风化岩样的射线衍射物相分析

4.1.2　风化岩样的X射线衍射物相分析

为研究云冈石窟岩体的物质成分，我们取不同位置、不同岩性、不同风化程度的岩样进行了X射线衍射物相及半定量分析研究。

云冈石窟砂岩风化严重，不同位置的岩石经风化后的物质成分是不一样的。现场取窟内、崖壁面、龙王沟、石窟区西端自然山体等不同位置的风化岩样进行X射线衍射物相分析，其分析结果见表4.1，具有代表性的X射线衍射图谱如图4.13所示。

表4.1　X射线衍射实验各物相百分含量／%

由测试结果可知，砂岩颗粒成分主要为石英和长石，由于长石和方解石风化，风化岩样中含有大量的黏土矿物及少量的石膏。

图4.13　岩石样品典型X衍射图谱

云冈石窟砂岩主要胶结物为CaCO₃与MgCO₃，岩石矿物颗粒成分以石英及长石为主。在岩石风化过程中，碳酸盐胶结物对酸作用非常敏感，而石英对酸作用不敏感，因此通过矿物含量比Wck建立起云冈石窟砂岩风化程度评价模型为

式中：CCaCO₃为方解石含量；CMgCO3为白云石含量；CSiO2为石英含量。

这也就是通过易风化矿物与难以风化矿物之比来衡量岩石的风化程度。

从风化程度与Wck的关系图（图4.14）可以看出，强—全风化岩石Wck值明显偏低，均小于0.29，而未—微风化岩石的Wck值均大于0.45，而中风化岩石介于上述二者之间，规律性很强。这表明云冈石窟砂岩的风化主要体现在钙质胶结物的丧失，破坏了岩石的结构，导致岩石结构疏松，强度降低。

另外，云冈石窟长石主要为K、Na长石，在酸性环境下，被H＋离子置换

导致长石出现高岭土化，而风化后析出的K、Na离子，又为可溶盐的形成提供物质基础。

因此云冈石窟岩石风化不但与胶结物的破坏有关，砂岩颗粒中的长石黏土化也是一个重要的原因。

图4.15给出了云冈砂岩的方解石、白云石含量与长石含量的关系。从测试结果可以看出，钙镁质胶结物含量降低与长石蚀变呈正相关关系。

图4.14　风化程度与Wck关系图

图4.15　方解石、白云石含量与长石含量关系图