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1、煤矿地质学4.3.1 节节 理理第一页，编辑于星期五：十三点 四十四分。前言：断裂构造断裂构造： 地壳中的岩石受到地应力作用所产生的断裂。（属于不连续性构造） 节理和断层统称为断裂构造区分：根据断裂面两侧岩块相对位移大小及断裂面的显著程度第二页，编辑于星期五：十三点 四十四分。本节要点：节理的概念与特点节理的概念与特点节理的分类以及节理组的概念节理的分类以及节理组的概念节理观测节理观测节理的研究意义节理的研究意义煤层中的节理与煤层的关系煤层中的节理与煤层的关系第三页，编辑于星期五：十三点 四十四分。一、概念与特点节理是岩石中的裂隙节理是岩石中的裂隙 ，且规模大小不一；，且规模大小不一；节理面可
2、光滑的，可张开粗糙的；节理面可光滑的，可张开粗糙的；节理常有规律的成群出现，相同成因且相互节理常有规律的成群出现，相同成因且相互 平行的节理称为一组节理平行的节理称为一组节理 。 节理：岩石破裂或分开，未发生显著移动的。节理：岩石破裂或分开，未发生显著移动的。节理的特点：节理的特点：第四页，编辑于星期五：十三点 四十四分。二、节理的分类原生节理：原生节理：成岩过程中形成的节理成岩过程中形成的节理; 如：泥裂，熔岩冷凝如：泥裂，熔岩冷凝次生节理：次生节理：成岩后形成的节理成岩后形成的节理; 构造节理构造节理：由构造运动形成；：由构造运动形成； 如：与褶皱或断层伴生的节理如：与褶皱或断层伴生的节理
3、 非构造节理非构造节理：由非构造运动形成；：由非构造运动形成； 如：风化如：风化1.按成因分类按成因分类第五页，编辑于星期五：十三点 四十四分。原生节理原生节理泥裂泥裂第六页，编辑于星期五：十三点 四十四分。原生节理原生节理熔岩冷凝熔岩冷凝第七页，编辑于星期五：十三点 四十四分。次生节理次生节理构造节理构造节理第八页，编辑于星期五：十三点 四十四分。非构造节理非构造节理风化风化第九页，编辑于星期五：十三点 四十四分。2.按力学性质分类按力学性质分类（1）张节理：）张节理：岩石受张应力产生的节理；岩石受张应力产生的节理；（2）剪节理（扭节理）：）剪节理（扭节理）：岩层受剪应力产生的裂隙岩层受剪应
4、力产生的裂隙；第十页，编辑于星期五：十三点 四十四分。特点：特点：a a、产状不稳定，延伸不远，常呈、产状不稳定，延伸不远，常呈侧列现象侧列现象（一条（一条张节理在旁侧又出现同一方向的另一条张节理）张节理在旁侧又出现同一方向的另一条张节理）（1 1）张节理）张节理第十一页，编辑于星期五：十三点 四十四分。b b、节理面粗糙，无擦痕、节理面粗糙，无擦痕c c、常绕过砾石、粗砂粒；即使切过，切面也是凹凸不、常绕过砾石、粗砂粒；即使切过，切面也是凹凸不平平第十二页，编辑于星期五：十三点 四十四分。d d、多开口（开放式裂隙），常被矿脉充填，脉宽变、多开口（开放式裂隙），常被矿脉充填，脉宽变化大，壁不
5、平直化大，壁不平直第十三页，编辑于星期五：十三点 四十四分。e e、有时为不规则树枝状、网格状；在压应力诱导产生、有时为不规则树枝状、网格状；在压应力诱导产生的张应力作用下，常常会追踪先已形成的共轭剪节理，的张应力作用下，常常会追踪先已形成的共轭剪节理，形成锯齿状的形成锯齿状的追踪张节理追踪张节理，. . 第十四页，编辑于星期五：十三点 四十四分。或形成或形成共轭雁列张节理共轭雁列张节理，. 第十五页，编辑于星期五：十三点 四十四分。以及形成放射状、同心状以及形成放射状、同心状。（与上拱作用有关）第十六页，编辑于星期五：十三点 四十四分。张破裂或平行于张破裂或平行于1（压应力），（压应力），或
6、垂直于或垂直于3 （包括张应力）。（包括张应力）。张节理的成因张节理的成因第十七页，编辑于星期五：十三点 四十四分。S型雁列脉，张节理型雁列脉，张节理（递进变形）（递进变形）在力偶或剪应力作用下产生的张节理在力偶或剪应力作用下产生的张节理第十八页，编辑于星期五：十三点 四十四分。持续的简单剪切作用，造成张节理的递进变形持续的简单剪切作用，造成张节理的递进变形 S S型雁列脉形成。型雁列脉形成。第十九页，编辑于星期五：十三点 四十四分。特征：特征：a a、产状稳定，延伸远、产状稳定，延伸远b b、平直光滑、节理面擦痕、闭合、平直光滑、节理面擦痕、闭合（2 2）剪节理）剪节理第二十页，编辑于星期五
7、：十三点 四十四分。c c、穿切砾石和胶结物、穿切砾石和胶结物第二十一页，编辑于星期五：十三点 四十四分。d d、常为共轭型，等间距排列、常为共轭型，等间距排列第二十二页，编辑于星期五：十三点 四十四分。e e、主剪裂面常由次级羽、主剪裂面常由次级羽状微裂面组成，羽状微裂状微裂面组成，羽状微裂面与主剪裂面交角约面与主剪裂面交角约515515（/2/2）。 微剪裂面A与主剪裂面MN的夹角（小角度锐角），指示着本盘的错动方向 第二十三页，编辑于星期五：十三点 四十四分。剪节理的成因剪节理的成因剪裂面总是发生在剪裂面总是发生在1、3平面上（平行于平面上（平行于2） 即最大、最小主应力平面上即最大、最
8、小主应力平面上。第二十四页，编辑于星期五：十三点 四十四分。第二十五页，编辑于星期五：十三点 四十四分。 关于共轭剪节理（关于共轭剪节理（“”型节理）角平分线与主应角平分线与主应力方向：力方向：在没有递进变形和后期构造叠加的情况下在没有递进变形和后期构造叠加的情况下，节理锐角等分线指向最大主应力1的方向。第二十六页，编辑于星期五：十三点 四十四分。如果是韧性岩层，经过压扁作用，节理发生旋转，锐如果是韧性岩层，经过压扁作用，节理发生旋转，锐角等分线可以变为钝角等分线。角等分线可以变为钝角等分线。第二十七页，编辑于星期五：十三点 四十四分。第二十八页，编辑于星期五：十三点 四十四分。3.按理与岩层
9、的产状要素的关系分类按理与岩层的产状要素的关系分类走向节理走向节理节理走向与岩层走向大致平行节理走向与岩层走向大致平行倾向节理倾向节理节理走向与岩层走向大致垂直节理走向与岩层走向大致垂直斜向节理斜向节理节理走向与岩层走向斜交节理走向与岩层走向斜交顺层节理顺层节理节理面与岩层的层面大致平行节理面与岩层的层面大致平行 第二十九页，编辑于星期五：十三点 四十四分。4.按节理的走向与区域褶皱主要方向、断层的主按节理的走向与区域褶皱主要方向、断层的主 要走要走向或其他线形构造的延伸方向等关系分类向或其他线形构造的延伸方向等关系分类a.纵节理纵节理两者的关系大致平行两者的关系大致平行b.斜节理斜节理二者大
10、致斜交二者大致斜交c.横节理横节理二者大致垂直二者大致垂直第三十页，编辑于星期五：十三点 四十四分。第三十一页，编辑于星期五：十三点 四十四分。与褶皱有关的节理与褶皱有关的节理与褶皱有关的节理，决定于褶皱的形成方式和发展进程。（着重分析纵弯褶皱作用有关的节理）1 1、与纵弯褶皱有关的剪节理、与纵弯褶皱有关的剪节理 平面共轭剪节理系：平面共轭剪节理系： 在水平压应力作用下，水平岩层水平岩层纵弯褶皱纵弯褶皱形成之前，形成一对早期平面剪节理系早期平面剪节理系；（图4-26）第三十二页，编辑于星期五：十三点 四十四分。 着纵弯作用的继续发展，在背斜和向斜的着纵弯作用的继续发展，在背斜和向斜的中和层中和
11、层上方，上方，又各自产生一对又各自产生一对晚期平面共轭剪节理系晚期平面共轭剪节理系。 （图（图4-274-27）第三十三页，编辑于星期五：十三点 四十四分。 剖面共轭剪节理系：剖面共轭剪节理系： 第三十四页，编辑于星期五：十三点 四十四分。2 2、与纵弯褶皱有关的张节理、与纵弯褶皱有关的张节理纵张节理：纵张节理：发育于背斜转折端上，在褶皱横截面上排列成扇状，单个节发育于背斜转折端上，在褶皱横截面上排列成扇状，单个节理为尖端向下的楔形。理为尖端向下的楔形。 第三十五页，编辑于星期五：十三点 四十四分。横张节理：发育于向斜核部，追踪平面剪节理系，产生横张节理：发育于向斜核部，追踪平面剪节理系，产生
12、锯齿状横张节理。锯齿状横张节理。 第三十六页，编辑于星期五：十三点 四十四分。第三十七页，编辑于星期五：十三点 四十四分。上述四种节理，是在区域挤压应力作用下形成纵弯褶皱上述四种节理，是在区域挤压应力作用下形成纵弯褶皱过程中较为普遍发育的伴生节理，也是最主要的节理。过程中较为普遍发育的伴生节理，也是最主要的节理。在在横弯褶皱作用横弯褶皱作用形成的穹状背斜上，穹拱部分普遍处形成的穹状背斜上，穹拱部分普遍处于引张状态，常常形成一系列于引张状态，常常形成一系列放射状放射状或或同心圆状张节同心圆状张节理理。 第三十八页，编辑于星期五：十三点 四十四分。与断层有关的节理与断层有关的节理 羽状张节理：羽状
13、张节理：断层活动时派生应力活断层活动时派生应力活动的产物。动的产物。第三十九页，编辑于星期五：十三点 四十四分。伴生剪节理：伴生剪节理：在形成断层的在形成断层的统一应力场统一应力场作用下形成。作用下形成。第四十页，编辑于星期五：十三点 四十四分。1.1.按成因分按成因分 .原生节理原生节理 .次生节理次生节理a.a.构造节理构造节理b.b.非构造节理非构造节理a.a.张节理张节理b.b.剪节理剪节理2.2.按力学性质分按力学性质分a.a.走向节理走向节理b.b.倾向节理倾向节理c.c.斜向斜向节节理理d.d.顺层节顺层节理理3.3.按节理与地层关系按节理与地层关系4.4.按节理与构造关系按节理
14、与构造关系a.a.纵节理纵节理b.b.斜节理斜节理c.c.横节理横节理第四十一页，编辑于星期五：十三点 四十四分。节理组和节理系节理组和节理系节理组节理组同一构造作用（统一的应力场）中形成的，同一构造作用（统一的应力场）中形成的，产状基本一致，力学性质基本相同的一群节理。产状基本一致，力学性质基本相同的一群节理。节理系节理系两个或两个以上同期形成的节理组。两个或两个以上同期形成的节理组。第四十二页，编辑于星期五：十三点 四十四分。例：共轭节理系例：共轭节理系第四十三页，编辑于星期五：十三点 四十四分。例：放射（同心）状节理系例：放射（同心）状节理系产状呈规律变化。产状呈规律变化。 第四十四页，
15、编辑于星期五：十三点 四十四分。三、节理观测与研究节理观测点的选择：节理观测点的选择：有代表性的节理发育区域，有代表性的节理发育区域， 岩层出露良好岩层出露良好1 1 1 1）野外观测）野外观测 研究节理应根据研究目的，选择适当的构造部位，研究节理应根据研究目的，选择适当的构造部位，建立节理观测点，进行节理统计。建立节理观测点，进行节理统计。第四十五页，编辑于星期五：十三点 四十四分。观测与统计的注意事项：观测与统计的注意事项： a.注意区分构造节理与非构造节理注意区分构造节理与非构造节理 b.了解观察点所处的构造部位了解观察点所处的构造部位 c.判别有几组节理判别有几组节理 d.对每一组节理
16、都要分别进行观察、测量、对每一组节理都要分别进行观察、测量、 统计。统计。 e.统计节理的发育的密集程度。统计节理的发育的密集程度。 f.观察各组节理的关系和空间分布，并进行观察各组节理的关系和空间分布，并进行 分组配套。分组配套。 g.对所观察和测量的资料及时做好记录。对所观察和测量的资料及时做好记录。第四十六页，编辑于星期五：十三点 四十四分。2）资料的室内整理）资料的室内整理将野外收集的大量原始节理材料，进行室内整理，并制作成有关图件供分将野外收集的大量原始节理材料，进行室内整理，并制作成有关图件供分析使用。析使用。室内的常用的综合图件有玫瑰图、节理极点图及节理极点等密图等。室内的常用的
17、综合图件有玫瑰图、节理极点图及节理极点等密图等。以下介绍裂隙玫瑰图法：以下介绍裂隙玫瑰图法：(a) (a) 裂隙走向玫瑰图裂隙走向玫瑰图 (b) (b) 裂隙倾向玫瑰图裂隙倾向玫瑰图 第四十七页，编辑于星期五：十三点 四十四分。裂隙走向玫瑰图编制方法裂隙走向玫瑰图编制方法(1)(1)将所测的节理产状数据，按节理走向方位角大小依次排列，按每将所测的节理产状数据，按节理走向方位角大小依次排列，按每55或或1010为间隔分组。为间隔分组。(2)(2)统计每组节理的数目和平均走向；统计每组节理的数目和平均走向；(3)(3)采用一定比例取适当长度为半径画半圆，并标明方向采用一定比例取适当长度为半径画半圆
18、，并标明方向( (上方为上方为N)N)。(4)(4)以平均走向为方位，按比例以每组节理数目为长度截取，从圆心出发，在圆内引射线，然以平均走向为方位，按比例以每组节理数目为长度截取，从圆心出发，在圆内引射线，然后把各射线的端点连起来。后把各射线的端点连起来。(5)(5)如相邻两端点不连续，即它们之间缺一组或数理节理，则折线应联回原点，再从圆点联如相邻两端点不连续，即它们之间缺一组或数理节理，则折线应联回原点，再从圆点联结下一个射线的端点。结下一个射线的端点。(6)(6)最后所构成的花瓣似的图案，可形象地表明最后所构成的花瓣似的图案，可形象地表明 哪一方向上的节理最发育，那一方向上的节理不哪一方向
19、上的节理最发育，那一方向上的节理不 发育，甚至无节理。发育，甚至无节理。第四十八页，编辑于星期五：十三点 四十四分。四、研究节理的意义矿脉矿脉为矿液上升、分散、渗透提供了构造条件。为矿液上升、分散、渗透提供了构造条件。油、气、水油、气、水运移的通道、储集的场所。运移的通道、储集的场所。工程地质工程地质岩体中的结构面，影响岩体的强度。岩体中的结构面，影响岩体的强度。地质构造分析地质构造分析与褶皱、断层和区域构造有着密切的与褶皱、断层和区域构造有着密切的成因联系。成因联系。第四十九页，编辑于星期五：十三点 四十四分。五、煤层中的节理与煤层的关系煤层节理在很大程度上决定着煤层的结构构造、物理煤层节理在很大程度上决定着煤层的结构构造、物理性质，它影响甚至控制了煤层顶板的工程地质，煤层性质，它影响甚至控制了煤层顶板的工程地质，煤层的采落特征，对煤层和煤层气的生储、聚集、可采性的采落特征，对煤层和煤层气的生储、聚集、可采性等起着直接或间接的控制作用，并贯穿于成煤和煤层等起着直接或间接的控制作用，并贯穿于成煤和煤层气生、储、聚前后的全过程，是所有地质因素中最为气生、储、聚前后的全过程，是所有地质因素中最为重要的控气因素。重要的控气因素。第五十页，编辑于星期五：十三点 四十四分。谢谢！谢谢！第五十一页，编辑于星期五：十三点 四十四分。第五十二页，编辑于星期五：十三点 四十四分。
