中国海洋大学 基础地质学II(第09章)节理构造

羽状微裂面组成
折 尾 、菱 形 环 、分 叉 ，反 映 两 组 剪节理的结合方式
有时有侧裂现象
树枝状、多级分枝、杏仁结环等 不规则形态
另外，力学性质不一样
3. 缝合线构造
缝合线构造是一种呈幅度不等的尖锐锯齿状破裂面，是 一种与节理相近似的小型构造，常见于不纯灰岩中，表现为 一系列尖峰构成的折线 。 特点:
(1) 左列和右列:
雁列节理或雁列脉在平 面上有左列和右列两种型式。 当垂直节理走向观察时, 远 侧节理向左侧错列或在左端 重叠时, 称为左列; 反之, 远侧节理向右侧错列或在右 端重叠时, 称为右列.
左列型式的雁列脉
(2)雁列带: 雁列节理和雁列脉成带状
展布的空间范围叫雁列带。
(3)雁列面: 穿过雁列带中各个单脉的
第八章 节理构造
一、主要内容 节理及其特征，节理的分类，剪节理与张节理的特征，节理的组合， 不同地质背景上发育的节理。 二、基本要求 l、明确节理的概念及节理的基本特征。 2、掌握构造节理的分类。 3、牢固掌握剪节理和张节理的主要特征。 4、了解构造节理分布的基本规律。
第一节 节理及其特征
岩石在断裂阶段产生的构造统称为断裂构造。 根据断裂构造两侧岩石沿着断裂面有无明显的相对位移，可将断 裂构造分为节理和断层两种基本类型。
虎丘千人座J3火山岩中的X剪节理
X
被
剪 节 理 切 成 的 岩 柱 湘 西 张 家 界 金 鞭 岩
-
二. 张节理及其特征:
张节理是由张应力作用而形成 的破裂面.具有以下主要特征： ●(1)张节理一般规模较小, 平面 上延伸不远, 剖面上切割不深, 产 状不甚稳定。一组节理有时呈侧列 产出。发育比较稀疏. ●(2)张节理面一般粗糙不平, 节 理面上无擦痕. ●(3)在砾岩和砂岩中发育的张节 理, 不穿切砾石和砂粒, 而是绕过 砾石和砂粒弯折延伸.
中心而平分雁列带的中心面叫雁列面。
(4)雁列轴: 雁列面在雁列带横截面上
的迹线叫做雁列轴。
(5)雁列角: 单脉与雁列脉之间的锐夹
角为雁列角。雁列角的大小对分析节理
的力学性质很有意义, 根据实测资料统
计, 雁列角有两个高峰值, 一个为45°
左右, 属于张裂型节理; 另一个为10°
左右, 属于剪裂型节理, 是由剪裂作用
节理发育的基本特征是分布的普遍性，发育不均性，以 及方向性和组系性
实践意义： 1）矿液、石油、天然气运移通道、储集场所，控制矿体形态。 2）地下水、石油渗透性，含油性，含水性与节理发育的密度，
开启性有关。 3）影响水工建筑物的渗漏性和岩体的稳定性。
理论意义：节理与褶皱断裂和区域性构造密切相关，它的研究对认 识和阐明区域地质构造及其形成和发展方面具有重要意义。
2.节理系: 在一次构造作用的统一构造应力场中形成的两个 或两个以上的节理组称为节理系。例如, 共轭“X”型剪节理就是 属于一个节理系.在一次构造作用的统一构造应力场中形成的产状 呈规律性变化的一群节理.如‘X”型、环型，放射型等
节理的分期与配套
在漫长的地质历史时期中, 一个地区可能经历过多次构造运 动, 每一次构造运动都有着它自己的应力作用的方式和方向, 并由 此产生了一定方向、一定力学性质的节理、节理组以及一定组合型 式的节理系。此外, 早期构造运动中形成的节理在后期构造运动的 构造应力场的作用下, 会发生力学性质的改造和叠加。所以, 有必 要对一个地区发育的所有节理按其形成的不同时期和不同构造应力 场进行分期和配套, 以便从时间上、空间上、力学成因上研究一个 地区节理的形成发育历史和分布产出规律, 并为研究一个地区的构 造发展史及恢复古构造应力场提供一定的依据.
一、节理的分期
节理的分期就是将一个地区不同构造时期、不同构造 应力场所形成的节理进行区分, 把同一构造期和同一构造 应力场所形成的节理组合在一起.
节理的分期主要依据节理组以及节理系之间的交切关 系, 还可利用各个期次的节理与某些地质体之间的关系来 进行节理分期.
1，2组节理形成共轭节理为同期，3组 3，4组节理被1，2组节理所限制， 节理错开了1，2组节理，是后期的。 形成时间晚。
剪节理切穿砾石
剪节理切穿砾石示意图
●(4)典型的剪节理往往组成由两组不同走向的剪节理构成的共轭 “X”型节理系, 这种节理系发育较好时, 则将岩石切割成菱形或 棋盘格状或成柱状。如果一组方向的节理发育而另一组方向的节理 不发育, 则形成一组平行延伸的节理, 岩石切割成板状.
●(5)主剪裂面由羽状微裂面 组成，即一组剪节理首尾相 接形成羽状排列。羽状微裂 面与主剪裂面交角一般为5 －15°,相当于内摩擦角的 一半。微裂面与主剪裂面相 交之锐夹角方向指示本侧岩 块剪切方向.
区域性的节理控 制着地形的演化
云南石林
第二节 节理的分类
概述
原生节理：成岩过程中形成。如沉积岩中因缩水而造成的
泥裂或火成岩冷却收缩而成的柱状节理。
次生节理：成岩后由于某种原因产生。
构造节理：由构造运动形成（分布广，影响大）。 非构造节理：由外动力作用形成，如风化作用、山崩或地
剪节理
张节理
按节理与有关构造的几何关系
1、节理产状与岩层产状关系分类 走向节理: 节理走向与所在岩层的
走向大致平行的节理(图中1)。 倾向节理: 节理走向与所在岩层的
走向大致垂直的节理(图中2)。 斜向节理: 节理走向与所在岩层的
走向斜交的节理(图中3)。 顺层节理: 节理面与所在岩层的层
滑等引起的节理，常局限于地表浅处。
原生节理
柱状节理（云南腾冲）
节理的分类
按节理形成的力学性质
根据力学成因，构造节理可分为：剪节理，张节理 剪节理：由剪裂面进一步发展而成，一般是两组同时 出现，相交成“X”型，称共轭剪节理或“X”型剪节理。 张节理：在垂直于张应力的方向上，由于应力超过了 岩石的抗张强度而产生的脆性破裂面。
由S型单脉组成的共轭雁列脉中, 一种是正S型, 另一种是反S 型.
右列
左列
S型
反S型
第四节 节理的组合
节理组和节理系
一次构造作用中形成的节理一般是有一定的规律的, 并且是成 群产出, 构成一定的组合型式, 即节理组和节理系.
1.节理组: 在一次构造作用的统一构造应力场中形成的, 产 状基本一致, 力学性质相同的一群节理称为节理组.如平行型、斜 列型
张节理主裂面与侧裂面
●(4)张节理往往呈开启张口状态, 可被岩脉、矿脉 充填和油气充填，脉宽变化较大，脉壁不平直.
张节理(被矿脉充填)
●（5）张节理有时呈不规则的树枝状，各种网络状，有时追 踪 X 型剪节理形成锯齿状张节理、单列或共轭雁列式张节理。
先剪后张的实例 右侧为一组共轭 剪切，左侧是追 踪两组剪节理形 成的锯齿状张节 理
张节理与压应力（最大主应力） 平行；与最小主应力（张应力）垂 直.
◆张节理和剪节理的区分
由于各种因素的干扰或多次变形叠加，节理往往并不具备 前述典型特征。在鉴别节理力学性质时； ●首先应选取未受后期改造的节理,并且要综合考虑各种特点； ●其次，应在大量观察基础上进行综合分析对比； ●第三，结合与节理有关的构造和岩石力学性质进行分析.
(1)多发育于碳酸盐岩石中, 如石灰岩、白云岩, 碎屑岩 中也可见到。
(2)缝合线构造的型式有锥状、柱状。
缝合线剖面 柱状（Ａ）和锥状（Ｂ）
(3)多数缝合线构造的产状都是平行岩层层面的, 也有斜交 岩层面产出的.
(4)缝合线构造的成因是岩石中先存在微破裂面, 后来遭受 挤压, 破裂面附近的易溶组分溶解并迁移, 难溶组分残留聚集, 以至原来平直的破裂面转化成无数细小尖峰突起的缝合面.
中与主剪切面成小角度相交的微剪裂发
育而成的。
aa’,bb’-雁列带，MM’-雁列轴， β-雁列角，AM-雁列带宽度
（6）雁列脉中的单脉的形态变化很大, 主要有平面型和S型两种, 平面型雁列脉一般窄而长, 主要属于剪节理性质, 反映劈理后变形 较轻。S型雁列脉单脉的中段较宽, 主要属于张裂性质, 反映了剪 切作用中的递进变形.
(5)缝合线构造的应力状态: 缝合线构造的峰尖方向指示最 大主应力σ 1方向.
A 缝合线构造及其 与层理的斜交关系
B 缝合线锥轴与应 力轴的关系
三、 雁列节理和雁列脉
1. 概念:雁列节理 是一组成雁行式斜 列的节理, 如若雁 列节理被岩脉或矿 脉所充填, 则称为 雁列脉.
雁列脉
2. 雁列节理和雁列脉的要素及其特征
节理的配套
节理配套就是将在一定构造时期的统一构造应力场中形成的各 组节理组合成一定的系列, 换句话说, 就是去鉴别那些不同方向的 节理或节理组是否是形成于同一构造时期, 并且是否是形成于同一 构造应力场的作用, 能否配套成为共轭“X”型节理系.
第五节 不同地质背景上发育的节理
节理构造是区域构造运动的产物, 它与构造运动中形成的褶皱、 断层以及其它地质构造在几何学特征、形成作用、发展演化上都具 有密切的关系。探讨和查明这些关系不仅对研究节理, 而且对研究 区域构造都有重要意义.
小结：剪节理与张节理的特征比较
节理类型 内容
剪节理
张节理
产状 节理面
稳定、延伸远 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ直光滑、有擦痕
多变化、延伸短 粗糙不平、无擦痕
与砾石等关系 组合形式
切割砾石、砂粒等
“ X” 型 ， 切 割 岩 层 呈 棋 盘 或 菱 形，等间距排列
绕过砾石
不规则的树枝状，追踪张，雁列 式，放射状、同心环状
节理面组成 尾端形态
砂岩中 的X形 共轭剪 节理
●(2)剪节理的剪裂面较平直、光滑,这是由于剪节理是剪破不是 拉破。有时在剪切面上有因剪切滑动产生的擦痕。剪节理裂缝窄 而闭合, 若被其它矿脉充填, 矿脉显示宽度均匀, 脉壁平整.
●(3)剪节理一般切割力较强,发育于砾岩和砂岩中的剪节 理, 一般都会穿切砾石和砂粒等粒状物体.
面大致平行的节理(图中4) 。
2. 根据节理产状与区域构造线 之间的关系划分: 纵节理: 节理走向与区域构造 线走向平行的节理（图中a）。 横节理: 节理走向与区域构造 线直交的节理（图中c）。 斜节理: 节理走向与区域构造 线斜交的节理（图中b）。
第三节 剪节理与张节理的特征
一. 剪节理及其特征
微剪裂面A与主剪 裂面MN的夹角（小 角度锐角）， 指示着本盘的错动 方向
●(6)剪节理的尾端变化和连接形式共有三种:折尾、菱形结环、 分叉。这三种形式均反映了两组共轭剪节理的结合方式.
两组节理的不 同组合形态
剪节理尾 端的三种 形态
折尾 菱形尾
节理分叉
●(7)共轭剪节理的应力状态
两组共轭剪节理的交线 方向代表σ 2轴, 两组共轭剪 节理面的夹角的平分线分别 代表σ 1和σ 3轴的方向.
雁列张节理
●追踪 X 型剪 节理形成锯齿 状张节理
●追踪张节理
●(6)张节理的尾端变化和 连接形式: 多为不规则形 态, 另有树枝状、多级分 叉、杏仁状结环.
分枝状
张节理尾端形态 杏仁状
●(7)张节理是在平行于节理面的压应力或垂直于节理 面的张应力作用下形成的, 因此, 张节理面的垂线方 向代表σ 3方向, 张节理与应变椭球体的最大应变轴A 轴直交.
剪节理是由剪切力作用而产生的破 裂面。由剪应力作用形成的节理， 理论上应成对出现，自然界实际情 况也经常如此，不过两组剪节理的 发育程度不一致.
具有以下主要特征：
●(1)剪节理产状较稳定, 平面上沿走向延伸较远, 剖面上切割较深。 但穿过岩性差别显著的不 同岩层时，其产状就可能 会发生变化，反应岩石性 质对剪节理有移动程度的 控制作用.
一般来说, σ 1位于锐夹 角平分线的方向, σ 3位于钝 夹角平分线的方向.
共轭剪节理的应力σ3状态:
两组共轭剪节理的交线方
向代表s2轴, 两组共轭剪 σ1
节理面的夹角的平分线分
?
σ1在哪里？别 一代 般表来说s1,和ss13位轴于的锐方夹向角。
平分线的方向, s3位于钝 夹角平分线的方向。
“X”型共轭节理系将岩石切割成菱形岩块
周口店龙门口
节理
断层
断裂构造的两方面特征： 1）断裂─存在裂隙，地质体不再连续； 2）位移（沿破裂面）
a）没有位移─节理 b）有位移─断层 如果裂隙被矿物充填─脉体
节理（joint）
断层（fault）
脉体（vein）
节理的定义、特征及研究意义
节理是岩石受力发生破裂，沿破裂面两侧的岩石没有发 生明显位移的一种断裂构造现象，也称裂缝或裂隙。