煤矿地质学4.3.1节理.ppt

1、煤矿地质学,4.3.1节理,前言：,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,本节要点：,节理的概念与特点节理的分类以及节理组的概念节理观测节理的研究意义煤层中的节理与煤层的关系,一、概念与特点,节理是岩石中的裂隙，且规模大小不一；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。,节理的特点：,二、节理的分类,原生节理：成岩过程中形成的节理;如：泥裂，熔岩冷凝次生节理：成岩后形成的节理;构造节理：由构

2、造运动形成；如：与褶皱或断层伴生的节理非构造节理：由非构造运动形成；如：风化,1.按成因分类,原生节理泥裂,原生节理熔岩冷凝,次生节理构造节理,非构造节理风化,2.按力学性质分类（1）张节理：岩石受张应力产生的节理；（2）剪节理（扭节理）：岩层受剪应力产生的裂隙；,特点：a、产状不稳定，延伸不远，常呈侧列现象（一条张节理在旁侧又出现同一方向的另一条张节理）,（1）张节理,b、节理面粗糙，无擦痕c、常绕过砾石、粗砂粒；即使切过，切面也是凹凸不平,d、多开口（开放式裂隙），常被矿脉充填，脉宽变化大，壁不平直,e、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

3、节理，形成锯齿状的追踪张节理，.,或形成共轭雁列张节理，.,以及形成放射状、同心状。（与上拱作用有关）,张破裂或平行于1（压应力），或垂直于3（包括张应力）。,张节理的成因,S型雁列脉，张节理（递进变形）,在力偶或剪应力作用下产生的张节理,持续的简单剪切作用，造成张节理的递进变形S型雁列脉形成。,特征：a、产状稳定，延伸远b、平直光滑、节理面擦痕、闭合,（2）剪节理,c、穿切砾石和胶结物,d、常为共轭型，等间距排列,e、主剪裂面常由次级羽状微裂面组成，羽状微裂面与主剪裂面交角约515（/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,剪节理的成因,剪裂面总是发生在1

4、、3平面上（平行于2）即最大、最小主应力平面上。,关于共轭剪节理（“”型节理）角平分线与主应力方向：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。,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。,3.按理与岩层的产状要素的关系分类,走向节理节理走向与岩层走向大致平行倾向节理节理走向与岩层走向大致垂直斜向节理节理走向与岩层走向斜交顺层节理节理面与岩层的层面大致平行,4.按节理的走向与区域褶皱主要方向、断层的主要走向或其他线形构造的延伸方向等关系分类,a.纵节理两者的关系大致平行b.斜节理二者大致斜交c.横节理二者大致垂直,与褶皱有关的节理

5、,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、与纵弯褶皱有关的剪节理平面共轭剪节理系：在水平压应力作用下，水平岩层纵弯褶皱形成之前，形成一对早期平面剪节理系；（图4-26）,着纵弯作用的继续发展，在背斜和向斜的中和层上方，又各自产生一对晚期平面共轭剪节理系。（图4-27）,剖面共轭剪节理系：,2、与纵弯褶皱有关的张节理纵张节理：发育于背斜转折端上，在褶皱横截面上排列成扇状，单个节理为尖端向下的楔形。,横张节理：发育于向斜核部，追踪平面剪节理系，产生锯齿状横张节理。,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

6、要的节理。在横弯褶皱作用形成的穹状背斜上，穹拱部分普遍处于引张状态，常常形成一系列放射状或同心圆状张节理。,与断层有关的节理,羽状张节理：断层活动时派生应力活动的产物。,伴生剪节理：在形成断层的统一应力场作用下形成。,1.按成因分,.原生节理.次生节理,a.构造节理b.非构造节理,a.张节理b.剪节理,2.按力学性质分,a.走向节理b.倾向节理c.斜向节理d.顺层节理,3.按节理与地层关系,4.按节理与构造关系,a.纵节理b.斜节理c.横节理,节理组和节理系,节理组同一构造作用（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。节理系两个或两个以上同期形成的节理组。,例：共轭节

7、理系,例：放射（同心）状节理系产状呈规律变化。,三、节理观测与研究,节理观测点的选择：有代表性的节理发育区域，岩层出露良好,1）野外观测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。,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b.了解观察点所处的构造部位c.判别有几组节理d.对每一组节理都要分别进行观察、测量、统计。e.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，并进行分组配套。g.对所观察和测量的资料及时做好记录。,2）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析使用。室内的常用的综合图件有玫瑰图、节

8、理极点图及节理极点等密图等。以下介绍裂隙玫瑰图法：,(a)裂隙走向玫瑰图(b)裂隙倾向玫瑰图,裂隙走向玫瑰图编制方法,(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5或10为间隔分组。(2)统计每组节理的数目和平均走向；(3)采用一定比例取适当长度为半径画半圆，并标明方向(上方为N)。(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，然后把各射线的端点连起来。(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，再从圆点联结下一个射线的端点。(6)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发育，甚至无节理。,四、研究节理的意义,矿脉为矿液上升、分散、渗透提供了构造条件。油、气、水运移的通道、储集的场所。工程地质岩体中的结构面，影响岩体的强度。地质构造分析与褶皱、断层和区域构造有着密切的成因联系。,五、煤层中的节理与煤层