石材的結構構造與花色
林玉華 男 1956年12月生人，大學本科學歷
1982年1月畢業於河北地質學院（現河北地質大學）地質系，獲學士學位，教授級高級工程師，中國石材協會技術諮詢部主任，中國建築材料工業規劃研究院礦山地質和採礦技術特聘諮詢專家，中國石材協會礦山專業委員會專家、石材應用護理專業委員會專家；全國工商聯石材業商會礦山專家。
擁有30多年的石材地質、石材採礦工程和石材資源開發利用豐富經驗，擔任全國石材專業標準化技術委員會委員，參與多項國家和行業標準及政策制定，是國內石材界知名的地質與採礦專家，曾參與運作國內兩家大理石礦山企業成功在香港上市。
參與制定的國家及行業標準：
主持起草《裝飾石材露天礦山技術規範》JC/T1081—2008；
國家標準《天然石材統一編號》GB/T17670—2009主要起草人之一；
建材行業標準《天然大理石荒料》JC/T202—2010和《天然花崗石荒料》JC/T204—2010主要起草人之一；
中華人民共和國海關《大理石、花崗石規格板加工貿易單耗標準》(HDB/JC014-2010)主要起草人之一；
國家標準《裝飾石材礦山設計規範》GB50970-2014主要起草人之一；
國家標準《裝飾石材工廠設計規範》GB50897-2013主要起草人之一。
中國石材協會標準CBSZ003—2016《天然石材礦山管理規範》主要起草人之一。
主編出版《中外天然石材標準圖鑑》（黑龍江人民出版社，2004）及參與編寫出版《石材護理技術》（化工出版社，2012），並在國內《石材》《建材地質》《裝飾材料世界》等雜誌發表數十篇專業文章。
天然石材是一種礦產，是由自然界的岩石通過特別的方法開採和物理加工直接被利用的資源類產物。
自然界的岩石按照成因分為三大類：火成岩、沉積岩和變質岩。我們已經開發利用的或即將被發現的各種石材均來自這三大岩類。不同的岩類所形成的石材都有不同的岩石學特徵和物理化學特徵，尤其是岩石結構構造所反映的石材表觀特徵更具有其成因的屬性特點，岩石的結構構造是影響石材花色特徵的最主要因素。
岩石的結構是指組成岩石的礦物結晶程度、大小、形態以及晶粒之間或晶粒與玻璃質之間、礦物顆粒或沉積粒屑與膠結物的相互關係。
岩石的構造是指組成岩石的各部分（礦物或玻璃質）的相互排列、配置與充填方式關係的特徵。
不同成因的岩石其結構構造及相應石材的花色賦予了成因的屬性。
一、火成岩石材結構構造與花色特徵
火成岩或稱岩漿岩，是指岩漿冷凝後形成的一種岩石。火成岩是花崗石石材的一種原料。
火成岩按照產狀可分為侵入岩和噴出岩（火山岩）。
侵入岩石材基本上都具有全晶質結構，即組成岩石的礦物全部是結晶的。按照結晶礦物顆粒大小分為粗粒結構、中粒結構和細粒結構。晶粒粒徑小於0.1mm緻密狀的岩石，礦物顆粒需用顯微鏡才可以看到的稱為顯微結構，一些熱液形成碳酸鹽石材具有顯微結構。
在侵入岩全晶質結構中，肉眼可以分辨礦物顆粒的稱為粒狀結構，粒狀結構按照礦物顆粒大小均勻程度又分為等粒結構、斑狀結構和似斑狀結構。
等粒結構又稱粒狀結構，是指岩石中同類礦物的顆粒大小相近的全晶質結構。常見的輝綠（輝長）岩石材如太白青、山西黑、豐鎮黑和花崗岩類石材603、623、640、安溪紅、山東白麻、櫻花紅、卡拉麥里金等都具有等粒結構。
圖1粒狀（粗粒）結構櫻花紅花崗石
斑狀結構指岩石中礦物顆粒相差懸殊，較大的顆粒稱為斑晶，斑晶與斑晶之間的物質稱為基質，基質為隱晶質或玻璃質。玄武岩石材福鼎黑、流紋斑岩石材金孔雀等都具有斑狀結構。
圖2 斑狀結構玄武岩（火山岩）福鼎黑花崗石
似斑狀結構是指岩石結構類似斑狀結構，斑晶更為粗大（可超過1cm），而基質則多為中粗粒顯晶質結構。北歐芬蘭產的紅鑽就屬於似斑狀結構。
圖3不等粒結構（似斑狀）紅鑽花崗石
按照結晶程度劃分，火成岩的結構還可分為：全晶質結構、半晶質結構和玻璃質結構；噴出岩類中用於石材的玄武岩、流紋岩或安山岩等的結構大多屬於半晶質結構，即部分礦物結晶，部分為玻璃質。
最典型的噴出岩石材是玄武岩為材質的黑色火山岩系列花崗石，如蒙古黑、福鼎黑等。相比較侵入岩而言，噴出岩石材由於礦物結晶程度低、玻璃質及其他雜質含量高等特點，多含氣孔構造，其拋光性能較差，各種物理性能相對較差，化學穩定性也較差，石材易退（變）色。
按照岩石中礦物結晶顆粒形狀劃分，火成岩結構可分為自形晶、半自形晶和他形晶結構。所謂的礦物自形成度是指正常條件下每一種礦物中的化學組分根據其化學屬性通過化學鍵按照特定規律進行結合，形成的的晶體必須具有該種礦物的特定外部形態和特定光學性質。一般按照岩漿冷凝演化過程中，不同的溫度區間會有適合該溫度區間的礦物結晶析出，溫度高時結晶析出的礦物會比溫度低時結晶析出的礦物自形成度要高。花崗岩中的長石結晶溫度要比石英結晶溫度高，結晶時間要早，有足夠的空間供其生長，它的自形成度就高。石英結晶晚於長石，大部分空間都被長石佔據，石英結晶只能在前期結晶析出的礦物留下的空隙中生長，有的空間大些就可以長成半自形晶，有的空隙不規則就生長成他形晶，起到了一個「填空」的作用。
圖4印度紅花崗石中的自形鉀長石和半自形、他形的石英
所謂構造是指組成岩石的礦物集合體的形狀、大小、排列和空間分布等所反映出來的岩石構成特徵而言。火成岩構造可分為：
塊狀構造
指岩石中礦物排列不顯示一定方向性的（與流紋構造、流線構造成對比），不具任何特殊形象的均勻塊體，是火成岩中最常見的一種構造，絕大多數花崗石都具有塊狀構造。
圖5白崗岩（白麻花崗石）的塊狀構造
流紋構造
是指因熔岩流動由不同顏色不同成分的隱晶質或玻璃質或拉長氣孔等定向排列所形成的流動狀構造。流紋表示當時熔岩流動的方向。流紋構造特指噴出岩的流動構造，具有流紋構造的岩石，典型的就是流紋岩。流紋構造可以讓石材具有動感十足的流動花紋，使人產生豐富的想像。
圖6流紋構造（流紋斑岩）
流動構造
指岩漿在流動過程中所產生的構造。主要包括流線構造和流面構造兩種，流動構造既適用於侵入岩也適用於火山岩。
流線構造常構成石材中的色線，不均勻的流線成為石材中的瑕疵，影響石材美觀效果。流面構造也是侵入岩中的一種構造面，一方面成為石材表面的色線，另一方面對石材整體物理性能造成影響，成為石材抗彎曲強度和抗剪切強度最薄弱部位。
圖7花崗石中的流動（流線）構造
氣孔構造
是火山岩中常見的一種構造。當熔岩噴出地表時，由於壓力降低，氣體從熔岩中逸出而形成各種大小和數量不同的圓形或橢圓形氣孔，個別呈管狀氣孔。以浮岩和火山渣的氣孔構造最為發育。氣孔狀玄武岩石材已被大量開發應用，可以用來做成步道石和園林造景，也可用作石材雕刻材料。
杏仁構造
具有氣孔構造的岩石，其氣孔被後期礦物質（如方解石、石英、玉髓等）所充填形成的一種形似杏仁狀的構造，這種構造往往為噴出岩所具有，與氣孔構造有生因上的聯繫。更多構造氣孔中充填的杏仁體是碳酸鹽礦物，由於與母岩成分存在較大差異，故而杏仁物質容易脫落，形成孔洞，對石材裝飾效果造成影響，因此杏仁狀火成岩很少用做裝飾石材。
圖8火山岩中的氣孔構造和杏仁構造
二、沉積岩結構構造與石材花色
沉積岩又稱水成岩，是在地表不太深的地方，將其他岩石的風化產物和一些火山噴發物，經過水流或冰川的搬運、沉積、成岩作用形成的岩石。沉積岩特徵是有層理，某些含有動植物化石，所以可以推斷其地質年代。
形成沉積岩的作用稱之為沉積作用，分為機械沉積、化學沉積和生物沉積。每種沉積作用都會產生不同的沉積岩石，相應的沉積岩石材也具備沉積岩特有的結構和構造。
沉積岩的結構是指沉積岩組成物質的形狀、大小和結晶程度。它可分為碎屑結構、泥質結構、化學結構和生物結構，這些結構是劃分碎屑岩類、粘土岩類、化學和生物岩類的重要依據。
碎屑結構
母岩風化和剝蝕的碎屑物質，經搬運、沉積、膠結而成的岩石稱為碎屑岩，碎屑岩的結構稱為碎屑結構。
碎屑岩的結構與岩漿岩和變質岩有很大的不同，後者的礦物顆粒之間是連續接觸的；而在碎屑岩中，顆粒之間以點接觸，顆粒之間有孔隙，這些孔隙被膠結物或者細粒填隙物質充填。因此，具有孔隙是碎屑岩重要的結構特徵。
碎屑結構通常由兩部分組成，即碎屑物質和膠結物質。
我國眾多省份生產的砂岩其結構就屬於碎屑結構，碎屑成分有石英、長石、白雲母等礦物碎屑，還有岩石碎屑，膠結物成分有硅質、碳酸質、泥質、鐵質及其他有機質。
圖9顯微鏡下的碎屑結構，白色部分為碎屑，暗色部分為膠結物
泥質結構
由極細小的粘土質點所組成的、比較緻密均一的和質地較軟的結構。粘土礦物沉積過程中常平行定向排列（因粘土礦物多呈薄片狀、層狀），層層積累，故多具薄層層理構造；且緻密不透水，常保存有良好的動植物化石。
具有泥質結構的細膩的泥質頁岩是製作文房四寶之硯台的上佳材料，我國流傳下來的四大名硯都是泥質頁岩或泥質燒制而成。變質岩中的板岩、角岩，其變質前的原岩大多是泥質岩結構。
圖11電子顯微鏡下的泥質結構，泥質片狀礦物有定向排列現象
化學結構和生物結構
由各種溶解物質或膠體物質沉澱而成的沉積岩具有化學結構。某種化學成分沉澱後（如CaCO3），在一定條件下常同時結晶，形成他形等粒結構。岩石中含有大量的生物遺體（如珊瑚、筳、軟體動物的外殼等）或生物碎片，形成各種生物結構。
各種化學石灰岩石材是這類結構的典型體現，如大多數米黃類大理石。安徽的紅皖螺大理石含有大量的疊層石化石、四川產的珊瑚紅大理石含有海綿類生物碎屑，這些石材都具有生物化學結構。
圖12具生物化學結構的生物碎屑灰岩石材——珊瑚紅
鮞狀結構
由球形或橢球形顆粒組成，顆粒外形、大小象魚卵。由鮞體與成分相同的膠結物組成，一般粒徑小於2毫米。形成於動蕩的潛水環境。常見於化學沉積岩例如石灰岩、鐵質岩、鋁質岩中。
山東產的黃金海岸大理石具有鮞狀結構。
圖12顯微鏡下鮞粒狀灰岩
沉積岩的構造就是突出沉積的含義，沉積過程和沉積物的變化使得沉積岩形成自己的構造特徵。
層理構造
沉積岩在沉積過程中，由於氣候、季節等周期性變化，必然引起搬運介質如水的流向、水量的大小等變化，從而使搬運物質的數量、成份、顆粒大小、有機質成分的多少等也發生變化，甚至出現一定時間的沉積間斷，這樣就會使沉積物在垂直方向由於物質成分、顆粒大小、顏色、結構等的差異而表現出的岩石成層構造，總稱為層理構造。
根據層理的形態，可以分為水平層理、波狀層理、和斜層理。
（a）水平層理（b）斜層理（c）交錯層理
雲南砂岩中豐富的花紋就是沉積斜層理交錯而成，貴州木紋屬於層紋狀石灰岩或白雲質灰岩。
圖14木紋類石材裝飾效果
層面構造
在沉積岩層面上常保留有自然作用產生的一些痕迹，它不僅標誌著岩層的某些特徵，而更重要的是記錄下來了岩層沉積時的地理環境。
層面構造包括水流、波浪、風作用形成的波痕，氣候變化形成的乾裂，以及動物在沉積物表面留下的活動遺迹，如腳印、爬痕、孔洞等，洞石中的孔洞就是海底蟲類動物留下的活動遺迹。
圖15沙灘波痕（左圖）和砂岩的波狀層面構造（右圖）
生物遺骸構造
在沉積岩中，特別是古生代以來的沉積岩中，常常保存著大量的種類繁多的生物化石，這是沉積岩區別於其它岩類的重要特徵之一。岩石中的大量生物化石存在，增加了石材時空效果，豐富了石材歷史和文化內涵。
貴州產的海貝花大理石具有生物遺骸構造。
圖16含有大量貝類化石的生物碎屑灰岩大理石——海貝花
縫合線構造
縫合線構造是一種層面構造。常見於沉積石灰岩中，火山岩及石英岩中也可見到。它在剖面中呈鋸齒狀曲線，形狀如動物頭蓋骨中的接合縫；平面上是一個起伏不平的面。一般認為縫合線是壓溶作用形成的,即在上覆岩層靜壓力下，岩層發生不均勻的溶解而成。在垂直裂面的壓溶作用下，易溶組分流失，難溶組分殘存聚積，使原來平直的面轉化成無數細小尖峰突起的縫合面。縫合線形成的面是薄弱面，一般在這個面上聚集的是有機質成分，也有碳酸質和鐵質等成分。有機質在層面上膠結強度較弱，在石灰岩質石材中常見，如埃及米黃類的金碧輝煌、金線米黃、銀線米黃等。縫合線會給石材的物理性能和加工性能帶來影響，沿縫合面容易產生斷裂、翹皮，縫合線部位易形成凹陷。應用該類石材容易造成石材表面出現凹坑或淺溝，而且會在這些部位富集灰漬，影響石材外觀效果。
圖17具縫合線構造的銀線米黃大理石
三、變質岩結構構造和石材花色
變質岩是受地球內力作用，引起的岩石礦物成分和結構構造的變化和改造產生的新型岩石。固態的岩石在地球內部的壓力和溫度作用下，發生物質成分的遷移和重結晶，形成新的礦物組合。如普通石灰岩由於重結晶變成大理岩。
變質岩與火成岩都是由地球內生作用形成，因而具有類似的外貌。然而，由於火成岩是液態岩漿結晶產物，而變質岩一般是固態下轉化而成，所以，二者的基本特徵又有所不同。變質岩的最大特徵：一是有變質礦物的出現或礦物重結晶顆粒變大，二是具有變質岩特有的構造。
1變質岩石材結構特徵
變質岩是原岩重結晶而成的岩石，具有結晶質結構，統稱為變晶結構。主要的結構類型如下：
等粒變晶結構
岩石主要由長石、石英或方解石等粒狀礦物組成，礦物顆粒大小相近，多呈它形，緊密鑲嵌，礦物顆粒接觸線成多邊形、渾圓形或鋸齒狀，定向構造不明顯，呈塊狀構造。
一般大理岩類石材都屬於等粒變晶結構。內蒙古的蝴蝶蘭花崗石屬於變晶花崗岩。
圖18顯微鏡下的等粒變晶結構——變晶白雲岩
斑狀變晶結構
在個體較小的礦物集合體（稱為基質）中，分布有較大的礦物晶體（稱為變斑晶）。與火成岩的斑狀結構相似，只是成因和特點不同。變斑晶礦物一般都是結晶力較強的礦物，如石榴子石、藍晶石、紅柱石、磁鐵礦等。
山西產的夜玫瑰、金鑽花崗石是變質矽卡岩，具有斑狀變晶結構。石材中紫紅色的斑晶礦物為石榴石，金色或藍色的礦物為透閃石和陽起石。
圖19斑狀變晶結構的石榴石透閃石矽卡岩石材——野玫瑰花崗石
鱗片狀變晶結構
主要由雲母、綠泥石、滑石等片狀礦物組成的岩石，其礦物平行排列，形成片理，這種結構稱為鱗片狀變晶結構。
大多數板石都屬於鱗片變晶結構，可以見到板理和千枚理。
圖20具鱗片變晶結構的板岩
2、變質岩石材構造特徵
變質構造是指變質作用生成的變質岩石特有的構造。主要的構造類型如下：
片理構造
片理構造是指岩石中礦物定向排列所顯示的構造，是變質岩中最常見、最具特徵性的構造。礦物平行排列所構成的面稱為片理面，它既可以是平直的面，也可以是波狀的曲面。片理面可以平行於原岩的層面，也可以二者斜交。岩石極易沿片理面裂開。根據礦物組合和重結晶程度，片理構造又可以分為以下幾類：
a片麻構造
岩石主要有較粗的粒狀礦物（如長石、石英）組成，但又有一定數量的柱狀、片狀礦物（如角閃石、黑雲母、白雲母）在粒狀礦物中定向排列和不均勻分布，形成斷續條帶狀構造。
圖21美國白麻屬於變質片麻岩，具有片麻構造。
b片狀構造
岩石主要由雲母、綠泥石、滑石、角閃石等片狀或柱狀礦物所組成,它們呈連續的平行排列，一般粒度較粗，肉眼能分辨礦物顆粒，以此區別於千枚狀構造。
河北邢台出產的文化石大多是由雲母石英片岩加工而成。
c千枚狀構造
由細小片狀礦物定向排列所組成的構造，它和片狀構造相似，但晶粒微細，不易用肉眼辨別礦物成分，片理面上常具絲絹光澤。具此構造的岩石稱為千枚岩。
千枚岩大多用來加工文化石。
d板狀構造
指岩石中由微小晶體定向排列所成的板狀劈理構造。板理面平整而光滑，並微有絲絹光澤，沿著劈理可形成均勻薄板。這種板狀構造有的是代表原岩的板狀層理，有的是岩石在應力作用下形成的板劈理，它和層理有可能一致，也可能斜交。板狀構造是板岩特有的構造。
圖22面理化變質岩實例
a板岩；b千枚岩；c片岩；d片麻岩。有a到b，變質程度由淺到深
條帶狀構造
變質岩中由淺色粒狀礦物（如長石、石英、方解石等）和暗色片狀、柱狀或粒狀礦物（如角閃石、黑雲母、磁鐵礦等）定向交替排列所形成的構造。它們以一定的寬度呈互層狀出現，形成顏色不同的條帶。
河北出產的五彩石、進口的幻彩紅都具有條帶狀構造。
圖23具條帶狀構造的幻彩紅花崗石
塊狀構造
岩石中礦物顆粒無定向排列所表現的均一構造。變質岩的塊狀構造與火成岩的塊狀構造基本相同。
部分大理岩（房山漢白玉、四川寶興白大理石）、石英岩（敦煌白色石英岩、佘太石英岩）、內蒙古蝴蝶藍花崗石具此構造。
綜上所述，不同的岩石結構和構造代表了岩石的礦物成分特徵和岩石成因類型，同樣導致了石材花色差異和特徵。了解和掌握石材所對應岩石類型、岩石的結構構造，有助於石材的加工、應用以及更好發揮和實現石材自身裝飾最佳效果。尤其是在石材新品種的開發最初階段，研究岩石結構構造特徵對石材資源經濟評價和市場定位可提供有益參考。
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