岩石的变化
探究岩石变化的原因
探究岩石变化的原因实验目的：通过实验让学生了解岩石的变化是与温度的变化有关系的。
实验材料：岩石、镊子、酒精灯、热水、冷水。
实验过程：一、出示岩石风化的图片，让学生感受演示变化的过程，引起学生的学习兴趣。
今天我们就来了解岩石为什么会变化。
二、在老师的指导下，学生分组进行实验。
1、用镊子夹着岩石放在燃烧的酒精灯上加热后，放进冷水，反复几次。
观察岩石有何变化，并记录下来。
（温度变化大，岩石表面有细小的裂纹）2、用镊子夹着岩石放在燃烧的酒精灯上加热后，放进热水里，反复几次。
观察岩石的变化，并记录下来。
（温度变化小，岩石表面没有变化。
）三、归纳小组实验结果，进行汇报，然后由小组长填写实验报告单。
土壤里有什么实验目的：通过实验让学生了解土壤中含有空气、腐殖质、沙石和粘土等。
实验材料：含有腐烂的动植物残体的土壤、块状土壤、杯子、水、放大镜、玻璃棒等。
实验过程：一、学们学习了土壤，哪么土壤中到底有什么呢？今天我们就来研究它。
二、实验步骤：1、各小组进行活动，利用放大镜进行观察土壤中有哪些成分，并做好记录。
（有腐烂的动植物的残体，沙石，粘土）2、把块状土壤放进盛有水的杯中，观察有什么现象。
说明什么？做好记录。
（把块状土壤放进水杯中，发现有气泡冒出来。
说明土壤中含有空气.）三、小组交流汇报，然后小组长填写好实验报告单。
光是怎样传播的实验目的：通过实验让学生了解光是沿直线传播的。
实验材料：手电筒、三张有小孔的卡纸、一张无效空的卡纸。
实验过程：一、导课：今天我们来研究光是如何传播的。
二、实验步骤：（以小组为单位进行试验，并把实验的情况记录下来。
）1、把一张有孔的卡纸和一张无孔的卡纸立起来，然后打开手电筒照到有孔的卡纸上，观察无孔卡纸上有无光点？2、把两张有孔卡纸和一张无孔卡纸依次排列，打开手电筒照到有空卡纸上，观察无孔卡纸上有无光点。
调节有孔卡纸直至无孔卡纸上出现光点，观察两张有空卡纸的位置有什么特点。
（小孔在一条直线上）3、把三张有孔卡纸和无孔卡纸依次排开，打开手电筒进行试验，方法同上，直至无孔卡纸上出现光点。
岩石成岩过程
岩石成岩过程
岩石成岩是指岩石在长时间的地质作用下，经历了一系列变化和重排，形成新的岩石类型的过程。
它可以分为以下几个步骤：
1. 原始沉积：岩石成岩的起点通常是由于沉积物在海洋或湖泊底部的积聚。
这些沉积物可以是细粒的泥沙，碎屑岩或有机物残骸。
2. 压实：随着上面的沉积物堆积，它们会受到来自上方沉积物的重压。
这种重压会使沉积物颗粒之间的空隙减少，并使其变得更加紧密。
3. 胶结：在压实过程中，沉积物中的水分会被挤出，沉积物颗粒之间的细小空隙会被水分所填充。
这些水分中含有溶解的物质，如矽酸盐和钙质，它们会在颗粒之间形成胶结物质。
4. 重结晶：胶结物质可以通过流体中的离子重新结晶，形成坚固的岩石结构。
重结晶过程中，颗粒之间的结晶成分会发生变化，原有的矿物可能被新的矿物取代或添加。
举例来说，碎屑岩可以重结晶为砂岩，铁和镁质岩石可以重结晶为变质岩。
5. 变质：岩石还可以在高温和高压下经历变质过程。
这种作用可以使原有的岩石结构和矿物发生重排和变化，产生变质岩，如片麻岩、麻粒岩和变质页岩。
总体而言，岩石成岩是一个复杂的过程，受到地质作用的控制，
涉及了多种力学、化学和热力学的过程。
它是地壳演化和岩石再循环的基本环节。
岩石力学 岩石的变形 破坏特征
体胀系数：温度上升1℃所引起的体积增量与初始体积的比值。
vs
Vt V0 V0
线胀系数：温度上升1℃所引起的长度增量与初始长度的比值。
ls
Lt L0 L0
岩石的导热率是度量岩石的热传导能力的参数，是指当温度上升1℃时，热量
在单位时间内传递单位距离的损耗值。
Ct
QT LtT
3、岩石的各向异性和渗透性
A
r
o
a
空隙闭合应力：单轴压缩状态下使岩石中的空隙闭合的 最下应力。
2.岩石变形特征
v
r r
e B
A
o
a
比例弹性极限或弹性极限：应力-应变曲线保持直线 关系的极限应力
2.岩石变形特征
v
r r
p
C
e B
A
a
屈服应力：单轴压缩状态下岩石出现塑性变形的极限应力
2.岩石变形特征
抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力。 膨胀性：岩石吸水后体积增大引起岩石结构破坏的
性能称膨胀性。 崩解性：岩石被水浸泡，内部结构遭到完全破坏呈
碎块状崩开散落的性能。具有强烈崩解性的岩石和 土，短时间内即发生崩解。
2、岩石的物理性质
岩石的热理性：是指岩石温度发生变化时所表现出来的
物理性质。（热胀冷缩）
大、小开空隙的相对比例关系。
Wp
mw2 ms
100 %
Wa
mw1 ms
100%
2、岩石的物理性质
岩石的软化性
岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性
软化系数(KR)为岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与 干抗压强度(σc)的比值
KR
《岩石的变化》教案
《岩石的变化》教案一、教学目标：1. 知识与技能：（1）了解岩石的分类和特点；（2）掌握岩石循环的过程；（3）学会运用地质学的知识解释岩石的变化。
2. 过程与方法：（1）通过观察、调查、实验等方法，探究岩石的变化原因；（2）运用比较、分析、综合等方法，研究岩石变化的特点；（3）培养学生的实践操作能力和团队协作能力。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对自然地理环境的兴趣和好奇心；（2）培养学生爱护自然资源，保护环境的意识；（3）培养学生勇于探究，积极向上的学习态度。
二、教学内容：1. 岩石的分类和特点；2. 岩石循环的过程；3. 岩石变化的原因；4. 岩石变化的特点；5. 岩石变化的意义。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：岩石的分类和特点，岩石循环的过程，岩石变化的原因和特点。
2. 教学难点：岩石变化的机理，岩石变化的意义。
四、教学方法：1. 讲授法：讲解岩石的分类、特点、循环过程以及变化原因；2. 探究法：引导学生通过观察、实验等方法，探究岩石的变化特点；3. 案例分析法：分析实际案例，帮助学生理解岩石变化的意义；4. 小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队协作能力和口头表达能力。
五、教学准备：1. 教具：岩石标本、图片、视频等；2. 实验器材：显微镜、放大镜、实验药品等；3. 教学资源：相关教材、论文、案例等；4. 教学平台：多媒体教学系统。
六、教学过程：1. 引入新课：通过展示岩石标本和图片，引导学生关注岩石的变化现象，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解岩石的分类和特点：介绍岩浆岩、沉积岩和变质岩的特点，让学生了解不同类型岩石的形成过程。
3. 讲解岩石循环的过程：阐述岩石从形成到破坏、再形成的过程，使学生掌握岩石循环的基本原理。
4. 探究岩石变化的原因：组织学生进行实验和观察，分析岩石变化的外部和内部因素。
5. 分析岩石变化的特点：通过案例分析，让学生了解岩石变化的速度、幅度和空间分布等特点。
岩石的产状和岩石变形
岩层的产状和岩石变形2007/12/13 14:49岩层是指由两个平行的或近于平行的界面所限制的岩性相同或近似的层状岩石。
岩层的上下界面叫层面，分别称为顶面和底面。
岩层的顶面和底面的垂直距离称为岩层的厚度。
任何岩层的厚度在横向上都有变化，有的厚度比较稳定，在较大范围内变化较小；有的则逐渐变薄，以至消失，称为尖灭；有的中间厚、两边薄并逐渐尖灭，称为透镜体。
如果岩性基本均一的岩层，中间夹有其它岩性的岩层，称为夹层，如砂岩含页岩夹层，砂岩夹煤层等等；如果岩层由两种以上不同岩性的岩层交互组成，则称为互层，如砂、页岩互层，页岩、灰岩互层等等。
夹层和互层反映构造运动或气候变化所导致的沉积环境的变化。
一、岩层的产状（一）不同产状的岩层岩层在地壳中的空间方位称为岩层的产状。
由于岩层沉积环境和所受的构造运动不同，可以有不同的产状。
一般可以分为水平岩层、倾斜岩层、直立岩层和倒转岩层：1.水平岩层在广阔的海底、湖盆、盆地中沉积的岩层，其原始产状大都是水平或近于水平的。
在水平岩层地区，如果未受侵蚀或侵蚀不深，在地表往往只能见到最上面较新的地层；只有在受切割很深的情况下，才能出露下面较老的岩层。
例如华北平原，除非根据钻孔资料，否则不能知道地下都有什么岩层。
2.倾斜岩层指岩层层面与水平面有一定交角（0—90°）的岩层。
有些是原始倾斜岩层，例如在沉积盆地的边缘形成的岩层，某些在山坡山口形成的残积、洪积层，某些风成、冰川形成的岩层，堆积在火山口周围的熔岩及火山碎屑层等，常常是原始堆积时就是倾斜的。
但是，在大多数情况下，岩层受到构造运动发生变形变位，使之形成倾斜的产状。
在一定范围内岩层的产状大体一致，称为单斜岩层。
单斜岩层往往是褶皱构造的一部分。
3.直立岩层指岩层层面与水平面直交或近于直交的岩层，即直立起来的岩层。
在强烈构造运动挤压下，常可形成直立岩层。
4.倒转岩层指岩层翻转、老岩层在上而新岩层在下的岩层（图7-12），这种岩层主要是在强烈挤压下岩层褶皱倒转过来形成的。
2.4岩石的变形特性
（2）应力—应变全过程曲线形态
在刚性机下，峰值前后的全部应力—应变曲线分5个阶段：1-3阶段
同普通试验机。
CD阶段（应变软化阶段）：
①该阶段试件变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑移；
②试件仍具有一定的承载力，承载力随应变的增大而减小，但
并不降到零，具有明显的软化现象。
D点以后（摩擦阶段）：反映断裂面的摩擦所具有的抵抗外力的能力。
P
C
B
A O
D
峰后曲线特点： ① 第5阶段岩石的原生和新生裂隙贯穿，到达D点后，靠碎
块间的摩擦力承载，故 D —称为残余应力。 ② 承载力随着应变增加而减少，有明显的软化现象。
（3）全应力—应变曲线的补充性质
① 曲线呈近似对称性； ② C点后卸载有残余应变， ③ 每次加载与卸载曲线都不重合，且围成一环形面积，称 为塑性滞环， ④ 加载曲线不过原卸载点，但在邻近处和原曲线光滑衔接。
⑤弹性后效特性：
由蠕变方程看出，应力保持一定时，模型应变由弹簧的瞬时应变和粘 壶的蠕变应变组成。如果在某一时刻卸除载荷，弹簧应变将立即恢复，而 粘壶的蠕变应变将残留保持不变，即该模型无弹性后效，存在永久应变。
分3个阶段： （1）原生微裂隙压密阶段（OA级）
特点：① 1 1 曲线 ，曲线斜率↑，应变率随应力增 加而减小；
②变形：塑性，非线性（变形不可恢复） 原因：微裂隙闭合（压密）。裂隙岩石明显，坚 硬少裂隙岩石不明显，甚至不出现本段。
（2）弹性变形阶段（AB段） 特点：① 1 1 曲线是直线； ② 弹性模量E为常数（卸载，变形可恢复） 原因：岩石固体部分变形，B点开始屈服，B点对应的应 力为屈服极限 B 。
岩石刚度：k s
与
k
s
小学实验报告五年级岩石变化
年级 实验名称 实验成员 实验器材：小的岩石块10块、酒精灯10个、镊子5、烧杯10、水、 带盖塑料 我的猜测：挤压力度不同，出现的结果不同。 五 班级 1 时间
探索岩石变化的原因
步 骤：l.烧热的岩石立即放入冷水中，反复几次。岩石加热的 时间稍微长一点，然后马上放入水中冷却，再加热再冷却，多反复 几次，我们就可以看到水中会有许多岩石的颗粒。 2.几块岩石放入有水的塑料瓶内剧烈晃动。
观察到现象：岩石在加热后快速放大冷水中，岩石出现开裂
结论：冷热作用下容易破碎水中会有许多岩石的颗粒
岩石的变形
σ
/dt
应力－应变速率关系：
σ=η dε
o
dε /dt
6
4）脆性 (brittle): 物体受力后，变形很小 时就发生破裂的性质。
工程上一般以5％为标准进行划分，总应变 大于5％者为塑性材料，反之为脆性材料。 按以上标准，大部分地表岩石在低围压条 件下都是脆性或半脆性的。 当然岩石的塑性与脆性是相对的，在一定 的条件下可以相互转化，如在高温高压条 件下，脆性岩石可表现很高的塑性。
类型Ⅳ 应力较低时，应力—应变曲线向上弯曲， 当压力增加到一定值后，变形曲线成为直线，最 后，曲线向下弯曲，曲线似S型。 由于这些岩石低应力时表现出塑性，高应力时表 现出弹性，破坏前又表现出塑性，所以被称为 塑—弹—塑性岩石。 例如：大多数为变质岩（大理岩、片麻岩等）。 类型Ⅴ 基本上与类型Ⅳ相同，也呈S型，不过曲 线斜率较平缓。一般发生在压缩性较高的岩石中。 应力垂直于片理的片岩具有这种性质。 类型Ⅵ 应力—应变曲线开始先有很小一段直线 部分，然后有非弹性的曲线部分，并继续不断地 蠕变。 这类材料被称为弹—粘性岩石。 例如：岩盐、某些软弱岩石。 13
1）弹性(elasticity)： 物体在受外力作用 的瞬间即产生全部变形，而去除外力(卸载) 后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质 称为弹性。 弹性体按其应力－应变关系又可分为两种 类型： 线弹性体：应力－应变呈直线关系。 非线性弹性体：应力—应变呈非直线的关 系。
2
线弹性体，其应力－应变呈直线关系
8
1.3 岩石的变形特征
岩石应力应变曲线
图1-4
9
1.3 岩石的变形特征
1、岩石在单向受压状态下的变形
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实验现象： 实验结论：
4. 反复实验几次，观察实验现象并分析。 岩石表面出现裂缝并伴有碎石屑脱落。 冷热气温变化能使岩石发生变化。
李 冰 父 子
都江堰
煅烧再浇水
实验二
取一块石灰岩平放在桌面， 用滴管汲取稀盐酸慢慢滴到 岩石表面，观察这块岩石有 什么变化。
注意：稀盐酸有强腐蚀 性，使用时要小心。
止石块飞溅。 ▪ 4、音乐声停后整理好实验仪器，马上
坐好，等待汇报。
注意 《岩石会改变模样吗》模拟实验一
安全
“冷热作用使岩石发生变化”模拟实验研究计
划
实验材料：
酒精灯、火柴、石块、镊子、盛水的烧杯等。
实验步骤：
1. 点燃酒精灯（注意正确使用！）。
2. 用镊子夹住岩石在酒精灯外焰上加热。
3. 把加热后的岩石立即放入冷水中观察。
冬季水对岩石的破坏作用——冰劈作用示意图
钟乳石
光滑美丽的鹅卵石是 怎样形成的？
岩石在温度、水、生物等 长期联合作用下发生变化 的现象叫做
----风化
由红砂岩组成的丹霞山
安徽黄山飞来石
福建太姥山夫妻石
湖南张家界
桂林山水
张家界奇特的山峰
黄山上摇摇欲坠的巨石
大明山上奇特的岩石
现代佛像
•
普陀山
•
观音像
距今400多年的佛像
云冈石窟 的石佛
距今800 多年的 佛像
距今 1300 多年 的佛像
•
北魏中晚期（距今
•
1400多年）的须
•
弥山石窟中的石佛
作ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：
我国有很多的文物古迹，正 受到风化作用的侵蚀，结合 你学过的知识，请设计一个 保护文物古迹的方案。
岩石也变化
召市中心小学科研组
洛 塔 石 林
洛 塔 石 林
洛 塔 石 林
梵 净 山 的 蘑 菇 岩
海 边 礁 石
沙 漠 中 的 蘑 菇 岩
高 山 上 的 风 蚀 岩
水 中 的 鹅 卵 石
山 洞 中 的 钟 乳 石
这究竟是什么原因引起的呢？ 是什么力量使岩石发生了变化呢？
还是让我们先来猜测一下吧……
大胆的猜想：
引起岩石变化的原因可 能有哪些呢？
用什么方法来证实我们的猜测呢？
模拟实验
是我们不可缺少的求证方法！
模拟实验：温度变化 对岩石的影响
实验器材：
酒精灯、镊子、培养皿、 页岩、清水、烧杯
温馨提示
▪ 1、小组成员分工合作好，组长选好实 验操作员，共同仔细观察岩石有没有 发生变化。
▪ 2、注意安全正确使用酒精灯。 ▪ 3、眼睛离酒精灯保持一定的距离，防