地質常識-節理

2024年2月21日發(作者：澳門的故事)

一、節理

（一）基本概念

1、節理：巖石受力作用形成的破裂面??或裂紋，稱為節理，它是破裂面兩側的巖石沒有?發生明顯位移??的一種構造。

節理的產狀也?可用走向、傾向和傾角進?行描述。

2、節理組和節理系：在同一時期?，同一成因條件下形成的，彼?此相互平行或近于平行的??一群節理叫節理組；在同一構造應?力作用?下，形成有規律組?合的節理組，叫節理系。

（二）節理分類

1、按節理的成因?分類

節理按成因可?分為原生節理、構造節理和表??生節理。

(1)原生節理：指巖石形成過?程形成的節理，如玄武巖的柱??狀節理

(2)構造節理：是巖石受地殼?構造應力作用產生的，這類節理具?有?明顯的方向性?和規律性，發育深度較大，對地下水的活?動和工程?建設?的影響也較大。構造節理與褶?皺、斷層及區域性?地質構造有著??非常密切的聯?系，它們常常相互伴生，是工程地質調?查工作中的重??點對象(相對于節理、表生節理)。

(3)表生節理：又稱風化節理?、非構造節理，是巖石受外動?力地質作用(風、水、生物等)產生的，如由風化作用產生的風化裂?隙等，?這類節理限在?空間分布上常?局限于地表淺?部巖石中，對地下水的活?動及工程建設?有較大的影響?。

2、按力學性質進?行分類

(1)張節理:在垂直于主張?應力方向上發生張裂而形成?的節理，?叫張節理。張節理大多發育在脆性巖石?中，尤其在褶皺轉?折端等張?拉應?力集中的部位最發育，它主要有以下??特征：

裂口是張開的?，剖面呈上寬下窄的楔形，常被后期物質??或巖脈填充；

節理面粗糙不?平，一般無滑動擦痕和磨擦鏡面??；

產狀不穩定，沿其走向和傾向都延伸不遠??即行尖滅；

在礫巖或砂巖?中發育的張節理常常繞過礫?石、結核或粗砂粒?，?其張裂面明顯?凹凸不平或彎?曲；

張節理追蹤X?型剪節理發育?呈鋸齒狀。

(2)剪節理：巖石受剪應力作用發生剪切??破裂而形成的節理，叫?剪節理，它一般在與最?大主應力呈4?5°夾角的平面上?產生，且共軛出現，呈X狀交叉，構成X型剪節?理。它具有以下特?征：

剪節理的裂口?是閉合的，節理面平直而光滑，常見有滑動擦?痕?和磨光鏡面?；

剪節理的產狀?穩定，沿其走向和傾?向可延伸很遠?；

在礫巖或砂巖?中發育的剪節?理常切礫石、砂粒、結核和巖脈，而不改變其方?向；

剪節理的發育?密度較大，節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。

張節理

3、按節理與巖層走向關系分類?

?剪節理

(1)走向節理：節理延伸方向?大致與巖層走?向平行。

(2)傾向節理：節理延伸方向?大致與巖層走?向垂直。

(3)斜交節理：節理延伸方向?與巖層走向斜?交。

4、根據節理與褶?皺軸的關系，可將節理分為?：

(1) 縱節理-節理走向與褶?皺軸向平行

(2) 橫節理-節理走向與褶?皺軸向直交

(3) 斜節理-節理走向與褶?皺軸向斜交

與巖層走向關?系

5、按張開程度進?行分類

寬張節理：節理縫寬度 >5mm；張開節理： 3～5mm；微張節理： 1～3mm；閉合節理： <1mm。

與褶皺軸向關?系

一、節理

（三）節理的野外調?查

1、調查的內容

(1)地質背景：包括地層、巖性、褶皺和斷層的?發育；

(2)節理的產狀：走向、傾向和傾角；

(3)節理的張開和填充情況：包括張開的程?度、充填的物質等??；

(4)節理壁的粗糙?程度：粗糙的、平坦的、光滑的；

(5)節理的充水情?況；

填寫節理觀測?登記表：

地層點號

時代及位及巖?置

性

節理組巖層產節理狀和構?造部位

互關系

節節理節理面特密度

征及?充填(根物

2系、力學理產狀

性質和相?分期

/m)

2、研究內容

確定節理的成?因、對節理進行分期、統計節理的間?距、數量、密度，?確定節理的發?育程度和主導?方向等。

節理的分期可?根據節理的交切關系進行?，比如后期形成的節理常將先??期形成的節理?錯開，或者受到先期?形成的節理的?限制。

3、資料整理：節理玫瑰花圖?、等密圖和電算?處理等。

節理分期

玫瑰花圖

等密圖

（四）節理的工程評?價

1、節理的成因：構造節理分布范圍廣、埋藏深度大?，并向斷層過渡，?

對工程穩定性?影響較大。

2、節理的受力特征：張節理比剪節?理的工程性能??差。

3、節理產狀：傾向和邊坡一?致的節理穩定?性差。

4、節理密度和寬度：一般用節理發?達程度來表示??，節理越發達，對工程影響越?大。

5、節理面間的充填物：充填有軟弱介?質的節理?，工程地質條件?差。

6、節理的充水程?度：飽水的節理，其穩定性差。

二、劈理

（一）劈理的涵義

劈理是指巖石?受力后，具有沿著一定方向劈開成平?行或大致平行??的密集的薄層或薄板的一種?構造。沿著劈開的這?種裂面稱劈理?面，相鄰兩劈理?面?之間所夾的薄?板狀巖片稱微?劈石。

劈理面的產狀?也用走向、傾向、傾角表示。

劈理使巖石具?有明顯的各向異性特征，劈理主要發育??在構造變動強?烈、應力集中的巖石地段，如褶皺構造的?兩翼、大斷層的兩側?及變質巖?中，它不一定破壞巖石的完整性?，但用力敲擊時?，巖石則容易沿??劈理面劈開。

（二）劈理的分類

1、流劈理：是巖石受力作?用后，由片狀、板狀或扁平礦物顆粒產生定?向?排列而成。常見于變質巖?中，如板巖中的板理，片?巖、片麻巖中的片理等。?在平行于礦物?定向排列方向?上形成易于裂?開的劈理

面，使巖石具有分割成無?數薄片?的特征。流劈理比較光?滑，間距也小，僅幾毫米。

大理巖中的流?劈理

2、破劈理：是巖石中平行密集，并將巖石切割?成薄片狀的細?微裂?隙。它是巖石受剪切作用形成的?，與巖石中礦物?的定向排列無?關。因?此，破劈理沿著最大剪切應力方?向發育，其間距一般為?幾毫米～幾厘?米，大多發育在硬脆巖石間的軟?弱巖石中或硬?脆的薄層巖石?中。破劈理?與剪節?理的區別在于其密集性，其間沒有明顯?的界限。破劈理的基本?特?征是劈理面?平直光滑，近于平行，延伸穩定，密集成帶。

破劈理

3、滑劈理：滑劈理也是巖?石中平行密集?的細微剪裂面?，與破劈理的區?別在于沿劈理?面有微小的位?移，滑劈理大多發?育在具有鱗片?變晶結構的板?巖、千枚巖及片中?。

板巖中的滑劈?理

s1-流劈理

s2-滑劈理

滑劈理

（三）劈理的野外研?究

在巖石強烈變?形和變質巖區工作時，應注意對劈理?的觀察，大量測量?其產?狀并均勻地標注在地質圖或?構造圖上，還要采集定向?標本，供室內顯?微觀?測或研究用，要區分劈理和層理、測定劈理的間??隔等。

在野外，劈理的識別可?從以下幾個方?面進行：

1、切穿不同成分、顏色、粒度巖層的面?，可能是劈理面??。

2、劈理在不同巖性的巖層中分?布的頻度與層?面交角可能不?同，甚至出?

現轉折?或彎曲。

3、切穿巖層的夾層、透鏡體、排列方向密集?的破裂面，可能是劈理面??。

4、單個的劈理面一般延伸不遠??。

三、斷層

（一）概念

巖層或巖體在?構造運動影響下發生破裂?，若破裂面兩側巖體沿破裂面??發生了明顯的?相對位移，這種構造就稱?為斷層。

斷層的種類繁?多，形態各異，規模大小相差?十分懸殊，規模大的斷層?延伸長度可達?幾百～一千多公里，而小的斷層可在巖石標本上?見到。斷層?的切割深度也不相同?，有的可切穿地?殼至上地幔。

斷層破壞了巖?石的連續完整性，對巖體的穩定?性、滲透性、地震活動?和區?域穩定性都有重大影響，從而影響工程?的穩定性?，與工程建設有著密?切的聯系?。

（二）斷層要素

1、斷層面：構成斷層的破裂面，也就是斷層兩?側巖體沿之產?生顯著滑?動位?移的面，叫做斷層面，產狀可用走向、傾向和傾角確?定。斷層一般不?是?單個的面，而是由一系列的破裂面或次?級斷層所組成??的帶，即斷層帶或斷?裂帶。

2、斷層線：是指斷層面與地面的交線?，即斷層面在地表的出露線?，斷層線延伸方向即是斷層走??向，延伸的消失點，稱為斷層的端??點。

3、斷盤：斷層面兩側發生相對位移的??巖體，稱為斷(層)盤。當斷層面傾斜時，位于斷層面?上?方的稱為上盤?、下方的稱為下盤；當斷層面?近于?直立時，則以方位相稱，如東盤、西盤?等；也可根據兩盤相對移動的關?系，把相對上?升的?稱為上升盤，把相對下降的?稱為下降盤。

4、斷距：斷層兩盤巖體沿斷層面發生??相對滑

動的距?離，稱為斷距。斷距的大小常常是衡量?斷層?規模的重要標志，斷距又分為總?斷距、水?平斷距及垂?直斷距。

（三）斷層分類

1、按斷層面產狀與巖層產狀的??關系分類

走向斷層：斷層走向與巖層走向一致的??斷層；

傾向斷層：斷層走向與巖層傾向一致的??斷層；

斜向斷層：斷層走向與巖層走向斜交的??斷層。

2、按斷層面走向與褶皺軸向或?區域線之間的??關系分類

縱斷層：斷層走向與褶?皺軸向或區域構造線方向平??行的斷層；

橫斷層：斷層走向與褶?皺軸向或區域構造線方向垂??直的斷層；

斜斷層：斷層走向與褶?皺軸向或區域構造線方向斜??交的斷層。

3、按斷層力學性?質分類

壓性斷層：由壓應力作用形成，其走向垂直于?主壓應力方向?，多呈逆?斷層形?式，斷面為舒緩波?狀，斷裂帶寬大、常有斷層角礫?巖。

張性斷層：在張應力作用下形成，其走向垂直于??張應力方向，常為正斷層，斷層面粗糙，多呈鋸齒狀。

扭性斷層：在剪應力作用下形成，與主壓應力方??向交角小于4?5。，常成對出現。斷層面平直光滑，常有擦痕出現??。

4、按斷層兩盤相對運動的關系??進行分類

(1)正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升??的斷層，稱為正斷層。

正斷層的產狀?一般較陡，傾角在45o?～90o，正斷層

斷層線比較平?直，一般是由于重力作用或水平?張?力作用形成的，并在垂直于張?應力方向上發??育。

(2)逆斷層：下盤相對下降，上盤相對上升??的斷層，稱為逆斷層。逆斷層產狀一般比較平?緩，傾角很少超過?70o，斷層線常呈舒緩的波狀?曲線?，斷層面傾角大?小又可分為：

沖斷層： 傾角 >45o；

逆掩斷層： 25o～45°；

輾掩斷層： <25o。

逆斷層示意圖?

推覆構造：巨大的外來巖席，沿著一個近于??水平的滑動面?(傾角小，10o～15o)，長距離的滑逆斷層(手標本)

移?(位移>15km)，?？匆惠^老的?巖層覆于較新?的巖層之上。

逆斷層一般是?受水平的擠壓應力作用，沿剪?切破裂面形成的，常與褶皺相互?伴生，逆斷層的?規模?一般較大，多為區域性的?巨型構造。

(3)平移斷層：兩盤巖體沿斷層面走向作水?平?相對運動的?斷層，稱平移斷層。

平移斷層，斷層面近于直立，斷層線平直?，

延伸很遠，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?應力?的作用下?形成的。

（4）樞紐斷層

正、逆、平移斷層的兩盤相對運動都?是直移運動?。事實上，有許多斷層常?常有一定程度?的旋轉。

斷盤的旋轉有兩種情況：一種是旋轉軸??位于斷層的一端，表現為橫過?斷?層走向的各個?剖面上的位移量不等，一種是旋轉軸?不位于斷層的?端點，?表現為旋轉軸?兩側的相對位移的方向不同?，如一側為上盤?上升，而另一側?為上?盤下降。

兩種旋轉均使兩盤中巖層原?來一致的產狀?不再平行一致?。旋轉量比較?大?的斷層，可稱為樞紐斷?層。

平移斷層示意?圖

三、斷層

（四）斷層的組合形?態

1、正斷層的組合?形式

(1)階梯狀斷層：幾條產狀大致相?同的正斷層，相互平行排列?，各斷?層的一盤呈階梯狀向著?同一方向依?次?下降的組合形?態，稱為階梯狀斷?層。

(2)地壘：兩條以上平行的正斷?層，斷層面相對傾斜，其中間巖塊?為?共同的上升盤?，兩側斷層的上盤?呈階梯狀依次下降，這種組合形態??，稱為地壘。

(3)地塹：兩條以上平行的斷?階梯狀斷層

地壘

地塹

層，斷層面相向傾斜，對稱排列?，其間為共同的?下降盤，兩側斷層的斷?盤依次上升，這種組合形態的斷?層稱為地?塹。

另外還的環狀?和放射狀斷層?：

放射狀斷層

2、逆斷層的組合?形式

(1)疊瓦狀斷層：一系列產狀大致相同的斷?層?，相互平行排列，各?斷層的上盤依次上沖逆?掩?，在剖面上呈屋頂蓋?瓦式可鱗片狀疊置，這?種組合形式，稱為疊瓦?

環狀斷層

疊瓦狀斷層示?意圖

狀斷?層。

(2)對沖式斷層：是由兩條相反傾?斜，相對逆沖的斷層?組成的組合?形態。

(3)背沖式斷層：由兩條或兩組相?反傾斜的逆?沖斷層組成，表現為自一個?中心分別向兩個?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。

對沖式斷層示?意圖

三、斷層

背沖式斷層示?意圖

（五）斷層的識別

1、地貌上的標志

?(1)斷層崖和斷層?三角面：在斷層兩盤的?相對運動中，上升盤常常形?成陡崖。稱為斷層崖。如峨眉山金頂舍身崖、昆明滇池西山?龍門陡崖。當?斷層崖受到與崖面垂直方??向的地表流水侵蝕切割，形成沿斷層面??分布的三角形?陡壁，稱為斷層三角?面。如河南偃師的?五佛山。

(2)斷層湖、斷層泉：沿斷層帶常形成一些串珠狀?分布的斷陷盆?地、洼?地、湖泊、泉水等，可指示斷層延伸方向。如我國云南東?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)錯斷的山脊、急轉的河流：正常延伸的山脊突然被錯斷?，往往是斷?層兩?盤平移運動的結果；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?；正常流經的河?流突然產生急?轉彎，或一些順直深切的河谷，都能指示斷層??延伸的方向，如鮮水河的支流在斷層通?過?的地方突然發?生轉向。

斷層三角面

斷層崖

錯斷山脊

2、構造上的標志

?(1)斷層破碎帶與?構造巖：規模較大的斷?層，常形成斷層破?碎帶，其寬度大小不等，在斷層破碎帶?內常常有?斷層?(構造)角礫巖，糜棱巖、碎裂巖、斷層泥、構造片狀巖等?構造巖。

(2)伴生節理：在斷層剪切滑?動作用下，發生在斷層面兩側巖層中的??節理，稱為伴生節理?。

(3)牽引褶皺：斷層兩盤錯動?時，緊鄰斷層面兩?側的地層，因受磨擦力的?牽引，發生塑性拖拉而形成的彎曲??現象，稱為牽引褶皺?，

(4)擦痕和階步：斷層兩盤相互錯?動時，由摩擦作用導致在滑動面上??產生平行密集的微小刻槽?，稱為擦痕；斷層面上與擦?痕直交的細小陡坎，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

構造巖

伴生節理

牽引褶皺

擦痕與階步

3、地層上的標志

?(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?層出露界線發生寬窄變?體，說明有橫斷層?或斜斷層存在??。

斷層引起的褶?皺核部寬窄變?化

(2)地層的重復和缺失：當發生與巖層?走向平行的斷?層時，常造成斷?層兩?盤部分地層的?重復和缺失。

斷層引起的地?層的重復和缺?失

（六）斷層的工程地?質評價

1、斷層的力學性質：受張力作用形?成的斷層，其工程地質條?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，應引起注意；

2、斷層位置與線路工程的關系?，一般說來線路?垂直通過斷層?比順著斷?層方?向通過受的危?害??；

3、斷層面的產狀與線路工程的??關系：斷層面傾向線路且傾角大于??10o的，工程地質條件?差；

4、斷層的發生發?展階段：正在活動的斷?層(如新構造運動劇烈、地震?頻繁地區?的斷層)，對工程建筑物的影響大，有些相對穩定??的斷層，影響較小，但要考慮到復?活的可能，

5、充水情況：飽水的斷層帶?穩定性差；

6、人為影響：有些大的水庫?，可使附近斷層?復活，不可忽視。