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1、第五章第五章 节理节理节理(joint):节理是岩石中 的裂缝,是没有明显位移的断裂 。第一节 节理的分类及成因 第二节 节理的分期与配套 第三节 不同地质背景上发育 的 节理 第四节 节理的野外观测 第五节 节理测量资料的整理一、节理与有关构造的几何关系分类 (一)根据节理产状与岩层产状的关系分 类 根据节理产状与所在岩层产状的关 系将节理分为:1、走向节理:节理走向大致平行于 岩层走向。2、倾向节理:节理走向与岩层走向 直交。3、斜向节理:节理走向与岩层走向 斜交。4、顺层节理:节理面与岩层层面平 行。第一节 节理的分类及成因走向节理倾向节 理斜向节理顺层节理(二)根据节理与褶皱轴方位之间
2、的 关系,将节理分为: (1)纵节理(a):节理走向平行于褶 皱轴。 (2)横节理(c):节理走向垂直于褶 皱轴。 (3)斜节理(b):节理走向与褶皱轴 斜交。 二、节理力学性质分类按力学性质可将节理划分为剪节 理及张节理两类。 剪节理(shear joint) :是由剪 应力作用引起的节理。 张节理(tension joint) :是垂 直于相对伸长方向的平面形成的节 理。 剪节理与张节理的主要特征如下 :剪 节 理张 节 理 1、产状稳定延伸 远1、产状不甚稳定 ,延伸不远 3、切穿砾石和粗 砂粒。3、绕过砾石和粗 砂粒。:张节理:剪节理剪 节 理张 节 理 2、节理面平直光 滑,时有擦痕
3、。未 充填岩脉时是闭合 的,充填岩脉宽度 均匀,脉壁平直2、节理面粗糙, 无擦痕,未充填岩 脉时是开口的,充 填岩脉宽度不均匀 ,脉壁不平整:张节理:剪节理剪 节 理张 节 理 4、组成共轭X型节 理系。4、不规则,有时 组成放射状、同心 状节理系,雁列张 节理。剪 节 理张 节 理 5、主剪裂面由羽 状微裂面组成。5、呈平行侧列状 。右行左行主剪裂面由羽状微裂面组成平行侧列剪 节 理张 节 理 6、具有折尾、菱 形结环和分叉特有 的尾端构造,反映 两组共轭剪节理的 结合方式。6、发育杏仁状结 环、树枝状分叉等 尾端构造。张节理剪节理与锯齿状追踪张节理剪 节 理张 节 理 1、产状稳定延伸远1
4、、产状不甚稳定,延伸不远 2、节理面平直光滑,时有擦 痕。未充填岩脉时是闭合的, 充填岩脉宽度均匀,脉壁平直2、节理面粗糙,无擦痕,未 充填岩脉时是开口的,充填岩 脉宽度不均匀,脉壁不平整 3、切穿砾石和粗砂粒。3、绕过砾石和粗砂粒。 4、组成共轭X型节理系。 4、不规则,有时组成放射状 、同心状节理系,雁列张节理 。 5、主剪裂面由羽状微裂面组 成。5、呈平行侧列状。6、具有折尾、菱形结环和分 叉特有的尾端构造,反映两组 共轭剪节理的结合方式。6、发育杏仁状结环、树枝状 分叉等尾端构造。剪节理与张节理特征对比表复合成因的节理1、 上述特征是在一次变形中 形成的特征。如经历多次变形或一 次递进
5、变形,会使早期变形特征被 改造或被破坏。出现兼具两类力学 性质的特征或过渡特征,表现为张 剪性 因此在鉴别节理力学性质时应注 意以下三点: (1)应注意选取未被后期改 造的节理进行观察。 (2)应注意对区域内各点上 的节理特点进行分析对比。 (3)应注意结合与节理有关 的构造和岩石力学性质来鉴定。主干节理派生节理石英纤维晶体张剪性节理具体分析几种类型节理: 1、雁列节理和雁列脉:雁列节理是一组 呈雁行式斜列的节理,这类节理常被充填 形成雁列脉。 (1)雁列脉的基本要素: 雁列带:雁列脉成带状展布的空 间范围。 雁列面:穿过各单脉中心而平分 雁列带的中心面。 雁列轴:雁列面在雁列带横截面 上的迹
6、线。 雁列角:单脉与雁列面的锐夹角。(2)排列及形态: 排列:雁列可分为左 列和右列,与左行右 行相对应。 形态:平直型-窄而长 ,多属剪裂; S型和 反S型-中段较宽,多 属张裂,反映了剪切 作用中的递进变形。右列左列 右行左列张裂型 :雁裂 角为450 左右剪裂型 :雁裂 角100左 右三、缝合线构造:是一种与节理相近 似的小型构造。顺层理发育的缝合线:常见,是不 纯灰岩压溶作用的结果。不顺层(斜交或直交)发育的缝合 线: 形成可分为两个阶段,一是,先在构 造作用下形成裂缝;二是,在压溶作 用下发育成缝合线。1缝合线。1缝合线及两组共轭剪节理1四、羽饰构造:在节理面上有时见到 自一根中轴向
7、两侧呈辐射状散布的纹 饰,形似羽毛,称为羽饰或羽痕。发育的岩石:为岩性比较均一的细粒 岩石,如:细砂岩、粉砂岩、凝灰岩等。边缘节理羽饰组成:羽轴、羽脉、边缘带(陡 坎及边缘节理)。 羽脉:自羽轴向两侧呈弧形发散,总 体构成环状或半环状。边缘节理边缘带:由陡坎和边缘节理组成 ,实际上是一组斜列小节理与主节 理面交切的结果。边缘节理产生:一般认为羽饰构造是在节 理逐渐生长过程中发育的,羽脉的 收敛中心可能是节理生长的起点, 逐渐向外扩张。力学性质可能为张 剪性。五、节理脉的扩张和充填作用1、扩张脉和非扩张脉:自然界 常见岩脉的充填,常见的充填物是 石英和方解石。溶液侵入节理空间并使节理 两壁张开而
8、形成的岩脉称扩张性岩 脉由溶液与围岩交代而占有空 间形成的岩脉称非扩张性岩脉。2、裂开-愈合作用:自然界常 见被硅酸盐或碳酸盐等充填的岩脉 ,这种节理脉的充填是一个持续反 复增长的过程。形成:先裂成缝结晶矿物 充填愈合裂缝扩大,再充填再愈 合。充填物来源于脉壁岩石六、构造节理和非改造节理自然界中见到的节理绝大多 数是构造节理,它是本书的主要 讨论对象。三、节理组和节理系节理组(set of joint):是指在一 次构造作用的统一应力场中形成的 产状和力学性质相同的一群节理, 称为节理组。 节理系(system of joint):在一 次构造作用的统一应力场中形成的 两个或两个以上的节理组,
9、构成节 理系。如型共轭节理系、同心状 、放射状节理系等。第二节 节理的分期和配套研究节理的目的:主要是为了探 讨研究区的构造变形史和古构造应 力场。 但一地区的节理,一般是长期多 次构造活动的产物,所以就要进行 节理的分期与配套。分期:是将一个地区的不同时期 形成的节理加以区分,把同期节理 组合在一起。 配套:是将同一构造期的统一应 力场形成的各组节理组合成一定系 列。主要是将共轭的两组节理组合 在一起,以便研究应力场。一、节理的分期 (一)依据节理组的交切 关系分期:1、错开:后期形成 的节理错开前期形成 的节理,被切者略有 位移。2、限制:一组节理 延伸至另一组节理后 突然中止。被限制的
10、节理形成较晚。 3、互切:是节理同时形成的表现。4、追踪、利用和改造: 被追踪、利用和改造的 节理为早期节理。(二) 借助其他地质体判别节理形成 顺序1、岩墙、岩脉和其他侵入体常可用 来间接判定节理形成顺序。沿不同期次 节理贯入的岩墙、岩脉、岩体,其岩性 、结构及构造上常各具特色,它们间的 交切关系可显示节理形成的先后顺序。如充填岩脉的节理被未充填节理 截断,被充填的节理形成较早。又如一组节理被侵入体所截,而 另一组切过该侵入体,说明前者先形成 。2、分析不整合上、下节理发育 情况,也有助于判别节理形成顺序 。早晚二、节理的配套(一) 根据共轭节 理的组合关系配套1、共轭节理的特 有的剪切滑动
11、关系 :一组左行滑动, 另一组右行滑动。 剪切滑动方向可以 借助羽列、擦痕、 派生节理等判定。2、利用剪节理 的尾端变化:折尾 、菱形结环一般代 表共轭的两组节理 。3、利用互切关 系:互切说明两组 同时生成,如果两 组节理又符合共轭 节理的特有剪切滑 动关系,则二者必 然是共轭的。 4、利用追踪的张节理配套:两 组雁列张节理可配套;两组雁列脉 有一条共同的张节理能确切说明两 者是共轭关系。 (二)根据节理发育地区总的地质特征 进行节理配套一地区发育的几组节理,往往各具特色。抓 住其特色就可以将其分开。如:一群间距大、 穿层性强、延伸远、展布范围广及有一定 方位的节理与另一群间距小、受岩层控制
12、 、延伸不远、展布范围局限、方位随岩层 产状及局部构造变化的节理可分开。分期配套时应注意: 1、同时进行。 2、依据相互关系,并结合地质背景进行。 3、在野外进行。第三节 不同地质背景上发育的节理一、与褶皱有关的节理(一)纵弯褶皱上发育的节理:1、纵张节理:在褶皱横截面上 呈扇形排列。应力状态(当枢纽水平 时) :3水平垂直于枢纽,并与节 理面垂直; 2水平,平行枢纽; 1直立。2、横张节理: 的应力状态是: 1水平,垂直于 枢纽;2直立; 3水平,平行枢 纽。3、剪节理:(1)平面共轭剪节理:共轭剪节 理与褶皱轴向斜交,两组节理的交线 代表2,与层面直交,共轭剪切理的 锐角分角线常为局部应力
13、场1的方位 ,在背斜中1与枢纽平行,在向斜中 与枢纽垂直。这对共 轭节理是局 部应力场引 起的。(2)褶皱两翼层间滑动引起的 剪节理。13二、与断层有关的节理(下章中讲 )三、与区域构造有关的节理地壳表层广大地区存在着有 规律性展布的区域性节理,这种 节理与局部构造没有成因上的联 系,因为它是区域性构造作用的 结果。区域性节理的特点:1、发育范围广,产状稳定 。2、规模大、间距宽、延伸 长、可切穿不同岩层,不受局部 构造控制。3、常构成一定的几何形式 。主节理:是指规模明显大于 该区节理平均规模的节理。主节 理延伸长,产状稳定、切穿不同 岩层乃至局部构造。在一定地区 的各种节理中占主导地位。与
14、一 般节理不是同期形成的,而是更 大区域构造活动的产物。 区域性节理相对一个地区的 其它节理来讲是主节理。 区域性节理分类: 根据节理的排列组合规律, 区域性节理可分为系统性节理和 非系统性节理。系统性节理:是构造成 因的具有规律性的区域性节理。 在节理产状、方位、组合等方面 具有规律性。非系统性节理:它可以 是构造成因的,也可以是非构造 成因的,还可以是经后期改造了 的系统性节理。规模小、展布局 限。节理是岩石脆性变形的 产物,它发育在地壳的浅层(估 计深度不会超过10Km)。节理可以分为构造节理 和非构造节理,除在地表发育少 量非构造节理外,一般都是构造 节理。四、节理在分析区域构造中的作
15、 用和问题作用:节理与一定构造和构 造应力场具有特定的关系。因此 常用以研究其所在的大型构造和 构造应力场。 问题:由于节理形成时期, 相对运动方向不易确定,成因多 样,且因多期多阶段节理叠加改 造,情况非常复杂。所以,利用 节理分析构造应力场时应当慎重 。第四节节理的野外观测 目前研究节理基础是大量测 定、观察和统计。在统计基础上 ,结合地质构造等有关资料进行 分析。主节理在航空相片,甚至 在卫片上常有清晰显示,也应充 分利用。一、观察点的选定根据研究任务(区域或局部构 造)布点,作到疏密适度。 选观察点时要考虑: 1、观测点应露头良好(面积 10m2,便于在三度空间观测, 大量测量)2、构
16、造特征清楚、岩层产状 稳定 3、节理组、系关系清晰。 4、观测点的位置应选在构造 上的重要部位,并在不同构造层 、不同岩系和不同岩性层中都应 布点。二、观测内容1、地质背景的观测:包括构 造层、地层及产状、岩性及成层 性、褶皱和断层的特征及测点构 造部位。 2、对节理进行分类和组系划 分。 3、对节理进行分期、配套。4、研究节理的发育程度: 1)岩性和层厚对节理发育的 影响:岩性:在同一应力状态下 ,韧性岩层主要发育剪节理,共 轭剪节理夹角大;脆性岩层主要 发育张节理,共轭剪节理夹角小 。厚度:影响节理间距,厚 者大,薄者小。因为层面存在会 降低岩石的强度。2)节理发育程度以密度或频 度来表示: 节理的密度(频度)“U”: 是指节理法线方向上单位长度( m)内的节理条数“n” ,即条/米 。 为了了解岩石的渗透性,还 要计算节理的缝隙度。G=Ut G:缝隙度;U:节理密度; t:节理平均壁距。5、节理延伸情况: