教学目标: 过程与方法: 1、会用感官和工具理解常见岩石,并能耐在观察实验中发现岩石的特征。 2、能够用相关的分类标准(如颜色、形状、软硬等)给岩石分类。能查阅岩浆岩、沉积岩、变质岩形成的相关资料。能够用自己喜欢的方式(语言、文字、图画)记录观察结果,能够用恰当的词语描述和观察实验等搜索等探索结果。知识与技能: 1、知道常见岩石在颜色、结构、软硬和遇算反应的特征。 2、知道岩石有岩浆岩、沉积岩、变质岩三种类型,了解岩浆岩、沉积岩、变质岩形成的过程。 情感、态度与价值观 1、欣赏自然界岩石的美丽,产生喜爱祖国山水的美好情感。 2、意识到岩石在生产、生活中的广泛应用。 二、教学重点: 知道常见岩石在颜色、结构、软硬和遇酸反应的特征。 知道岩石有岩浆岩、沉积岩、变质岩三种类型,了解岩浆岩、沉积岩、变质岩形成的过程。 三、教学材料 各种岩石、放大镜、盐酸、小钉子、烧杯等观察工具,教师课件 四、教学课时:一课时 五、教学步骤 (一)引课: 1、师述:大家看一看实验桌上的岩石,谁知道是哪里找到的?

2、学生观察,教师巡视引导,相互交流。 (二)理解岩石 1、师述:岩石在生产生活中具有广泛的用途,你知道吗?给大家说一说。 2、教师指名学生发言交流(引导学生观察岩石标本和解读说明) 3、问题:实验桌上的物体哪些是岩石?哪些不是岩石? 4、师生共同研讨(学生相互交流,教师巡视引导) 岩石有很多用途,告诉我们你还知道岩石的哪些用途? 下面物体哪些是岩石,为什么? 仔细观察岩石,让我们比一比吧! 5、学生归纳,教师小结。 (三)观察岩石,理解特征: 1、师述:各小组商量研究哪几种岩石?选择什么工具?使用什么方法? 层理:有的岩石有着像书本一样一层一层叠加起来,这就叫岩石的层理。如果岩石在开采过程中出现了一些不平整的凹陷,这能够称为层理吗? 生物痕迹:古时候的生物遗体被沙石掩埋,不易腐烂的部分与周围沙土一起石化成岩石。 斑点:PPT人为形成的破损不能够称为斑点 同学们上节课观察到的层理、气孔、花斑等特征都属于岩石的构造,岩石的构造是岩石的一种偶然现象还是同一种岩石共有的特征呢?待会你可要仔细观察。 颗粒:你所说的一粒粒的是这样的吗?岩石都是由颗粒组成的,组成它颗粒有大有小,有的岩石中能够看到小石子或卵石,有的岩石颗粒比较粗,还有的颗粒比面粉大一些,像沙子般大小,但我们还是能够凭肉眼分辨出来,就说它们是促或中等,还有的岩石颗粒比面粉还有细,用肉眼几乎不能分辨,我们

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