第5章 节理(1-2)

1、第五章第五章 节理节理(Joint)(Joint)构造地质学构造地质学主要内容：主要内容： 1.1.节理的分类节理的分类 2.2.节理的分期与配套节理的分期与配套 3.3.不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理 4.4.节理的野外观测节理的野外观测 5 5. 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章第五章 节理节理一、节理的概念一、节理的概念v1. 1. 定义要点：无明显位移的断裂，成群定义要点：无明显位移的断裂，成群成组发育。成组发育。v2. 2. 研究节理的意义：研究节理的意义：工程地质方面工程地质方面水文地质方面水文地质方面油气勘探方面油气勘探方面热液矿床形成热液矿床形成构造

2、地质方面构造地质方面v3 3、主要类型：、主要类型：1)1)原生节理：原生节理：成岩过程中形成，如：泥裂、玄武成岩过程中形成，如：泥裂、玄武岩中的柱状节理、侵入岩中的原生节理。岩中的柱状节理、侵入岩中的原生节理。2)2)次生节理：次生节理：成岩后产生成岩后产生va.a. 构造节理：与构造变形有关，分布广，影构造节理：与构造变形有关，分布广，影响大，是本章讨论的重点。响大，是本章讨论的重点。vb. b. 非构造节理：如人工节理、温差节理、卸非构造节理：如人工节理、温差节理、卸载节理、分布窄，影响小。载节理、分布窄，影响小。原生解理北爱尔兰熔岩柱节理构造节理构造节理燕山山脉砂岩内剪节理燕山山脉砂岩

3、内剪节理风化节理风化节理二、节理与有关构造的几何关系分类二、节理与有关构造的几何关系分类 v1. 1. 按节理与岩层产状关系，分为四类：按节理与岩层产状关系，分为四类：a) a) 走向节理走向节理b) b) 倾向节理倾向节理c) c) 斜向节理斜向节理d) d) 顺层节理顺层节理 v2.2.据节理走向与褶皱轴向的关系：据节理走向与褶皱轴向的关系：a) a) 纵节理纵节理b) b) 斜节理斜节理 c) c) 横节理横节理剪节理剪节理张节理张节理三节理的力学性质分类三节理的力学性质分类v1 1、剪节理：、剪节理：由剪应力产生的破裂面。由剪应力产生的破裂面。 2 2、剪节理的主要特征：、剪节理的主要

4、特征： 产状稳定，沿走向和倾向延伸较远，产状稳定，沿走向和倾向延伸较远，间距比较均匀，规模较大；间距比较均匀，规模较大； 节理面平直光滑，两侧岩相可有少量节理面平直光滑，两侧岩相可有少量相对位移，可见擦痕；相对位移，可见擦痕； 发育在砾岩中的发育在砾岩中的剪节理，一般会切穿剪节理，一般会切穿砾岩中的砾石；砾岩中的砾石；照片照片示意图示意图 常构成共轭常构成共轭X型节理系型节理系棋盘格构造；棋盘格构造；单组节理等间距出现单组节理等间距出现以上四点为关键点，其余作一般以上四点为关键点，其余作一般 主剪裂面由羽状微裂面组成。主剪裂面由羽状微裂面组成。 各剪节理尾端变化或连接形式有三种：各剪节理尾端变

5、化或连接形式有三种：折尾、菱形结环和分叉。折尾、菱形结环和分叉。3 3、共轭共轭剪剪节理角平分线与主应力方向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，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节理锐角等分线指向最大主应力1 1的方向的方向如果是韧性岩层，经过压扁作用，节理发生如果是韧性岩层，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。旋转，锐角等分线可以变为钝角等分线。共轭剪切破裂角共轭剪切破裂角2q q =90=90o o- -f f 1在哪里？?压扁作用：剪节理方位与夹角变化压扁作用：剪节理方位与夹角变化压扁作用：剪节理方位与夹角变

6、化压扁作用：剪节理方位与夹角变化4 4、张节理、张节理：张应力产生的破裂面，垂直张应力产生的破裂面，垂直3 3方向。方向。5 5、张节理的主要特征：、张节理的主要特征： 产状不稳定，延伸不远，单条节理短而产状不稳定，延伸不远，单条节理短而曲折；曲折； 节理面粗糙不平，无擦痕；节理面粗糙不平，无擦痕； 多开口，常被矿脉充填，脉宽变化大，多开口，常被矿脉充填，脉宽变化大，脉壁不平直；脉壁不平直； 一般绕过砾岩；一般绕过砾岩；张节理绕过砾石和切过砾石示意图张节理绕过砾石和切过砾石示意图 有时呈不规则的树枝状，各种网络状，有时具有时呈不规则的树枝状，各种网络状，有时具有较规则的几何形态，例如：有较规则

7、的几何形态，例如：v追踪共轭剪节理形成锯齿状张节理。追踪共轭剪节理形成锯齿状张节理。v单列雁行张节理。单列雁行张节理。v共轭雁行张节理。共轭雁行张节理。v与底劈或上拱作用有关的张节理常成放射状或与底劈或上拱作用有关的张节理常成放射状或同心圆状同心圆状 张节理尾端变化或连接形式有树叉状、多张节理尾端变化或连接形式有树叉状、多级分叉、杏仁状结环以及各种不规则形状等；级分叉、杏仁状结环以及各种不规则形状等；6 6、剪节理与张节理的区别：、剪节理与张节理的区别：特特 征征 剪节理剪节理张节理张节理概概 念念岩石中受剪应力作用形成岩石中受剪应力作用形成张应力产生节理张应力产生节理产产 状状产状稳定、延伸

8、远产状稳定、延伸远产状不稳定，延伸不远产状不稳定，延伸不远形形 态态节理面较平整，面上有擦痕节理面较平整，面上有擦痕粗糙，无擦痕粗糙，无擦痕切穿切穿能力能力在含砾砂岩中，节理一般切砾砂，在含砾砂岩中，节理一般切砾砂，平整平整绕砾而过，个别切而粗糙绕砾而过，个别切而粗糙组合组合特征特征剪裂面一般由很多羽裂组成，典剪裂面一般由很多羽裂组成，典型剪节理常成共轭节理系，发育型剪节理常成共轭节理系，发育良好成菱形块体，具等距性良好成菱形块体，具等距性成不规则网状，树枝状，如成不规则网状，树枝状，如追踪追踪X X节理成锯齿状，有时成节理成锯齿状，有时成放射状或同心环状放射状或同心环状剖面剖面形态形态无脉充

9、填无脉充填无充填，呈楔状，充填，呈无充填，呈楔状，充填，呈脉梳状脉梳状尾端变尾端变化特征化特征呈折尾、菱形结环、分叉，这些呈折尾、菱形结环、分叉，这些现象总体呈共轭现象总体呈共轭呈树枝分叉，杏仁结环状，呈树枝分叉，杏仁结环状，不规则网状等不规则网状等v鉴别节理力学性质时鉴别节理力学性质时(p106)(p106)首先：首先：其次：其次：第三：第三：v1 1、一些早期形成的剪节理，在后期构造变形、一些早期形成的剪节理，在后期构造变形中会被改造或叠加，发生先剪后张或先张后中会被改造或叠加，发生先剪后张或先张后剪等节理性质的转化。剪等节理性质的转化。四一些复杂及特殊节理构造四一些复杂及特殊节理构造剪节

10、理剪节理 v西山灰岩中的共西山灰岩中的共轭剪节理轭剪节理 v先剪切后张开先剪切后张开 v左侧为追踪形成左侧为追踪形成的锯齿状张节理的锯齿状张节理节理力学性质转化节理力学性质转化 由于递进变由于递进变形和构造作用形和构造作用的转化，节理的转化，节理力学性质可以力学性质可以同时表现出张同时表现出张节理和剪节理节理和剪节理两类节理的特两类节理的特点。点。北京西山一条张剪性节理北京西山一条张剪性节理（据宋鸿林）（据宋鸿林） 节理力学性质转化节理力学性质转化v主干节理特征主干节理特征形态（平直），与派生节理的关系表明具有右旋形态（平直），与派生节理的关系表明具有右旋剪切性质剪切性质主干节理中石英纤晶延伸

11、方向与节理壁夹主干节理中石英纤晶延伸方向与节理壁夹5050 角，角，该方向为拉伸方向，说明其又具有拉张性质该方向为拉伸方向，说明其又具有拉张性质v派生节理特征派生节理特征石英纤晶在末端垂直于节理，在与主干节理汇合石英纤晶在末端垂直于节理，在与主干节理汇合部位与节理壁夹部位与节理壁夹6060 角角v结论：剪应力与张应力同时作用的产物结论：剪应力与张应力同时作用的产物利用应变椭球体分析派生节理利用应变椭球体分析派生节理和纤晶生长方向和纤晶生长方向2 2、雁行节理和雁列脉、雁行节理和雁列脉v雁列节理是一组呈雁行斜列的节理，这类雁列节理是一组呈雁行斜列的节理，这类节理被充填形成雁列脉节理被充填形成雁列

12、脉。雁列带要素雁列带要素 s雁列带雁列带 s雁列角雁列角 s雁列轴雁列轴s带宽带宽(AW)(AW)雁裂节理被充填形成雁列脉雁裂节理被充填形成雁列脉3 3、羽饰构造：、羽饰构造：发育在节理面上的羽毛状精发育在节理面上的羽毛状精细纹饰，是应力作用下形成的小型构造。细纹饰，是应力作用下形成的小型构造。4 4、缝合线构造、缝合线构造v细小尖峰状缝合面组合，难溶组分聚集细小尖峰状缝合面组合，难溶组分聚集v缝合线既有顺层发育的，也有斜交层面发育的缝合线既有顺层发育的，也有斜交层面发育的v斜交者多是在构造作用下先裂开，后经压溶作用斜交者多是在构造作用下先裂开，后经压溶作用形成形成5 5、节理脉的充填常常是一

13、个持续反复增生、节理脉的充填常常是一个持续反复增生的过程，先形成一个窄的裂缝，然后张开，的过程，先形成一个窄的裂缝，然后张开，张开的空间被结晶物质充填愈合。张开的空间被结晶物质充填愈合。 这种反复裂开与愈合的增生作用，称为这种反复裂开与愈合的增生作用，称为裂裂开开愈合作用。愈合作用。愈合时充填的愈合时充填的愈合物来自脉愈合物来自脉壁，是压溶作壁，是压溶作用所致，垂直用所致，垂直于脉壁，反向于脉壁，反向生长生长据据J.RamsayJ.Ramsay研究，瑞士温德格来研究，瑞士温德格来仑鲕状压岩中宽仑鲕状压岩中宽7.5mm7.5mm的脉，经的脉，经历了历了500500次以上的开合作用。次以上的开合作

14、用。主要内容：主要内容： 1.1.节理的分类节理的分类 2.2.节理的分期与配套节理的分期与配套 3.3.不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理 4.4.节理的野外观测节理的野外观测 5 5. 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章第五章 节理节理一、节理组和节理系的概念一、节理组和节理系的概念v1. 1. 节理组：节理组：在一次构造作用的统一应力场中在一次构造作用的统一应力场中形成，形成，产状基本一致产状基本一致，且，且力学性质相同力学性质相同的一的一群节理，称之节理组。群节理，称之节理组。v2. 2. 节理系：节理系：在一次构造在一次构造作用的统一应力场中形作用的统一应力场中

15、形成的两个或两个以上的成的两个或两个以上的节理组，称之节理系。节理组，称之节理系。如：如：X X型共轭节理系、放型共轭节理系、放射状或同心状节理系。射状或同心状节理系。二、节理的分期二、节理的分期v1. 1. 分期概念：分期概念：区分不同时期形成的节理的先区分不同时期形成的节理的先后关系。后关系。目的：了解节理发育的一般规律，恢复节目的：了解节理发育的一般规律，恢复节理发育时期的古构造应力场。理发育时期的古构造应力场。依据：节理的相互交切关系，以及与相关依据：节理的相互交切关系，以及与相关地质体的交切关系。地质体的交切关系。v2. 2. 依据节理组交切依据节理组交切关系进行分期：关系进行分期：

16、 错开关系：被错开关系：被错者先错者先. .v注意：注意：有对应有对应的错开点。的错开点。 限制：被限者晚。限制：被限者晚。v注意：注意：无对应的错无对应的错开点。开点。 互切：同期。互切：同期。 追踪、利追踪、利用和改造：用和改造：被追踪、利被追踪、利用和改造者用和改造者早。早。v3. 3. 借助相关地质体判别节理形成顺序借助相关地质体判别节理形成顺序三、节理的配套三、节理的配套 v1. 1. 概念：概念：把一定构造时期统一应力场中把一定构造时期统一应力场中形成的节理组合成一定的节理组和节理系。形成的节理组合成一定的节理组和节理系。作用：作用：利用节理组系与主应力方位的关利用节理组系与主应力

17、方位的关系来确定和恢复局部或区域的古构造应系来确定和恢复局部或区域的古构造应力场。力场。v2. 2. 利用节理的共轭组合关系进行配套：利用节理的共轭组合关系进行配套：a a）利用节理的相互切错关系确定其共轭关）利用节理的相互切错关系确定其共轭关系系b b）利用剪切滑动关系）利用剪切滑动关系v3. 3. 根据总体地质特征进行配套根据总体地质特征进行配套原理：发育特征显著不同的节理属于不原理：发育特征显著不同的节理属于不同的套。同的套。例如教材中：衡阳盆地中的两群节理例如教材中：衡阳盆地中的两群节理(自自学学)。 v4. 4. 在节理的分期与配套中应注意的事在节理的分期与配套中应注意的事项：项：

18、1 1）应该而且必须同时进行）应该而且必须同时进行 2)2)不仅要依据节理相互之间的关系及其本不仅要依据节理相互之间的关系及其本身的特征。而且应结合地质背景，结合节身的特征。而且应结合地质背景，结合节理所在的构造和有关的地质体进行；理所在的构造和有关的地质体进行； 3)3)主要在野外进行，有时统计分析的结果主要在野外进行，有时统计分析的结果还需再带到野外进行检验还需再带到野外进行检验v复习：复习：1 1、剪节理和张节理的特征、剪节理和张节理的特征2 2、节理的分期：错开、限制、互、节理的分期：错开、限制、互切；借助其它地质体切；借助其它地质体12312314123123主要内容：主要内容： 1

19、.1.节理的分类节理的分类 2.2.节理的分期与配套节理的分期与配套 3.3.不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理 4.4.节理的野外观测节理的野外观测 5 5. 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章第五章 节理节理v构造节理构造节理是区域构造运动的产物是区域构造运动的产物, ,它与它与构造运动中形成的褶皱、断层和区域构造运动中形成的褶皱、断层和区域构造在几何特征、形成作用和发展演构造在几何特征、形成作用和发展演化上都具有密切关系。化上都具有密切关系。v1.1.与褶皱构造有关的配套节理与褶皱构造有关的配套节理1)1)平面共轭剪节理系平面共轭剪节理系vA A、早期平面共轭剪节理

20、系、早期平面共轭剪节理系vB B、晚期平面共轭剪节理系、晚期平面共轭剪节理系2)2)剖面共轭剪解理系剖面共轭剪解理系vA A、早期剖面共轭剪节理系、早期剖面共轭剪节理系vB B、晚期剖面共轭剪节理系、晚期剖面共轭剪节理系3)3)横张节理横张节理vA A、早期横张节理、早期横张节理vB B、晚期横张节理、晚期横张节理4)4)纵张节理纵张节理( (一般形成于褶皱晚期一般形成于褶皱晚期) )v5)5)穹隆上发育的节理穹隆上发育的节理( (横弯褶皱横弯褶皱) )节理最容易在褶皱的什么部位生成？节理最容易在褶皱的什么部位生成？v2.2.与断层有关的配套节理与断层有关的配套节理1.1.羽状张节理：羽状张节

21、理： v3 3的张节理，与断层面的锐夹角指的张节理，与断层面的锐夹角指向本盘运动方向向本盘运动方向2.2.伴生剪节理：伴生剪节理：v二组二组“X”X”型共轭节理，一组平行断层面，型共轭节理，一组平行断层面，其锐角平分线指向其锐角平分线指向1 1。3 3派生节理派生节理断层及其派生节理和小褶皱示意图 FF主断层；主断层；S S1 1、S S2 2剪节理；剪节理；TT张节理；张节理；DD小褶皱轴面小褶皱轴面( (右下为右下为应变椭球体应变椭球体) )AA最大应变最大应变( (拉伸拉伸) )轴轴CC最小应变最小应变( (压缩压缩) )轴轴v3.3.与区域构造有关的节理与区域构造有关的节理 在地表广大

22、地区有规律性展布，与局部的褶在地表广大地区有规律性展布，与局部的褶皱和断层没有成因联系的节理皱和断层没有成因联系的节理-区域性节理。区域性节理。主主要见于地台上。要见于地台上。 特点：特点：v1)1)发育范围广，产状稳定；发育范围广，产状稳定；v2)2)规模大，间距宽，延伸长，切穿不同岩层规模大，间距宽，延伸长，切穿不同岩层v3)3)常构成一定的几何形式。常构成一定的几何形式。主节理：主节理：规模明显大于该区节理平均规模的节理规模明显大于该区节理平均规模的节理 延伸长，常以较稳定产状切穿不同岩层或局部构造，延伸长，常以较稳定产状切穿不同岩层或局部构造，在各类节理中占主导地位。区域构造活动的产物

23、在各类节理中占主导地位。区域构造活动的产物v系统性节理系统性节理规律性反映与构造的成生联系规律性反映与构造的成生联系v非系统性节理非系统性节理非构造或构造成因非构造或构造成因节理向地壳深部逐渐消失，估计能达到节理向地壳深部逐渐消失，估计能达到15km15km。卸载节理卸载节理“释重节理释重节理”或或“释负荷节理释负荷节理”。v4 4、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. 1. 作用：作用：理论上，节理是构造应力作用的结果，与理论上，节理是构造应力作用的结果，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有一定的联系，因此可以从中获取区域构造应力场

24、的信息。区域构造应力场的信息。2. 2. 问题：问题：v1 1）节理的形成时期不易确定；）节理的形成时期不易确定；v2 2）两侧岩石的位移很小，不易判别运动方向；）两侧岩石的位移很小，不易判别运动方向；v3 3）非构造节理的干扰；）非构造节理的干扰；v4 4）多期构造的叠加。）多期构造的叠加。v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。v5.5.节理的密度节理的密度( (频率频率) )：节理法线方向上单位：节理法线方向上单位长度内的节理的条数长度内的节理的条数( (条条/ /米米) )。反映节理发。反映节理发育程度的一个重要指标育程度的一个重要指标1)1)与岩

25、石性质的关系：脆性岩层密度大与岩石性质的关系：脆性岩层密度大2)2)与岩层厚度的关系：岩性相同时，与岩与岩层厚度的关系：岩性相同时，与岩层厚度成反比层厚度成反比3)3)与构造应力的关系：与构造应力成正比与构造应力的关系：与构造应力成正比主要内容：主要内容： 1.1.节理的分类节理的分类 2.2.节理的分期与配套节理的分期与配套 3.3.不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理 4.4.节理的野外观测节理的野外观测 5 5. 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章第五章 节理节理v1.1.选点基本原则：代表性。选点基本原则：代表性。v2.2.具体要点：具体要点：1)1)露头良好露头良

26、好( (大于大于1010平米、最好能作三维平米、最好能作三维空间观测空间观测) )；2)2)岩层产状稳定；岩层产状稳定；3)3)节理相互关系比较明确；节理相互关系比较明确；4)4)观测点应选在构造重要部位观测点应选在构造重要部位。v3. 3. 主要观测内容主要观测内容1)1)了解观测点地质背景，区分构造节理了解观测点地质背景，区分构造节理和非构造节理；和非构造节理；2)2)组、系划分，成因判别；组、系划分，成因判别；3)3)对节理进行分期和配套；对节理进行分期和配套；4)4)节理发育程度的研究：产状，长度，节理发育程度的研究：产状，长度，平均宽度，密度；平均宽度，密度；5)5)组合形式的观测组

27、合形式的观测6)6)充填物和充填程度观察。充填物和充填程度观察。7)7)含矿性观察含矿性观察v4 .4 .节理观测的记录节理观测的记录 位置、地层层位及岩性、构造部位、产状、组位置、地层层位及岩性、构造部位、产状、组系、分期配套、密度、充填物等系、分期配套、密度、充填物等点号点号位置位置地层时代、地层时代、层位和岩性层位和岩性岩层产状岩层产状构造部位构造部位节理节理产状产状节理组系节理组系力学性质力学性质节理分节理分期配套期配套节理节理密度密度节理面特节理面特征及充填征及充填备备注注主要内容：主要内容： 1.1.节理的分类节理的分类 2.2.节理的分期与配套节理的分期与配套 3.3.不同地质背景上发育的节理不同地质背景上发育的节理 4.4.节理的野外观测节理的野外观测 5 5. 节理测量资料的整理节理测量资料的整理第五章第五章 节理节理v对节理资料进行统计分析，以查明节理发育对节理资料进行统计分析，以查明节理发育的规律和特点及其与该区有关构造的关系。的规律和特点及其与该区有关构造的关系。一般采用图表方式一般采用图表方式: :1)1)节理玫瑰花图节理玫瑰花图va a、走向玫瑰花图、走向玫瑰花图vb b、倾向玫瑰花图、倾向玫瑰花图vc c、倾角玫瑰花图、倾角玫瑰花图2)2)节理极点图节理极点图3)3)节理等密图节理等密图一、基本节理图一、