节理的概念及其研究意义
地质常识-节理
地质常识-节理地质常识-节理一、节理（一）基本概念1、节理：岩石受力作用形成的破裂面或裂纹，称为节理，它是破裂面两侧的岩石没有发生明显位移的一种构造。
节理的产状也可用走向、倾向和倾角进行描述。
2、节理组和节理系：在同一时期，同一成因条件下形成的，彼此相互平行或近于平行的一群节理叫节理组；在同一构造应力作用下，形成有规律组合的节理组，叫节理系。
（二）节理分类1、按节理的成因分类节理按成因可分为原生节理、构造节理和表生节理。
(1)原生节理：指岩石形成过程形成的节理，如玄武岩的柱状节理(2)构造节理：是岩石受地壳构造应力作用产生的，这类节理具有明显的方向性和规律性，发育深度较大，对地下水的活动和工程建设的影响也较大。
构造节理与褶皱、断层及区域性地质构造有着非常密切的联系，它们常常相互伴生，是工程地质调查工作中的重点对象(相对于节理、表生节理)。
(3)表生节理：又称风化节理、非构造节理，是岩石受外动力地质作用(风、水、生物等)产生的，如由风化作用产生的风化裂隙等，这类节理限在空间分布上常局限于地表浅部岩石中，对地下水的活动及工程建设有较大的影响。
2、按力学性质进行分类(1)张节理:在垂直于主张应力方向上发生张裂而形成的节理，叫张节理。
张节理大多发育在脆性岩石中，尤其在褶皱转折端等张拉应力集中的部位最发育，它主要有以下特征：裂口是张开的，剖面呈上宽下窄的楔形，常被后期物质或岩脉填充；节理面粗糙不平，一般无滑动擦痕和磨擦镜面；产状不稳定，沿其走向和倾向都延伸不远即行尖灭；在砾岩或砂岩中发育的张节理常常绕过砾石、结核或粗砂粒，其张裂面明显凹凸不平或弯曲；张节理追踪X型剪节理发育呈锯齿状。
(2)剪节理：岩石受剪应力作用发生剪切破裂而形成的节理，叫剪节理，它一般在与最大主应力呈45°夹角的平面上产生，且共轭出现，呈X状交叉，构成X型剪节理。
它具有以下特征：剪节理的裂口是闭合的，节理面平直而光滑，常见有滑动擦痕和磨光镜面；剪节理的产状稳定，沿其走向和倾向可延伸很远；在砾岩或砂岩中发育的剪节理常切砾石、砂粒、结核和岩脉，而不改变其方向；剪节理的发育密度较大，节理间距小而且具有等间距性，在软弱薄层岩石中常常密集成带出现。
节理
嶂石岩地区节理构造异常发育
2020/5/25
构造地质学—郝建民主讲
1
嶂 石 岩 地 貌
以嶂石岩命名的嶂石岩地貌，和丹霞地貌、 张家界地貌并称为中国三大旅游砂岩地貌 。
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构造地质学—郝建民主讲
2
河南辉县郭亮村
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构造地质学—郝建民主讲
3
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雁列张节理（火炬状节理）
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构造地质学—郝建民主讲
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雁列节理野外出露特征
构造地质学—郝建民主讲
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海滩岩石的夫妻节理，即“X”型共轭节理系，把石 头切割成“巧克力”状, 美！真想咬一口，秀色可餐
啊。
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构造地质学—郝建民主讲
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雁列脉的基本要素
aa’,bb’-雁列带：雁列
脉呈带状展布的范围
AW-雁列带宽度
雁列面：穿过各单脉中心
而平分雁列带的中心面
MM’-雁列轴：雁列面在
雁列带横截面上的迹线
β-雁列角：单脉与雁列
面的锐夹角
构造地质学—郝建民主讲
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单脉的形态 单脉的形态有两种， 即平直型和S型。
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构造地质学—郝建民主讲
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节理力学性质的转化
一些早期形成的剪节理, 在
后期构造变形中会被改造或
叠加, 例如: 早期在南北
向挤压下形成一对共轭剪节
理, 后期在南北向顺时针剪
切力的作用下, 北东向一组
第5章 节 理
第五章 节 理
三、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。 而且，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。
第五章 节 理
剪节理切穿砾石
第五章 节 理
3 张节理和剪节理特征对比
(5) 剪节理经常形 成共轭“X”型节理系： 常常成对出现，共同 组成共轭“X”型节理 系。“X”型剪节理发 育良好时，可将岩石 切割成棋盘格状或菱 形 张节理面两壁多张 开，常被矿脉充填， 矿脉宽度变化较大， 脉壁不平直。
第五章 节 理
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。由此，一些晚 期节理比早期节理更明 显、更完整。
第五章 节 理
3 借助其它地质体判别节理形成的先后顺序
岩墙、岩脉以及其它 地质体可用来间接判断节 理形成的先后顺序。 (1) 沿着不同期次节 理贯入的岩墙、岩脉和岩 体，岩性和结构上常常各 具特色，岩性、结构不同 的岩脉、岩墙的交切关系， 可指示节理形成的先后顺 序。
第五章 节 理
一、节理的概念及研究意义 二、节理的分类 三、节理的分期和配套 四、不同地质背景上发育的节理 五、节理的野外观察 六、节理测量资料的整理
第五章 节 理
一、节理的概念及研究意义 (一)概念 节理是岩石中的裂隙或破裂面，沿着节理面 两侧的岩块基本上没有发生过相对位移或没有明 显的相对位移。 (二) 研究意义 1、褶皱、断层和区域构造有着密切的成因 联系。 2、大量发育的节理常常引起水库的渗漏和 岩体的不稳定，为水库和大坝等工程带来隐患。 3、对固体矿床的形成提供场所是石油、天 然气和地下水的运移通道和储集场所。
第十章节理解读
作用、山崩或地滑等引起的节理，常局限 于地表浅处。
柱状节理（云南腾冲）
柱状节理
第三节 节理的分类
节理的分类
节理的分类主要依据两个方面, 一是按节 理与有关构造的几何关系, 一是按节理形 成的力学性质。 （一）节理与有关构造的几何关系分类: 1、根据节理产状与岩层产状的关系划分 2、根据节理产状与褶皱轴的关系划分 （二）节理的力学性质分类: 可将节理划分为剪节理和张节理两类:
❖ 莫尔包络线：就是材料破坏时的各种极限应力状态 应力圆的公切线。 判别条件：当一点的应力状态的应力圆与莫尔包络 线相切，这点就开始破裂。
库仑准则
库仑准则，又称最大剪应力准则，其表达式
为 max=(1-3)/2=0。
0
2
2
τ
库仑－纳维叶准则：
将库仑公式（＝ 0
＋n）中的内摩擦
φ
系数用内摩擦角来
φ
?
σ1在哪里？别 一代般表来说1和, 1位3轴于的锐方夹向角。
平分线的方向, 3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
雁列张节理（火炬状节理）
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。
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。
表示，将其转换成＝
σ3
σ1 σ
= 0+n*tan即为库仑 －纳维叶准则。由于
该理论既有一定的适
用性，又比较简单， 所以应用比较广泛。
＝ 0＋n
= 0+n*tan
格里菲斯准则：库仑准则是通过实验说明岩石破裂时各应力之间 的关系，但它们不能对导致破坏的内部机制作出令人满意的物理 学方面的解释。为此提出了格里菲斯准则（表达式：n2=4T0(T0+ n)）该准则认为，任何脆性材料，都存在大量微小裂缝，脆性 材料的断裂就是由这些微小的、无定向裂缝扩展的结果。
构造地质学09节理
3、常形成共轭剪节理
4、雁行状排列张节理
剪节理
脉充填的共轭剪节理
共轭剪节理
张节理
火炬状排列
疏密相间 雁行状排列
剪节理
未端变化
张节理
未端变化 树枝状 马尾状
（杏仁状）
杏仁状或 不规则状
共轭剪节理显示的未端变化
剪节理
张节理
•与主应力轴或应变 轴关系
褶皱与断层的关系
响。发育一种规模明显大于该区节理平均规模的节理 的大型节理，称为主节理。特点： （1）主节理延伸可达数十米，数百米甚至数千米，但 两臂位移相对很小，有时几乎没有错位。 （2）不受局部构造的控制，大规模稳定地贯穿不同地 质体。无论是盖层还是基底都可以受到同一组节理的切 穿。 主节理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 统节理，
小与岩石的粒度有关。
人字形花纹尖端指向裂纹源
羽 饰 扩 展 方 向
羽饰构造
缝合线构造
与节理相似的小型构造，常见于不纯灰岩中。其形成 是压溶作用的结果，一般在构造作用下先形成裂缝， 进而在压溶作用下易溶成分流失，难溶成分聚积发育 成缝合线构造。
缝合线的缝合面凹 凸不平，呈锥状突 起，称为缝合线， 锥轴指的方向代表 最大主应力轴的方 向。
（二）、裂开—愈合作用
节理充填脉的矿物沉淀、结晶，往往沿一定方 向生长，从而成为纤维状晶体，称为矿物生长 纤维。纤维方向代表两臂张开的方向（拉伸方 向）。一个脉中的矿物随着裂隙扩张的进程逐 渐生长，因而又称为同构造脉。其具体的形成 机制，称为裂开—愈合作用。
先存的窄裂隙（缝） 1.第一次在张开的空间被矿物质充填--愈合； 2.第二次在已愈合裂缝的边界再裂开、再愈合，如 此反复继续作用，脉体不断增生，直至作用终止。
地质学基础 17断裂构造
断距——相当层之间的距离。
铅直地层断距（落差） ：断层两盘相当层层面间的铅直距离。
（二）断层分类
1.根据断层走向与褶皱轴向关系
纵断层：断层走向∥褶皱轴向 横断层：断层走向⊥褶皱轴向 斜断层：断层走向∠褶皱轴向
地质图（a）和（b）构造图中的断层F1-纵断层；F2-横断层；F3-斜断层
（四）断层的观察和研究
1.断层的识别（或标志）
（1）地貌标志
断层崖和断层三角面， 水系突然改向， 山脊错断， 湖泊洼地和泉水的带状分布
断层三角面
秦皇岛
（2）地质界线或构造线不连续（错开）
断层引起地质界线不连续
构造线不连续（错开）
（3）地层的重复与缺失
在上盘钻井剖面中，正断层造成地层缺失，逆断层造成地层重复。
牵引褶皱及其指示的两盘位移方向
（6）地球物理学标志
地震剖面：反射波同相轴错断，反射同相轴数目突增减或消失，反射
波同相轴突变、反射凌乱或出现空白区，出现异常波等。
2、断层面产状的确定
野外：直接测定； 室内：用间接方法求取——地质图、钻井资料、物探资料等
3、断层两盘运动方向的确定
2.根据断层两盘的相对运动的方向分类 （1）正断层：上盘相对下降，下盘相对上升。
A:断层面一般较陡，以600一700为最常见。剖面形态呈板 形或铲形；
剖面形态：a-板形；b-铲形
B:在剖面图上，表现为地层缺失，钻井进尺缩减
C:在构造图上，标准层的构造等高线在断层附近出现空白带。 等高线数值低的一侧为上盘（下降盘），等高线数值高的一侧 为下盘（上升盘）。
二、断层
断裂两侧岩块沿破裂面有明显位移的断裂构造。
（一）断层的几何要素
构造地质学 05章-节理
2013-7-8
《构造地质学》-李强
21
雁裂节理的要素： 雁列带: 雁列节理和雁列脉成带状展
布的空间范围
雁列面: 穿过雁列带中各个单脉的中
心而平分雁列带的中心面叫雁列面。
雁列轴: 雁列面在雁列带横截面上的 迹线。 雁列角: 单脉与雁列脉之间的锐夹角 为雁列角。雁列角有两个高峰值, 一 个为45°左右, 属于张裂型节理; 另
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《构造地质学》-李强
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④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沙粒等粒状物体。 ⑤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。
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《构造地质学》-李强
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“X”型共轭节理系将岩石切割成棋盘格式岩块
《构造地质学》-李强
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三、特殊节理组合类型
雁列节理和雁列脉的要素及其特征: 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。
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《构造地质学》-李强
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右列型式的雁列脉
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《构造地质学》-李强
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根据节理产状与褶皱轴方位之间的关系 纵节理: 节理走向与褶皱轴向平行的节理。 横节理: 节理走向与褶皱轴向直交的节理。 斜节理: 节理走向与褶皱轴向斜交的节理。
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《构造地质学》-李强
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节理的成因分类: 可将节理划分为原生节理和次生节理两类:
构造地质学研究内容
构造地质学：主要研究由内力地质作用所形成的诸如褶皱，断层，节理等各种地质构造的形态产状，规模，形成条件，成因机制，分配规律和演化历史。
露头宽度：岩层上下层面在地面上的出露界线之间的水平距离。
倾斜岩层的露头宽度取决于地形（坡向和坡角），岩层产状（倾向和倾角），以及该岩层的厚度。
整合接触：上、下地层在沉积层序上没有间断，产状基本一致，岩性或所含化石一致或递变。
它们是在地壳相对稳定情况下缓慢下降接受连续沉积形成的。
不整合接触：上下地层间的层序发生间断，即先后沉积的地层之间存在地层缺失平行不整合：不整合面上、下两套地层间有地层缺失，产状一致。
角度不整合：不整合面上、下两套地层间不仅有地层缺失，而且产状不同。
潜山：埋藏在不整合面以下的古地貌高地，包括披覆构造和潜山核两部分披覆构造：指剥蚀面以上因沉积差异和压实差异较新底层中发育的正向褶皱构造应力状态：物体受力时，其内部通过某点的截面上应力的大小、方向和性质将有规律分布，物体所受的这种力学状态称为应力状态。
应变椭球体：在变形前的连续介质中的任意划定一个圆球体，当介质发生均匀变形时圆球体变成了椭球体，这种椭球体称为应变椭球体。
岩石的强度：岩石在外力的作用下抵抗破坏的能力。
褶皱要素：褶皱的各个组成部分和确定其形态的几何要素闭合度：背斜顶到溢出点之间的高差。
在构造等高线图上，则是最高等高线与最低的闭合等高线之间的高差。
闭合面积：背斜已被闭合部分所占的面积，也就是闭合构造内最低一条完全闭合的构造等高线所包围的面积。
指的是平面面积。
闭合背斜：如果背斜的枢纽向两端倾没，成为一个四周被同一岩层包围的背斜。
闭合背斜的要素：①闭合度：是指背斜的顶到溢出点之间的高差，也称闭合差。
②通过溢出点的构造等高线所圈闭的面积。
生长背斜：在普遍沉降沉积的背景上，由于局部隆起形成的背斜。
底辟构造：地下高塑性的岩层或岩体在构造力或重力差异作用下向上拱起或刺穿上覆岩层而形成的构造。
滚动背斜：是在生长断层活动时由于两盘之间的差异压实作用和下降盘沉积层的重力作用而形成的弧形弯曲现象。
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3. 同沉积断层：一般发育于沉积盆 地边缘
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。
断层的基本描述术语 • 断层面（带）－ • 断层线－断层面与地面的交线 • 断盘（断块）－
上盘－ 下盘－
断层面
断层线
断盘（上盘）
断层线
断盘（下盘）
断层的位移
• 直线运动－
2．断层走向与褶皱轴向的关系： 纵断层 横断层 斜断层
二、断层两盘相对运动分类
正断层：上盘下降、下盘上升的断层。
特征：断面产状陡，倾角一般在450以上。大型 正断层往往上陡下缓呈铲状。
逆断层：上盘上升，下盘下降的断层。
高角度逆断层：断面倾角在450以上。 低角度逆断层：断面倾角小于450。
逆冲断层：位移量很大的低角度逆断层，倾角
节理
节理的概念及其研究意义
节理－是岩石 中的裂隙， 是规模甚小 的断裂．
注意区别于 “解理”！
节理的分类
节理与有关构造的几何关系 节理产状与岩层产状 走向节理；倾向节理；斜向节理； 顺层节理
节理与褶皱轴的关系
纵节理；横节理； 斜节理
按力学性质分类
剪节理
特征：产状稳定，延伸远
平直光滑，有擦痕和羽裂 出现在砂、砾岩中，一般 切过砂砾和胶结物 未充填时，是闭合的缝 一般是共轭“X”型节理系 状等 剪应力产生
张节理 产状不稳定，延伸不远 弯曲粗糙，无擦痕 出现在砂、砾岩中，常绕 过砂、砾 多张口，一般被充填 树枝状，锯齿状，雁列
张应力产生
剪性破裂－节理
节理
根据沿破裂面（带）其两侧 岩石块体（两盘）相对位移 距离大小可分为：
节理 无明显位移或位 移量极小的破裂构造
断层 有明显位移的破 裂构造
火炬状节理（张剪裂脉）
系统性节理和非系统性节理：某一区域内节理的产状和方位， 排列和间距有规律的为系统性节理。一般为构造成因。如：
节理的分期与配套
一、节理的分期
是指一个地区不同时期的节理的时间先后顺序。
二、节理的配套
是指在统一应力场中形成的各组节理的组合关系。
节理的分期和配套往往是在野外进行，二者是 紧密联系的 ，配套的节理是同期的，但同期的节理 不一定是配套的。
节理组和节理系
节理组：在一次构造作用的统一应力场中形成的，产状基本一 致和力学性质相同的一群节理。
节理系：在一次构造作用的统一应力场中形成的两个或两个以 上的节理组构成节理系，如“X”型共轭节理系。
当在一次构造作用的统一应力场中形成的产状呈规律变化的一 群节理，也可称为节理系，如放射状节理和同心圆状节理。
（剪裂隙）、构造透镜体、小褶皱和劈理（或片
理）等
断层两盘运动方向的确定
1．根据两盘地层的新老关系 2．牵引褶皱：岩层弯曲的突出方 向指示本盘的运动方向 平面上：
擦痕：由粗而深到细而浅的方向 指示对盘运动方向
断层效应
概念：由断层作用引起的各种现象，其中包括真 效应与视效应两类现象。
走向断层引起的效应
形错开等
• 岩石标志体的错开 • 构造标志
断层破碎带、面理化带、 断层构造岩、构造突变带等
断层崖
断层三角面
地形错开
岩石标志体的错开
断层破碎带
断层构造岩、构造突变带等
断层两盘相对运动方向的确定
• 判别标志：
• 标志体的被错开
• 牵引构造
• 擦痕和阶步
• 伴生小构造:
•
张裂脉、张节理（张裂隙）、羽状剪节理
在300左右。
推覆构造，推覆体，飞来峰，构造窗
平移断层－断层两盘顺断面走向相对运动的断层
特征：断面近于直立，水平错动
左行平移断层－ 右行平移断层－ 走滑断层：规模巨大的平移断层。
斜向滑动的断层，命名时采用组合命名法。
枢纽断层：断层两盘相对发生大志 断层崖、断层三角面、地
倾向断层引起的效应
平移断层引起的效应：剖面上表现为 正、逆断层
正、逆断层引起的效应：水平面上表 现为平移断层，上升盘沿岩层倾向滑动
褶皱构造横断层效应
断层活动时间的确定
断层相对活动时间的确定
断层活动的绝对年龄的确定
运用同位素地质年代学的方法来 测定断层活动的绝对年龄。
断层活动时间的确定
1. 根据断层与褶皱—交切关系判断 地层— 不整合面— 岩（脉）体—
• 曲线运动－旋转
• 断距－断层位移距离 滑距－是指断层两盘实际的位移距离
地层断距 －是指被错断岩层在
两盘上的对应层之间的相对距离（在
垂直岩层走向剖面上观测）
平错和落差 在垂直岩层走向剖面
上观测
一、断层与有关构造的几何关系分类
1．断层走向与岩层走向的关系： 走向断层 倾向断层 斜向断层 顺层断层