中國石油大學(xué)北京構(gòu)造地質(zhì)學(xué)第05章節(jié)理課件

《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》第5章節(jié)理辦公室：新科研樓1025室Tel：；E-mail：2023/2/101第5章節(jié)理概述1.節(jié)理（Joint）：巖石中沒有明顯位移的裂隙或破裂面.JointVein2023/2/102第5章節(jié)理概述2.研究意義：1）工程地質(zhì)方面2）水文地質(zhì)方面3）石油勘探方面4）構(gòu)造地質(zhì)方面2023/2/103第5章節(jié)理要點1.

張節(jié)理和剪節(jié)理的主要特征和區(qū)分方法2.

節(jié)理的分期和配套方法3.

共軛剪節(jié)理的識別和應(yīng)力指向意義4.

節(jié)理的分期和共軛節(jié)理的判定5.

節(jié)理玫瑰花、極點、等密圖的制作2023/2/105第5章節(jié)理主要內(nèi)容1.節(jié)理的分類2.節(jié)理的分期與配套3.不同地質(zhì)背景上發(fā)育的節(jié)理4.節(jié)理的野外觀測5.節(jié)理測量資料的整理分析2023/2/106第5章節(jié)理1.節(jié)理的分類節(jié)理的分類主要依據(jù)兩個方面，一是按節(jié)理與有關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系，另是按節(jié)理形成的力學(xué)性質(zhì)，這兩者之間又相互有關(guān).2023/2/107第5章節(jié)理(一)節(jié)理與相關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系分類2.按節(jié)理與褶皺軸向(或區(qū)域構(gòu)造線)關(guān)系，分為三類：1)縱節(jié)理.2)橫節(jié)理.3)斜節(jié)理.2023/2/109第5章節(jié)理(二)節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)分類3.按節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)，分為兩類：1)剪節(jié)理.2)張節(jié)理.2023/2/1010第5章節(jié)理(二)節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)分類1.

剪節(jié)理：由剪切應(yīng)力產(chǎn)生的破裂面，主要特征：1）產(chǎn)狀穩(wěn)定，延伸較遠，間距比較均勻.2）節(jié)理面平直光滑，兩側(cè)巖石可有少量相對位移，可見擦痕.2023/2/1011第5章節(jié)理4）常見共軛出現(xiàn)，其銳交角等分線常指示σ1方向在巖石塑性較大、應(yīng)變量較大時，σ1可變?yōu)殁g交角等分線方向.以上四點為關(guān)鍵點，其余作一般了解.2023/2/1013第5章節(jié)理“X”型共軛節(jié)理系將巖石切割成棋盤“X”型共軛節(jié)理系將巖石切割成菱形巖塊2023/2/1014第5章節(jié)理5）主剪裂面由羽狀微裂面組成.羽狀微裂面與主剪裂面交角一般為5－15°,相當(dāng)于內(nèi)摩擦角的一半.微裂面與主剪裂面相交之銳夾角方向指示本側(cè)巖塊剪切方向.剪節(jié)理的尾端變化和連接形式：折尾、菱形結(jié)環(huán)、分叉折尾菱形結(jié)環(huán)分叉2023/2/1015第5章節(jié)理2）節(jié)理面粗糙不平，無擦痕.3）多開口，常被礦脈充填，脈寬變化大，脈壁不平直.4）一般繞過礫巖.5）有時具有較規(guī)則的幾何形態(tài)，例如：a）追蹤張節(jié)理：鋸齒狀.2023/2/1017第5章節(jié)理b）單列雁行張節(jié)理.c）共軛雁行張節(jié)理.2023/2/1018第5章節(jié)理6）張節(jié)理的尾端變化和連接形式:多為不規(guī)則形態(tài),另有樹枝狀、多級分叉、杏仁狀結(jié)環(huán).7）在共軛剪裂帶中形成的張節(jié)理多呈雁列狀.2023/2/1019第5章節(jié)理利用應(yīng)變橢球體分析節(jié)理力學(xué)性質(zhì)σ3A軸2023/2/1021第5章節(jié)理(三)特殊節(jié)理組合類型1.雁列節(jié)理：一組成雁行式斜列的節(jié)理。（雁列脈，enechelon）1)幾何要素：雁列帶、雁列面、雁列軸、雁列角.2)左階（列）、右階（列）的概念.左階（列）右階（列）雁列帶2023/2/1022第5章節(jié)理雁列帶:雁列節(jié)理和雁列脈成帶狀展布的空間范圍叫雁列帶。雁列面:穿過雁列帶中各個單脈的中心而平分雁列帶的中心面叫雁列面。雁列軸:

雁列面在雁列帶橫截面上的跡線叫做雁列軸。雁列角:單脈與雁列面之間的銳夾角為雁列角。雁列角的大小對分析節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)很有意義，根據(jù)實測資料統(tǒng)計,雁列角有兩個高峰值,一個為45°左右,屬于張裂型節(jié)理;另一個為10°左右,屬于剪裂型節(jié)理,是由剪裂作用中與主剪切面成小角度相交的微剪裂發(fā)育而成的。aa’,bb’-雁列帶，MM’-雁列軸，β-雁列角，AW-雁列帶寬度2023/2/1023第5章節(jié)理(三)特殊節(jié)理組合類型2.縫合線構(gòu)造（Stylolite，與Suture的區(qū)別）由難溶組分殘積而成的尖齒狀線條，是壓溶作用的產(chǎn)物.2023/2/1025第5章節(jié)理壓溶作用（Pressuresolution）2023/2/1026第5章節(jié)理2023/2/1029第5章節(jié)理3)包括以下幾個組成部分:羽軸、羽脈、邊緣帶、邊緣節(jié)理、陡坎.邊緣節(jié)理2023/2/1030第5章節(jié)理4)最常見的羽飾構(gòu)造是人字型,也有呈放射狀和環(huán)狀的。羽飾構(gòu)造一般發(fā)育于淺層次的脆性狀態(tài)巖石中,是快速破裂中形成的,羽脈的發(fā)散方向指示節(jié)理的擴展方向,羽脈收斂會聚方向和人字型尖端指向斷裂源點。邊緣帶的邊緣節(jié)理及陡坎與微剪羽裂類似,顯示出剪切力偶方向。2023/2/1031第5章節(jié)理2023/2/1032第5章節(jié)理(四)節(jié)理的裂開－愈合作用節(jié)理常常被礦物質(zhì)充填而形成巖脈,最常見的充填物是石英、方解石等。充填物有外來的,有從圍巖因壓溶作用析出的,也有一些巖脈是溶液與圍巖交代形成的。溶液侵入節(jié)理空間并使節(jié)理兩壁張開而形成的巖脈稱之為擴張性巖脈;如果由溶液與圍巖交代以占有空間而形成的巖脈叫做非擴張性巖脈。2023/2/1033第5章節(jié)理節(jié)理脈的充填常常是一個持續(xù)反復(fù)增生的過程,先形成一個窄的裂縫,然后張開,張開的空間被結(jié)晶礦物質(zhì)充填愈合,這種反復(fù)裂開－愈合的增生作用稱為裂開－愈合作用。節(jié)理充填物的晶體常常顯示纖維狀或柱狀的結(jié)晶習(xí)性,脈內(nèi)礦物的結(jié)晶方向與應(yīng)力作用方式和方向有關(guān)。受垂直巖脈走向的張應(yīng)力作用的巖脈,其內(nèi)礦物晶體垂直巖脈的脈壁生長;而受平行巖脈走向的剪應(yīng)力作用,脈內(nèi)礦物晶體長軸與脈壁斜交。2023/2/1034第5章節(jié)理(五)節(jié)理組和節(jié)理系的概念1.節(jié)理組：在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成，產(chǎn)狀基本一致，且力學(xué)性質(zhì)相同的一群節(jié)理，稱之節(jié)理組.2023/2/1035第5章節(jié)理(四)節(jié)理組和節(jié)理系的概念2.節(jié)理系：在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的兩個或兩個以上的節(jié)理組，稱之節(jié)理系.如：X型共軛節(jié)理系、放射狀或同心狀節(jié)理系.2023/2/1036第5章節(jié)理2023/2/1037第5章節(jié)理主要內(nèi)容1.節(jié)理的分類2.節(jié)理的分期與配套3.不同地質(zhì)背景上發(fā)育的節(jié)理4.節(jié)理的野外觀測5.節(jié)理測量資料的整理分析2023/2/1038第5章節(jié)理(一)節(jié)理的分期1.分期概念：區(qū)分不同時期形成的節(jié)理的先后關(guān)系.1)目的：了解節(jié)理發(fā)育的一般規(guī)律，恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力場.2)依據(jù)：節(jié)理的相互交切關(guān)系，以及與相關(guān)地質(zhì)體的交切關(guān)系.2023/2/1039第5章節(jié)理(一)節(jié)理的分期2.依據(jù)節(jié)理組交切關(guān)系進行分期：1）錯開關(guān)系：被錯者先.注意：有對應(yīng)的錯開點.2023/2/1040第5章節(jié)理2）限制：被限者晚.注意：無對應(yīng)的錯開點.2023/2/1041第5章節(jié)理3）互切：同期.2023/2/1042第5章節(jié)理4)追蹤、利用和改造：被追蹤、利用和改造者早.2023/2/1043第5章節(jié)理(二)節(jié)理的配套1.配套：把一定構(gòu)造期的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的各組節(jié)理組合成一定系列.2023/2/1044第5章節(jié)理(二)節(jié)理的配套2.配套方法：1）利用節(jié)理的相互切錯關(guān)系確定其共軛關(guān)系.2023/2/1045第5章節(jié)理2）利用剪切滑動關(guān)系.2023/2/1046第5章節(jié)理(二)節(jié)理的配套3.注意事項：節(jié)理的配套工作十分繁難復(fù)雜，這項研究只宜在構(gòu)造變動微弱、構(gòu)造關(guān)系清楚地區(qū)進行，原因：1）節(jié)理是一種小尺度構(gòu)造，成因多樣，不僅構(gòu)造作用可以形成，非構(gòu)造因素也可造成.2）在漫長的地質(zhì)時期中多次形成的節(jié)理又相互疊加、改造、穿插、切割，使各次構(gòu)造作用中形成的節(jié)理的相互關(guān)系被破壞和掩蔽.2023/2/1047第5章節(jié)理主要內(nèi)容1.節(jié)理的分類2.節(jié)理的分期與配套3.不同地質(zhì)背景上發(fā)育的節(jié)理4.節(jié)理的野外觀測5.節(jié)理測量資料的整理分析2023/2/1048第5章節(jié)理(一)與縱彎褶皺有關(guān)的節(jié)理1.

褶皺初期節(jié)理：縱彎褶皺機制巖層發(fā)生彎曲褶皺之前,水平巖層受側(cè)向水平擠壓力作用,在巖層中形成一對平面共軛“X”型剪節(jié)理，s2垂直,s1、s3水平.2023/2/1049第5章節(jié)理(一)與縱彎褶皺有關(guān)的節(jié)理2.

褶皺期節(jié)理：1)轉(zhuǎn)折端外側(cè)：局部應(yīng)力σ3⊥樞紐.2)轉(zhuǎn)折端內(nèi)側(cè)：局部應(yīng)力σ1⊥樞紐（與褶皺初期情況一致）.橫彎褶皺：整體處于引張狀態(tài)，常成放射狀或同心圓狀張節(jié)理.2023/2/1050第5章節(jié)理(二)與斷層有關(guān)的節(jié)理1.羽狀張節(jié)理：⊥σ3的張節(jié)理，與斷層面的銳夾角指向本盤運動方向.羽狀張節(jié)理常常與斷層成銳角相交,與斷層相交的銳夾角方向指示斷層本盤位移方向,由此,斷層派生的羽狀張節(jié)理可以用來判斷斷層的滑動方向.應(yīng)力狀態(tài):節(jié)理面與斷層面的交線方向代表中間主應(yīng)力σ2的方向;羽狀張節(jié)理面的法線方向代表最小主應(yīng)力σ3的方向,最大主應(yīng)力σ1垂直σ2，并與σ2同位于張節(jié)理面上.2023/2/1051第5章節(jié)理(二)與斷層有關(guān)的節(jié)理2.

伴生剪節(jié)理：二組共軛剪節(jié)理，一組平行斷層面，一組與斷層面斜交，其銳角平分線指向σ1.2023/2/1052第5章節(jié)理(二)與斷層有關(guān)的節(jié)理3.派生節(jié)理：由斷層兩盤相對運動引起的派生應(yīng)力場所致.2023/2/1053第5章節(jié)理(三)與區(qū)域構(gòu)造有關(guān)的節(jié)理區(qū)域性節(jié)理：在地表廣大地區(qū)規(guī)律性展布，與局部的褶皺和斷層沒有成因聯(lián)系的節(jié)理.特點：1）發(fā)育范圍廣，產(chǎn)狀穩(wěn)定.2）規(guī)模大，間距寬，延伸長，切穿不同巖層.主節(jié)理：節(jié)理規(guī)模明顯大于該區(qū)節(jié)理平均規(guī)模系統(tǒng)性節(jié)理：節(jié)理產(chǎn)狀、方位、組合、排列、間距等方面具有規(guī)律性非系統(tǒng)性節(jié)理2023/2/1054第5章節(jié)理2023/2/1055第5章節(jié)理(四)節(jié)理在區(qū)域構(gòu)造分析中的作用和問題1.作用：從理論上，節(jié)理是構(gòu)造應(yīng)力作用的結(jié)果，與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場有一定的聯(lián)系，因此可以從中獲取區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的信息.2.存在問題：1）節(jié)理的形成時期不易確定.2）節(jié)理兩側(cè)巖石的位移很小，不易判別運動方向.3）非構(gòu)造節(jié)理的干擾.4）多期構(gòu)造的疊加.因此：節(jié)理在分析應(yīng)力場時存在許多困難.2023/2/1056第5章節(jié)理(四)節(jié)理在區(qū)域構(gòu)造分析中的作用和問題3.利用節(jié)理研究區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的要點：1）聯(lián)系構(gòu)造背景和構(gòu)造部位.2）建立節(jié)理組合樣式和空間展布模型.3）結(jié)合區(qū)域構(gòu)造變形歷史進行分期配套.4）分析節(jié)理的成因和形成深度.2023/2/1057第5章節(jié)理(四)節(jié)理在區(qū)域構(gòu)造分析中的作用和問題4.利用（共軛）節(jié)理資料研究構(gòu)造應(yīng)力場的原理和方法：1）共軛剪節(jié)理的交線為s2方向.2）共軛剪節(jié)理的兩個夾角的平分線方向分別為σ1和σ3。一般銳角平分線為σ1（有時鈍角平分線為σ1）.2023/2/1058第5章節(jié)理3）把各測點上σ1，σ3方向投影到平面上，將相鄰點的σ1和σ3方向用平滑線連接，構(gòu)成主應(yīng)力跡線圖.2023/2/1059第5章節(jié)理主要內(nèi)容1.節(jié)理的分類2.節(jié)理的分期與配套3.不同地質(zhì)背景上發(fā)育的節(jié)理4.節(jié)理的野外觀測5.節(jié)理測量資料的整理分析2023/2/1060第5章節(jié)理(一)露頭區(qū)節(jié)理研究1.選點基本原則：代表性.2.具體要點：1）露頭良好（最好能作三維空間觀測）.2）巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定.3）節(jié)理相互關(guān)系比較明確.4）構(gòu)造重要部位.2023/2/1061第5章節(jié)理(一)露頭區(qū)節(jié)理研究3.主要觀測內(nèi)容：1）地質(zhì)背景分析.2）組、系劃分，成因判別.3）分期配套.4）測量：產(chǎn)狀，長度，寬度（平均寬度），密度（條/米）.5）充填物和充填程度觀察.2023/2/1062第5章節(jié)理(二)覆蓋區(qū)節(jié)理研究簡介（