断裂构造——节理构造
第五节 断裂构造(一)——节理0
如果岩层中间夹有脆性较大的岩层，则在上下层的力偶作用下，形成层间剪节理（图7-59C）。有时这种剪节理或其它原因的剪节理，细而密集，甚至可将岩层劈成薄片，称为劈理。图7-61说明层间剪节理或剪劈理的成因。
三、研究节理的意义
研究节理的类型、成因和分布规律有着重要的理论和实际意义。
（1）纵节理二者大致平行的节理；
（2）横节理二者大致垂直的节理；
（2）横节理二者大致垂直的节理；
（3）斜节理二者互相斜交的节理。
上述两种分类，在某些情况下，例如对于水平褶皱而言，走向节理相当于纵节理；倾向节理相当于横节理；斜向节理相当于斜节理。
（三）节理的力学成因分类
按照产生节理的力学性质，节理主要分为张节理和剪节理。
层节理 又称L节理，指节理面平行于流面的节理，常发育于岩体顶部或与围岩接触的平缓部位。这可能因岩浆自上而下冷却依次逐渐收缩所致。
上述三种节理常把侵入体分割成大小方块，促进岩石的风化。
斜节理 指节理走向与流线、流面斜交的节理，常两组共生形成“X”形。节理面光滑，有时可见擦痕和光滑镜面。这种节理属于构造节理，是在上述节理形成后，岩体受压因剪切作用所致。
（一）岩层褶皱前的早期节理
当一套水平岩层受到水平方向的侧向压力时，在层面上出现两组剪切节理，即X节理（共轭节理）；这种节理面垂直于层面，是为平面型X节理（图7-59A）。
如果继续受力，会在沿着压力方向产生一组张节理，又叫横张节理；有时是沿着X节理面曲折拉开，形成追踪张节理（图7-59A）。
2.构造节理 指在构造运动作用下形成于岩石中的节理，常常成组成群有规律地出现。这种节理往往与其他构造如褶皱、断层等有一定的组合关系和成因联系。如图7-53表示在水平挤压下在褶曲构造中可能发育的各种节理。
【地理概念】断裂构造、断层、节理
1（1）断裂构造断裂构造是岩层受地应力作用后，当力超过岩石本身强度使其连续性和完整性遭受破坏而发生破裂的地质构造。
（2）断层断层地壳受力发生断裂，沿破裂面两侧岩块发生显著相对位移的构造。
（3）节理节理，也称为裂隙，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。
2辨析异同断裂构造分为节理、劈理、断层等三种基本类型。
劈理：是微细的断裂变动，还没有明显破坏岩石的连续性。
试题链接泰山位于我国东部季风气候区，泰山以拔地通天之势、名胜古迹众多而名扬中外。
据此完成1～2题。
1.影响泰山地貌的主要外力作用表现为()A.风力作用B.冰川侵蚀C.流水作用D.流水堆积2.泰山因拔地通天之势而以“雄”著称，“拔地通天”的成因是()A.岩浆喷发而形成B.断层之间的岩块上升而形成C.板块水平挤压而形成D.岩块崩塌而形成【答案】C B“红海剖面示意图”，回答3-4题。
2.有关图中①类岩石的说法，正确的是()A．此类岩石可能带有气孔B．由岩浆通过固结成岩作用形成的C．因水平挤压，断裂变质而成D．可重新返回岩石圈中的软流层3.图示区域的地壳()A．以水平张裂作用为主B．以水平挤压作用为主C．以垂直上升运动为主D．以垂直下降运动为主【答案】A AⅠ是浙江省宁波市花番岛海岸的“石瀑”奇观,它是火山熔岩冷凝后,形成的柱状节理群。
图Ⅱ是岩石圈物质循环示意图。
读图,回答下面两题。
4.形成“石瀑”的岩石属于图Ⅱ中的()A.①B.②C.③D.④5.造成图Ⅰ中“石瀑”悬挂在半空的外力作用主要是()A.风化作用B.流水侵蚀C.风力侵蚀D.海浪侵蚀【答案】A D。
煤矿地质学4地质构造-3断裂构造
2、根据断层走向与两盘岩层走向的关系分类：
1）走向断层：断层走向与岩层走向基本一致。
2）倾向断层：断层走向与岩层走向近于直交,与倾向平行。
3）斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。
3、根据断层走向与褶曲轴向的关系分类：
1）纵断层：断层走向与褶曲轴向近于平行。
2）横断层：断层走向与褶曲轴向近于直交。
3）斜断层：断层走向与褶曲轴向斜交。
A：花岗质糜棱岩 受后期脆性断裂作用
成为花岗质角砾岩－
郯庐断裂 A B：大理岩质角砾岩
B
－郯庐断裂
• 3）牵引现象
断层两盘沿断层面相对错移时产生的摩擦力，拖动断层附近的 岩层，使之弯曲而形成的褶曲。 岩层因牵引而变薄的尖端指示了对盘运动方向。
（五）断层类型的确定 主要指正断层、逆断层和平移断层的确定，常用的方法有： 1、经验类推法： 根据以往研究成果，若某矿以正断层为主，那么所遇新断 层， 就可以根据这种规律判断其类型为正断层。 2、小断层类比法： 大断层附近常伴生一系列小断层。在 巷道掘进中若遇到一系列小断层，可判断 前方有大地层存在，且性质与小断层相同。 小断层类比
（1）走向断层，落差大于2米，且分布较大，用双工作面。
（2）斜交断层，双工作面渡过影响区。
（3）工作面小型倾向或斜交断层 ，H>2米重开切眼，H<2米
工作面推过，要注意使工作面与断层延展方向有一个较大 的交角，避免因冲击地压造成工作面的危险。
方向.该分类方案首先将断层分成三大类：
• • • • 1）正断层 上盘下降、下盘上升 断面倾角较大，常为70~80度，规模一般较小 断面挤压现象不明显
• 2）逆断层
• 上盘上升、下盘下降 • 断面倾角小于45度称为逆断层，小于30度为逆掩断层， 倾角平缓时称为推覆构造 • 3）平移断层 • 两盘平行断面走向运动 • 断面倾角较陡，断面平直且延伸距离长 • 断面挤压现象较强烈 • 可分为左行平移断层和右行平移断层
工程地质断裂构造
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（二）节理发育程度分级
依据：节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况
发育程度分级 节理不发育 节理较发育
节理发育
节理很发育
基本特征
节理1～2组，规则，为构造型，间距在1m以上， 多为密闭节理，岩体切割成大块状。
节理2～3组，呈X形，较规则，以构造型为主， 多数间距大于0.4m，多为密闭节理，部分为 张开节理，少有充填物。岩体切割成大块状。
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3．断盘 断层两侧相对移动的岩层。
1.断层面 2.断层线 3.上盘 4．下盘
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4．断距
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指岩层中同一点被断层断开后的位移量。
总断距(ab) 水平断距(am) 重直断距(bm)
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二、断层
断层是指岩 石在构造应 力作用下发 生断裂，沿 断裂面两侧 的岩块发生 明显的相对 位移的断裂 构造。
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小型低角度正断层
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上盘上升
逆断层：上盘相对上升或下盘相对下降的断层。
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3.2断裂构造
岩石受力发生变形，其连 续完整性遭到破坏，发生 断裂，形成断裂构造。 断裂构造根据两侧岩体是 否有明显的位移，分为节 理和断层。
断裂构造的分类
节理（裂隙）
原生节理 剪节理 构造节理 张节理 次生节理
断层
正断层 逆断层 平移断层
断距 断距是指断层两盘上对应层之间的相对距离。在 不同方位的剖面上，断距值是不同的： 在垂直于被错断岩层走向的剖面上可测的断距有： 地层断距 断层两盘上对应层之间的垂直距离。 铅直断距 断层两盘上对应层之间的铅直距离。 水平地层断距 断层两盘上对应层之间的水平距离。
断层的识别
地层界限不连续或岩层中断
3.3.1
节
理
节理(joint):俗称裂隙，指岩石中没有明显位移的断裂， 裂开的面称为节理面。 按成因可分为构造裂隙和非构造裂隙两大类 非构造节理：指由成岩作用、外动力、重力等非构造因素 形成的裂隙，如岩石在形成过程中产生的原生裂隙、 风化裂隙、以及沿沟壁岸坡发育的卸荷裂隙等。风化 节理产状极不稳定，与各类构造没有联系，其发育深 度有限，自地表向地下，无论是数量上还是规模上， 越来越小。原生节理是岩石在形成过程中形成的节理， 如沉积岩中的泥裂，玄武岩中的柱状节理。 构造节理:由于地壳构造运动而形成的节理.最为常见，下 面主要介绍构造节理。
断层基本类型
正断层
(normal fault) 断层的上盘相对 下降，下盘相对 上升
逆断层 (reverse fault)
断层的上盘相对 上升，下盘相对 下降
平移断层
(parallel fault)
断层两盘沿断层 走向(水平方向) 相对移动
断层组合形式
(1) 阶梯状断层---几 条产状大致相同的正 断层排列在一起，沿 某一方向作阶梯状下 降. (2) 地堑---两条大致 平行的相向正断层， 中间部分岩块下降， 即有共同下降盘. (3) 地垒---两条大致 平行的正断层相背倾 斜，中央部分岩块上 升，即有共同的上升 盘.
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
断裂构造图文分析
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。
工程地质学第四章节理-断层
节理构造
张节理特点： ①产状不稳定，在平面上呈蜿曲状或锯齿状延伸，沿走向延伸
不远即告消失 。
②节理面粗糙不平，擦痕不发育，节理两壁裂开距离较大，有 些张节理呈开口状或楔形，常被矿脉充填 。
③在由压应力诱导产生的张应力作用下形成的张节理，常常会 追踪先已形成的共轭X型剪节理，形成锯齿状追踪张节理。
节理测量仪和结果分析（DIPS)
三、节理对工程的影响
破坏岩体 的整体性
强度降低 增加岩体透水性 加速岩石风化
第四节 断层
断层——岩层受力发生断裂，破裂面两侧岩块发生明显
的位移的断裂构造，断层分布广泛，规模有大有小。
一、断层要素 ①下盘；②上盘；(上升盘，下降盘)③断层面； ④ 断层线； ⑤断层破碎带；(6)断距
于大量测量。
2) 构造特征清楚，岩层产状稳定。
3) 节理比较发育，组系及其相互关系比较明确。
4) 观测点应选在构造的重要部位，并且在不同构造层、不同岩系和不同岩
性岩层中都应布点。
2、节理调查的内容
1)测量节理产状。
2)观察节理面张开程度和充填情况。
3)描述节理壁的粗糙程度。 4)观察节理充水情况。 5)确定节理成因。
逆断层特征： 岩体受到水平方向强烈挤压力的作用形成。 逆
掩断层和辗掩断层常是规模很大的区域性断层，常形成飞来峰
和构造窗等构造。
按断层面倾角
冲断层(>45°) 逆掩断层(25°～45°) 辗掩断层(<25°)
推覆构造剖面图
(a)阿尔卑斯山格拉鲁斯推覆构 造(英文字母代表地层时代， 据」，Oberholzer)；
第三节 节理
岩石所受应力超过其自身强度的极限而发生破裂，导致 岩层丧失其连续性的现象，称为断裂构造。
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§3. 断裂构造
一、概念：
1、定义：岩体手构造应力作用超过其强度是而发生裂隙后错
断，破坏了岩体的完整性而形成断裂构造。
节理：沿破裂面没有明显位移。
2、分类：
断层：沿破裂面错动较大。
断裂构造在地壳中分布很广，极大影响了水工建筑的稳定性，且破裂面中的裂隙是水流的良好通道，易导致渗
漏。
但断裂构造类型不同，则对工程影响也有差异。
二、断裂构造的力学性质特征
1、构造应力：压应力、张应力、扭（剪）应力。
应力：在地壳中一定范围内存在的地球内动力。
4、结构面与应力场的关系
a.压性结构面：压应力作用产生，结构面的走向与压应
力垂直。
结果产生压性断层由剖面上的剪应力形成的断
层。
b.张性结构面：张应力作用的破裂面，结构面走向与张应
力垂直。
产物:了：正断层面、张节理面。
c.扭性结构面：又称剪切结构面。
结构面走向与压应力方
向45。
—Ψ/2角度。
产物：部分平移逆断层，剪节理面。
特点：扭性断裂由两组扭性结构面构造。
平面上成
呈“X”型，且理论上结构面夹角为90。
但由于受其他
因素影响< 90。
所以β=45。
—Ψ/2，Ψ—内摩擦角，塑
性Ψ1 < 脆性Ψ2 。
所以45。
> β1>β2。
三、断裂构造的形式：压应力、剪应力、张节理。
四、构造节理
1、概念：节理又称裂隙，具有明显方向性、规律性。
其形成
与褶皱断层密切相关。
2、分类：据力学性质分类
a.剪节理：剪（扭应力）剪（扭）性结构面+构造线。
又称“X”节理。
特征：①节理面平滑，产状稳定，沿走向、倾向延伸较
远，在砾石中常平直切穿坚硬的岩石。
②呈闭和状裂隙本身宽度窄小，仅1~3mm。
但在
构造应力作用的影响，也可裂开并充填的粘性
土后岩屑。
③呈“X”型出现，相互交差切割，使岩层呈菱
形或方形。
④呈羽状排列，主剪裂面有多条互相平行的微小
剪裂面组成，羽状节理也有共轭两组。
⑤沿剪切节理面抗剪强度很低，在边坡、坝基岩
体中易形成滑动破坏等。
a.张节理：(1)张应力形成的破裂面
(3)特征：①节理面起伏不平，弯曲粗糙，
产状不稳定，延伸较短。
在砾岩
中绕砾石而过，不切穿砾石。
②张开裂隙张节理两壁间的裂隙
较宽，呈开口或楔形，横断面可
呈扁豆状、透镜状，其中常充填
有呈脉状的方解石、石英、未胶
结、胶结的粘性。
③张节理发育较稀，节理间距大。
④张节理有时呈雁列状，主要是受
力偶或剪切作用形成的。
⑤沿张节理面的内摩擦角值较剪
切理高，但有粘土等物质填充，
则抗剪强度受充填物控制。
张节
理透水性强，常是地下水或坝
基、库基的良好渗透通道。
当岩
体垂直张节理受压的，可产生较
大的压缩变形。
c.劈理：是密集的，大致平行的微细的构造节理，可使岩石劈开成薄板状或碎片状。
多数与岩层产状不一致。
劈理只是在构造处强烈，地段才易出现。
劈理发育的岩石强度低，透水性大，易风化，致使坑道岩成碎片垮落。
(2)节理走向与岩层走向:走向节理、倾向节理、斜交节理
节理走向与褶皱轴向：纵节理、横节理、斜解理
3、节理统计
（1）节理野外调查
a.首先在过程地质勘察中要查明节理的成因、形态、数量、
大小、连通性，以及充填物的成因和性质。
1.选择测量统计地点：在节理发育地段，
建坝——在两岸坝肩；
隧洞——隧洞沿线；
溢洪道——边坡。
2.选择一定面积做代表进行测量统计。
统计方法：
a.节理密度：垂直于节理走向方向，单位长度内的节理条数（条/m），反映岩体的完整程度，节理多，
是不完整。
b.裂隙率：（K j）
被统计的岩体面积（A）上，裂隙面积与被统计面积之
K j =A
Libi ∑
⨯100% Li,bi 一条节理的长度，宽度一般统计的裂隙
很大.
4.观察记录及绘制素描图
节理野外观察记录表
b.其次绘节理统计图
为了便于进行岩体稳定,渗漏的分析评价，工程中多用节理玫瑰图、节理极点图、节理等密度图来表示统计地段各组节理裂隙的产状（倾向、倾角、走向），及发育情况。
节理玫瑰图
①对外观测的节理进行统计
②坐半圆：圆周—节理走向，圆半径—节理条数。
③直线连点
④标出最发育节理的倾向、倾角。
⑤标出河流流向
5. 节理的工程性质（与节理产状有关）
①节理破坏了岩体的完整性、稳定程度。
②节理走向与河流流向平行，即与坝轴线垂直。
形成连
通坝基上下游的渗漏通道。
若分布在坝头两岸（坝肩），
若节理向NW倾，则顺流，右岸边坡不稳易产生滑坡、
剥蚀；反之向南东倾，则对左岸不利。
③节理走向与河流流向垂直，即与坝轴线平行，则节理
倾向下游，则坝基岩体抗滑能力减弱，倾角越小越不
利。