第十章节理

§4、岩浆岩体中的节理 （简单介绍） 侵入岩中的原生节理是指在岩浆侵入 体冷凝过程中产生的节理。 根据节理与流线和流面的关系分为：流 线、流面，是岩石的原生流动构造 。 注意与前者的区别
Q（横）节理——垂直流面，又垂直流线 的节理 S（纵）节理——平行流线，垂直流面的 节理 ，具 张裂 性质 。
构造分析时利用的坐标系统 空间坐标（三个应变轴） 。应力椭球（三 个主应力轴 张应力为负，压应力为正 （与固体力学相反）。
限制在简单剪切条件下
破裂构造发生在上地壳，丧失了内聚 力，由脆性变形作用造成的破裂面、带。 包括断层、节理。 凯里（S•w•carey）把全球断裂按规模分为 七个等级，其中，五、六、七三类属于节 理。所以，断裂构造包括 节理和 断层 节理是地壳上最广泛发育的一种地质构造 现象，节理研究在理论上和生产实践上都 具有重要的意义。
第十章
节 理（joint）
§1．节理的概念
一、概述 褶皱构造对一套岩层而言，没有丧失它 的连续性，是连续性变形。岩石变形一般 经历弹性变形、塑性变形和断裂（破裂） 变形三个阶段。岩石破裂变形阶段产生的 构造统称为破裂构造。破裂变形使岩层丧 失了连续性 → 也叫不连续性变形。当然， 这两者是相对的。 破裂构造的最大特点是出现破裂面。
7、根据照片中的节理画出应变轴和 应力轴
赤平投影原理及应用 一、赤平投影原理 （复习一下）
（一）、球面投影 极射赤平投影是球面投影
的发展和演化。球面投影
就是以一个圆球体的球面
作投影面，将通过球心的
直线和平面投影在这一球
面上的方法。
直线投影，产状为90 ° ∠40 °，（为两点）
平面投影，产状为 90 ° ∠40° （大圆）
1.由剪应力 产生的破裂 面切。（并 不等于最大 剪应力作用 面）， 与 主压应力斜 交； 1.是由张应 力产生的破 裂面（超过 岩石抗张强 度，在垂直 张应力方向 产生的破 裂）；
2.产状方位稳定， 延伸较远。
2．形状一般不规则，产状 方位不稳定，伸伸不远， 短而弯曲。
3.节理面平直，多为 闭合的。呈平直的闭 合缝，若充填，脉壁 较平直。
经线大圆－一系列南北走向，向东及向西倾 斜的平面赤平投影；纬线小圆－一系列切割 投影球的东西走向直立面的赤平投影。 五个特征点：北、东、南、西、圆心点。
赤平投影原理
忠武管道边的危岩体（沿节理进一步裂开）
忠武管道边的危岩体的垮塌-卸荷节理造成
三峡莲沱镇莲沱组砂岩危岩垮塌 沿节理崩塌
二、观察研究 在野外研究时要注意以下几方面： （一）、观察点的选择 要选择关键部位，①露头较好的地方进 行观察； ②构造特征清楚，产状稳定；③ 节理组、系及其切割关系清楚；④根据研究 的目的。 （二）、观察内容 1、节理发育的地质背景（所属岩层及其产 状、构造部位等）； 2、节理的分类和组系的划分（分期配套）；
7 ．尾端变化，杏仁状结 7. 菱 形 结 环 、 分 叉 、 环。树枚状、杏仁状结 折尾。 环 不规则状 马尾状 树枝状
8.共轭节理。（x型节 8、追踪张节理。（齿 理）同期 ， 一般小于 状）。是追踪两组剪节理 90° 形成的。共轭的矩形（火 炬状）张节理。
二．节理与有关构造几何关系的分类
3、节理发育的程度（统计），不同岩性岩 层中节理发育的程度存在差异（韧性岩层 常发育剪节理，而脆性层常发育张节理）， 节理的密度- 节理法线方向上单位长度（米） 内的节理条数（即条/米）； 4、延伸情况—注Hale Waihona Puke Baidu平行性、延伸长度等； 5、节理面特征—平直程度、光滑程度、擦 痕发育程度等； 6、含矿性和充填物的观察，为室内作图分 析收集丰富的一手资料。（关键应力、应 变分析）
3.节理系（joint system）—在同一时期、 统一应力场下， 形成的两组 或两组以上 的节理（或 者说，两个 或两个以上 具成因成联 系的节理组） 。如共轭节 理及其追踪 共同构成节 理系 。
§2、节理的分类 一、节理的成因分类（力学性质） 剪节理tension joint 张节理shear joint
（二）、极射赤平投影 就是以投影球的上端点或下端点为发射点， 将平面或直线的球面投影（大圆和点）投 到赤平面上。
以上端点为发 射点，把下半 球的半圆或点 投在赤平面上 －简称下半球 投影。直线投 影，产状 为90 ° ∠40 °
平面投影，产状为 90 ° ∠40 ° （大圆弧）
（三）、赤平投影网（吴氏网） 结构要素： 基圆－赤平面与球面的较线； 两个直径－是投影球南北向东西向直立平 面投影。
（二）按节理与褶皱轴的关系的分类
1．纵节理—节理走向与褶皱轴向平行的节理 2．横节理—节理走向与褶皱轴向直交的节理 3．斜节理—节理走向与褶皱轴向斜交的节理
三、雁列节理（en echelon joint）
雁列节理是一组呈雁行斜列式的节理，这类节 理常被充填形成雁列脉。雁列脉在碳酸盐岩中尤 其发育。
雁列脉可以是单列产出，也可以共轭产出。单列 产出形成雁列脉，共轭产出时常形成火炬状节理。
秭归震 旦系灯 影组灰 岩中的 雁列状 状张节 理（单 列）
共扼产出时常形成火炬状。秭归震旦系灯
影组灰岩中的火炬状张节理
灰 岩 中 的 火 炬 状 张 节 理
四．节理与大构造之间的关系 1. 区域节理（regional joint） 在区域应力状态下形成的节理，不受 局部应力场的影响。 特征： （ 1 ）发育范围广，产状稳定，可在一 百——上千平方公里范围内产出。 （ 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——X形。
2、应力场分析。 实例： 在野外获取资 料的基础上， 在室内利用赤 平投影求出主 应力轴的产状， 即可画出主应 力轴迹线。
3、工程地质 由于节理是地壳上部岩石中发育最广的一 种构造，所以，对节理的研究，不仅对基 础地质研究，而且对工程地质研究都具有 重要的意义。 卸荷节理或释重节 理，是非构造节理， 在沟谷、人工开挖形 成的陡壁（临空面） 处出现。也可以是先 存的构造节理出现卸 荷是节理进一步裂开。 是造成危岩体崩塌的 主要因素。
§3、节理的分期配套 一、分期 1、错开 后期形成的节理 常切断早期形成 的节理，所以被 错开的形成时间 要晚。
2、限制 一组节理延伸到另一组节理前突然终止， 这种现象叫 限制。被限 制者形成较 晚。3、4组 节理被1、2 组节理所限， 1、2早，3、 4晚。
3、互切 如果两组节理切割，说明这两组节理是同 时形成的。 4、追踪、利用和改造 后期节理有时利用早期节理，顺早期节理 追踪或对早期节理加以改造。
L（层）节理——平行流面，又平行流线 的节理 D （斜）节理 —— 与流面、流线都斜交的 节理
§5、节理的野外观察 一、节理研究的意义 1、利用节理分析应变轴和应力轴的方向。
σ1 （Z）
σ3 （X）
火 炬 状 张 节 理
利用左图节 理分析应力 轴方向和应 变轴方向
σ1 （Z）
σ2 （Y） σ3 （X）
主节理(main joint)——是指规模明显大于 该区节理平均规模的节理，其延伸可达数 十米，常常是区域构造活动的产物，在节 理的产状、方位、组合、排列、间距等方 面具有规律性，通常也称系统性节理，在 航片上表现较清楚。 非系统性节理 —— 可以是构造，也可以是 非构造，规律局限，一般与主节理不同期 。
未褶皱时受水平挤压可形成共轭剪节理、张节 理等
2. 局部应力场作用下形成的节理 （1）、与褶皱有关的节理 有纵张节理、 旋转 节理 剪 、 同心圆状 剪切节理 、 横节理 。
（2）与断层有关的节理 派生应力场 羽状剪节理 张节理（yz面）
可以解释雁 列角为什么 性质为张的 一组为45°， 为剪的一组 为10 °左右。
（一） 按节理产状与岩层产状的关系分类 1． 走向节理(strike joint)——节理走向与岩层 走向大致平行的节理 2． 倾向节理 (dip joint)——节理走向与岩层走 向大致直 交的节理
3． 斜向节理(diagonal joint)——节理走向与岩 层走向斜交的节理 4． 顺层节理(bedding joint)——节理面与岩层 的层面大致平行的节理
切割砾石的共轭剪节理
简单剪切形成的s形张节理
张性雁裂脉
火炬状节理
共轭剪节理
羽裂
共轭剪节理
共轭剪节理
追踪张节理
秭归太平溪岩体中的节理
思考题：
1、节理、节理组、节理系、共轭节理、雁裂张 节理； 2、怎样区分张节理和剪节理； 3、火炬状张节理的形成过程及应变轴和应力轴； 4、研究共轭角剪节理的力学意义和地质意义； 5、根据P134图10-3的节理素描，分析并划出应 变轴和应力轴 6、请画出在简单剪切下可能形成的构造
二、节理配套
（一）、据共轭节理 如何确定是共轭节理？ 1、剪切滑动关系 2、剪节理的尾端变化
3、相互切割 4、追踪节理
（二）、根据节理发育的总特征及节理与 其它构造的关系进行节理配套 节理间隔、穿层性、延伸长度、展布范围、 节理方位等。 利用节理资料探讨构造应力场，恢复 构造应力场首先要确定三个应力轴的空间 方位。利用共轭剪节理来研究，方法既简 便，而且又是可靠依据。
二．
节理、节理组、节理系
1.节理—是断裂变形的一种，是破裂面 两侧岩石沿破裂面没有明显位移的破裂 （断裂）。（在工程上有时就叫断裂） 节理本身是一个破裂面，它可以是一个 平直的面，也可以是弯曲面，它在空间 的位置和岩石 层面一样， 用走向、 倾向 和倾角 来确定。
2.节理组(joint set) 具有成因联系的， 在三度空间上互 相平行的或近于 平行的一套节理。 （或由同一时期， 统一应力场中形 成的相互平行或 近于平行的力学 性质相同的一套 节理）。
3．节理面不平直，较粗 糙，多为开口的， 常被 脉充填。
4.切割砾石、碎屑 和胶结物。
4．砾岩胶结不太坚实 时，节理常绕过砾石。
5. 有微小的错动， 常有擦 痕
5．典型的张节理是垂 直脉壁拉开，所以无 擦痕，一般没有剪切 位移量，垂直节理面。
6.常以节理组出现。 平行 斜列 羽状
6．节理近平行。雁列式 （被矿物充填则形成雁列 脉）
雁列脉呈带状展布的 范围称雁列带(aa ’ bb ’)，过单个脉体中 心将雁列带平分的中 心面称雁列面。雁列 面在雁列带橫截面上 的迹线称雁列轴 （MM’）。单个脉与 雁列面的锐夹角为雁 列角（β）， 雁列带aa ’ -bb ’的距 离为雁列带的宽度。
雁列角大小对分 析节理力学性质 很有意义，资料 统计表明，雁列 角有两个高峰值， 一组为45 °左右， 另一组为10 °左 右，前者为张节 理，后者为剪节 理。