构造地质学-构造地质学-chap10-节理

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构造地质学核资源工程学院主讲教师谢焱石第十章

节理主要内容第一节节理的概念及其分类第二节几种特殊的节理第三节节理脉的充填机制和压溶作用第四节区域性节理第五节岩浆岩体中的节理第六节节理的野外观察节理（joint）

－是岩石中的裂隙，是规模甚小的没有明显位移断裂构造．

注意区别于“解理”！第一节节理的概念分类其它相关概念：劈理，面理，线理，断层，断裂构造节理与有关构造的几何关系

节理产状与岩层产状走向节理；倾向节理；斜向节理；顺层节理节理的分类纵节理；横节理；斜节理节理与褶皱轴的关系剪节理产状稳定，延伸远平直光滑有擦痕和羽裂出现在砂、砾岩中，一般切过砂砾和胶结物未充填时，是闭合的缝一般是共轭“X”型节理系剪应力产生按力学性质分类张节理产状不稳定，延伸不远弯曲粗糙，无擦痕出现在砂、砾岩中，常绕过砂、砾多张口，一般被充填树枝状，锯齿状，雁列状等张应力产生特征张节理剪性破裂－节理共轭X剪节理砂岩中的x型剪节理剪节理？张节理？单剪张节理的成因机制纯剪

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3ττ

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张节理，节理面垂直于拉伸方向，即与

3垂直。张节理的应变意义

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1纯剪单剪剪节理的成因机制

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3ττ

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剪节理：“X”型节理系中，两组节理的锐角平分线是

1，钝角平分线是3，两组节理的交线是2。剪节理的应变意义

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3节理性质的转变主干节理特征形态(平直)，与派生节理的关系表明具有右旋剪切性质主干节理中石英纤晶延伸方向与节理壁夹50°角，该方向为拉伸方向，说明其又具有拉张性质派生节理特征石英纤晶在末端垂直于节理，在与主干节理汇合部位与节理壁夹60°角结论:剪应力与张应力同时作用的产物节理性质的转变一条剪节理顺走向转变为一条雁列张节理节理组：在一次构造作用的统一应力场中形成的，产状基本一致和力学性质相同的一群节理。节理系：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“X”型共轭节理系。节理组和节理系节理的分期

是指一个地区不同时期的节理的时间先后顺序。节理的配套

是指在统一应力场中形成的各组节理的组合关系。

节理的分期和配套往往是在野外进行，二者是紧密联系的，配套的节理是同期的，但同期的节理不一定是配套的。

节理的分期与配套1,2组节理形成共轭节理为同期，3组节理错开了1,2组节理，是后期的。3，4组节理被1，2组节理所限制，形成时间晚。第二节几种特殊的节理柱状节理雁列节理S或反S型张剪裂脉火炬状节理（张剪裂脉）羽饰构造柱状节理——发育于火山岩中雁列脉雁列节理：一组呈雁行斜列式的节理，被充填形成雁列脉。基本要素：雁列带，雁列轴，雁列角，雁列带宽度aa-bb：雁列带MM：雁列轴：雁列角AW：雁列带宽度形态：平直型和“S”型

平直型：窄而长，多为剪裂，剪裂角在100左右，是剪切作用与主剪切面成小角度相交的微剪羽裂发育而成的，裂开后变形较轻。

“S”型：中段较宽，多为张裂，剪裂角在450左右，是剪切作用派生的张节理，反映剪切作用的递进变形。S型张剪裂脉火炬状节理（张剪裂脉）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。羽饰构造羽饰构造第三节节理脉的充填机制扩张脉和非扩张脉溶液侵入节理空间并使节理两壁张开而形成的岩脉，称之为扩张性岩脉，如果由溶液与围岩交代而占有空间形成的岩脉，称之为非扩张性岩脉。节理脉的充填机制裂开-愈合作用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，张开的空间被结晶物质所充填愈合。这种反复裂开与愈合的增生作用，称为裂开-愈合作用。充填脉的愈合物质来源于脉壁岩石，是压溶作用造成的结果。

根据兰姆赛对瑞士温德格莱仑鲕状灰岩的研究，7.5mm宽的脉中曾有500次以上的裂开-愈合过程。他还指出，如果不是大多数，至少有相当多的张裂脉是通过逐渐增生过程形成的。

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。缝合线构造——压溶作用

1第四节区域性节理地壳表层某些构造单元中存在着规律性展布的由区域构造作用导致的区域性节理。主要产于岩层产状近水平的地台盖层。常表现出以下特点：①发育范围广，产状稳定；②节理规模大、间距宽、延伸长、可穿切不同岩层；③节理常构成一定几何形式。主节理与系统性节理主节理：主节理是指规模明显大于该区节理平均规模的节理。延伸长，产状稳定，在一定地区的各组各类节理中占有主导地位。衡阳盆地中NE向和NW向节理湘西张家界的台蜂绝壁和粤北红层中丹攫螃林地貌均与近直立的主节理相关系统性节理：某一区域内节理的产状和方位，排列和间距有规律的为系统性节理。一般为构造成因，属主节理。节理分析中的意义利用节理来确定其所在的大型构造和构造应力场。但是有很大的局限性，主要原因：①节理形成时期不易确定；②难以确定运动方向；③成因多样；④多期节理的叠加和改造影响。节理分析应注意的问题①适用于构造变形轻微地区或节理与相关构造密切伴生；②应注意系统性节理和主节理的产出规律和变化趋势；③分析节理的发育过程和顺序；④要分析其形成力学；⑤应注意节理的叠加和改造；⑥要将变形前发育的节理从变形期形成的节理中筛分出来。第五节岩浆岩节理指在岩浆岩冷凝过程中产生的节理。可分为：L－层节理：平行于流面又平行于流线的节理S－纵节理：平行于流线垂直于流面的节理Q－横节理：垂直于流线又垂直于流面的节理D－斜节理：火山岩体中的柱状节理在火山岩类尤其是玄武岩中，可见一种桂状原生破裂构造或柱状节理。柱状节理与熔岩流面垂直，岩柱体横断面多呈六边形，亦有五边形、四边形者。其成因一般认为与熔岩流冷凝有关。在一个冷凝面上，熔岩围绕着冷缩中心冷凝收缩。在两个冷凝中心的联线上产生张应力，一系列垂直张应力方向上形成的张节理，则构成切割熔岩的多边形柱体。柱状节理韩国济州岛海岸柱状节理

云南腾冲火山岩中的柱状节理新疆哈密地区玄武岩中的柱状节理第六节节理的野外观测一、野外观测：①地质背景的观测②节理的分类与组系划分③节理发育程度的研究：计算节理密度（u），缝隙度（G），节理平均壁距（t）④节理的延伸状况和性质的变化⑤节理面观察：节理面的光滑程度，是否有擦痕，羽饰构造等。⑥节理含矿性和充填物的观察

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。节理的统计节理等密图①将所有数据投影到一张吴氏网上，是法线投影，得到极点图。②用密度计在极点图中统计，将统计结果标在图上③将统计数据中相同的数据点用平滑的曲线连接圆周上的线两端具对称性，等值线百分比表示。④整饰：在相邻的等值线间用颜色或花纹填上，写上图名，图例和方位。⑤分析：节理等密图中密度最大的区域代表节理的优选方位。

分为节理走向玫瑰花图、节理倾向玫瑰花图和节理倾角玫瑰花图。其做法是：①将所测得的节理走向或倾向换算北东或北西向，按一定间隔分组，一般为50或100为一间隔。计算每一间隔的节理条数。②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。节理玫瑰花图③找点连线：按各组平均走向或倾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。④写上图名和比例尺。分析节理玫瑰花图应与区域地质构造结合，往往把节理玫瑰花图按测点位置标绘在地质图上。节理实例分析构皮滩水电站位于贵州省余庆县境内，乌江干流河段，乌江是贵州第一大江，为长江上游南岸最大支流。电站是西电东送的标志性工程，也是乌江流域水电开发规划中最大的水电站，电站装机容量300万千瓦。

山路十八弯火炬状共轭破裂系

在电站公司办公楼西南方向的采石场，发育一形态完好的火炬状构造，一组串联面由一系列产状为210°∠47°的张剪性裂隙斜列而成，产状为200°∠35°；另一组串联面由一系列产状为260°∠70°的张剪性裂隙斜列而成，产状为80°∠82°。裂隙均被方解石脉充填，脉体不甚规则。共同反映出σ2近水平，σ1和σ3均为斜向的局部应力场特点。电站办公楼西南采石场火炬状裂隙剖面素描图

近东西向构造配套裂隙系

赶场坳隧道洞口紫红色夹灰绿色泥质岩系，岩层产状315°∠48°，215°∠80°（左行剪切）和102°∠48°（右行剪切）两组共轭裂隙将岩石切割呈大小不等的菱形块体。赤平投影求得主应力方位为：σ1＝352°∠39°、σ2＝133°∠43°、σ3＝243°∠20°。共轭节理赤平投影图共轭节理切割岩石呈菱形块体在三维空间上，坝区岩体尺度上的破裂框架主要由NWW、NNW和NE三组优势破裂及层间破裂构筑而成，并与其他小的裂隙系统一起，形成一幅复杂的破裂网络阵列。构皮滩电站坝区岩体内部破裂网络阵列－几