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1、第五章 节理,节理(joint)：节理是岩石中的裂缝，是没有明显位移的断裂。,第一节 节理的分类及成因 第二节 节理的分期与配套 第三节 不同地质背景上发育的 节理 第四节 节理的野外观测 第五节 节理测量资料的整理,一、节理与有关构造的几何关系分类 (一)根据节理产状与岩层产状的关系分类 根据节理产状与所在岩层产状的关系将节理分为： 1、走向节理：节理走向大致平行于岩层走向。 2、倾向节理：节理走向与岩层走向直交。 3、斜向节理：节理走向与岩层走向斜交。 4、顺层节理：节理面与岩层层面平行。,第一节 节理的分类及成因,（二）根据节理与褶皱轴方位之间的关系，将节理分为： （1）纵节理（a)：节
2、理走向平行于褶皱轴。 （2）横节理(c)：节理走向垂直于褶皱轴。 （3）斜节理(b)：节理走向与褶皱轴斜交。,二、节理力学性质分类,按力学性质可将节理划分为剪节理及张节理两类。 剪节理(shear joint) ：是由剪应力作用引起的节理。 张节理(tension joint) ：是垂直于相对伸长方向的平面形成的节理。 剪节理与张节理的主要特征如下：,：张节理,：剪节理,：张节理,：剪节理,张节理,剪节理与锯齿状追踪张节理,剪节理与张节理特征对比表,复合成因的节理,1、 上述特征是在一次变形中形成的特征。如经历多次变形或一次递进变形，会使早期变形特征被改造或被破坏。出现兼具两类力学性质的特征或
3、过渡特征，表现为张剪性 因此在鉴别节理力学性质时应注意以下三点：,（1）应注意选取未被后期改造的节理进行观察。 （2）应注意对区域内各点上的节理特点进行分析对比。 （3）应注意结合与节理有关的构造和岩石力学性质来鉴定。,具体分析几种类型节理： 1、雁列节理和雁列脉：雁列节理是一组呈雁行式斜列的节理，这类节理常被充填形成雁列脉。 （1）雁列脉的基本要素： 雁列带：雁列脉成带状展布的空 间范围。 雁列面：穿过各单脉中心而平分 雁列带的中心面。 雁列轴：雁列面在雁列带横截面 上的迹线。 雁列角：单脉与雁列面的锐夹角。,(2)排列及形态： 排列：雁列可分为左列和右列，与左行右行相对应。 形态：平直型-
4、窄而长，多属剪裂； S型和反S型-中段较宽，多属张裂，反映了剪切作用中的递进变形。,张裂型：雁裂角为450左右,剪裂型：雁裂角100左右,三、缝合线构造：是一种与节理相近似的小型构造。 顺层理发育的缝合线：常见，是不纯灰岩压溶作用的结果。 不顺层（斜交或直交）发育的缝合线： 形成可分为两个阶段，一是，先在构造作用下形成裂缝；二是，在压溶作用下发育成缝合线。1缝合线。,1,缝合线及两组共轭剪节理,1,四、羽饰构造：在节理面上有时见到自一根中轴向两侧呈辐射状散布的纹饰，形似羽毛，称为羽饰或羽痕。 发育的岩石：为岩性比较均一的细粒岩石，如：细砂岩、粉砂岩、凝灰岩等。,边缘节理,羽饰组成：羽轴、羽脉、
5、边缘带（陡坎及边缘节理）。 羽脉：自羽轴向两侧呈弧形发散，总体构成环状或半环状。,边缘节理,边缘带：由陡坎和边缘节理组成，实际上是一组斜列小节理与主节理面交切的结果。,边缘节理,产生：一般认为羽饰构造是在节理逐渐生长过程中发育的，羽脉的收敛中心可能是节理生长的起点，逐渐向外扩张。力学性质可能为张剪性。,五、节理脉的扩张和充填作用,1、扩张脉和非扩张脉：自然界常见岩脉的充填，常见的充填物是石英和方解石。 溶液侵入节理空间并使节理两壁张开而形成的岩脉称扩张性岩脉 由溶液与围岩交代而占有空间形成的岩脉称非扩张性岩脉。,2、裂开-愈合作用：自然界常见被硅酸盐或碳酸盐等充填的岩脉，这种节理脉的充填是一个
6、持续反复增长的过程。 形成：先裂成缝结晶矿物充填愈合裂缝扩大，再充填再愈合。 充填物来源于脉壁岩石,六、构造节理和非改造节理,自然界中见到的节理绝大多数是构造节理，它是本书的主要讨论对象。,三、节理组和节理系,节理组(set of joint)：是指在一次构造作用的统一应力场中形成的产状和力学性质相同的一群节理，称为节理组。 节理系(system of joint)：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。如型共轭节理系、同心状、放射状节理系等。,第二节 节理的分期和配套,研究节理的目的：主要是为了探讨研究区的构造变形史和古构造应力场。 但一地区的节理，一般是长期
7、多次构造活动的产物，所以就要进行节理的分期与配套。,分期:是将一个地区的不同时期形成的节理加以区分，把同期节理组合在一起。 配套:是将同一构造期的统一应力场形成的各组节理组合成一定系列。主要是将共轭的两组节理组合在一起，以便研究应力场。,一、节理的分期 (一)依据节理组的交切关系分期： 1、错开：后期形成的节理错开前期形成的节理，被切者略有位移。 2、限制：一组节理延伸至另一组节理后突然中止。被限制的节理形成较晚。,3、互切：是节理同时形成的表现。 4、追踪、利用和改造： 被追踪、利用和改造的 节理为早期节理。,(二) 借助其他地质体判别节理形成顺序,1、岩墙、岩脉和其他侵入体常可用来间接判定
8、节理形成顺序。沿不同期次节理贯入的岩墙、岩脉、岩体，其岩性、结构及构造上常各具特色，它们间的交切关系可显示节理形成的先后顺序。 如充填岩脉的节理被未充填节理截断，被充填的节理形成较早。 又如一组节理被侵入体所截，而另一组切过该侵入体，说明前者先形成。,2、分析不整合上、下节理发育情况，也有助于判别节理形成顺序。,早,晚,二、节理的配套 (一) 根据共轭节理的组合关系配套 1、共轭节理的特有的剪切滑动关系：一组左行滑动，另一组右行滑动。剪切滑动方向可以借助羽列、擦痕、派生节理等判定。,2、利用剪节理的尾端变化：折尾、菱形结环一般代表共轭的两组节理。 3、利用互切关系：互切说明两组同时生成，如果两
9、组节理又符合共轭节理的特有剪切滑动关系，则二者必然是共轭的。,4、利用追踪的张节理配套：两组雁列张节理可配套；两组雁列脉有一条共同的张节理能确切说明两者是共轭关系。,（二）根据节理发育地区总的地质特征 进行节理配套,一地区发育的几组节理，往往各具特色。抓住其特色就可以将其分开。如：一群间距大、穿层性强、延伸远、展布范围广及有一定方位的节理与另一群间距小、受岩层控制、延伸不远、展布范围局限、方位随岩层产状及局部构造变化的节理可分开。 分期配套时应注意： 1、同时进行。 2、依据相互关系，并结合地质背景进行。 3、在野外进行。,第三节 不同地质背景上 发育的节理 一、与褶皱有关的节理 (一)纵弯褶
10、皱上发育的节理：,1、纵张节理：在褶皱横截面上呈扇形排列。应力状态(当枢纽水平时) ：3水平垂直于枢纽，并与节理面垂直； 2水平，平行枢纽； 1直立。,2、横张节理：的应力状态是：1水平，垂直于枢纽；2直立；3水平，平行枢纽。,3、剪节理： （1）平面共轭剪节理：共轭剪节理与褶皱轴向斜交，两组节理的交线代表2，与层面直交，共轭剪切理的锐角分角线常为局部应力场1的方位，在背斜中1与枢纽平行，在向斜中与枢纽垂直。 这对共 轭节理是局 部应力场引 起的。,（2）褶皱两翼层间滑动引起的剪节理。,二、与断层有关的节理(下章中讲) 三、与区域构造有关的节理 地壳表层广大地区存在着有规律性展布的区域性节理，
11、这种节理与局部构造没有成因上的联系，因为它是区域性构造作用的结果。,区域性节理的特点： 1、发育范围广，产状稳定。 2、规模大、间距宽、延伸长、可切穿不同岩层，不受局部构造控制。 3、常构成一定的几何形式。,主节理：是指规模明显大于该区节理平均规模的节理。主节理延伸长，产状稳定、切穿不同岩层乃至局部构造。在一定地区的各种节理中占主导地位。与一般节理不是同期形成的，而是更大区域构造活动的产物。,区域性节理相对一个地区的其它节理来讲是主节理。 区域性节理分类： 根据节理的排列组合规律，区域性节理可分为系统性节理和非系统性节理。,系统性节理：是构造成因的具有规律性的区域性节理。在节理产状、方位、组合
12、等方面具有规律性。 非系统性节理：它可以是构造成因的，也可以是非构造成因的，还可以是经后期改造了的系统性节理。规模小、展布局限。,节理是岩石脆性变形的产物，它发育在地壳的浅层(估计深度不会超过10Km)。 节理可以分为构造节理和非构造节理，除在地表发育少量非构造节理外，一般都是构造节理。,四、节理在分析区域构造中的作用和问题,作用：节理与一定构造和构造应力场具有特定的关系。因此常用以研究其所在的大型构造和构造应力场。,问题：由于节理形成时期，相对运动方向不易确定，成因多样，且因多期多阶段节理叠加改造，情况非常复杂。所以，利用节理分析构造应力场时应当慎重。,第四节节理的野外观测,目前研究节理基础
13、是大量测定、观察和统计。在统计基础上，结合地质构造等有关资料进行分析。主节理在航空相片，甚至在卫片上常有清晰显示，也应充分利用。,一、观察点的选定,根据研究任务（区域或局部构造）布点，作到疏密适度。 选观察点时要考虑： 1、观测点应露头良好(面积10m2，便于在三度空间观测，大量测量),2、构造特征清楚、岩层产状稳定 3、节理组、系关系清晰。 4、观测点的位置应选在构造上的重要部位，并在不同构造层、不同岩系和不同岩性层中都应布点。,二、观测内容,1、地质背景的观测：包括构造层、地层及产状、岩性及成层性、褶皱和断层的特征及测点构造部位。 2、对节理进行分类和组系划分。 3、对节理进行分期、配套。
14、,4、研究节理的发育程度： 1）岩性和层厚对节理发育的影响： 岩性：在同一应力状态下，韧性岩层主要发育剪节理，共轭剪节理夹角大；脆性岩层主要发育张节理，共轭剪节理夹角小。 厚度：影响节理间距，厚者大，薄者小。因为层面存在会降低岩石的强度。,2）节理发育程度以密度或频度来表示: 节理的密度（频度）“U”：是指节理法线方向上单位长度（m)内的节理条数“n” ，即条/米。 为了了解岩石的渗透性，还要计算节理的缝隙度。 G=Ut G：缝隙度；U：节理密度； t：节理平均壁距。,5、节理延伸情况：从节理与岩层的关系分为：层内节理和穿层节理。测量节理走向延伸方向时，要注意延伸长度、平行性、方向变化趋势等。
15、 6、节理组合型式的观察：切割块体的大小、形状，区域剪节理的等距性等。,7、节理面的观察：节理面的形态和结构细节、节理面的平直光滑程度、是否有擦痕。 8、节理含矿性和充填物的观察：节理是否被充填以及充填物结晶状态和结晶方位；节理是否含矿以及含矿节理占节理总数的百分数等。,纤维晶体生长方向与脉壁的关系： 同向型：自两壁向中心生长，中心遇合，中线（带）呈锯齿状。 反向型：自中心向两壁生长，中心留有一条包裹体带。 纤维晶体产状与脉壁关系：垂直、斜交、S型。,充填脉的晶体常显示纤维状习性,三、节理的测量和记录,将观察和测量的结果填入下表中。,第五节节理测量资料的整理,通过室内资料整理和统计分析，以图表
16、形式表示本区节理发育的特点、规律及与构造的关系。 基本节理图： (一)节理玫瑰花图： 分走向玫瑰花图和倾斜玫瑰花图。,走向玫瑰花图：主要反映节理的走向方位。,节理倾斜玫瑰花图：根据节理倾角或倾向编制，以整图代替半径。,倾斜玫瑰花图,（二）节理极点图：是用节理法线的极点投影绘制的。 投影网：常用赖特网 圆方位代表节理倾向； 半径长度代表倾角。 优点：编制方便、 产状准确，能反映 节理发育的优势方位。,节理极点图,(三)节理等密图：该图是在节理极点图的基础上编制的。 节理统计： 极点图用 吴氏网作， 统计用“ 普洛宁网”。,极点图用赖特网作，统计用密度计。 统计后，大圆内每一个小方格中心上都注上了 节理数目，据此 可编制节理等值 线图。用百分比 表示即为等密图。,