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地质学基础 第十七章 断裂 节理 断层 第一节 节理 节理是地壳中发育最为广泛的一种构造，通过对其研究可解决许多地质实际问题，例如部分矿体的成因，岩石构造变形的演化等。 一、节理的分类 节理的分类方案较多，目前常用的方案有以下几种： 1.根据节理与有关构造的几何关系分类 2.根据节理的力学性质分类 二、构造节理的基本概念 构造节理的定义：由内力、地壳运动形成，并具有明显的方向性和规律性的节理。构造节理可以分为以下几种: （一）节理组与节理系的概念 1.节理组：因节理总是成群出现，凡具有成因联系、互相平行或近于平行的一群节理称之为节理组。 2.节理系：凡具有成因联系的两个或两个以上的节理组，以相当稳定的角度相交，则构成为一个节理系。 三、剪节理、张节理的基本特点 （一）剪节理的特点： 1.剪节理产状稳定，延伸较远，如被矿脉充填，则矿脉 的厚度、产状稳定。 2.节理面光滑、平直，有时可见擦痕、摩擦镜面。 3.砾岩中的剪节理可切穿砾石，而不改变其方向。 4.剪节理常密集成带出现，节理间距较小。 5.节理面上常见羽状微裂现象，羽状微裂面与节理面的 锐角方向指向本盘运动方向。 6.剪节理常发育两组，并互成90度相交形成“X”型共扼节 理。 （二）张节理的特征 1.张节理产状不稳定，延伸不远，如被矿脉充填，则矿脉 的厚度、产状变化较大。 2.张节理面粗糙，无擦痕或摩擦镜面。 3.张节理常追踪两组剪节理而呈锯齿状展布。 4.发育于砾岩中的张节理不切穿砾石(见图)。 5.张节理可出现：尖灭侧现“现象，尾部常呈树枝分叉 （见图）。 6.张节理很少密集成带出现，节理间隙较大。 五、节理与其它构造的关系 （一）节理与褶皱的相互关系 1.与纵弯褶皱伴生的节理 1）平面共扼剪节理 水平岩层受到水平挤压力作用 时，在岩层尚未弯曲前可形成一对与 挤压力方向斜交的两组共扼剪节理。 其B轴与层面垂直，A轴与挤压力方向 垂直，C轴平行。该两组共扼剪节理在 褶皱作用进一步发展过程中常被后期 形成的节理利用和改造，一般不易保 存，故称之为早期平面共扼剪节理。 随着褶皱作用的加强，在背、向斜的转折端处也可发育平 面共扼剪节理，称之为晚期平面共扼剪节理（如图）。在背斜 转折端处B轴直立，C轴与枢纽平行，在向斜转折端处B轴直立， C轴与枢纽垂直。 第二节 断层 1.走向断层引起的地层效应 走向断层可引起断层附近的地层重复与缺。由于走向断层两盘的运动，以及断层倾向与地层倾向的关系不同，所以地层效应也不同。 断层的伴生构造 正断层野外素描 （四）断层的组合类型 1.阶梯状断层 若干条产状大致相等的正断层平行排列，在剖面上各断层的上盘成阶梯状向同一方向依次下降。 阶梯状断层 2.地堑与地垒 两条或两组断层面相向的正断层大致平行排列，中间的断盘下降，称之为地堑。两条或两组断层面相背的正断层大致平行排列，中间的断盘上升，称之为地垒。 地垒 地堑 3.叠瓦状断层 若干条产状大致相等的低角度逆断层平行排列，在剖面上各断层的上盘成阶梯状向同一方向依次上升。 叠瓦状断层 4.对冲与背冲式断层 两条或两条以上的高角度冲断层（断层面倾角＞45度的逆断层），倾向相向，中间盘下降，称之为对冲断层。若倾向向背，称之为背冲断层。 对冲式断层 背冲式断层 三、断层的形成机制 通过物探资料发现，某些断层向下延伸十多公里处仍存在一不连续界面 ，此处的岩石在如此高的温度压力下很难发生断裂变形。通过对岩石力学性质的研究发现，当温度、围压较小时，岩石表现为脆性变形，随着温度、围压的上升，岩石逐渐变为塑性变形（塑性流变）。即变形带内的岩层并不发生断裂，岩层的完整性未破坏，同一标志层在变形带内的厚度变薄或增厚（如下图）。 变薄 变厚 韧性变形带特点 据此，可以推断同一条断层在不同的深度其变形特征明显不同。 （一）断层的双层结构（西布森模式） 对于深大断裂（深度＞15公里)而言，随着深度的增加断裂由脆性变形逐渐变为塑性变形。既具有双层结构，也称之为西布森模式。该模式可分为三个变形区： 1.表浅变形区 深度在地表至地下1- 4公里，以断层带中充填未固结的断层角砾为其特征。 2.浅层固结脆性变形区 深度在1- 4至10-15公里，以断层带内发育固结的压碎角砾岩、碎裂岩（原岩结构、构造可辨）为其特点，形成温度＜350度。 3.深层塑性变形区 深度＞10-15公里，一断层带内发育面理化糜棱岩（原岩结构、构造不可辨）为其特征（如图）。 深层塑性变形区 表浅变形区 浅层固结脆性变形