第5章 节理.ppt

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1、第五章第五章 节理节理 第一节第一节 节理的概念及其基本特征节理的概念及其基本特征 第二节第二节 节理的分类节理的分类 第三节第三节 构造节理的分布规律构造节理的分布规律 第四节第四节 节理的岩脉充填机制和节理的岩脉充填机制和 压溶作用压溶作用 第五节第五节 节理的观测和研究节理的观测和研究第一节第一节 节理的概念及其基本特征节理的概念及其基本特征 一、基本概念一、基本概念 二、为什么要研究节理二、为什么要研究节理 三、节理的基本特征三、节理的基本特征一、基本概念一、基本概念 节理：节理：指岩石受力发生破裂，而两侧岩石沿破裂面指岩石受力发生破裂，而两侧岩石沿破裂面没没 有发生明显位移有发生明显

2、位移的一种断裂构造，又称的一种断裂构造，又称裂隙或裂缝裂隙或裂缝；说明：说明：l 节理的形成可以是节理的形成可以是构造作用构造作用，也可以，也可以是非构造作用是非构造作用；l 可以形成在可以形成在成岩阶段成岩阶段，或，或成岩之后成岩之后；l 节理是指由节理是指由变形作用或物理成岩作用变形作用或物理成岩作用形成的在岩石形成的在岩石 中存在的中存在的宏观面状不连续宏观面状不连续；二、为什么要研究节理二、为什么要研究节理l 节理是地壳上部岩石中节理是地壳上部岩石中发育最广发育最广的一种构造；的一种构造；l 理论上理论上 节理的性质、产状和分布规律节理的性质、产状和分布规律与褶皱、与褶皱、断层和区域构

3、造有密切成因联系断层和区域构造有密切成因联系，故研究节，故研究节 理有助于分析和阐明地质构造的形成和发展；理有助于分析和阐明地质构造的形成和发展；l 实践上实践上 a a，节理可，节理可为矿液上升、渗透、沉淀提供构造条为矿液上升、渗透、沉淀提供构造条 件件，一些矿区的矿脉形状、产状、分布与该，一些矿区的矿脉形状、产状、分布与该 区节理的性质、产状和分布密切相关；区节理的性质、产状和分布密切相关；b b，节理可以作为石油、天然气、地下水的，节理可以作为石油、天然气、地下水的运移运移 通道和触集场所通道和触集场所；c c，大量发育的节理常为水库、大坝等工程，大量发育的节理常为水库、大坝等工程带来带

4、来 隐患隐患；三、节理的基本特征三、节理的基本特征（1 1）分布普遍）分布普遍l 节理是一种普遍发育的地质构造；节理是一种普遍发育的地质构造；l 不同时代、不同岩石类型、不同构不同时代、不同岩石类型、不同构 造位置都可有节理发育；造位置都可有节理发育；（2 2）单个节理的形态多样，大小不一）单个节理的形态多样，大小不一 l 节理形态可以平直、弯曲、锯齿状等；节理形态可以平直、弯曲、锯齿状等；l 节理的大小节理的大小：指节理在平面上延伸的长度和张开的宽度指节理在平面上延伸的长度和张开的宽度；统计表明，大小之间可相差几十倍；统计表明，大小之间可相差几十倍；数量上看，数量上看，小节理占小节理占80%

5、80%以上以上；l 垂向上，较大的节理可以穿过若干岩层，而较小垂向上，较大的节理可以穿过若干岩层，而较小 的节理往往只局限在一定的岩层之中，其纵的节理往往只局限在一定的岩层之中，其纵 向和横向连同性差；向和横向连同性差；（3 3）节理往往被充填节理往往被充填，充填物可以是硅质、铁质、钙质、，充填物可以是硅质、铁质、钙质、泥质等，泥质等，常见的是节理被方解石或石英矿物充填常见的是节理被方解石或石英矿物充填；（4 4）受岩性和构造部位的控制，节理的发育在时空上）受岩性和构造部位的控制，节理的发育在时空上 显示出显示出很强的不均一性很强的不均一性；（5 5）尽管空间上节理的发育很不均匀，但在分布上节

6、）尽管空间上节理的发育很不均匀，但在分布上节 理又表现出理又表现出明显的方向性和组系性明显的方向性和组系性；这主要是因；这主要是因 为节理与褶皱、断层等地质构造具有密切成因联系；为节理与褶皱、断层等地质构造具有密切成因联系；第二节第二节 节理的分类节理的分类 一、原生节理和次生节理一、原生节理和次生节理 二、构造节理的分类二、构造节理的分类 （一）几何形态分类（一）几何形态分类 （二）力学成因分类（二）力学成因分类 三、构造节理的组合三、构造节理的组合 原生节理原生节理节理节理 非构造节理非构造节理 次生节理次生节理 构造节理构造节理 一、原生节理和次生节理一、原生节理和次生节理 按照节理形成

7、与岩石形成的按照节理形成与岩石形成的时间先后关系时间先后关系，将节理分为：将节理分为：原生节理原生节理：形成于成岩过程形成于成岩过程中；中；次生节理次生节理：在：在岩石形成之后岩石形成之后，由于构造运动，由于构造运动 的影响或其他因素造成的；的影响或其他因素造成的；（一）原生节理（一）原生节理 1.1.沉积岩的原生节理沉积岩的原生节理 典型实例典型实例：泥裂；（？）：泥裂；（？）l 成因成因主要是成岩过程中表层沉积物主要是成岩过程中表层沉积物 失水收缩；失水收缩；l 分布上分布上：局限于个别岩层之中；：局限于个别岩层之中；平面上多组成不规则环状；平面上多组成不规则环状；2.2.喷出岩的原生节理

8、喷出岩的原生节理 典型实例典型实例：（1 1）玄武岩的柱状节理玄武岩的柱状节理l 形成于熔岩冷却过程中由于形成于熔岩冷却过程中由于冷却收缩产生的冷却收缩产生的 张应力张应力作用下；作用下；l 形状上将喷出岩切割成比较规则的形状上将喷出岩切割成比较规则的六方柱体六方柱体 或多边形柱体或多边形柱体；（2 2）枕状节理枕状节理 指水下喷出的熔岩流形成的指水下喷出的熔岩流形成的球形或椭球形裂隙球形或椭球形裂隙；玄武岩的柱状节理玄武岩的柱状节理3.3.侵入岩的原生节理侵入岩的原生节理 侵入岩的形成经历了侵入岩的形成经历了早期液态流动阶段早期液态流动阶段和和 晚期凝固阶段晚期凝固阶段；n 早期液态流动阶段

9、早期液态流动阶段形成形成流动构造（流线、流面）流动构造（流线、流面）；流线流线：指指针状、柱状、纤维状矿物针状、柱状、纤维状矿物的流动形成的的流动形成的 线状定向排列；线状定向排列；流面流面：片状、柱状矿物片状、柱状矿物的流动形成的面状构造；的流动形成的面状构造；n 晚期凝固阶段发生晚期凝固阶段发生脆性变形脆性变形，形成，形成原生节理或断层原生节理或断层；根据侵入体中节理的产状及其根据侵入体中节理的产状及其与流动构造的关系与流动构造的关系分为：分为：（1 1）横节理（）横节理（Q Q节理）节理）其其走向与流线、流面垂直走向与流线、流面垂直；节理倾斜陡峻，节理面粗糙；节理倾斜陡峻，节理面粗糙；力

10、学性质上属于力学性质上属于张节理张节理；Q Q横节理；横节理；S S纵节理；纵节理；L L层节理；层节理；D D斜节理；斜节理；F F流线；流线；A A细晶岩脉；细晶岩脉；（2 2）纵节理（）纵节理（S S节理）节理）节理面节理面平行于流线，垂直于流面平行于流线，垂直于流面，倾斜一般较陡；，倾斜一般较陡；节理细密，节理面较平滑；节理细密，节理面较平滑；力学性质上属于力学性质上属于张节理张节理；（3 3）层节理（）层节理（L L节理）节理）节理面节理面平行于流面平行于流面，并常平行于岩体与围岩的接触面；，并常平行于岩体与围岩的接触面；节理面平整光滑，产状一般较缓；节理面平整光滑，产状一般较缓；力

11、学性质上属于力学性质上属于张节理张节理；（4 4）斜节理（）斜节理（D D节理）节理）节理面节理面与流线、流面都斜交与流线、流面都斜交；通常通常以两组共轭的以两组共轭的X X型剪节理形式产出型剪节理形式产出，其锐角，其锐角 等分线平行于流线，反映变形时岩石塑性较大；等分线平行于流线，反映变形时岩石塑性较大；节理面较光滑，往往一组较发育，并可见错动；节理面较光滑，往往一组较发育，并可见错动；Q Q横节理；横节理；S S纵节理；纵节理；L L层节理；层节理；D D斜节理；斜节理；F F流线；流线；A A细晶岩脉；细晶岩脉；（二）次生节理（二）次生节理 1.1.构造节理构造节理 指由指由构造运动形成

12、构造运动形成的节理，又称的节理，又称 内生节理；内生节理；特点：特点：l 分布范围和深度均较大分布范围和深度均较大，且方位和产状比较，且方位和产状比较 稳定，并表现出稳定，并表现出一定的规律性一定的规律性；l 成因上成因上与周围的地质构造有联系与周围的地质构造有联系，有张有剪；，有张有剪；2.2.非构造节理非构造节理 指由指由非构造运动的其他外力作用形成非构造运动的其他外力作用形成的节理，的节理，又称外生节理；又称外生节理；例如：例如：风化风化（温度变化引起体积不均匀胀缩），（温度变化引起体积不均匀胀缩），根劈根劈，冰劈冰劈，洪水，洪水滑坡滑坡，人工，人工爆破爆破等等 都可以产生节理；都可以产

13、生节理；特点：特点：l 分布范围和深度有限分布范围和深度有限，常，常局限于一定岩层、一局限于一定岩层、一 定深度定深度或某一现象附近；或某一现象附近；l 产状、方位极不稳定产状、方位极不稳定，与各级各类构造没有规律，与各级各类构造没有规律 性关系，力学机制上性关系，力学机制上多为张节理多为张节理；二、构造节理的分类二、构造节理的分类 分类依据：分类依据：l 节理与有关构造的节理与有关构造的几何关系几何关系；l 节理的节理的力学性质力学性质；注意：注意：两种分类两种分类并非完全对立并非完全对立，而是，而是相互关联相互关联；（一）按节理与有关构造的几何关系分类（一）按节理与有关构造的几何关系分类l

14、 节理作为一种相对小型构造，节理作为一种相对小型构造，总是总是与其它构造伴生与其它构造伴生；或者或者为它们的派生构造为它们的派生构造；l 故节理与其它构造之间存在一定的故节理与其它构造之间存在一定的 几何关系；几何关系；1.1.按节理与所在岩层的产状关系分类按节理与所在岩层的产状关系分类l 走向节理走向节理：节理走向与所在岩层走向大致平行；：节理走向与所在岩层走向大致平行；l 倾向节理倾向节理：节理走向与所在岩层倾向大致平行；：节理走向与所在岩层倾向大致平行；l 斜向节理斜向节理：节理走向与所在岩层走向斜交；：节理走向与所在岩层走向斜交；l 顺层节理顺层节理：节理面大致平行岩层层面；：节理面大

15、致平行岩层层面；1 1走向节理；走向节理；2 2倾向节理；倾向节理；3 3、4 4斜向节理；斜向节理；2.2.按节理走向与区域构造线的关系分类按节理走向与区域构造线的关系分类l 纵节理纵节理：节理走向与区域构造线走向大致平行；：节理走向与区域构造线走向大致平行；l 横节理横节理：节理走向与区域构造线走向大致平行；：节理走向与区域构造线走向大致平行；l 斜节理斜节理：节理走向与区域构造线走向斜交；：节理走向与区域构造线走向斜交；、纵节理或走向节理；纵节理或走向节理；横节理或倾向节理；横节理或倾向节理；、斜向节理；斜向节理；顺层节理；顺层节理；（二）节理的力学性质分类（二）节理的力学性质分类l 从

16、应力的角度考虑，直接形成节理的应力从应力的角度考虑，直接形成节理的应力 有两种：即有两种：即张应力和剪应力张应力和剪应力；l 故按节理的力学性质，可分为故按节理的力学性质，可分为剪节理和张剪节理和张 节理节理两类；两类；1.1.剪节理剪节理 指由剪应力产生的破裂面，指由剪应力产生的破裂面，当岩石所受当岩石所受剪应力剪应力超过岩石的抗剪强度时超过岩石的抗剪强度时形成，常由剪裂面进一步发形成，常由剪裂面进一步发展而成；展而成；具有以下主要特征：具有以下主要特征：（1 1）剪节理剪节理产状较稳定产状较稳定，沿走向和倾向延伸沿走向和倾向延伸 较远较远，穿过岩性显著不同的岩层时，受，穿过岩性显著不同的岩

17、层时，受 岩石性质的影响，其岩石性质的影响，其产状可能发生改变产状可能发生改变；（2 2）剪节理较平直光滑剪节理较平直光滑，表现为：，表现为：l 发育于砾岩和砂岩等岩石中的剪节理，一般发育于砾岩和砂岩等岩石中的剪节理，一般 穿切砾石和胶结物穿切砾石和胶结物；l 剪节理未被矿物充填时表现为剪节理未被矿物充填时表现为平直闭合缝平直闭合缝；l 如被充填，如被充填，脉宽较为均匀，脉壁较为平直脉宽较为均匀，脉壁较为平直；（3 3）剪节理面上）剪节理面上有时具有有时具有因剪切滑动而留下的因剪切滑动而留下的擦痕或擦痕或 摩擦镜面摩擦镜面，但由于剪节理沿扭裂面相对位移量不，但由于剪节理沿扭裂面相对位移量不 大

18、，故需要野外仔细观察；大，故需要野外仔细观察；（4 4）剪节理一般发育较密剪节理一般发育较密，常密集成带常密集成带；其间距的大；其间距的大 小会因岩性与岩层厚度的不同而变化，小会因岩性与岩层厚度的不同而变化，硬而厚的岩硬而厚的岩 层层中剪节理中剪节理间距大于软而薄的岩层间距大于软而薄的岩层；（5 5）典型的剪节理常是两组同时出现，相交成）典型的剪节理常是两组同时出现，相交成“X X”型，型，组成组成共轭共轭“X X”型剪节理系型剪节理系，剪节理，剪节理近等距排列近等距排列，岩，岩 石被切成石被切成菱形或棋盘格式菱形或棋盘格式；（6 6）主剪裂面由羽状微裂面组成，羽状微裂面与主裂面交）主剪裂面由

19、羽状微裂面组成，羽状微裂面与主裂面交角一般为角一般为10101515，相当于内摩擦角（，相当于内摩擦角（）的一半（）的一半（？）；）；剪剪节节理理羽羽列列现现象象实实验验模模拟拟剪剪节节理理羽羽列列现现象象62 62 64 64 24指向本盘运动方向指向本盘运动方向指向本盘运动方向指向本盘运动方向剪裂角（7 7）剪节理尾端变化有三种形式：剪节理尾端变化有三种形式：n 形成剪节理的应力场特征形成剪节理的应力场特征l “X X”型节理系是剪节理的典型形式，两组共轭剪型节理系是剪节理的典型形式，两组共轭剪节理的锐夹角为节理的锐夹角为共轭剪裂角共轭剪裂角；l 两组共轭剪节理的交线代表两组共轭剪节理的交

20、线代表22，两组节理的夹角，两组节理的夹角平分线分别代表平分线分别代表11和和33；l 一般认为一般认为“X X”型节理的锐角平分线与型节理的锐角平分线与11一致，一致，即即剪裂角小于剪裂角小于4545；l 野外实际观察发现野外实际观察发现，共轭剪裂角有时可能等于甚共轭剪裂角有时可能等于甚至大于至大于9090，即，即剪裂角大于剪裂角大于4545；l 在在没有递进变形和后期构造叠加没有递进变形和后期构造叠加的情况下，节理锐的情况下，节理锐角等分线指向最大主应力角等分线指向最大主应力11的方向；的方向；l 如如果果是是韧韧性性岩岩层层，经经过过压压扁扁作作用用，节节理理发发生生旋旋转转，锐角等分线

21、可以变为钝角等分线锐角等分线可以变为钝角等分线；启启 示示 构造分析中，不能简单根据构造空间展布方位构造分析中，不能简单根据构造空间展布方位推断应力作用方式，必须从发生、发展的过程作具推断应力作用方式，必须从发生、发展的过程作具体分析。要系统研究不同型式构造的特征，以了解体分析。要系统研究不同型式构造的特征，以了解构造发展的全过程及其与构造作用力的关系。构造发展的全过程及其与构造作用力的关系。n 不应简单地把不应简单地把“X X”型剪节理的锐角平分线作为型剪节理的锐角平分线作为11，特别是特别是在韧性岩石发育地区在韧性岩石发育地区及多次强烈变形地区尤应慎及多次强烈变形地区尤应慎重，重，应当观察

22、剪节理的剪切方向应当观察剪节理的剪切方向来确定其反映的应力方来确定其反映的应力方位；位；2.2.张节理张节理 指由张应力产生的破裂面，即指由张应力产生的破裂面，即当岩石所受当岩石所受张应张应力超过岩石的抗张强度时力超过岩石的抗张强度时形成；形成；具有以下主要特征：具有以下主要特征：（1 1）张节理张节理产状不稳定产状不稳定，延伸不远延伸不远；单条节理；单条节理 短而弯曲短而弯曲，多条张节理常，多条张节理常侧列出现侧列出现；（2 2）张节理面粗糙不平，无擦痕；在胶结不太）张节理面粗糙不平，无擦痕；在胶结不太 坚实的砾岩或砂岩中，张节理常坚实的砾岩或砂岩中，张节理常绕砾石或绕砾石或 粗砂粒而过粗砂

23、粒而过；张节理的侧列现象张节理的侧列现象张节理的不规则弯曲张节理的不规则弯曲 （3 3）张节理常）张节理常多开口或呈楔形多开口或呈楔形，一般被矿脉充，一般被矿脉充 填，填，脉宽变化较大，脉壁不平直脉宽变化较大，脉壁不平直 （4 4）张节理）张节理多发育稀疏多发育稀疏，或疏密不均；，或疏密不均；（5 5）张节理有时呈）张节理有时呈不规则树枝状不规则树枝状，网络状；，网络状；有时有时追踪追踪“X X”型共轭剪节理型共轭剪节理形成形成锯齿状锯齿状张张节节 理、单列或共轭理、单列或共轭雁列式张节理雁列式张节理；有时也呈有时也呈放射状或同心圆状放射状或同心圆状组合形式；组合形式；（6 6）张节理的）张节

24、理的尾端变化形式尾端变化形式 有两种：有两种：l 树枝状分叉树枝状分叉：小节理无明显方向；小节理无明显方向；l 杏仁状结环杏仁状结环：椭圆形，棱角不明显；椭圆形，棱角不明显；张节理尾端变化形式张节理尾端变化形式n 形成张节理的应力场特征形成张节理的应力场特征l 张节理是在垂直于张节理是在垂直于 节理面的张应力节理面的张应力 作用下形成的；作用下形成的；l 张节理面的张节理面的垂直方向垂直方向 代表代表33的方位的方位；3.3.节理力学性质的鉴别原则节理力学性质的鉴别原则 （1 1）上述特征是在）上述特征是在一次变形一次变形中形成的节理所具有中形成的节理所具有 的，如果岩石或岩层经历了的，如果岩

25、石或岩层经历了多次变形多次变形，早期节，早期节 理的特点在后期变形中常理的特点在后期变形中常被改造或破坏被改造或破坏；即使在同一次变形中形成的节理也未必具即使在同一次变形中形成的节理也未必具 备上述典型特征；备上述典型特征；（2 2）鉴别一定区域内节理的力学性质，）鉴别一定区域内节理的力学性质，首先首先需要选需要选 取取未受后期改造的节理未受后期改造的节理，且，且综合考虑综合考虑各种特点；各种特点；（3 3）不能只依据不能只依据个别露头上节理的特点，而应对区域个别露头上节理的特点，而应对区域 内内许多测点和露头许多测点和露头上的节理特点加以分析对比；上的节理特点加以分析对比；（4 4）应）应结

26、合结合与节理有关的与节理有关的构造和岩石的力学性质构造和岩石的力学性质进行进行 分析；分析；（5 5）由于）由于构造变形作用的递进发展和相应转化构造变形作用的递进发展和相应转化，会发，会发 生应力的转向或变化，导致常出现一种生应力的转向或变化，导致常出现一种兼具两类兼具两类 节理特征的张剪性节理节理特征的张剪性节理；n 节理力学性质的转化节理力学性质的转化l 主干节理呈主干节理呈右旋剪切滑动右旋剪切滑动；l 主干节理中发育的主干节理中发育的石英纤维晶体与主干节理壁石英纤维晶体与主干节理壁 交角约交角约5050，该方向该方向与张应力作用方向一致与张应力作用方向一致；l 表明在主干节理的剪切滑动过

27、程中或其晚期，表明在主干节理的剪切滑动过程中或其晚期，由于张应力作用由于张应力作用剪裂面剪裂面 被拉开被拉开；l 主干节理实为主干节理实为剪应力与剪应力与 张应力共同作用张应力共同作用的产物，的产物，属属张剪性节理张剪性节理；北京西山一条张剪性节理北京西山一条张剪性节理三、节理的组合三、节理的组合 构造节理的分布往往表现出构造节理的分布往往表现出有成因有成因 联系联系的许多节理具有的许多节理具有一定的排列型式一定的排列型式，即组成即组成节理组和节理系节理组和节理系；1.1.节理组节理组 指由指由同一时期，相同应力作用同一时期，相同应力作用下产生的、下产生的、产状基本一致产状基本一致、力学性质相

28、同力学性质相同的一群节理；的一群节理；n 常见的节理组排列形式常见的节理组排列形式：平行型；平行型；斜列型；斜列型；北京周口店奥陶白云岩中沿扭裂带形成的雁行排列张节理2.2.节理系节理系 同一时期，相同应力作用同一时期，相同应力作用下产生的下产生的两个或两个或两个以上的节理组两个以上的节理组，构成一个节理系；，构成一个节理系；n 常见的节理系排列形式常见的节理系排列形式 “X X”型：型：同一时期同一时期剪应力剪应力作用下形成；作用下形成；环型：环型：同一时期同一时期张应力张应力作用下形成；作用下形成；放射型；放射型；第三节第三节 构造节理分布规律构造节理分布规律 一、与纵弯褶皱有关的节理一、

29、与纵弯褶皱有关的节理 二、与横弯褶皱有关的节理二、与横弯褶皱有关的节理 三、节理与断层的关系三、节理与断层的关系 四、张节理在褶皱中的密集规律四、张节理在褶皱中的密集规律 五、节理发育的影响因素五、节理发育的影响因素 六、节理的配套与分期六、节理的配套与分期构造节理构造节理l 与褶皱或断层与褶皱或断层伴生伴生；l 或者为褶皱或断层所或者为褶皱或断层所派生派生；l 构造节理的构造节理的分布与褶皱或断层有密切关系分布与褶皱或断层有密切关系；一、与纵弯褶皱有关的节理一、与纵弯褶皱有关的节理 在褶皱变形的在褶皱变形的不同变形阶段不同变形阶段，与褶，与褶皱伴生（或为其派生）的构造节理的皱伴生（或为其派生

30、）的构造节理的力学力学性质性质和和分布特点不同分布特点不同；1.1.平面共轭剪节理系平面共轭剪节理系 产状平缓岩层受到侧向水平挤压力作用，产状平缓岩层受到侧向水平挤压力作用，（1 1）早期平面）早期平面“X X”型剪节理型剪节理l 形成于岩层尚未弯曲之前；形成于岩层尚未弯曲之前；l 应变轴方位是应变轴方位是Y Y轴直立，轴直立，X X轴、轴、Z Z轴水平轴水平；l “X X”型交叉的锐角指向挤压型交叉的锐角指向挤压 方向（方向（Z Z轴）；轴）；（2 2）晚期平面）晚期平面“X X”型剪节理型剪节理l 形成于岩层弯曲诱导出的局部应力场；形成于岩层弯曲诱导出的局部应力场；l 背斜顶部：背斜顶部：

31、应变主轴方位是应变主轴方位是 Y Y轴直立，轴直立，X X轴垂直于轴垂直于 枢纽枢纽；“X X”型交叉的型交叉的锐角锐角 指向褶皱枢纽指向褶皱枢纽方向；方向；l 向斜部位：向斜部位：应变主轴应变主轴Z Z轴垂直轴垂直 于枢纽；于枢纽；“X X”型交叉的型交叉的钝钝 角指向褶皱枢纽角指向褶皱枢纽方向；方向；2.2.剖面共轭剪节理系剖面共轭剪节理系l 形成于岩层弯曲过程中；形成于岩层弯曲过程中；l 应变轴方位是应变轴方位是Y Y轴水平与枢纽方向一致，轴水平与枢纽方向一致，X X轴变为直立；轴变为直立；l “X X”型交叉的型交叉的锐角指向挤压方向（锐角指向挤压方向（Z Z轴轴）；）；3.3.横张节

32、理横张节理 张应力方向平行于枢纽；张应力方向平行于枢纽；l 岩层弯曲前的横张节理岩层弯曲前的横张节理 追踪早期平面追踪早期平面“X X”型节理而型节理而呈锯呈锯齿齿 状状延伸，节理延伸，节理走向垂直于枢纽走向垂直于枢纽；l 岩层弯曲后的横张节理岩层弯曲后的横张节理 也追踪早期平面也追踪早期平面“X X”型节理而型节理而呈呈 锯齿状延伸锯齿状延伸，向斜部位向斜部位节理走向节理走向 垂直于枢纽垂直于枢纽；4.4.纵张节理纵张节理l 其发育其发育与背斜拱弯部位的局部与背斜拱弯部位的局部 张应力张应力直接作用有关；直接作用有关；l 其其走向平行于枢纽走向平行于枢纽方向；方向；l 节理垂直层面，呈上宽下

33、窄的节理垂直层面，呈上宽下窄的 楔形开口楔形开口，脆性层中发育好，脆性层中发育好，沿走向延伸不远沿走向延伸不远；l 也可也可追踪追踪背斜顶部晚期平面背斜顶部晚期平面“X X”型节理而型节理而呈锯齿状呈锯齿状延伸；延伸；5.5.层间剪节理层间剪节理l 其发育与褶皱两翼其发育与褶皱两翼层间滑动层间滑动 诱导的局部剪应力诱导的局部剪应力有关；有关；l 脆性岩层中形成一组脆性岩层中形成一组与岩层与岩层 层理斜交的剪节理层理斜交的剪节理，锐夹锐夹 角指向邻侧岩层的滑动方角指向邻侧岩层的滑动方 向，向，其其走向平行于枢纽走向平行于枢纽方向；方向；l 旋转剪节理旋转剪节理：大致垂直于层面；：大致垂直于层面；

34、l 同心状剪节理同心状剪节理：平行于层面；：平行于层面；二、与横弯褶皱有关的节理二、与横弯褶皱有关的节理l 挤压力自下而上，岩层上表面普遍经挤压力自下而上，岩层上表面普遍经 受张应力作用，形成受张应力作用，形成环型张节理系环型张节理系；l 伴随岩层隆起产生同心状的拉伸效伴随岩层隆起产生同心状的拉伸效 应，导致应，导致放射型张节理系；放射型张节理系；三、节理与断层的关系三、节理与断层的关系l 断层是节理发展的继续，它又断层是节理发展的继续，它又促进新的节理促进新的节理 的形成的形成；l 断层对节理的影响首先表现在断层附近节理断层对节理的影响首先表现在断层附近节理 的的数量显著增加，密度相对增大数

35、量显著增加，密度相对增大；l 断层附近断层附近节理带的宽度增大节理带的宽度增大；l 在断层带的在断层带的断点、拐点、交汇点、分支点、断点、拐点、交汇点、分支点、错列点错列点最容易发育节理；最容易发育节理；四、张节理在褶皱中的密集规律四、张节理在褶皱中的密集规律l 背斜枢纽或轴的背斜枢纽或轴的延伸方向延伸方向上；上；l 背斜构造背斜构造高点高点的范围之内；的范围之内；l 枢纽发生枢纽发生弯曲的部位弯曲的部位；l 背斜的背斜的倾伏端倾伏端；l 岩层倾角突然岩层倾角突然变陡的地带变陡的地带；l 不对称背斜的不对称背斜的缓翼缓翼；五、影响节理发育的部分因素五、影响节理发育的部分因素n 在在同一构造部位

36、受相同应力作用同一构造部位受相同应力作用的一套岩层的一套岩层 中，中，各层的节理发育程度不同各层的节理发育程度不同，这主要是由于，这主要是由于 不同岩层的不同岩层的力学性质不同力学性质不同所致；所致；n 岩层的岩层的力学性质力学性质又与岩石的又与岩石的成分、结构成分、结构、岩层、岩层 的的厚度厚度等有关等有关；1.1.岩石的成分岩石的成分l 岩石的成分影响节理形成的原因在于，组成岩石岩石的成分影响节理形成的原因在于，组成岩石 的的矿物矿物具有各自具有各自不同的应力释放特征不同的应力释放特征；l 脆性强脆性强的矿物，如方解石、白云石等，受力后主要的矿物，如方解石、白云石等，受力后主要 以以脆性变

37、形方式脆性变形方式来释放应力，从而来释放应力，从而易于产生节理易于产生节理；l 塑性强塑性强的矿物，如粘土、石膏等，受力后主要以塑的矿物，如粘土、石膏等，受力后主要以塑 性变形方式释放应力，性变形方式释放应力，不易产生节理不易产生节理；l 常见的几种沉积岩的常见的几种沉积岩的节理发育程度排序节理发育程度排序为：为：白云岩石灰岩粉砂岩粘土岩岩盐无水石膏白云岩石灰岩粉砂岩粘土岩岩盐无水石膏2.2.岩石的结构岩石的结构 同一成分的岩石，其同一成分的岩石，其结构不同结构不同，节，节 理的理的发育程度亦不相同发育程度亦不相同；结晶岩：结晶岩：节理的发育程度与岩石的结晶程度有关；节理的发育程度与岩石的结晶

38、程度有关；l 结晶较均匀结晶较均匀的岩石，力学性质亦较均匀，受力后的岩石，力学性质亦较均匀，受力后 不易破裂不易破裂；结晶不均匀结晶不均匀的岩石受力则较的岩石受力则较易破裂易破裂；l 由由晶粒粗、解理发育晶粒粗、解理发育的矿物组成的岩石比结晶的矿物组成的岩石比结晶 细、解理不发育的矿物组成的岩石脆性大（细、解理不发育的矿物组成的岩石脆性大（易于易于 沿晶面或解理面滑动沿晶面或解理面滑动），从而），从而节理发育节理发育；碎屑岩：碎屑岩：节理发育程度与碎屑节理发育程度与碎屑粒度、胶结物、粒度、胶结物、胶结程度胶结程度有关；有关；3.3.岩石的厚度岩石的厚度 在其它条件相同的情况下，在其它条件相同的

39、情况下，厚度大的岩层，节理发育较少；厚度大的岩层，节理发育较少；厚度小的岩层，节理发育较多；厚度小的岩层，节理发育较多；原因：原因：厚度大的岩层发生破裂，需要厚度大的岩层发生破裂，需要较大的压力差较大的压力差，故需，故需 在较大的空间内积聚能量，导致在较大的空间内积聚能量，导致厚岩层节理间距大厚岩层节理间距大；反之，反之，薄岩层节理密度则较大薄岩层节理密度则较大；六、节理的配套与分期六、节理的配套与分期 1.1.节理的配套节理的配套n 为什么要进行配套？为什么要进行配套？同一构造发展阶段，同一区域构造应力场同一构造发展阶段，同一区域构造应力场作作用下可以形成用下可以形成多种类型的构造多种类型的

40、构造，包括，包括褶皱、断裂、褶皱、断裂、节理节理以及由主导构造诱导出的局部应力作用产生的以及由主导构造诱导出的局部应力作用产生的派生构造派生构造，它们按照一定的方式有规律地组合在一，它们按照一定的方式有规律地组合在一起；起；n 配套配套 指在野外找出反映指在野外找出反映同一期构造应力场作用同一期构造应力场作用的各的各种种不同类型不同类型、不同级别不同级别的构造，将它们作为一个整的构造，将它们作为一个整体进行研究，以推出区域构造应力场特征；体进行研究，以推出区域构造应力场特征；n 共轭剪节理的配套依据共轭剪节理的配套依据（1 1）利用剪节理面上的擦痕、）利用剪节理面上的擦痕、节理的羽列节理的羽列

41、和和派生的张派生的张 节理节理所显示的扭动关系所显示的扭动关系 来确定节理的共轭关系，来确定节理的共轭关系，以以羽列现象最为常见和羽列现象最为常见和 可靠可靠；羽列共轭剪节理的配套组合羽列共轭剪节理的配套组合（2 2）利用剪节理的）利用剪节理的尾端变化尾端变化 确定其共轭关系，共轭确定其共轭关系，共轭 剪节理的剪节理的折尾、菱形结折尾、菱形结 环环所交之所交之锐角平分线锐角平分线一一 般情况下般情况下为为11方位方位；共轭剪节理的尾端形式共轭剪节理的尾端形式 2.2.节理的分期节理的分期n 为什么要分期？为什么要分期？一定地区的节理一般是一定地区的节理一般是长期多次构造活动长期多次构造活动的的

42、产物，为了利用节理来探讨该地区的产物，为了利用节理来探讨该地区的构造变形历史构造变形历史和和古构造应力场古构造应力场，需要对节理进行分期；，需要对节理进行分期；n 节理的分期节理的分期 指指区分区分一定地区内一定地区内不同时期不同时期（包括成岩期、（包括成岩期、成岩后变形前、各变形期）形成的节理的成岩后变形前、各变形期）形成的节理的先后先后关系关系；节理分期是从节理分期是从时间、空间时间、空间和形成的和形成的力学机力学机制制上研究一个地区节理的上研究一个地区节理的形成发育史和分布产形成发育史和分布产出规律出规律；n 节理的分期依据节理的分期依据（1 1）根据）根据节理组的交切关系节理组的交切关

43、系进行分期进行分期 常见的节理组交切关系有：常见的节理组交切关系有：l 错开；错开；l 限制；限制；l 互切；互切；l 追踪；追踪；a a，错开（切断错开），错开（切断错开）后期后期形成的节理形成的节理切断前期切断前期 形成的节理；形成的节理；当当后期节理为剪节理后期节理为剪节理时，时，被切断的被切断的前期节理前期节理常表现出常表现出少量位移的少量位移的相对错开相对错开；节理的切断错开现象节理的切断错开现象b b，限制（限制中止），限制（限制中止）晚形成晚形成的节理的节理被限制被限制 在早期节理的一侧在早期节理的一侧 而中止；而中止；节理的限制中止现象节理的限制中止现象c c，互切（相互切断错

44、开），互切（相互切断错开）相交时相交时均不中止均不中止，而是，而是相互切断并彼此被错开相互切断并彼此被错开，为一对共轭剪节理；为一对共轭剪节理；彼此错开的方向符合产生共轭剪节理是的扭动彼此错开的方向符合产生共轭剪节理是的扭动 方向，即方向，即一组显示左行一组显示左行，另一组为右行另一组为右行；节理的相互切断错开现象节理的相互切断错开现象d d，追踪，追踪 晚期晚期的的张节理张节理追踪追踪早期早期的的剪节理剪节理发育；发育；注意：注意：l 当当节理被岩脉充填节理被岩脉充填时，可以利用时，可以利用岩脉与岩脉之岩脉与岩脉之间的穿插、切断、限制间的穿插、切断、限制等关系判断其早晚顺序；等关系判断其早晚

45、顺序；l 另外，还需注意另外，还需注意岩脉的边缘岩脉的边缘有无有无烘烤现象（早）烘烤现象（早）或冷凝边（晚）或冷凝边（晚）；n 节理的分期依据节理的分期依据（2 2）根据）根据各期节理的配套关系各期节理的配套关系进行分期进行分期（3 3）节理的分期还需要结合区域变形史）节理的分期还需要结合区域变形史 第四节第四节 节理的岩脉充填机制和压溶作用节理的岩脉充填机制和压溶作用 一、压溶作用一、压溶作用 二、节理充填的基本特点二、节理充填的基本特点 三、裂开三、裂开愈合作用愈合作用 四、缝合线构造四、缝合线构造一、压溶作用一、压溶作用 1.1.概念概念 物质从物质从高应力的边界处溶解高应力的边界处溶解

46、，通过粒间，通过粒间 水膜而迁移，在水膜而迁移，在低应力边界处沉淀低应力边界处沉淀，这种作，这种作 用称压溶作用；用称压溶作用；例如：例如：石英、方解石石英、方解石等矿物很易受到压溶而等矿物很易受到压溶而 发生物质的迁移；发生物质的迁移；2.2.被溶出物质的去向问题被溶出物质的去向问题l 在岩石的张性裂隙中沉淀，形成同构造脉；l 在被压溶颗粒的两端张性空间处沉淀，形成须状增生晶体；l 沉淀于强硬矿物的平行于拉伸方向的两端，形成压力影响构造；l 迁移出体系之外；n 压溶作用可以使岩石压溶作用可以使岩石在垂直压缩方向缩在垂直压缩方向缩短，平行拉伸方向伸长短，平行拉伸方向伸长，从而使，从而使岩石总体

47、发岩石总体发生变形生变形，但矿物内部晶格并没有发生变形，但矿物内部晶格并没有发生变形，它是它是岩石变形的一种重要机制（扩散蠕变、岩石变形的一种重要机制（扩散蠕变、溶解蠕变）溶解蠕变），在未变质或浅变质岩区尤其显，在未变质或浅变质岩区尤其显著；著；二、节理充填的基本特点二、节理充填的基本特点p 节理常由节理常由矿物质充填而形成岩脉矿物质充填而形成岩脉，最常见的，最常见的 充填物是石英和方解石；充填物是石英和方解石；p 充填物质的来源充填物质的来源通常有：通常有：围岩因压溶作用而析出的；围岩因压溶作用而析出的；外来的（如岩浆溶液）；外来的（如岩浆溶液）；溶液与围岩交代形成的；溶液与围岩交代形成的；

48、还有其它来源吗？还有其它来源吗？p 根据岩脉有无扩张分为根据岩脉有无扩张分为：扩张性岩脉扩张性岩脉 指指溶液侵入节理空间溶液侵入节理空间并并使节理两壁张开使节理两壁张开 而形成的岩脉；而形成的岩脉；非扩张性岩脉非扩张性岩脉 指由指由溶液与围岩交代而占有空间溶液与围岩交代而占有空间形成形成 的岩脉；的岩脉；p 节理充填物的晶体常节理充填物的晶体常显示纤维状习性显示纤维状习性，纤维晶体，纤维晶体 与脉壁可以垂直或斜交与脉壁可以垂直或斜交；按照纤维按照纤维晶体生长方向与脉壁的关系晶体生长方向与脉壁的关系，可分为：，可分为：同向型纤维晶体同向型纤维晶体：指晶体指晶体自两壁向中心生长自两壁向中心生长，相

49、向生长的晶体，相向生长的晶体 于岩脉的中心愈合，形成一条于岩脉的中心愈合，形成一条锯齿状中锯齿状中 线（带线（带）；）；反向型纤维晶体反向型纤维晶体：指晶体指晶体自中心向两壁生长自中心向两壁生长，在中心常留下一条，在中心常留下一条 包裹体带包裹体带；三、裂开三、裂开愈合作用愈合作用 节理脉的充填往往经历节理脉的充填往往经历了了持续反复的增生过程持续反复的增生过程，即，即先形成一个窄的裂缝，然后先形成一个窄的裂缝，然后张开，张开的空间被结晶物张开，张开的空间被结晶物质充填愈合，这种质充填愈合，这种反复裂开反复裂开与愈合的增生作用与愈合的增生作用，称为，称为裂裂开开愈合作用愈合作用；裂开裂开愈合脉

50、发育示意图愈合脉发育示意图左侧为剖面，右端为三维构造几个特点：几个特点：p 充填的充填的愈合物来自脉壁愈合物来自脉壁，是，是压溶作用所致压溶作用所致，表明变，表明变 形环境基本上形环境基本上不属于浅层次的脆性状态不属于浅层次的脆性状态；p 充填脉的矿物种类很多，如石英、方解石、长石等；充填脉的矿物种类很多，如石英、方解石、长石等；p 脉体矿物呈纤维状，脉体矿物呈纤维状，垂直于脉壁，反向生长垂直于脉壁，反向生长；p 后续的裂开发生于后续的裂开发生于已愈合裂缝的边界已愈合裂缝的边界，因为这里是，因为这里是 力学薄弱面；力学薄弱面；实例：实例：据J.Ramsay研究，瑞士温德格来仑鲕状灰岩中宽7.5