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1、第十章第十章 节节 理理节理的概念及其研究意义节理的概念及其研究意义节理是岩石节理是岩石中的裂隙，中的裂隙，是规模甚小是规模甚小的断裂的断裂注意区别于注意区别于“解理解理”！节理的分类节理的分类节理与有关构造的几何关系节理与有关构造的几何关系 节理产状与岩层产状 走向节理；倾向节理；斜向节理； 顺层节理节理与褶皱轴的关系节理与褶皱轴的关系 纵节理；横节理；纵节理；横节理； 斜节理斜节理节理在褶皱中发育位置及类型：节理在褶皱中发育位置及类型： 中和面褶皱中：中和面以上岩层受拉伸，中和面褶皱中：中和面以上岩层受拉伸，中和面以下岩层受压缩。因此，在中和面以中和面以下岩层受压缩。因此，在中和面以上，属
2、于弯曲的外侧，形成垂直层面的张裂上，属于弯曲的外侧，形成垂直层面的张裂隙，剖面上呈隙，剖面上呈“V”“V”形和共轭剪节理，易发展形和共轭剪节理，易发展形成正断层。形成正断层。在中和面以下，属于弯曲的内侧，易形在中和面以下，属于弯曲的内侧，易形成平行层面的张节理和共轭剪节理，并易发成平行层面的张节理和共轭剪节理，并易发展形成逆断层。展形成逆断层。 节理在褶皱中发育位置及类型：节理在褶皱中发育位置及类型：弯滑作用反映了岩层之间的滑动，一般在层面上会留下擦痕，两翼会发育一些雁列张节理，转折端处无剪应变或剪应变最弱，一般无节理。 弯流作用反映岩石较韧性的情况下的层内流动，无节理发育。按力学性质分类按力
3、学性质分类剪节理剪节理 张节理张节理 特征：特征：产状稳定，延伸远 产状不稳定，延伸不远 平直光滑，有擦痕和羽裂 弯曲粗糙，无擦痕 出现在砂、砾岩中，一般 出现在砂、砾岩中，常绕 切过砂砾和胶结物 过砂、砾 未充填时，是闭合的缝 多张口，一般被充填 一般是共轭“X”型节理系 树枝状，锯齿状，雁列状等 剪应力产生 张应力产生北京周口店北京周口店“”背斜的翼部发背斜的翼部发育有育有“火炬状火炬状”节理，被白色的方解石脉节理，被白色的方解石脉充填充填试问：试问：背斜及紧邻的太平山向斜的褶皱成因类背斜及紧邻的太平山向斜的褶皱成因类型？型？ 上述上述“火炬状火炬状”节理与褶皱有何关系节理与褶皱有何关系？
4、剪性破裂节理剪性破裂节理节理节理根根据据沿沿破破裂裂面面（带带）其其两两侧侧岩岩石石块块体体（两两盘盘）相相对对位位移移距离大小可分为：距离大小可分为： 节节理理 无无明明显显位位移移或或位位移移量极小的破裂构造量极小的破裂构造 断断层层 有有明明显显位位移移的的破破裂构造裂构造几种特殊的节理几种特殊的节理 柱状节理柱状节理 S或反或反S型张剪裂脉型张剪裂脉 火炬状节理（张剪裂脉）火炬状节理（张剪裂脉） 羽饰构造羽饰构造柱状节理柱状节理S或反或反S型张剪裂脉型张剪裂脉羽饰构造羽饰构造羽饰构造：羽饰构造：发育于节理面上的羽毛状精细饰纹，是在应力作用 下形成 的小型构造。多产于粉砂岩等碎屑岩中，其
5、大小与岩石的粒度有关。张、剪节理的应张、剪节理的应变意义：变意义： 张节理，节理张节理，节理面垂直于拉面垂直于拉 伸方向，即与伸方向，即与 3垂直。垂直。 剪节理：剪节理：“X”型节理系中，两型节理系中，两组节理的锐角平组节理的锐角平分线是分线是 1，钝角，钝角平分线是平分线是 3，两，两组节理的交线是组节理的交线是 2。破裂构造的组合型式破裂构造的组合型式火炬状节理（张剪裂脉）火炬状节理（张剪裂脉） 节理性质的转变：节理性质的转变： 张节理的成因机制：张节理的成因机制： 纯剪纯剪单剪单剪 剪节理的成因机制： 纯剪：纯剪：单剪单剪节理组和节理系节理组和节理系 节理组节理组：在一次构造作用的统一
6、应力场中形成的，产状基本一致和力学性质相同的一群节理。 节理系：节理系：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构成节理系，如“X”型共轭节理系。 当在一次构造作用的统一应力场中形成的产状呈规律变化的一群节理，也可称为节理系，如放射状节理和同心圆状节理。 系统性节理和非系统性节理：某一区域内节理的产状和方位，排列和间距有规律的为系统性节理。一般为构造成因。如：关于雁列脉和羽饰构造关于雁列脉和羽饰构造 雁列节理：一组呈雁行斜列式的节理，被充填形成雁列脉。 基本要素：雁列带，雁列轴，雁列角，雁列带宽度aa-bb：雁列带Mm：雁列轴：雁列角AW：雁列带宽度形态：平直型和 “S”型 平
7、直型：窄而长，多为剪裂，剪裂角在100左右，是剪切作用与主剪切面成小角度相交的微剪羽裂发育而成的，裂开后变形较轻。 “S”型：中段较宽，多为张裂，剪裂角在450左右，是剪切作用派生的张节理，反映剪切作用的递进变形。节理脉的形成机制和压溶作用节理脉的形成机制和压溶作用节理形成和发展的几种模式：节理形成和发展的几种模式： 挤压或拉伸作用挤压或拉伸作用平行于边界的剪切作用平行于边界的剪切作用节理在断层中发育的位置和类型：节理在断层中发育的位置和类型： 在断层面附近会出现平行断层面的剪节理和与在断层面附近会出现平行断层面的剪节理和与断层面斜交的剪节理，其夹角在断层面斜交的剪节理，其夹角在6565度左右
8、。度左右。岩浆岩节理和区域性节理岩浆岩节理和区域性节理 岩浆岩节理：指在岩浆岩冷凝过程中产生的节理。可分为： L节理：节理：平行于流面又平行于流线的节理 S节理：节理：平行于流线垂直于流面的节理 Q节理：节理：垂直于流线又垂直于流面的节理缝合线构造：缝合线构造：与节理相似的小型构造，常见于不纯灰岩中。其形成是压溶作用的结果，一般在构造作用下先形成裂缝，进而在压溶作用下易溶成分流失，难溶成分聚积发育成缝合线构造。节理的野外观测节理的野外观测一、野外观测：一、野外观测： 地质背景的观测 节理的分类与组系划分 节理发育程度的研究：计算节理密度（u），缝隙度（G），节 理平均壁距（t） 节理的延伸状况
9、和性质的变化 节理面观察：节理面的光滑程度，是否有擦痕，羽饰构造等。 节理含矿性和充填物的观察 节理形成以后节理形成以后,在力学性质上会发生改变在力学性质上会发生改变,如如早期是剪性的节理早期是剪性的节理,后期拉张后期拉张,变成张节理。变成张节理。反映节理的力学性质变成剪张性。反映节理的力学性质变成剪张性。 节理的分期与配套节理的分期与配套一、节理的分期一、节理的分期 是指一个地区不同时期的节理的时间先后顺序。二、节理的配套二、节理的配套 是指在统一应力场中形成的各组节理的组合关系。 节理的分期和配套往往是在野外进行，二者是节理的分期和配套往往是在野外进行，二者是紧密联系的紧密联系的 ，配套的
10、节理是同期的，但同期的节理，配套的节理是同期的，但同期的节理不一定是配套的。不一定是配套的。1，2组节理形成共轭节理为同期，3组节理错开了1，2组节理，是后期的。3，4组节理被1，2组节理所限制，形成时间晚。节理的统计：节理的统计： 一个露头的节理往往很多，通过测量节一个露头的节理往往很多，通过测量节理的产状可以知道节理发育的方位，进一步理的产状可以知道节理发育的方位，进一步了解当时的应力状态，但这需要测量上百个了解当时的应力状态，但这需要测量上百个数据，如何处理这些数据，这就要用到节理数据，如何处理这些数据，这就要用到节理等密图等密图和节理和节理玫瑰花图玫瑰花图。火炬状共轭破裂系 这套裂隙系
11、不是本区的主要裂隙构造，但细脉的雁列展布反映出串联面的剪切现象还是较多见的。 在电站公司办公楼西南方向的采石场，发育一形态完好的火炬状构造，一组串联面由一系列产状为21047的张剪性裂隙斜列而成，产状为20035；另一组串联面由一系列产状为26070的张剪性裂隙斜列而成，产状为8082。裂隙均被方解石脉充填，脉体不甚规则。共同反映出2近水平， 1和3均为斜向的局部应力场特点。 电站办公楼西南采石场火炬状裂隙剖面素描图 山山路路十十八八弯弯贵州乌江电站机坑剖面裂隙图贵州乌江电站机坑剖面裂隙图近东西向构造配套裂隙系 近东西向构造不是本区主体构造，近东西向构造不是本区主体构造，其配套裂隙系不甚发育。
12、其配套裂隙系不甚发育。 赶场坳隧道洞口紫红色夹灰绿色赶场坳隧道洞口紫红色夹灰绿色泥质岩系，岩层产状泥质岩系，岩层产状31548， 21580（左行剪切）和（左行剪切）和10248（右行剪切）两组共轭裂隙（右行剪切）两组共轭裂隙将岩石切割呈大小不等的菱形块体。将岩石切割呈大小不等的菱形块体。赤平投影求得主应力方位为：赤平投影求得主应力方位为：1352 39、 2133 43、 324320。显然，这已不是严格意义。显然，这已不是严格意义上的东西向构造配套成分，而是经过上的东西向构造配套成分，而是经过改造的东西向构造配套裂隙系。改造的东西向构造配套裂隙系。 共轭节理赤平投影图共轭节理赤平投影图共轭
13、节理切割岩石呈菱形块体共轭节理切割岩石呈菱形块体剖面共轭中高角度破裂系 中高角度破裂即为走中高角度破裂即为走向向NE，倾向，倾向SE，倾角大于，倾角大于40的一组裂隙。这组裂隙的一组裂隙。这组裂隙在走向、倾向上均不太平在走向、倾向上均不太平直，充填方解石脉，运动直，充填方解石脉，运动方式为剖面上正向滑动为方式为剖面上正向滑动为主；与之配套的另一组走主；与之配套的另一组走向向NE，倾向，倾向NW，倾角中，倾角中等，同样表现为剖面上的等，同样表现为剖面上的正向滑动。这组裂隙多表正向滑动。这组裂隙多表现为顺着岩层层面的正向现为顺着岩层层面的正向滑动，并常以滑动，并常以“上灭下现上灭下现”式出现。为喜
14、山期地壳式出现。为喜山期地壳差异性升降运动，岩体重差异性升降运动，岩体重力作用所致。力作用所致。顺层破裂与滑动，上灭下现式顺层破裂与滑动，上灭下现式 主干破裂构造主干破裂构造据前人研究和我们的进一步据前人研究和我们的进一步观察，在三维空间上，坝区观察，在三维空间上，坝区岩体尺度上的破裂框架主要岩体尺度上的破裂框架主要由由NWW、NNW和和NE三组三组优势破裂及层间破裂构筑而优势破裂及层间破裂构筑而成，并与其他小的裂隙系统成，并与其他小的裂隙系统一起，形成一幅复杂的破裂一起，形成一幅复杂的破裂网络阵列。网络阵列。 上述主要的几组破裂，上述主要的几组破裂，将构皮滩水电站坝区岩体分将构皮滩水电站坝区
15、岩体分割成大小不一的块体，使岩割成大小不一的块体，使岩石丧失了完整性，降低了内石丧失了完整性，降低了内聚力。岩体内部结构的不均聚力。岩体内部结构的不均一性更为明显。而且当岩体一性更为明显。而且当岩体再次遭受施加应力时，应力再次遭受施加应力时，应力和应变将主要由这些较大的和应变将主要由这些较大的破裂进行调整。破裂进行调整。构皮滩电站坝区岩体内部破裂网络阵列构皮滩电站坝区岩体内部破裂网络阵列几何学及运动学模型几何学及运动学模型（图中阿拉伯数字代表裂隙系统）（图中阿拉伯数字代表裂隙系统）破裂面的愈合行为破裂面的愈合行为 构皮滩坝区，出露地层以碳酸盐岩为主体，脉体基本上为方解石脉。构皮滩坝区，出露地层
16、以碳酸盐岩为主体，脉体基本上为方解石脉。研究表明除裂隙几何形态上的差异外，脉体内部矿物的生长和排列也各研究表明除裂隙几何形态上的差异外，脉体内部矿物的生长和排列也各有特点。单脉大体上可分为四种基本类型。而复脉则为某两类或多类单有特点。单脉大体上可分为四种基本类型。而复脉则为某两类或多类单脉的组合。脉的组合。方解石单脉类型方解石单脉类型左岸复脉标本横切面薄片素描左岸复脉标本横切面薄片素描近南北向构造配套裂隙系 在坝区三叉口隧道洞口也见发育，在坝区三叉口隧道洞口也见发育，316/NE85（左行）一组与（左行）一组与40/SE46（右行）一组组成共轭系，（右行）一组组成共轭系，均被方解石脉充填。赤平投影所的古应均被方解石脉充填。赤平投影所的古应力方位为：力方位为：1268 6、 284 83、 31781。 同时还见发育一组与前者产状相近同时还见发育一组与前者产状相近的劈理裂隙带，劈理带的频度为的劈理裂隙带，劈理带的频度为12个个/30m，单个带宽，单个带宽1030cm，带内劈理，带内劈理的频度为的频度为42条条/30cm，劈理具歼灭侧现，劈理具歼灭侧现特征，右阶式排列，左行运动。特征，右阶
