構(gòu)造地質(zhì)學(xué)-構(gòu)造地質(zhì)學(xué)-chap10-節(jié)理

StructuralGeology

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)核資源工程學(xué)院主講教師謝焱石第十章

節(jié)理主要內(nèi)容第一節(jié)節(jié)理的概念及其分類第二節(jié)幾種特殊的節(jié)理第三節(jié)節(jié)理脈的充填機(jī)制和壓溶作用第四節(jié)區(qū)域性節(jié)理第五節(jié)巖漿巖體中的節(jié)理第六節(jié)節(jié)理的野外觀察節(jié)理（joint）

－是巖石中的裂隙，是規(guī)模甚小的沒有明顯位移斷裂構(gòu)造．

注意區(qū)別于“解理”！第一節(jié)節(jié)理的概念分類其它相關(guān)概念：劈理，面理，線理，斷層，斷裂構(gòu)造節(jié)理與有關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系

節(jié)理產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀走向節(jié)理；傾向節(jié)理；斜向節(jié)理；順層節(jié)理節(jié)理的分類縱節(jié)理；橫節(jié)理；斜節(jié)理節(jié)理與褶皺軸的關(guān)系剪節(jié)理產(chǎn)狀穩(wěn)定，延伸遠(yuǎn)平直光滑有擦痕和羽裂出現(xiàn)在砂、礫巖中，一般切過砂礫和膠結(jié)物未充填時，是閉合的縫一般是共軛“X”型節(jié)理系剪應(yīng)力產(chǎn)生按力學(xué)性質(zhì)分類張節(jié)理產(chǎn)狀不穩(wěn)定，延伸不遠(yuǎn)彎曲粗糙，無擦痕出現(xiàn)在砂、礫巖中，常繞過砂、礫多張口，一般被充填樹枝狀，鋸齒狀，雁列狀等張應(yīng)力產(chǎn)生特征張節(jié)理剪性破裂－節(jié)理共軛X剪節(jié)理砂巖中的x型剪節(jié)理剪節(jié)理？張節(jié)理？單剪張節(jié)理的成因機(jī)制純剪

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3ττ

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張節(jié)理，節(jié)理面垂直于拉伸方向，即與

3垂直。張節(jié)理的應(yīng)變意義

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1純剪單剪剪節(jié)理的成因機(jī)制

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剪節(jié)理：“X”型節(jié)理系中，兩組節(jié)理的銳角平分線是

1，鈍角平分線是3，兩組節(jié)理的交線是2。剪節(jié)理的應(yīng)變意義

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3節(jié)理性質(zhì)的轉(zhuǎn)變主干節(jié)理特征形態(tài)(平直)，與派生節(jié)理的關(guān)系表明具有右旋剪切性質(zhì)主干節(jié)理中石英纖晶延伸方向與節(jié)理壁夾50°角，該方向?yàn)槔旆较?，說明其又具有拉張性質(zhì)派生節(jié)理特征石英纖晶在末端垂直于節(jié)理，在與主干節(jié)理匯合部位與節(jié)理壁夾60°角結(jié)論:剪應(yīng)力與張應(yīng)力同時作用的產(chǎn)物節(jié)理性質(zhì)的轉(zhuǎn)變一條剪節(jié)理順走向轉(zhuǎn)變?yōu)橐粭l雁列張節(jié)理節(jié)理組：在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的，產(chǎn)狀基本一致和力學(xué)性質(zhì)相同的一群節(jié)理。節(jié)理系：在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的兩個或兩個以上的節(jié)理組構(gòu)成節(jié)理系，如“X”型共軛節(jié)理系。節(jié)理組和節(jié)理系節(jié)理的分期

是指一個地區(qū)不同時期的節(jié)理的時間先后順序。節(jié)理的配套

是指在統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的各組節(jié)理的組合關(guān)系。

節(jié)理的分期和配套往往是在野外進(jìn)行，二者是緊密聯(lián)系的，配套的節(jié)理是同期的，但同期的節(jié)理不一定是配套的。

節(jié)理的分期與配套1,2組節(jié)理形成共軛節(jié)理為同期，3組節(jié)理錯開了1,2組節(jié)理，是后期的。3，4組節(jié)理被1，2組節(jié)理所限制，形成時間晚。第二節(jié)幾種特殊的節(jié)理柱狀節(jié)理雁列節(jié)理S或反S型張剪裂脈火炬狀節(jié)理（張剪裂脈）羽飾構(gòu)造柱狀節(jié)理——發(fā)育于火山巖中雁列脈雁列節(jié)理：一組呈雁行斜列式的節(jié)理，被充填形成雁列脈?；疽兀貉懔袔?，雁列軸，雁列角，雁列帶寬度aa-bb：雁列帶MM：雁列軸：雁列角AW：雁列帶寬度形態(tài)：平直型和“S”型

平直型：窄而長，多為剪裂，剪裂角在100左右，是剪切作用與主剪切面成小角度相交的微剪羽裂發(fā)育而成的，裂開后變形較輕。

“S”型：中段較寬，多為張裂，剪裂角在450左右，是剪切作用派生的張節(jié)理，反映剪切作用的遞進(jìn)變形。S型張剪裂脈火炬狀節(jié)理（張剪裂脈）發(fā)育于節(jié)理面上的羽毛狀精細(xì)飾紋，是在應(yīng)力作用下形成的小型構(gòu)造。多產(chǎn)于粉砂巖等碎屑巖中，其大小與巖石的粒度有關(guān)。羽飾構(gòu)造羽飾構(gòu)造第三節(jié)節(jié)理脈的充填機(jī)制擴(kuò)張脈和非擴(kuò)張脈溶液侵入節(jié)理空間并使節(jié)理兩壁張開而形成的巖脈，稱之為擴(kuò)張性巖脈，如果由溶液與圍巖交代而占有空間形成的巖脈，稱之為非擴(kuò)張性巖脈。節(jié)理脈的充填機(jī)制裂開-愈合作用節(jié)理脈的充填常常是一個持續(xù)反復(fù)增生的過程。先形成一個窄的裂縫，然后張開，張開的空間被結(jié)晶物質(zhì)所充填愈合。這種反復(fù)裂開與愈合的增生作用，稱為裂開-愈合作用。充填脈的愈合物質(zhì)來源于脈壁巖石，是壓溶作用造成的結(jié)果。

根據(jù)蘭姆賽對瑞士溫德格萊侖鮞狀灰?guī)r的研究，7.5mm寬的脈中曾有500次以上的裂開-愈合過程。他還指出，如果不是大多數(shù)，至少有相當(dāng)多的張裂脈是通過逐漸增生過程形成的。

與節(jié)理相似的小型構(gòu)造，常見于不純灰?guī)r中。其形成是壓溶作用的結(jié)果，一般在構(gòu)造作用下先形成裂縫，進(jìn)而在壓溶作用下易溶成分流失，難溶成分聚積發(fā)育成縫合線構(gòu)造?？p合線構(gòu)造——壓溶作用

1第四節(jié)區(qū)域性節(jié)理地殼表層某些構(gòu)造單元中存在著規(guī)律性展布的由區(qū)域構(gòu)造作用導(dǎo)致的區(qū)域性節(jié)理。主要產(chǎn)于巖層產(chǎn)狀近水平的地臺蓋層。常表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：①發(fā)育范圍廣，產(chǎn)狀穩(wěn)定；②節(jié)理規(guī)模大、間距寬、延伸長、可穿切不同巖層；③節(jié)理常構(gòu)成一定幾何形式。主節(jié)理與系統(tǒng)性節(jié)理主節(jié)理：主節(jié)理是指規(guī)模明顯大于該區(qū)節(jié)理平均規(guī)模的節(jié)理。延伸長，產(chǎn)狀穩(wěn)定，在一定地區(qū)的各組各類節(jié)理中占有主導(dǎo)地位。衡陽盆地中NE向和NW向節(jié)理湘西張家界的臺蜂絕壁和粵北紅層中丹攫螃林地貌均與近直立的主節(jié)理相關(guān)系統(tǒng)性節(jié)理：某一區(qū)域內(nèi)節(jié)理的產(chǎn)狀和方位，排列和間距有規(guī)律的為系統(tǒng)性節(jié)理。一般為構(gòu)造成因，屬主節(jié)理。節(jié)理分析中的意義利用節(jié)理來確定其所在的大型構(gòu)造和構(gòu)造應(yīng)力場。但是有很大的局限性，主要原因：①節(jié)理形成時期不易確定；②難以確定運(yùn)動方向；③成因多樣；④多期節(jié)理的疊加和改造影響。節(jié)理分析應(yīng)注意的問題①適用于構(gòu)造變形輕微地區(qū)或節(jié)理與相關(guān)構(gòu)造密切伴生；②應(yīng)注意系統(tǒng)性節(jié)理和主節(jié)理的產(chǎn)出規(guī)律和變化趨勢；③分析節(jié)理的發(fā)育過程和順序；④要分析其形成力學(xué)；⑤應(yīng)注意節(jié)理的疊加和改造；⑥要將變形前發(fā)育的節(jié)理從變形期形成的節(jié)理中篩分出來。第五節(jié)巖漿巖節(jié)理指在巖漿巖冷凝過程中產(chǎn)生的節(jié)理?？煞譃椋篖－層節(jié)理：平行于流面又平行于流線的節(jié)理S－縱節(jié)理：平行于流線垂直于流面的節(jié)理Q－橫節(jié)理：垂直于流線又垂直于流面的節(jié)理D－斜節(jié)理：火山巖體中的柱狀節(jié)理在火山巖類尤其是玄武巖中，可見一種桂狀原生破裂構(gòu)造或柱狀節(jié)理。柱狀節(jié)理與熔巖流面垂直，巖柱體橫斷面多呈六邊形，亦有五邊形、四邊形者。其成因一般認(rèn)為與熔巖流冷凝有關(guān)。在一個冷凝面上，熔巖圍繞著冷縮中心冷凝收縮。在兩個冷凝中心的聯(lián)線上產(chǎn)生張應(yīng)力，一系列垂直張應(yīng)力方向上形成的張節(jié)理，則構(gòu)成切割熔巖的多邊形柱體。柱狀節(jié)理韓國濟(jì)州島海岸柱狀節(jié)理

云南騰沖火山巖中的柱狀節(jié)理新疆哈密地區(qū)玄武巖中的柱狀節(jié)理第六節(jié)節(jié)理的野外觀測一、野外觀測：①地質(zhì)背景的觀測②節(jié)理的分類與組系劃分③節(jié)理發(fā)育程度的研究：計算節(jié)理密度（u），縫隙度（G），節(jié)理平均壁距（t）④節(jié)理的延伸狀況和性質(zhì)的變化⑤節(jié)理面觀察：節(jié)理面的光滑程度，是否有擦痕，羽飾構(gòu)造等。⑥節(jié)理含礦性和充填物的觀察

一個露頭的節(jié)理往往很多，通過測量節(jié)理的產(chǎn)狀可以知道節(jié)理發(fā)育的方位，進(jìn)一步了解當(dāng)時的應(yīng)力狀態(tài)，但這需要測量上百個數(shù)據(jù)，如何處理這些數(shù)據(jù)，這就要用到節(jié)理等密圖和節(jié)理玫瑰花圖。節(jié)理的統(tǒng)計節(jié)理等密圖①將所有數(shù)據(jù)投影到一張吳氏網(wǎng)上，是法線投影，得到極點(diǎn)圖。②用密度計在極點(diǎn)圖中統(tǒng)計，將統(tǒng)計結(jié)果標(biāo)在圖上③將統(tǒng)計數(shù)據(jù)中相同的數(shù)據(jù)點(diǎn)用平滑的曲線連接圓周上的線兩端具對稱性，等值線百分比表示。④整飾：在相鄰的等值線間用顏色或花紋填上，寫上圖名，圖例和方位。⑤分析：節(jié)理等密圖中密度最大的區(qū)域代表節(jié)理的優(yōu)選方位。

分為節(jié)理走向玫瑰花圖、節(jié)理傾向玫瑰花圖和節(jié)理傾角玫瑰花圖。其做法是：①將所測得的節(jié)理走向或傾向換算北東或北西向，按一定間隔分組，一般為50或100為一間隔。計算每一間隔的節(jié)理?xiàng)l數(shù)。②確定作圖的比例尺及坐標(biāo)。選取一定的長度代表一條節(jié)理，以等于或稍大于數(shù)目最多的那一組節(jié)理的線段長度為半徑按比例作半圓過圓心作東西線和南北線，在圓周上標(biāo)明方位角。節(jié)理玫瑰花圖③找點(diǎn)連線：按各組平均走向或傾向在圓周上標(biāo)明記號，再從圓心向圓周上該點(diǎn)處按比例定點(diǎn)連線。④寫上圖名和比例尺。分析節(jié)理玫瑰花圖應(yīng)與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造結(jié)合，往往把節(jié)理玫瑰花圖按測點(diǎn)位置標(biāo)繪在地質(zhì)圖上。節(jié)理實(shí)例分析構(gòu)皮灘水電站位于貴州省余慶縣境內(nèi)，烏江干流河段，烏江是貴州第一大江，為長江上游南岸最大支流。電站是西電東送的標(biāo)志性工程，也是烏江流域水電開發(fā)規(guī)劃中最大的水電站，電站裝機(jī)容量300萬千瓦。

山路十八彎火炬狀共軛破裂系

在電站公司辦公樓西南方向的采石場，發(fā)育一形態(tài)完好的火炬狀構(gòu)造，一組串聯(lián)面由一系列產(chǎn)狀為210°∠47°的張剪性裂隙斜列而成，產(chǎn)狀為200°∠35°；另一組串聯(lián)面由一系列產(chǎn)狀為260°∠70°的張剪性裂隙斜列而成，產(chǎn)狀為80°∠82°。裂隙均被方解石脈充填，脈體不甚規(guī)則。共同反映出σ2近水平，σ1和σ3均為斜向的局部應(yīng)力場特點(diǎn)。電站辦公樓西南采石場火炬狀裂隙剖面素描圖

近東西向構(gòu)造配套裂隙系

趕場坳隧道洞口紫紅色夾灰綠色泥質(zhì)巖系，巖層產(chǎn)狀315°∠48°，215°∠80°（左行剪切）和102°∠48°（右行剪切）兩組共軛裂隙將巖石切割呈大小不等的菱形塊體。赤平投影求得主應(yīng)力方位為：σ1＝352°∠39°、σ2＝133°∠43°、σ3＝243°∠20°。共軛節(jié)理赤平投影圖共軛節(jié)理切割巖石呈菱形塊體在三維空間上，壩區(qū)巖體尺度上的破裂框架主要由NWW、NNW和NE三組優(yōu)勢破裂及層間破裂構(gòu)筑而成，并與其他小的裂隙系統(tǒng)一起，形成一幅復(fù)雜的破裂網(wǎng)絡(luò)陣列。構(gòu)皮灘電站壩區(qū)巖體內(nèi)部破裂網(wǎng)絡(luò)陣列－幾