第五章 节理教材

1、u 节理的分类节理的分类u 节理的分期与配套节理的分期与配套u 不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理u 节理的野外观测节理的野外观测u 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章 节 理1 节理：岩石中的裂隙，是没有明显位移的断裂。2 意义： 工程地质方面 水文地质方面 石油勘探方面 构造地质方面3 主要类型： 1）原生节理：成岩过程中形成，如：泥裂、玄武岩中的柱状节理节理、侵入岩中的原生节理。 2）次生节理：成岩后产生 (1)构造节理：与构造变形有关，分布广。 (2)非构造节理：如人工节理、温差节理、卸载节理、分布窄，影响小。u 节理的分类节理的分类u 节理的分期与配套节理的分期

2、与配套u 不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理u 节理的野外观测节理的野外观测u 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章 节 理* *节理与有关构造的几何关系分类：节理与有关构造的几何关系分类：1）根据节理产状与岩层产状的关系划分：a) 走向节理b) 倾向节理c) 斜向节理d) 顺层节理2）根据节理与褶皱轴关系划分：a) 纵节理b) 横节理c) 斜节理* *节理的力学性质分类：节理的力学性质分类：1）剪节理：由剪切应力产生的破裂面。（1）产状稳定，延伸较远，间距比较均匀；（2）节理面平直光滑，两侧岩相可有少量相对位移，可见擦痕；（3）一般切穿砾岩中的砾石；（4）常见共轭出现，其

3、锐交角等分线常指示1方向；菱形、棋盘格状(5) 主剪裂面由羽状微裂面组成。羽状微裂面与主剪裂面交角一般为515,相当于内摩擦角的一半。微裂面与主剪裂面相交之锐夹角方向指示本侧岩块剪切方向。(6) 共轭剪节理的应力状态现今锐夹角平分线不一定是地质历史时期的主应变轴（1）的方向2）张节理：由张应力产生的破裂面。（1）产状不稳定，延伸不远，单条节理短而弯曲，常侧列产出；（2）张节理面粗糙不平，无擦痕；（3）在砾岩和砂岩中发育的张节理, 不穿切砾石和砂粒, 而是绕过砾石和砂粒弯折延伸。（4）张节理多开口，常被矿脉充填，脉宽变化大，脉壁不平直； (5)张节理有时呈不规则的树枝状，各种网络状，有时也追踪“

4、X型共扼剪节理形成锯齿状张节理、单列或共扼雁列式张节理，有时也呈放射状或同心圆状组合形式。火炬状节理(8)张节理是在平行于节理面的压应力或垂直于节理面的张应力作用下形成的, 因此, 张节理面的垂线方向代表 方向。 剪节理与张节理特征对比： 剪节理剪节理 张节理张节理 产状稳定，延伸远产状稳定，延伸远 产状不稳定，延伸不产状不稳定，延伸不远远 平直光滑，有擦痕和羽裂平直光滑，有擦痕和羽裂 弯曲粗糙，无擦痕弯曲粗糙，无擦痕出现在砂、砾岩中，一般出现在砂、砾岩中，一般 出现在砂、砾岩中，常绕出现在砂、砾岩中，常绕切过砂砾和胶结物切过砂砾和胶结物 过砂、砾过砂、砾未充填时，是闭合的缝未充填时，是闭合的

5、缝 多张口，一般被充填多张口，一般被充填 一般是一般是共轭共轭“X”型型节理系节理系 树枝状，锯齿状，雁列状树枝状，锯齿状，雁列状等等 剪应力产生剪应力产生 张应力产生张应力产生3）节理性质的转化4）特殊节理组合类型：雁列节理和雁列脉雁列节理是一组呈雁列式斜列的节理，这类节理常被充填形成了雁列脉。雁列带：雁列脉呈带状展布的范围；雁列面：穿过各单脉中心而平分雁列带的中心面；雁列面的产状即代表雁列带的产状。雁列轴：雁列面在雁列带横截面上的迹线；雁列角：单脉与雁列面的锐交角。（1）雁列节理几何要素：左阶(列)与右阶（列）：沿着节理走向观察时，远侧节理向右侧错列或在右端重叠时，为右阶（列），反之为左阶

6、（列）。左阶左阶右阶右阶（2）雁列脉单脉形态：共轭雁列脉： 正S型与反S型平直型：剪裂。S 型：张裂。5）缝合线构造：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。发育过程：裂面进行压溶6）裂开愈合作用：（1）形成过程：裂缝裂开充填愈合再裂开（反复裂开愈合的增生作用）（2）充填物：石英、方解石、长石等7）羽饰： 羽饰是发育于节理面上的羽毛状精细饰纹, 是构造应力下形成的一种小型构造。产于多种岩石中, 其中以砂岩等碎屑岩中最为常见, 也见于细粒变质沉积岩中, 甚至在玄武岩中也有发育。* *节理组和节理系：节理组和节理系： 1）节理

7、组: 在一次构造作用的统一构造应力场中形成的, 产状基本一致,且力学性质相同的一群节理称为节理组。 2）节理系: 在一次构造作用的统一构造应力场中形成的两个或两个以上的节理组称为节理系。例如, 共轭“X”型剪节理就是属于一个节理系。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。节理组和节理系u 节理的分类节理的分类u 节理的分期与配套节理的分期与配套u 不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理u 节理的野外观测节理的野外观测u 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章 节 理分期：将一定地区不同时期形成的节理，按先后顺序，组

8、合成一定系列。配套：将一定构造期的统一应力场中形成的各组节理组合成一定系列。目的：从时间、空间和形成力学上研究一个地区节理发育史和分布产出规律，恢复古构造应力场。依据：分期节理的相互交切关系，以及与相关地质体的交切关系。配套共轭节理的组合关系，并辅之以节理发育的总体特征及其与有关地质构造的关系1）节理组的交切关系：(1) 错开: 后期形成的节理切断早期形成的节理, 若后期节理是剪节理, 则可见到错断线两侧标志点的对应错开。* *节理的分期：节理的分期：(2) 限制: 一组节理延伸到另一组节理前突然中止, 这种现象叫做限制, 被限制的节理组形成相对较晚。错开与限制的区别在于, 错开表现为一系列标

9、志点的对应错开, 而限制则无对应点错开。(3) 互切: 如果两组节理互相交切或切错, 说明两组节理是同时形成的, 有时成共轭关系。(4) 追踪、利用和改造:后期节理有时利用早期节理, 顺早期节理追踪或对早期节理加以改造, 由此, 一些晚期节理比早期节理更明显、更完整。2）借助其它地质体判别节理形成的顺序：* *节理的配套：节理的配套：1）根据共轭节理的组合关系进行配套：（1）利用两组节理的相互切错确定其共轭关系；(2)利用剪切滑动关系：剪节理面上的擦痕、节理的羽列和派生张节理来确定其共轭关系两组雁列脉有一条共同的张节理，能确切反映两雁列节理是共轭的。* *节理的分期与配套需注意：节理的分期与配

10、套需注意： u 节理的分类节理的分类u 节理的分期与配套节理的分期与配套u 不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理u 节理的野外观测节理的野外观测u 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章 节 理* *与褶皱有关的节理：与褶皱有关的节理：1）纵弯褶皱：褶皱初期节理 s s3 3s s1 1s s2 21）纵弯褶皱：褶皱期节理（1）张节理：纵张节理与横张节理脆性层的断裂变形上部断裂下部褶皱转折端外侧：局部应力之3枢纽。转折端内侧：局部应力之1枢纽（与褶皱初期情况一致）（2）剪节理：2）横弯褶皱：张节理横弯褶皱整体处于引张状态，常成放射状或同心圆状张节理。* *与断层有关的节理：与断

11、层有关的节理：1）羽状张节理：是断层在活动时所派生的局部应力活动的产物。节理呈羽状斜列, 位于断层的旁侧而不穿切断层。2）伴生剪节理：在形成断层的同一应力场下，所形成的两组 “X”共轭剪节理，一组平行断层面，其锐角平分线指向1，另一组与断层面斜交。3）派生剪节理：由断层二盘相对运动引起的派生应力场所致。一组剪节理与断层面呈大角度相交, 一般不太发育, 也不太稳定。另一组剪节理与断层面呈小角度相交, 其交角一般不超过15, 相当于剪切羽裂, 该组剪节理与断层面相交锐夹角方向指示本盘运动方向。* *与区域构造有关的节理：与区域构造有关的节理：区域性节理：在地表广大地区规律性展布，与局部的褶皱和断层

12、没有成因联系的节理。特点：1）发育范围广，产状稳定；2）规模大，间距宽，延伸长，切穿不同岩层；3）常构成一定的几何形式。例如：广西河池西南地区的上古生界石灰岩中，例如：广西河池西南地区的上古生界石灰岩中，60和和300走走向的二组向的二组“X”节理，和河池以西的节理，和河池以西的50和和350二组菱形节理，二组菱形节理，在上千在上千km2范围内稳定分布，不受局部构造的影响。范围内稳定分布，不受局部构造的影响。 节理向地壳深部逐渐消失，估计15km以下。 卸载节理“释重节理”或“释负荷节理”。* *节理在分析区域构造中的作用和问题：节理在分析区域构造中的作用和问题：1）作用：从理论上，节理是构造

13、应力作用的结果，与区域构造应力场有一定的联系，因此可以从中获取区域构造应力场的信息。2）问题：1）节理的形成时期不易确定；2）节理两侧岩石位移很小，不易判别运动方向；3）非构造节理的干扰；4）多期构造的叠加。因此：因此：节理在分析应力场时存在许多困难节理在分析应力场时存在许多困难。3）利用节理研究区域构造应力场的要点：1）联系构造背景和构造部位；2）建立节理组合样式和空间展布模型；3）结合区域构造变形历史进行分期配套；4）分析节理的成因和形成深度。 4）利用（共轭）节理资料研究构造应力场的原理和方法：（1）共轭剪节理的交线为2方向。（2）共轭剪节理的两个夹角的平分线方向分别为1和3。一般锐角平

14、分线为1。（3）把各测点上1，3方向投影到平面上，将相邻点的1和3方向用平滑线连接，构成主应力迹线图。u 节理的分类节理的分类u 节理的分期与配套节理的分期与配套u 不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理u 节理的野外观测节理的野外观测u 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章 节 理* *观察点的选定：观察点的选定：1）选点基本原则：代表性。2）具体要点：（1）露头良好（最好能作三维空间观测）；（2）构造特征清楚，岩层产状稳定；（3）节理相互关系比较明确；（4）构造重要部位，并且在不同构造层、不同岩系和不同岩性层中都应布点。* *观测内容：观测内容：1）地质背景分析；2）组、系

15、划分，成因判别；3）分期配套；4）测量：产状，延伸长度，宽度（平均宽 度），密度（条/米）；5）节理面的观察；6）充填物和充填程度观察。 * *节理的测量和记录：节理的测量和记录：* *覆盖区的节理研究：覆盖区的节理研究：1）利用地应力资料评价地下节理： 通过测量地应力，推断地应力值越低的地方，节理越发育，原因为应力释放。2）利用地层曲率评价构造节理3）测井方法预测节理u 节理的分类节理的分类u 节理的分期与配套节理的分期与配套u 不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理u 节理的野外观测节理的野外观测u 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章 节 理* *节理玫瑰花图：节理玫瑰花

16、图：1）节理走向玫瑰花图将所测得的节理走向换算北东和北西向，按一定间隔分组，一般为50或100为一间隔。统计每一间隔的节理条数。确定作图的比例尺及坐标。选取一定的长度代表一条节理，以等于或稍大于数目最多的那一组节理的线段长度为半径按比例作半圆，过圆心作东西线和南北线，在圆周上标明方位角。找点连线：按各组平均走向在圆周上标明记号，再从圆心向圆周上该点处按比例定点连线。写上图名和比例尺。2）节理倾向玫瑰花图按节理倾向方位角分组，求出各组节理的平均倾向和节理数目，用圆周方位代表节理的平均倾向，用半径长度代表节理条数，作法与节理走向玫瑰花图相似，但用的是整圆。3）节理倾角玫瑰花图按节理倾向方位角的分组，求出各组节理的平均倾角，然后用节理的平均倾角作图，圆半径长度代表倾角，由圆心至圆周从00900。与倾向图相同的找点和连线方法。倾向和倾角玫瑰花图一般重叠画在一张图上。 分析节理玫瑰花图应于区域地质构造结合，往往把节理玫瑰花图按测点位置标绘在地质图上。4）节理玫瑰花图的分析* *求主应力轴方位并绘制主应力网络图：求主应力轴方位并绘制主应力网络图：共轭剪节理1）在等密图上找出观测点上的优势产状，然后通过赤平投影方法求出每个点的主应力轴的方位。2）将作出的共轭剪节理和主应力轴的赤平投影图缩