图6一17北京西山三叠系凝灰质粉砂岩节理面上的羽饰构造及环状边缘带 (据马杏垣摄，杨光荣素描，1980) 第三节不同地质背景上发育的节理 一、与褶皱有关的节理 节理常作为褶皱或其它较大型构造的伴生或派生小构造出现，许多节理是在岩层形成 皱、断层时产生的，同受造成褶皱和断层的同一应力场控制。现简单介绍一下褶皱形成过程 中的伴生节理： 1.早期节理 在岩层弯曲变形之前，当地层受到水平方向的侧向挤压力作用时，会产生一系列的构造 变形。岩层面上会形成两组共轭“X”型剪节理。变形椭球体的A、C两轴水平B轴直立，节 理面与岩层面垂直，节理的走向与后形成的褶曲轴向斜交，两组节理系的锐交角指向挤压方 向，钝角指向褶曲的轴向（图6一18a)。 岩层未弯曲前还可以产生与挤压力方向平行的早期横张节理，它常是追踪早期平面X 型剪节理而形成的（图6-18a)。 早期节理是受区域性构造力作用而形成的，具有区域性特征。 图6-18节理与裙皱关系示意图 一斜剪节理及锯齿状张节理：(b)一剖面X节理：（©）一纵张节理及层间节现
图 6—17 北京西山三叠系凝灰质粉砂岩节理面上的羽饰构造及环状边缘带 （据马杏垣摄，杨光荣素描，1980） 第三节 不同地质背景上发育的节理 一、与褶皱有关的节理 节理常作为褶皱或其它较大型构造的伴生或派生小构造出现，许多节理是在岩层形成褶 皱、断层时产生的，同受造成褶皱和断层的同一应力场控制。现简单介绍一下褶皱形成过程 中的伴生节理： 1．早期节理 在岩层弯曲变形之前，当地层受到水平方向的侧向挤压力作用时，会产生一系列的构造 变形。岩层面上会形成两组共轭“X”型剪节理。变形椭球体的 A、C 两轴水平 B 轴直立，节 理面与岩层面垂直，节理的走向与后形成的褶曲轴向斜交，两组节理系的锐交角指向挤压方 向，钝角指向褶曲的轴向（图 6—18a）。 岩层未弯曲前还可以产生与挤压力方向平行的早期横张节理，它常是追踪早期平面 X 型剪节理而形成的（图 6-18a）。 早期节理是受区域性构造力作用而形成的，具有区域性特征。 图 6-18 节理与褶皱关系示意图 （a）—斜剪节理及锯齿状张节理；（b）—剖面 X 节理；（c）—纵张节理及层间节理
2.晚期节理 晚期节理是岩层受水平侧向挤压力作用而弯曲形成褶皱的过程中或褶皱后产生的节理。 当岩层弯曲形成裙皱时，在横剖面上也会产生“X”型剪节理，此节理在剖面上呈交叉状， 它与岩层面的交线平行于裙皱枢纽方向，其走向也平行于帮皱枢纽方向，故称剖面“X”型 剪节理或纵剪节理（图618b)。 当褶皱发展到一定程度时，在褶皱转折端顶部产生平行褶皱枢纽（垂直于主应力）方向 的纵张节理。纵张节理面垂直于岩层层面，呈上宽下窄的楔形状（图6-18c)。 在褶皱逐渐变形和加剧的过程中，岩层面上会有由水平挤压力派生的局部应力所形成的 斜向晚期平面x剪节理系。由于边界条件的改变，背斜轴部附近产生与褶曲轴线方向垂直的 局部张应力，向斜轴部附近形成与轴线方向垂直的挤压应力的叠加，这两种局部应力导致在 褶曲轴部附近形成晚期平面x剪节理系，其中在背斜轴部附近平面x剪节理系的锐角平分线 与帮曲轴向一致（图6一19(）)。而在向斜轴部附近平面x剪节理系的锐角平分线则与褶 曲轴向垂直（图6一19(b))。 图6一9由水平挤压力派生的局部应力所形成的斜向晚期平面X剪节理系及其定向 ()一裙皱开始形成时X剪节理系的发有情况：(b)一帮皱加剧后沿斜向X剪节理系追踪的锯齿状 张节理 二、与断层有关的节理 在断层作用中由于断层两盘相对错动引起的派生应力作用，断层两侧常常会发有一套节 理，这些节理与断层具有一定的几何关系，可为分析研究断层提供一定依据。 1.羽状张节理 具有一般张节理的特征，两壁张开，且越近断层面，节理开口越大：与断层斜交，其节 理面与断层面相交的锐角尖端的指示方向为节理所在盘的相对位移方向（图6一20）
2．晚期节理 晚期节理是岩层受水平侧向挤压力作用而弯曲形成褶皱的过程中或褶皱后产生的节理。 当岩层弯曲形成褶皱时，在横剖面上也会产生“X”型剪节理，此节理在剖面上呈交叉状， 它与岩层面的交线平行于褶皱枢纽方向，其走向也平行于褶皱枢纽方向，故称剖面“X”型 剪节理或纵剪节理（图 6-18b）。 当褶皱发展到一定程度时，在褶皱转折端顶部产生平行褶皱枢纽（垂直于主应力）方向 的纵张节理。纵张节理面垂直于岩层层面，呈上宽下窄的楔形状（图 6-18c）。 在褶皱逐渐变形和加剧的过程中，岩层面上会有由水平挤压力派生的局部应力所形成的 斜向晚期平面 x 剪节理系。由于边界条件的改变，背斜轴部附近产生与褶曲轴线方向垂直的 局部张应力，向斜轴部附近形成与轴线方向垂直的挤压应力的叠加，这两种局部应力导致在 褶曲轴部附近形成晚期平面 x 剪节理系，其中在背斜轴部附近平面 x 剪节理系的锐角平分线 与褶曲轴向一致（图 6—19（a））。而在向斜轴部附近平面 x 剪节理系的锐角平分线则与褶 曲轴向垂直(图 6—19（b）)。 图 6—19 由水平挤压力派生的局部应力所形成的斜向晚期平面 X 剪节理系及其定向 （a）—褶皱开始形成时 X 剪节理系的发育情况；（b）—褶皱加剧后沿斜向 X 剪节理系追踪的锯齿状 张节理 二、与断层有关的节理 在断层作用中由于断层两盘相对错动引起的派生应力作用，断层两侧常常会发育一套节 理，这些节理与断层具有一定的几何关系，可为分析研究断层提供一定依据。 1． 羽状张节理 具有一般张节理的特征，两壁张开，且越近断层面，节理开口越大；与断层斜交，其节 理面与断层面相交的锐角尖端的指示方向为节理所在盘的相对位移方向（图 6—20）
☒ 图6一20断层引起羽状节理及利用羽状节理推断断层两盘相对位移方向示意图 (妇)一由正断层发有的羽状节理：(b)由逆断层发有的羽状节理：(C)由平移断层发有的羽状节理： (@一由断层发有的羽状节理（彼状曲线为张节理，细实线为两组剪节理）， 1一断层面，箭头表示岩块位移方向：2一羽状剪节理：3一羽状张节理 2.伴生剪节理 同一应力场中，与各应变构造同时产生的剪节理称伴生剪节理。它与同一应力场中同时 产出的其它构造是“兄弟关系”。 断层派生的节理除羽状张节理外，还可能有两组伴生剪节理$1、$2（图一21）。S2组 剪节理方位比较稳定，与断层呈小角度相交，交角根据实验小于24度，一般野外所见也小 于20度。利用S2组剪节理判断断层两盘相对动向比较可靠，其方法是以其S2与断层所交 锐角指示本盘运动方向。 另一组剪节理S,与断层成大角度相交或直交。但其方位很不稳定，一方面随岩石塑性 的大小而变化，另一方面，在断层运动过程中还随剪切滑动而旋转，图6一21所绘之S1的 方位代表经过相当程度旋转后获得的方位，该方位显示其与断层的锐交角指向对盘的动向。 但在岩石比较脆性或断层的剪切滑动量不大，因而伴生剪节理的旋转程度也不大的情况下 S,的方位可能垂直于断层，甚至以其与断层的纯交角指示对盘动向。因此在利用这一组伴生 剪节理判断断层两盘相对动向时要慎重。 3.派生剪节理 由一个主应力场，在产生应变过程中，又派生出了另一个从属的应力场，在这个派生出 的从属应力场中产生的剪节理称派生剪节理，如断层派生的两组剪节理。派生剪节理形成时 间晚于主应力场在产生应变过程中形成的主构造。主构造与派生构造之间的先后亲源关系可 以用“父子关系”来形容。 断层派生的两组剪节理产状较不稳定，或被断层两盘错动而破坏，不易用来判断断层两
图 6—20 断层引起羽状节理及利用羽状节理推断断层两盘相对位移方向示意图 （a）—由正断层发育的羽状节理；（b）由逆断层发育的羽状节理；（C）由平移断层发育的羽状节理； (d)—由断层发育的羽状节理(波状曲线为张节理，细实线为两组剪节理)； 1—断层面，箭头表示岩块位移方向；2—羽状剪节理；3—羽状张节理 2．伴生剪节理 同一应力场中，与各应变构造同时产生的剪节理称伴生剪节理。它与同一应力场中同时 产出的其它构造是“兄弟关系”。 断层派生的节理除羽状张节理外，还可能有两组伴生剪节理 S1、S2（图 6—21）。S2组 剪节理方位比较稳定，与断层呈小角度相交，交角根据实验小于 24 度，一般野外所见也小 于 20 度。利用 S2组剪节理判断断层两盘相对动向比较可靠，其方法是以其 S2与断层所交 锐角指示本盘运动方向。 另一组剪节理 S1与断层成大角度相交或直交。但其方位很不稳定，一方面随岩石塑性 的大小而变化，另一方面，在断层运动过程中还随剪切滑动而旋转，图 6—21 所绘之 S1的 方位代表经过相当程度旋转后获得的方位，该方位显示其与断层的锐交角指向对盘的动向。 但在岩石比较脆性或断层的剪切滑动量不大，因而伴生剪节理的旋转程度也不大的情况下， S1的方位可能垂直于断层，甚至以其与断层的钝交角指示对盘动向。因此在利用这一组伴生 剪节理判断断层两盘相对动向时要慎重。 3．派生剪节理 由一个主应力场，在产生应变过程中，又派生出了另一个从属的应力场，在这个派生出 的从属应力场中产生的剪节理称派生剪节理，如断层派生的两组剪节理。派生剪节理形成时 间晚于主应力场在产生应变过程中形成的主构造。主构造与派生构造之间的先后亲源关系可 以用“父子关系”来形容。 断层派生的两组剪节理产状较不稳定，或被断层两盘错动而破坏，不易用来判断断层两
盘的相对运动方向 图6一21断层及其派生节理和小韬皱示意图 F.主断层：01派生应力场主压应力轴：0派生应力场主张应力轴： S1、S剪节理：T张节理：D,小摆皱轴面 三、与区域构造有关的节理 区域构造研究发现，地壳表层广大地区（某些构造单元）存在者规律性展布的区域性节 理。区域性节理是区域性构造作用的结果，与局部褶皱和断层没有成因上的联系，在岩层产 状近水平的地台盖层中常稳定产出。 区域性节理具有以下特点：发有范围广，产状稳定：节理规模大，间距宽，延伸长，可 切穿不同岩层：常构成一定几何形式等特点。在岩层产状近水平的地台上常常见到这类稳定 产出的区域性节理。如我国广西河池西南地区的上古生界灰岩中发有的一套走向为NE60° 和NW300°的X型节理。又如俄罗斯地台上的四组区域性节理，即正向系列E一W向节理和S 一N向节理，斜向系列E向节理和NW向节理。北美地台沉积盖层中也发有有区域性节理， 其产状稳定、在上千平方公里范围内广泛产出，不受局部褶皱和断裂控制。 区域性节理若被岩浆充填，则形成平行排列的和放射状规律排列的岩墙群。如著名的东 格陵兰岩墙群和苏格兰岩墙群。 1.主节理 是指规模明显大于该区节理平均规模的节理。常以延伸长，较稳定的产状切穿不同岩层 甚至局部构造，在一定地区的各组各类节理中占主导地位。主节理是更大区域构造活动的产 物，往往与一般节理不在同一次构造作用中形成
盘的相对运动方向。 图 6—21 断层及其派生节理和小褶皱示意图 F.主断层；σ1.派生应力场主压应力轴；σ3.派生应力场主张应力轴； S1、S2.剪节理；T.张节理；D.小褶皱轴面 三、与区域构造有关的节理 区域构造研究发现，地壳表层广大地区（某些构造单元）存在着规律性展布的区域性节 理。区域性节理是区域性构造作用的结果，与局部褶皱和断层没有成因上的联系，在岩层产 状近水平的地台盖层中常稳定产出。 区域性节理具有以下特点：发育范围广，产状稳定；节理规模大，间距宽，延伸长，可 切穿不同岩层；常构成一定几何形式等特点。在岩层产状近水平的地台上常常见到这类稳定 产出的区域性节理。如我国广西河池西南地区的上古生界灰岩中发育的一套走向为 NE60° 和 NW300°的 X 型节理。又如俄罗斯地台上的四组区域性节理，即正向系列 E—W 向节理和 S —N 向节理，斜向系列 NE 向节理和 NW 向节理。北美地台沉积盖层中也发育有区域性节理， 其产状稳定、在上千平方公里范围内广泛产出，不受局部褶皱和断裂控制。 区域性节理若被岩浆充填，则形成平行排列的和放射状规律排列的岩墙群。如著名的东 格陵兰岩墙群和苏格兰岩墙群。 1． 主节理 是指规模明显大于该区节理平均规模的节理。常以延伸长，较稳定的产状切穿不同岩层 甚至局部构造，在一定地区的各组各类节理中占主导地位。主节理是更大区域构造活动的产 物，往往与一般节理不在同一次构造作用中形成
2.系统性节理和非系统性节理 在区域性节理中，根据节理排列组合的规律程度，分为系统性节理和非系统型节理。系 统型节理在节理产状、方位、组合、排列、间距等方面具有规律型。这种规律型节理一般是 构造成因的，属主节理。与系统型节理对应的是非系统性节理。非系统型节理一般不是同期 形成的：如果是同期产物，也是其中不发育的一组。系统性节理或主节理往往清晰地显示在 卫星照片或航空照片上。 节理是一种脆性变形，是地壳浅层次的构造。随着向地下深部温压的增高，岩石的塑型 也相应增高，节理的发有程度也发生相应变化。自地表向深部，节理会越来越闭合而逐渐消 失。至于消失深度，并无确切数字，估计不超过10Km,因地而异。但从最近超深钻提供的 资料分析，消失的深度可能比原先估计的要大。 埋藏在地下一定深度的岩石，一旦出露于地表，由于压力降低负荷减小而破裂，形成“释 重节理”或称“释负荷节理”。至于岩石中潜在的或隐蔽性的节理自然会明显地显露出来，这 类节理受到拉伸作用而具有张节理特点。 四、继合线构造 缝合线构造是一种与节理相似的小型构造，常见于碳酸盐岩、大理岩中。缝合线一般顺 层理产生，也有与层理斜交和直交的。与层理不一致的缝合线一般是在构造作用下先形成裂 缝，进而在压溶作用下发有成缝合线。因此缝合线构造的形成总是经过两个阶段，即先有裂 面，进而压溶。在垂直裂面的压溶作用下，易溶组分流失，难溶组分残存聚集，使原来平直 的面转化成由无数细小的尖峰、突起构成的缝合面。图6一22 图6一2缝合线构造 (A)缝合线构造及其与层理的斜交关系(B)缝合线锥轴与应力轴的关系 五、节理在分析区域构造中的作用和问题 1.利用节理研究恢复构造应力场 构造应力场的研究要求确定三根主应力轴在三度空间中的方位。节理的统计研究在这方 面有着重要意义。首先在具有代表性的观察点上确定三个主应力轴，在这方面共轭剪节理是
2．系统性节理和非系统性节理 在区域性节理中，根据节理排列组合的规律程度，分为系统性节理和非系统型节理。系 统型节理在节理产状、方位、组合、排列、间距等方面具有规律型。这种规律型节理一般是 构造成因的，属主节理。与系统型节理对应的是非系统性节理。非系统型节理一般不是同期 形成的；如果是同期产物，也是其中不发育的一组。系统性节理或主节理往往清晰地显示在 卫星照片或航空照片上。 节理是一种脆性变形，是地壳浅层次的构造。随着向地下深部温压的增高，岩石的塑型 也相应增高，节理的发育程度也发生相应变化。自地表向深部，节理会越来越闭合而逐渐消 失。至于消失深度，并无确切数字，估计不超过 10Km，因地而异。但从最近超深钻提供的 资料分析，消失的深度可能比原先估计的要大。 埋藏在地下一定深度的岩石，一旦出露于地表，由于压力降低负荷减小而破裂，形成“释 重节理”或称“释负荷节理”。至于岩石中潜在的或隐蔽性的节理自然会明显地显露出来，这 类节理受到拉伸作用而具有张节理特点。 四、缝合线构造 缝合线构造是一种与节理相似的小型构造，常见于碳酸盐岩、大理岩中。缝合线一般顺 层理产生，也有与层理斜交和直交的。与层理不一致的缝合线一般是在构造作用下先形成裂 缝，进而在压溶作用下发育成缝合线。因此缝合线构造的形成总是经过两个阶段，即先有裂 面，进而压溶。在垂直裂面的压溶作用下，易溶组分流失，难溶组分残存聚集，使原来平直 的面转化成由无数细小的尖峰、突起构成的缝合面。图 6—22 图 6—22 缝合线构造 （A）缝合线构造及其与层理的斜交关系 （B）缝合线锥轴与应力轴的关系 五、节理在分析区域构造中的作用和问题 1． 利用节理研究恢复构造应力场 构造应力场的研究要求确定三根主应力轴在三度空间中的方位。节理的统计研究在这方 面有着重要意义。首先在具有代表性的观察点上确定三个主应力轴，在这方面共轭剪节理是