巖石的層理及節(jié)理學(xué)習(xí)

1、一、節(jié)理（一）基本概念1、節(jié)理：巖石受力作用形成的破裂面或裂紋，稱(chēng)為節(jié)理，它是破裂面兩側(cè)的巖石沒(méi)有發(fā)生明顯位移的一種構(gòu)造。節(jié)理的產(chǎn)狀也可用走向、傾向和傾角進(jìn)行描述。2、節(jié)理組和節(jié)理系：在同一時(shí)期，同一成因條件下形成的，彼此相互平行或近于平行的一群節(jié)理叫節(jié)理組；在同一構(gòu)造應(yīng)力作用下，形成有規(guī)律組合的節(jié)理組，叫節(jié)理系。（二）節(jié)理分類(lèi)1、按節(jié)理的成因分類(lèi)節(jié)理按成因可分為原生節(jié)理、構(gòu)造節(jié)理和表生節(jié)理。(1)原生節(jié)理：指巖石形成過(guò)程形成的節(jié)理，如玄武巖的柱狀節(jié)理(2)構(gòu)造節(jié)理：是巖石受地殼構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生的，這類(lèi)節(jié)理具有明顯的方向性和規(guī)律性，發(fā)育深度較大，對(duì)地下水的活動(dòng)和工程建設(shè)的影響也較大。構(gòu)造節(jié)理與

2、褶皺、斷層及區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造有著非常密切的聯(lián)系，它們常常相互伴生，是工程地質(zhì)調(diào)查工作中的重點(diǎn)對(duì)象(相對(duì)于節(jié)理、表生節(jié)理)。(3)表生節(jié)理：又稱(chēng)風(fēng)化節(jié)理、非構(gòu)造節(jié)理，是巖石受外動(dòng)力地質(zhì)作用(風(fēng)、水、生物等)產(chǎn)生的，如由風(fēng)化作用產(chǎn)生的風(fēng)化裂隙等，這類(lèi)節(jié)理限在空間分布上常局限于地表淺部巖石中，對(duì)地下水的活動(dòng)及工程建設(shè)有較大的影響。2、按力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)(1)張節(jié)理:在垂直于主張應(yīng)力方向上發(fā)生張裂而形成的節(jié)理，叫張節(jié)理。張節(jié)理大多發(fā)育在脆性巖石中，尤其在褶皺轉(zhuǎn)折端等張拉應(yīng)力集中的部位最發(fā)育，它主要有以下特征：裂口是張開(kāi)的，剖面呈上寬下窄的楔形，常被后期物質(zhì)或巖脈填充；節(jié)理面粗糙不平，一般無(wú)滑動(dòng)擦痕和磨擦

3、鏡面；產(chǎn)狀不穩(wěn)定，沿其走向和傾向都延伸不遠(yuǎn)即行尖滅；在礫巖或砂巖中發(fā)育的張節(jié)理常常繞過(guò)礫石、結(jié)核或粗砂粒，其張裂面明顯凹凸不平或彎曲；張節(jié)理追蹤X型剪節(jié)理發(fā)育呈鋸齒狀。(2)剪節(jié)理：巖石受剪應(yīng)力作用發(fā)生剪切破裂而形成的節(jié)理，叫剪節(jié)理，它一般在與最大主應(yīng)力呈45夾角的平面上產(chǎn)生，且共軛出現(xiàn)，呈X狀交叉，構(gòu)成X型剪節(jié)理。它具有以下特征：剪節(jié)理的裂口是閉合的，節(jié)理面平直而光滑，常見(jiàn)有滑動(dòng)擦痕和磨光鏡面；剪節(jié)理的產(chǎn)狀穩(wěn)定，沿其走向和傾向可延伸很遠(yuǎn)；在礫巖或砂巖中發(fā)育的剪節(jié)理常切礫石、砂粒、結(jié)核和巖脈，而不改變其方向；剪節(jié)理的發(fā)育密度較大，節(jié)理間距小而且具有等間距性，在軟弱薄層巖石中常常密集成帶出現(xiàn)。張

4、節(jié)理剪節(jié)理3、按節(jié)理與巖層走向關(guān)系分類(lèi)(1)走向節(jié)理：節(jié)理延伸方向大致與巖層走向平行。(2)傾向節(jié)理：節(jié)理延伸方向大致與巖層走向垂直。(3)斜交節(jié)理：節(jié)理延伸方向與巖層走向斜交。4、根據(jù)節(jié)理與褶皺軸的關(guān)系，可將節(jié)理分為：(1) 縱節(jié)理-節(jié)理走向與褶皺軸向平行(2) 橫節(jié)理-節(jié)理走向與褶皺軸向直交(3) 斜節(jié)理-節(jié)理走向與褶皺軸向斜交與巖層走向關(guān)系與褶皺軸向關(guān)系5、按張開(kāi)程度進(jìn)行分類(lèi)寬張節(jié)理：節(jié)理縫寬度5mm；張開(kāi)節(jié)理：35mm；微張節(jié)理： 13mm；閉合節(jié)理：45；逆掩斷層：2545；輾掩斷層：15km)，?？匆惠^老的巖層覆于較新的巖層之上。逆斷層一般是受水平的擠壓應(yīng)力作用，沿剪切破裂面形成的

5、，常與褶皺相互伴生，逆斷層的規(guī)模一般較大，多為區(qū)域性的巨型構(gòu)造。逆斷層示意圖逆斷層(手標(biāo)本)(3)平移斷層：兩盤(pán)巖體沿?cái)鄬用孀呦蜃魉较鄬?duì)運(yùn)動(dòng)的斷層，稱(chēng)平移斷層。平移斷層，斷層面近于直立，斷層線(xiàn)平直，延伸很遠(yuǎn)，斷層破碎帶較窄，在斷層面上常有近于水平的擦痕。平移斷層一般是在水平剪切應(yīng)力的作用下形成的。平移斷層示意圖（4）樞紐斷層正、逆、平移斷層的兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是直移運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，有許多斷層常常有一定程度的旋轉(zhuǎn)。斷盤(pán)的旋轉(zhuǎn)有兩種情況：一種是旋轉(zhuǎn)軸位于斷層的一端，表現(xiàn)為橫過(guò)斷層走向的各個(gè)剖面上的位移量不等，一種是旋轉(zhuǎn)軸不位于斷層的端點(diǎn)，表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的相對(duì)位移的方向不同，如一側(cè)為上盤(pán)上升，而另一側(cè)

6、為上盤(pán)下降。兩種旋轉(zhuǎn)均使兩盤(pán)中巖層原來(lái)一致的產(chǎn)狀不再平行一致。旋轉(zhuǎn)量比較大的斷層，可稱(chēng)為樞紐斷層。三、斷層（四）斷層的組合形態(tài)1、正斷層的組合形式(1)階梯狀斷層：幾條產(chǎn)狀大致相同的正斷層，相互平行排列，各斷層的一盤(pán)呈階梯狀向著同一方向依次下降的組合形態(tài)，稱(chēng)為階梯狀斷層。(2)地壘：兩條以上平行的正斷層，斷層面相對(duì)傾斜，其中間巖塊為共同的上升盤(pán)，兩側(cè)斷層的上盤(pán)呈階梯狀依次下降，這種組合形態(tài)，稱(chēng)為地壘。(3)地塹：兩條以上平行的斷層，斷層面相向傾斜，對(duì)稱(chēng)排列，其間為共同的下降盤(pán)，兩側(cè)斷層的斷盤(pán)依次上升，這種組合形態(tài)的斷層稱(chēng)為地塹。另外還的環(huán)狀和放射狀斷層：階梯狀斷層地壘地塹放射狀斷層環(huán)狀斷層2、

7、逆斷層的組合形式(1)疊瓦狀斷層：一系列產(chǎn)狀大致相同的斷層，相互平行排列，各斷層的上盤(pán)依次上沖逆掩，在剖面上呈屋頂蓋瓦式可鱗片狀疊置，這種組合形式，稱(chēng)為疊瓦狀斷層。(2)對(duì)沖式斷層：是由兩條相反傾斜，相對(duì)逆沖的斷層組成的組合形態(tài)。(3)背沖式斷層：由兩條或兩組相反傾斜的逆沖斷層組成，表現(xiàn)為自一個(gè)中心分別向兩個(gè)相反方向逆沖，一般是自背斜核部向外逆沖，總體上常常呈扇狀。疊瓦狀斷層示意圖對(duì)沖式斷層示意圖背沖式斷層示意圖三、斷層（五）斷層的識(shí)別1、地貌上的標(biāo)志(1)斷層崖和斷層三角面：在斷層兩盤(pán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，上升盤(pán)常常形成陡崖。稱(chēng)為斷層崖。如峨眉山金頂舍身崖、昆明滇池西山龍門(mén)陡崖。當(dāng)斷層崖受到與崖面垂

8、直方向的地表流水侵蝕切割，形成沿?cái)鄬用娣植嫉娜切味副冢Q(chēng)為斷層三角面。如河南偃師的五佛山。(2)斷層湖、斷層泉：沿?cái)鄬訋СＰ纬梢恍┐闋罘植嫉臄嘞菖璧?、洼地、湖泊、泉水等，可指示斷層延伸方向。如我?guó)云南東部順南北向的小江斷裂帶分布了一串湖泊，自北向南有楊林海、陽(yáng)宗海、滇池、撫仙湖、杞麓湖以及昆明盆地、宜良盆地、嵩明盆地、玉溪盆地等。(3)錯(cuò)斷的山脊、急轉(zhuǎn)的河流：正常延伸的山脊突然被錯(cuò)斷，往往是斷層兩盤(pán)平移運(yùn)動(dòng)的結(jié)果；橫切山脊走向的平原或盆地與山嶺的接觸帶，往往是斷層通過(guò)的地方，如太行山前斷裂帶，使太行山在華北平原西緣拔地而起，成為華北平原的西部屏障；正常流經(jīng)的河流突然產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎，或一些順直深

9、切的河谷，都能指示斷層延伸的方向，如鮮水河的支流在斷層通過(guò)的地方突然發(fā)生轉(zhuǎn)向。斷層三角面斷層崖錯(cuò)斷山脊2、構(gòu)造上的標(biāo)志(1)斷層破碎帶與構(gòu)造巖：規(guī)模較大的斷層，常形成斷層破碎帶，其寬度大小不等，在斷層破碎帶內(nèi)常常有斷層(構(gòu)造)角礫巖，糜棱巖、碎裂巖、斷層泥、構(gòu)造片狀巖等構(gòu)造巖。(2)伴生節(jié)理：在斷層剪切滑動(dòng)作用下，發(fā)生在斷層面兩側(cè)巖層中的節(jié)理，稱(chēng)為伴生節(jié)理。(3)牽引褶皺：斷層兩盤(pán)錯(cuò)動(dòng)時(shí)，緊鄰斷層面兩側(cè)的地層，因受磨擦力的牽引，發(fā)生塑性拖拉而形成的彎曲現(xiàn)象，稱(chēng)為牽引褶皺，(4)擦痕和階步：斷層兩盤(pán)相互錯(cuò)動(dòng)時(shí)，由摩擦作用導(dǎo)致在滑動(dòng)面上產(chǎn)生平行密集的微小刻槽，稱(chēng)為擦痕；斷層面上與擦痕直交的細(xì)小陡坎

10、，叫階步；在斷層面上還有磨光的平面，叫磨擦鏡面。斷層破碎帶構(gòu)造巖伴生節(jié)理牽引褶皺擦痕與階步3、地層上的標(biāo)志(1)巖層中斷及褶皺核部寬窄變化：巖層沿走向突然中斷，造成一種巖層在走向上與另一種或多種不同巖性的巖層接觸，或造成褶皺核部地層出露界線(xiàn)發(fā)生寬窄變體，說(shuō)明有橫斷層或斜斷層存在。斷層引起的褶皺核部寬窄變化(2)地層的重復(fù)和缺失：當(dāng)發(fā)生與巖層走向平行的斷層時(shí)，常造成斷層兩盤(pán)部分地層的重復(fù)和缺失。斷層引起的地層的重復(fù)和缺失（六）斷層的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)1、斷層的力學(xué)性質(zhì)：受張力作用形成的斷層，其工程地質(zhì)條件比受壓力作用形成的斷層差。但壓力作用形成的斷層可能破碎帶的寬度大，應(yīng)引起注意；2、斷層位置與線(xiàn)路工程的關(guān)系，一般說(shuō)來(lái)線(xiàn)路垂直通過(guò)斷層比順著斷層方向通過(guò)受的危害?。?、斷層面的