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1、第九章 节 理,一、节理的概念及其研究意义 二、节理与有关构造的几何分类 三、节理的力学性质分类 四、节理分期与配套 五. 几种特殊的节理 六、节理的充填方式 七、节理与大构造关系 八岩浆岩体中的节理 九、节理观察研究,一、节理的概念及其研究意义,1、节理（Joint) 是指岩石断裂变形的一种，是破裂面两侧岩石沿破裂面没有明显位移的破裂或断裂。（在工程上有时就叫断裂）。显著位移者称为断层,节理本身是一个破裂面，它可以是一个平直的面，也可以是一个弯曲的面，它在空间的位置与岩石层面一样用走向、倾向和倾角来确定。,2、研究节理的理论及其实际意义,节理是导致内生矿床、油气、地下水的运移通道和储存场所
2、节理发育减低岩石的强度，往往是水库、大坝以及其它工程建设中的隐患,节理往往与其所在的大构造伴生，对它的研究有助于认识和阐明区域构造特征及其形成发展历史等方面有重要意义。,二、节理与有关构造的几何分类,1、节理产状（走向）与岩层产状关系,节理有不同的成因和力学性质，它们也常与其它构造（如褶皱和断层）伴生出现或作为派生构造而存在。因此与其它构造的产状存在一定几何联系。,走向节理（1）节理走向与岩层走向大致平行的节理； 倾向节理（2）节理走向与岩层走向大致直交的节理； 斜向节理（3）节理走向与岩层走向斜交的节理； 顺层节理（4）节理面与岩层的层面大致平行的节理。,2、节理走向与大型构造走向的关系,纵
3、节理(a)：节理走向与褶皱轴向平行的节理； 斜节理(b)：节理走向与褶皱轴向斜交的节理 横节理(c)：节理走向与褶皱轴向直交的节理；,上述两种分类，在褶皱没有倾伏时常是吻合的，即：,纵节理相当于走向节理；横节理相当于倾向节理；,有时，节理按其地理方位命名：北东向节理；南北向节理等,共轭剪裂角2 剪裂角 /2,拉,1, ,2 , ,修正后,理论上剪应力最大，应该沿此发生破裂,2,实际上剪切破裂面与主应力夹角小于,理论上破裂面,实际的破裂面,1,3,3,1,复习,应变椭(圆)球,三、节理的力学性质（成因）分类,按节理形成的力学性质或成因，可划分为剪节理和张节理两类。,1,3,2,这种分类对于构造分
4、析和生产实践很重要，它是研究节理分布规律及其反映应力分布和活动方式的基础。,剪节理 剪应力产生的破裂面,张节理,张应力产生的破裂面,3,1,一）剪节理与张节理特征,1、方位和产状稳定，延伸较远 2、面平直、光滑。 3、常为闭合，有斜向晶族。 4、常见擦痕。 5、穿切砾石 和胶结物。,1、方位和产状不稳定，形状不规则，伸长不一，短而弯曲。 2、面粗糙不平。 3、多为开口，常被方解石、石英充填，宽窄不一，有梳状晶族。 4、不见擦痕。 5、不切割砾石 （绕着砾石）。,平直光滑如刀切,产状稳定延伸远,两组剪切塑造狼牙雄姿,剪节理,节理面粗糙不平；无檫痕,单条短而弯曲,张节理：,脉充填形状不规则，产状不
5、稳定,锯齿状,现代张裂缝,墙壁上张裂缝,6、,6、,1、成群出现、平行排列、羽列（微剪切节理）,平行,1、侧列：尖灭侧现,羽列,羽列在断面上构成反阶步,上台阶的方向是上盘运动的方向,下台阶的方向是上盘运动的方向,滑膜晶体组成的正阶步,羽列,羽列形成的反阶步,对比两种阶步,北京三家店侏罗系砂岩中斜列剪节理,河南登封震旦系石英砂岩中斜列剪节理,利用斜列或羽列判断主裂面的滑动方向,羽列,主裂面,应变椭圆,左行或左旋,主裂面与羽列所夹锐角指示本盘滑动方向,2、疏密相间、具韵律性和等距性,2、没有疏密韵律性 3、沿共轭剪节理常形成追踪张节理,3、常形成共轭剪节理,4、雁行状排列张节理,共轭剪节理,脉充填
6、的共轭剪节理,疏密相间,雁行状排列,剪节理,火炬状排列,张节理,（杏仁状）,马尾状,杏仁状或不规则状,树枝状,共轭剪节理显示的未端变化,（杏仁状）,右阶左行,左阶右行,S形,反S形,图中发育一组垂直层理张节理和两组沿共轭剪切带的雁列张节理。单个脉体呈“S”或反“S”形态，其未端都平行张节理，说明雁列张节理是由早期张节理递进变形，中部发生旋转而成，即雁列张节理的方向利用和迁就较早的张节理的方向。 共轭雁列脉在横截面上对称出现，形似火焰状，有人叫火炬状节理。,垂直层理张节理 和雁行式张节理,450,约200,剪切带,张节理实例分析,追踪张节理（B）,共轭剪节理（A）,张、剪节理实例分析：1、剪切作
7、用形成共轭剪节理（A） 2、共轭剪节理发生引张作用，被方解石脉充填 3、剪节理（C）又错开共轭剪节理（A） 4、三组节理指示岩层受垂直层面的挤压作用,剪节理 （C),层面,主干节理,派生张节理,张、剪性节理实例分析,生长纤维,1、主干节理与派生节理的几何关系看为剪节理 2、主干节理与派生节理未端内生长纤维分析为张性节理 3、派生节理与主干节理的结合部位的生长纤维不一致，显示为张、剪性的。因此主干节理是为张、剪应力共同作用的结果，即张剪性节理,生长纤维方平行向3；垂直1,3,1,武昌石灰岩的的张剪性节理,a和b为共轭剪节理， b组发育。沿C组节理方向剪切作用。使a组方向地段成为张、剪性，形成较宽
8、的脉体；沿b组地段为压、剪性。形成较窄的脉体。,C组地段为剪性或压剪性，无脉体充填,节理性质转化实例分析,沿共轭剪节理追踪形成的张节理实例分析,剪节理 ： 平直光，细稳长； 摩擦留线面，滑动显位移，切割能力强； 成群出现，疏密相间，平行延展，共轭呈方菱，羽列左右行； 分叉、折尾，结环均与共轭有关,张节理 粗短宽，脉充填，宽窄变； 围着砾石走，壁上无擦线，尖灭又再现； 雁行、火炬，追踪张， 树枝，马尾，杏仁状,张、剪节理特点小结,四、节理分期与配套,节理组具有成因联系的，在三度空间上互相平行的或近于平行的一套节理。（或由同一时期，统一应力场中形成的相互平行或近于平行的力学性质相同的一套节理）,一
9、）节理系和节理组概念,平行,羽列,同期、同性、同向,侧列,节理系在同一时期、统一应力场下，形成的两组或两组以上的节理（或者说，两个或两个以上具成因成联系的节理组）。如共轭节理等 。,同期、不同性、不同向,同期、同性、不同向,二）节理分期与配套,在野外工作中，鉴定或区分属于一个节理系的节理的工作，叫做节理配套 因为一个地区可以发生不同时期、不同构造应力场中形成的许多节理系，可以配套成若干套节理系，然后。可以根据它们的切割关系，或其它标志（如充填脉的类型等），确定它们形成的先后顺序，这项工作就叫做节理分期 上述可知，节理的分期与配套工作的关键，是划分和确定共轭节理系,1、节理分期,（1）节理组切割
10、和错开,节理错开了组节理，是后期的,限制了节理，组形成时间晚,（2）节理组限制和终止,错开,（3）追踪、利用和改造,追踪,（4）借助其它地质体判断节理形成顺序,早,晚,晚,早,先存剪节理，后期张节理利用原有路径裂开；反过来亦然，使早期节理被利用和改造。,岩脉,岩体,2、节理配套,主要依据共轭节理配套,（1）节理组的互切关系,（2）利用剪节理的尾端共轭显示配套,结环,折尾,（3）对应的滑动踪迹,羽列滑动踪迹,雁列节理滑动踪迹,节理叉,五. 几种特殊的节理,雁列节理（或雁列脉）常呈平行斜列方式分布，它们本身实际上是代表一个小型剪切带（下图）。因为它们常为矿物质充填，故又称雁列脉,aa-bb：雁列带
11、 Mm：雁列轴 ：雁列角,AW：雁列带宽度,雁列脉要素,“S”或反“S”雁列脉,平直型雁列脉：剪裂角在100左右，是在羽裂基础上发育而成的张、剪型节理且被脉充填的平直型雁列脉。,张裂型,1,3,1,3,张剪,压剪,平直型雁列脉,羽饰（痕）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，其大小与岩石的粒度有关。,羽饰扩展方向,人字形花纹尖端指向裂纹源,羽饰构造,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。,缝合线的缝合面凹凸不平，呈
12、锥状突起，称为缝合线，锥轴指的方向代表最大主应力轴的方向。,缝合线构造的产出特征,A、与层面平行 有人认为是压实作用阶段上覆重载荷的结果 B、与层面垂直 C、与层面斜交 B和C是构造作用的结果 A成因有分歧，在研究中应结合其它构造相互印证，是否为构造成因。如：,确定应力轴方向,缝合线与共轭剪节理几何关系,缝合线与张（裂)节理垂直 缝合线与剪节理斜交,张裂隙,锯齿状缝合线,浪花状缝合线,六、节理的充填方式,1.热液脉如大多数金矿含矿石英脉等 2.同构造分泌脉由压溶作用析出，因而脉体成分与围岩成分密切相关，如在碳酸盐岩中多为方解石脉；硅酸盐岩中多为石英脉，；在复合岩中，例如在硅质灰岩中，则可以出现
13、石英-方解石脉。,无论是张节理和剪节理在其发育过程中都会形成裂隙，从而导致矿物质在裂隙中沉淀充填形成岩脉。岩脉来源可以来自围岩本身，由围岩析出（压溶作用）或者来自岩浆热液。,A.节理两壁张开并相互对应； B，生长纤维，沿拉开方向生长 C.先存面状构造因扩张而张开并似乎错开。D.有利于交代的岩层中岩脉加宽； F.先存面状构造被交代，只交代而无扩张,六、节理的岩脉充填机制和压溶作用,1.扩张脉：岩脉物质侵入裂隙（节理） ，两壁张开而形成的岩脉 2.非扩张脉：裂隙中溶液与围岩交代作用形成的岩脉,（一） 扩张脉与非扩张脉,（二）、裂开愈合作用,节理充填脉的矿物沉淀、结晶，往往沿一定方向生长，从而成为纤
14、维状晶体，称为矿物生长纤维。纤维方向代表两臂张开的方向（拉伸方向）。一个脉中的矿物随着裂隙扩张的进程逐渐生长，因而又称为同构造脉。其具体的形成机制，称为裂开愈合作用。,先存的窄裂隙（缝） 1.第一次在张开的空间被矿物质充填-愈合； 2.第二次在已愈合裂缝的边界再裂开、再愈合，如此反复继续作用，脉体不断增生，直至作用终止。,裂隙充填物的纤维方向代表了最小主应力（3）方向（拉伸方向），可以利用它判断裂隙的性质、裂隙活动次数及应力方向。当3转动时，裂隙随之扩张，纤维方向也发生旋转，形成S形纤维，反映递进变形过程中增量应变的特征。,3,3,3,生长纤维,七、节理与大构造关系,1. 区域性节理 在区域应
15、力状态下形成的节理，不受局部应力场的影响。发育一种规模明显大于该区节理平均规模的节理 的大型节理，称为主节理。特点： （1）主节理延伸可达数十米，数百米甚至数千米，但两臂位移相对很小，有时几乎没有错位。 （2）不受局部构造的控制，大规模稳定地贯穿不同地质体。无论是盖层还是基底都可以受到同一组节理的切穿。 主节理常常是区域构造活动的产物，在节理的产状、方位、组合、排列、间距等方面具有规律性，通常也称系统节理，,（3）产状一般很陡，在区域上形成棋盘格式，构成交叉断裂系组成部分，如我国冀东地区主节理，印尼苏门答腊地区的棋盘格式构造,2.局部应力场作用下形成的节理 (1).与褶皱有关的节理 纵张节理
16、横张节理 斜节理（剪节理）,(2)与穹状拱曲褶皱有关的节理,放射状节理：平面上节理呈放射状分布，并向穹窿中央收敛，倾角一般较陡或直立。 环状节理：平面上围绕穹窿四周分布，呈环状并向穹窿核部倾斜。,在岩层发生拱曲形成的褶皱中，由于垂直岩层方向的挤压和平行岩层方向的伸展，使岩层发生拱曲的同时，岩层的顶面也相应受到全面的引张，从而产生两组节理,当穹窿规模很大时，上述两组节理几乎正交，把岩石分割成无数方块。,（2）与断层有关的节理 指伴生断层两盘位移过程中形成的节理。 羽状剪节理 侧列张节理,八岩浆岩体中的节理（简单介绍）,2、侵入体中原生破裂构造 原生破裂构造：侵入岩中的原生节理是指在岩浆侵入体冷凝
17、过程中产生的节理。,流面（流层、流纹）:由片状、板状等矿物或析离体、捕掳体等在岩浆流动过程中顺流动方向平行排列的面状构造。 流线：由柱状、针状、板状等的定向排列形成的线状构造,1、侵入体中原生流动构造,Q（横）节理垂直流面，又垂直流线的节理 S（纵）节理平行流线，垂直流面的节理，具张裂性质。 L（层）节理平行流面，又平行流线的节理 D（斜）节理与流面、流线都斜交的节理,根据原生节理与流动构造的关系，分为：,九、节理方位数据的测量和图示,在节理研究中，为了简明和清晰地表达不同性质和不同方位节理的发育规律，需要根据工作任务的要求，在大量观测的基础上进行方位数据的整理，用一定图件加以表示 （一）节理
18、方位数据的获得 露头选择 1、露头良好，能做到立体观测者最佳.2、构造清楚，某项工作需要的节理特征。3、露头面积大于102米，数据一般80-100个。4、在构造的主要部位布点。,内容观测 地质背景的观测（观测点的选择），确定测点所处构造置。 节理的分类与组系划分 区分区域性节理和局部性节理； 确定节理的基本性质 张节理、剪节理，特别是它们形成后，后继运动又发生了或多或少的变化和转化等。 如，一组剪节理转化为张剪性节理，另一组转化为压剪性节理 再如，沿张节理面位移、沿剪节理拉张、充填等 节理的分期和配套 注意不同地质体内构造节理的布局，通过节理格局研究褶皱和断层的形成机制,节理发育程度的研究： 节理密度：以节理法线方向上单位长度（m)内节理的条数 节理密度=节理条数/测量长度，即：u= n/l 节理密度的储存圆法： u= l/r2 节理的缝隙度（G） G= u t t为节理平均壁距 ; u为节理密度 节理充填方式研究 节理面观察：节理面的光滑程度，是否有擦痕，羽饰构造等。,（二）节理方位数据的整理和图示： 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，这就要用到节理等密图和节理玫瑰花图。,以下内容实习课讲授,1、节理玫瑰花图： 分为节理走向玫瑰花图、节理倾向玫瑰花
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