技术支持中心 苏敏敏 整理
一、 不同地质背景上发育的节理节理构造是区域构造运动的产物,它与构造运动中形成的褶皱、断层以及其它地质构造在几何学特征、形成作用、发展演化上都具有密切的关系。探讨和查明这些关系不仅对研究节理,而且对研究区域构造都有重要意义。
(一)与褶皱有关的节理
与褶皱有关的节理很大程度上取决于褶皱的形成方式和发展过程。现以纵弯褶皱为例,说明褶皱作用与节理的关系。
1、 与纵弯褶皱有关的剪节理
纵弯褶皱的岩层在褶皱弯曲过程中,在褶皱的横截面上会产生一对“X”型共轭剪节理,因其出现在剖面上而被称为剖面“X”型共轭剪节理。两组剪节理的倾向相反,走向在平面上相互平行,且平行褶皱的轴迹。


图一 与纵弯褶皱有关的剪节理

图二 层间滑动形成的拖拽褶皱(A)和扭裂隙(B)
与纵弯褶皱有关的张节理有两组,一组纵张节理,一组横张节理。
横张节理多发育于褶皱的转折端或核部,垂直褶皱的枢纽延伸。
纵张节理主要发育于背斜转折端上,在背斜横截面上排列成扇状,单个节理为尖端向下的楔形,随着背斜的不断隆起,纵张节理也不断从外侧向内核发展。
(二) 与断层有关的节理
在断层作用中,由于断层两盘相对位移滑动而派生剪切应力作用,这种派生的局部应力场会在断层的旁侧产生一些与断层具有一定几何关系的节理构造来。
1、羽状张节理
断层两侧发育的羽状张节理一般是在断层活动时所派生的局部应力活动的产物,这种节理呈羽状斜列,位于断层的旁侧而不穿切断层,具体如图三所示。

图三 羽状张节理

图四 派生剪节理
在形成断层的统一构造应力场下,可以形成两组剪节理,一组与断层面平行或近于平行,另一组与断层面斜交,具体如图五所示。

图五 伴生剪节理
断层两盘相对运动引起的派生构造应力场,也可以形成两组剪节理,其中一组剪节理与断层面呈大角度相交;另一组剪节理与断层面呈小角度相交,其交角一般不超过15°,具体如图四所示。
(三) 与区域构造有关的节理
1、区域性节理
在地壳表层广大地区存在着规律性展布的节理,这些节理与局部的地质构造如断层、褶皱没有成因上的联系,应该是区域性构造和区域性构造应力场作用的结果,这类节理称为区域性节理。
区域性节理的特点:
(1)区域性节理多发育于变形比较轻微的地台水平岩层或近于水平岩层区,在那里,节理产状直立或近于直立,即节理多为垂直岩层层面发育的平面共轭“X”型。
(2)区域性节理发育范围广,产状稳定。
(3)区域性节理规模大、间距宽、延伸长,可穿切不同岩层和地质体。
(4)区域性节理常常构成一定的几何型式,如“X”型。
(5)区域性节理若被岩浆充填,则形成规律性排列的岩墙群。
2、主节理
(1)主节理是指规模明显大于该区节理平均规模的节理。
(2)主节理延伸长,一般为数十米以至上百米。
(3)主节理产状较为稳定,在发育区的各个方向、各种类型的节理中,主节理占有主导地位。
(4)主节理可以穿切不同的岩层,甚至穿切局部地质构造。
(5)主节理是更广大区域构造活动的产物。
3、系统性节理
在区域性节理的发育中,节理在产状、方位、组合、排列、间距等方面具有规律性就叫做系统性节理。
节理构造的这些规律性一般是构造成因的,或者是与某种构造具有成因关系。
4、非系统性节理
在区域性节理的发育中,节理在产状、方位、组合、排列、间距等方面是无规律可循的就叫做非系统性节理。
非系统性节理一般来说是非构造成因的,当然也可是前期的系统性节理遭受后期构造的改造或叠加,使其失去原先的规律性而造成的。
二、 节理的野外观察
(一) 观测点的选定
1、观测点的选定取决于研究的目的和任务,一般不要求均匀布点,而是根据地质情况和节理发育情况布点,做到疏密适度。
2、露头良好,最好能在三度空间观测,其露头面积一般不小于10m2,便于大量测量和统计。
3、节理比较发育,节理组、节理系及其相互关系比较容易确定。
4、观测点应选在构造的重要部位。
5、尽可能在不同的构造层、不同的岩系、不同的岩性层中布点。
(二) 节理观测的内容
1、地质背景的观测
在对节理观测前,首先应了解观察地段的地质背景,其中包括:
(1)节理所在构造层及其组成;
(2)地层时代及其产状;
(3)岩层及其成层性;
(4)褶皱和断层的特点;
(5)观测点所在的构造部位等内容。
2、节理的分类及节理组、节理系的划分
(1)根据节理特征对节理进行力学性质的鉴别和确定;
(2)根据节理方向、力学性质、形成时间的一致性,划分和确定节理组;
(3)根据节理和节理组形成时间的一致性,形成的构造应力场的统一性,划分和确定节理系。
3、节理的配套和分期
(1)根据节理配套的依据将所有节理和节理组进行配套;
(2)根据节理分期的依据将所配好的共轭节理和其它节理按形成的先后顺序进行分期。
4、节理的发育程度
节理发育程度常常以密度或频度来表示。节理频度或密度是指节理法线方向上单位长度内节理的条数(条/米) 。如果n组节理都很陡,可以选定单位面积测定节理数。
为了了解岩石的渗透性及其影响,除了统计节理密度之外,还要计算裂隙度(G),就是节理密度(U)与节理平均壁距(t)的乘积:
G=Ut
节理发育程度也可以用单位面积内节理的长度(U)来表示,如一定半径(r)的圆内节理的长度之和(I):
U=I/πr2
为了确定节理密度与岩性、层厚的定量关系,在野外可以根据岩性和层厚选定一基准层,然后将不同层厚和岩性的岩石中测得的节理密度进行对比换算,以求出其比值或系数。此外,还要对影响节理发育的因素进行分析。
岩性对节理的发育有明显的影响 。岩性对节理发育程度的影响表现为:韧性岩层中剪节理比张节理发育;在同一应力状态下,韧性岩层中共轭剪节理的夹角常常比脆性岩层中大,节理的间距或密集程度也因岩性而有差异。
岩层的厚度影响节理发育的间距,岩层越厚节理间距越大。层面的存在会降低岩石的强度,因此,岩性相同而厚度不等的岩石,在同样外力下,薄层中的间距小,更密集。
5、节理的延伸
从节理与岩层的关系,可分为层内节理和穿层节理。
在观测节理顺走向的延伸上, 要注意节理的平行性和延伸长度。对于区域性节理,应注意节理的走向在区域范围的变化趋势。
6、节理组合型式的观测
岩石中的几组节理,常组合成一定型式,将岩石切割成形状和大小各不相同的块体。要注意观测节理组合型式和被切岩块所表现出的节理整体特征,要注意区域性节理的分级和等距性的测定。
7、节理面的观察
(1)注意观察节理面的形态和结构细节;
(2)节理面的平直程度;
(3)节理面上是否有擦痕,擦痕指示的节理两侧岩块的剪切位移方向;
(4)微剪切羽裂及其与主剪节理的几何关系。
8、节理含矿性和充填物的观察
节理可以是重要的含矿构造。要注意节理是否含矿,含矿节理的方向组合型式以及含矿节理所占节理总数的百分数。还要注意和观测矿脉内纤维状矿物的排列方式和方向。
(三)节理的测量和记录
在节理观测点上,除了对上述节理的各个方面进行观察研究的同时,还要对节理进行测量和记录。
1、节理产状的测量
节理是一种面状构造要素,测量节理的产状与测量岩层产状的要素一样,要测量节理的倾向和倾角。节理产状的测量应该有系统、有规律的测量, 应该在节理观测点上节理的配套和分期的基础上,按不同期次、不同节理系、不同组合型式、不同方向节理组的顺序和步骤一一地进行测量。然后分别予以记录。
2、节理密度或频度的统计
在节理观测点上,按不同期次、不同节理系、不同组合型式、不同方向节理组进行密度或频度的统计。节理产状的测量和密度的统计可以同时进行。
3、节理观测结果的记录
在节理观测点上观察和测量的结果一般要填入一定的表格和记录在专用的野外记录簿中,以便今后对资料进行整理分析。
一般性节理观测点记录表的格式如下:
节理观察点登记表
