6节理
讨论:褶皱成因分析
• 自然界大部分褶皱是由纵弯褶皱作用形
成的。从地壳变形的角度分析,这种现
象反映了什么问题?
• 对于柔流褶皱作用,应该采用什么方法
和手段对其进行描述和研究?
第六章 节 理
• 节理分类
• 雁列节理
• 节理的岩脉充填机制和压溶作用
• 区域性节理
第六章 节理(Joint)
• 节理定义要点
无明显位移的断裂,成群成组发育。
• 节理研究意义
脉状矿体的储集空间
油、气、水运移储集的通道和空间
工程地质:岩体强度、稳定性
地质构造分析:应力场分析
6.1...
讨论:褶皱成因分析
• 自然界大部分褶皱是由纵弯褶皱作用形
成的。从地壳变形的角度分析,这种现
象反映了什么问
?
• 对于柔流褶皱作用,应该采用什么方法
和手段对其进行描述和研究?
第六章 节 理
• 节理分类
• 雁列节理
• 节理的岩脉充填机制和压溶作用
• 区域性节理
第六章 节理(Joint)
• 节理定义要点
无明显位移的断裂,成群成组发育。
• 节理研究意义
脉状矿体的储集空间
油、气、水运移储集的通道和空间
工程地质:岩体强度、稳定性
地质构造分析:应力场分析
6.1 节理分类
• 节理分类的依据
根据节理与相关构造的几何关系
根据节理的力学性质
6.1.1.1 根据节理与相关构造的几何关系
根据节理与岩层产状关系分类
• 发育在水平岩层中的
节理以方位表示
• 倾斜岩层中的节理
走向节理(1)
倾向节理(2)
斜向节理(3,4)
• 顺层节理
6.1.1.2 根据节理与相关构造的几何关系
根据节理与褶皱轴关系分类
A-纵节理;B-斜节理; C-横节理
6.1.2 根据节理力学性质分类
• 剪节理
• 张节理
6.1.2.1 根据节理力学性质分类
剪节理
• 产状稳定,延伸远
• 平直光滑,节理面
上常见擦痕
• 切过砾石和胶结物
• 常构成共轭节理系—
—棋盘格构造
• 单组节理等间距出
现
6.1.2.1 根据节理力学性质分类
共轭剪节理角平分线与主应力方向
• 在没有递进变形和后期构造叠加的情况
下,节理锐角等分线指向最大主应力σ1
的方向
• 如果是韧性岩层,经过压扁作用,节理
发生旋转,锐角等分线可以变为钝角等
分线。
σ1在哪里?
?
6.1.2.1 根据节理力学性质分类
压扁作用:剪节理方位与夹角变化
6.1.2.1 根据节理力学性质分类
压扁作用:剪节理方位与夹角变化
剪节理
• 西山灰岩中的共
轭剪节理
• 先剪切后张开
• 左侧为追踪形成
的锯齿状张节理
• 张性破裂面
• 产状不稳定,延伸不远,
常侧列产出
• 粗糙不平,无擦痕,常
绕过砾石
• 多脉体充填,脉的宽度
变化大
• 追踪共轭剪节理,呈锯
齿状,成单列或组合成
共轭雁列张节理
6.1.2.2 根据节理力学性质分类
张节理
张节理与应力/应变轴的关系
• 张节理法线 // σ3
方向
• 张节理法线// 应变
椭球X轴
• 与底劈或上拱作用
有关的张节理常成
放射状或同心圆状
6.1.2.3 根据节理力学性质分类
节理力学性质转化
由于递进变
形和构造作
用的转化,
节理力学性
质可以同时
表现出张节
理和剪节理
两类节理的
特点。 北京西山一条张剪性节理
(据宋鸿林)
节理力学性质转化
• 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
利用应变椭球体分析派
生节理和纤晶生长方向
张节理张节理
剪节理剪节理
6.1.2.4 节理组和节理系
• 节理组——同一构造作用中形成(在同
一应力场中)的产状、力性基本相同的
节理群
• 节理系——由两个或两个以上同期形成
的节理组构成。例如X共轭节理系;放
射(同心圆)状节理系
6.1.2.5 节理的分期
• 节理分期:从时间、空间和力
学成因上研究构造发育史、构
造分布规律,为构造分析和古
应力场恢复提供依据
• 节理分期的依据
节理组的交切关系
各期节理的配套关系
• 节理分期配套要结合地质背景
(所在的构造和地质体)在野
外进行
6.2 雁列节理
• 雁列——斜列
• 雁列带要素
雁列带
雁列角
雁列轴
6.2 雁列节理:形态
• 平直型:窄而长,多
属剪裂形成,变形较
轻微(右)
• S型:中段宽,两端
窄——尖灭,多属张
裂形成(左),与递
进变形有关
• S型与反S型共同组成
共轭雁列脉
雁 列 脉
6.2 雁列节理
• 雁列角有 2个
峰值
45°(张裂型)
10°(剪裂型)
6.3 节理的岩脉充填机制和压溶作用
• 节理常被石英、方解石充填
• 充填岩脉的类型
根据岩脉有无扩张
• 扩张性脉;非扩张性
根据纤晶与脉壁关系
• 同向型;反向型
6.3.1 扩张性与非扩张性岩脉
• 扩张性脉
A-节理两壁张开
互相对应
B-梳状晶簇
C-标志层拉开
• 非扩张性脉
D-利于交代层中
脉加宽
E-不利于交代层
穿切脉
F-被交代面的交
代残余
6.3.2节理的岩脉充填机制和压溶作用
充填岩脉的类型
• 根据纤晶与脉壁关系
同向型
——自两壁向中间生长(中心有一锯齿状缝
合线/带)
反向型
——自中心向两壁生长(中心常有包裹体带)
6.3.2.1
裂开一愈合脉(Crack-sealed Vein)
• 岩脉充填往往经历
了持续反复的增生
过程
• 充填的愈合物来自
脉壁,是压溶作用
所致
• Q、Cc、Feldspar
etc.,垂直于脉壁,
反向生长 据J.Ramsay研究,瑞士温德格来
仑鲕状压岩中宽7.5mm的脉,经
历了500次以上的开合作用。
6.3.2.2 缝合线构造
• 细小尖峰状缝合面的组合,难溶组分聚集
• 缝合线既有顺层发育的,也有斜交层面发育的
• 斜交者多是在构造作用下先裂开,后经压溶作
用形成
6.3.2.2 缝合线构造
6.4 区域性节理
• 主要见于地台上、分布范围可达上千km2,在
造山带中不易识别
• 分布范围广,产状稳定
• 规模大,间距宽,延伸长,切过不同层位
• 构成一定几何形式(菱形格子,放射状)
• 不受局部构造控制
• 岩脉充填后可形成岩墙群(东格陵兰、苏格兰、
武当)
6.4 区域性节理
• 主节理:较其它节理组更为醒目,延伸
数十至上百米,有时控制形成峰林地貌
• 系统性节理
——规律性反映与构造的成生联系
• 非系统性节理
——非构造或构造成因
• 节理下延深度,估计<10km(可能更深)
6.4 区域性节理
利用节理分析区域构造
• 作用:可以用来研究大型构造和应力场
• 问题:在构造复杂地区节理资料复杂,
较难用于构造及应力一应变分析
原因
• 形成时期难确定
• 运动方向及规模不易把握
• 成因复杂(包括非构造成因)
• 多期叠加改造
6.4 区域性节理
利用节理分析区域构造
• 注意事项
选择构造相对简单地区进行
注意结合所在构造及背景
建立组合型式,分析空间展布及变化趋势
节理分期必须与区域变形史分析相结合
重视节理脉研究——结构、相应构造。分析
动力学、运动学过程、形成层次
注意萌生节理——岩层展平
6.4 区域性节理
利用节理探讨构造应力场
• 在弱变形或一次变形地区进行效果较好
• 一般具有定性意义(因σ2通常不直立)
• 节理的应变场图解
用以反映节理及其构造的应变意义
λ3
λ1
• 双向伸展应变场(λ1>1, λ3>1)
二组张节理表示
• 线性伸展应变场(λ1>1,λ3=1)
一组张节理表示
• 双向缩短应变场(λ1<1, λ3<1)
二组缝合线表示
• 线性压缩应变场(λ 1 = 1,
λ3<1)一组缝合线表示
• 补偿应变场: (λ1>1>λ3)伸
长-缩短,平面应变情况下体
积无变化节理和相关构造的应变场图解
由于λ1>λ3,所以上半区空白
节理应变场
“双向伸展应变场”?
本节要点
• 张节理、剪节理的鉴别
• 雁列节理的形成机制
剪切带中次级应力场及应变场
递进变形
• Crack-sealed Vein:特征和启示
五、思考、讨论题
• 为什么雁列节理局限发育在剪切带中?
挤压或拉张环境中能否形成雁列节理?
附 录
复习
剪切带中有限应变椭
圆和派生构造方位
• 解释1
主干节理沿着先存软弱面发育
• 解释2
主干节理形成后发生旋转,继之拉开
• 解释3
主干节理形成后,应力场方向发生变化
张节理张节理
剪节理剪节理
羽 饰
羽 饰
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