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节理、面理、线理的分类及野外观察和研究

时间: 2017-08-04 来源: mining120 作者: 点击:
         一、节理

(一) 节理的分类

1.几何分类:见表Ⅱ-2。

2.力学性质分类

(1)剪节理:节理产状较稳定,沿走向及倾向延长较远,节理面平滑,有时可见擦痕和摩擦镜面,此类节理常呈羽列现象(图Ⅱ-2)。典型的剪节理常组成共轭“×”型节理系,当发育良好时可将岩石切成菱形、棋盘形式或柱状。

(2)张节理:节理面粗糙不平,无擦痕,产状不甚稳定,且延长不远,有时形成不规则树枝状和各种网络状。

表Ⅱ-2    节理几何分类表

分  类

主  要  特  征

根据节理

与岩层产状的关系

走向节理

节理走向与岩层走向大致平行

倾向节理

节理走向与岩层走向大致直交

斜向节理

节理走向与岩层走向斜交

顺层节理

节理面与岩层面大致平行

根据节理与褶皱轴方位之间的关系

纵节理

节理走向与褶皱轴向大致平行

横节理

节理走向与褶皱轴向大致垂直

斜节理

节理走向与褶皱轴向斜交

 

图片2 

(二)节理的野外观察和研究

1.节理的分期:一次构造作用所形成的节理,一般构成一定的组合型式,即组成节理组和节理系。在一个地区的节理一般都是多次构造的产物,工作时就要把不同期次的节理加以区分。节理的分期主要依据两个方面:

(1)根据节理的交切关系

节理错开为后期节理切断前期节理;

节理限制为前期节理限制后节理的延伸;

节理互切为同期节理所形成。

(2)根据节理的配套关系

节理配套是结合地质背景,把各期次的剪节理和张节理按力学性质配套。如一对共轭剪节理及其共生的张节理,组成一套节理。节理分期是在野外观察的基础上进行统计分析,配套后需要到野外进行检验。

在节理统计时要注意研究构造节理与非构造节理。我们研究和统计的对象是构造节理,但对非构造节理能加以区分方能取得正确的结果。非构造节理的特点是:发育范围有限,与各期构造所形成的节理没有规律性的关系,产状不稳定,以张裂为主。

2.不同地质背景上的节理

(1)与褶皱有关的节理

主要发育一组纵张节理,一组横张节理和一对共轭节理(图Ⅱ-3)。纵张节理主要发育于背斜转折端上,在横断面上排列呈扇形,单个节理为尖端向下的楔形;横张节理主要发育在向斜核部。但要注意一个现象,若是在背斜和向斜的倾伏端时两者都可能出现。

图片3 

(2)与断层有关的节理

与断层有关的节理有张节理的剪节理,在断层两侧形成羽状斜列的张节理,常与断层面锐角相交,其锐角指示本盘运动方向。形成的剪节理有两组,其中S1节理与断层面大角度相交,一航不太发育,S2节理与断层面呈小角度相交,交角一般不超过15°,此锐角指示本盘运动方向(图Ⅱ-22)。

(3)区域性节理

这类节理是区域性构造的结果,与局部的褶皱、断层在成因上无关,它的主要特点是:发育广泛、产状稳定、节理规模大,延长可达百余米,间距宽,可切割不同岩层,节理常可构成一定的几何形状。

3.节理的观察记录

首先弄清节理的性质,产出先后,划分组和系,分期配套。记录内容主要为:所处的地层时代、岩性、构造部位、节理的产状、期次、性质、发育情况、节理的密度和节理中有无填充物等。

将野外统计的节理产状要素,分不同的组、系给予以整理绘图。常用的有玫瑰花图、极点图和等密度图等。

二、面理

(一)面理的类型:面理包括的很广,这里仅讨论次生面理(劈理、片理、片麻理和糜棱面理等)。

1.劈理

(1)破劈理:是指岩石中一组密集平行的破裂面,一般与岩石中的矿物排列方向无关,也无新生矿物定向排列。这类劈理一般是由断层和褶皱而形成。

(2)压溶劈理:常见于未变质或弱变质的岩石中。相对劈理石而言,这个空间称之为劈理域,劈理域中物质是由岩石变形过程中,可溶性物质移出,不可溶物质残留下来,形成近平行褶皱轴面,属压性面状构造,见图Ⅱ-4(1)。

图片4 

(3)板劈理:是浅变质岩中广泛发育的一种面理,主要发育于板岩中,在劈理中由细小的片状或板状矿物定向排列。这些矿物用肉眼很难辨别,它是垂直面理的压偏作用的产物。见图Ⅱ-4(2)。

(4)折劈理:是一组平行的剪切破裂面,也称之为滑劈理,应变滑劈理和褶皱劈理。此类劈理通常发育于似层状硅酸盐矿物占优势的各类岩中,它切割先期的面理,也可使先存片状矿物被旋转,旋转到与劈理面平行或近似平行,有时沿折劈理面矿物重结晶定向排列,见图Ⅱ-4(3)。滑劈理的微劈石中可以形成各种形式揉皱(图Ⅱ-5)。

图片5 

图Ⅱ-5 滑劈理结构的各种类型

按照微劈石的结构特征,一般可分为三种类型:膝析式(图Ⅱ-5.A)、揉皱式(图Ⅱ-5B.C)、挠曲式(图Ⅱ-5、D、E)。

2.片理:发育于片岩中的一种面状构造,由片状、柱状、板状或长轴状结晶矿物呈定向连续平行排列而成。通常发育在深变质岩中,也出现与构造岩中。

3.片麻理:发育于片麻岩中一种面桩构造,岩石主要有粒状矿物组成,其中伴有一定量呈不均匀的断续定向分布的片状和柱状矿物,使岩石构成片麻状构造。

4.糜棱面理:岩石经剪切构造变形作用引起矿物塑性或塑——脆性变形,矿物粒度减小和条纹的形成所构成的一种面状构造,它是识别韧性剪切带的重要标志之一。

(二)面理的野外观察与研究

1.在野外工作中如果发现糜棱面理或构造所产生的片岩,标志着该处有韧性剪切带的存在。若因断层所形成的构造片岩,其片岩与断层所夹的锐角,无论在平面上或剖面上都指示对盘运动方向。

2.断层构造可以产生劈理,在韧性剪切中多为流劈理,呈“S”型展布,常于断层呈锐角相交,锐角指示对盘运动方向。脆性断层多产生破劈理,情况比较复杂,其特征与节理形成机理相似。

3.劈理可以见到多种多样的组合型式,如:正扇形、倒扇形,劈理折射、弧形劈理、顺层劈理和层间劈理等,与褶皱关系比较密切的有两种:

(1)轴面劈理:发生在强烈褶皱的岩石里,其轴面与褶皱面的平行程度,取决于岩石的韧性、均匀性和褶皱的开阔和紧闭程度。轴面劈理大多数为流劈理(有时也有片理),若岩石的韧性愈高,均匀性愈好,在褶皱强烈的紧闭褶皱中其劈理面愈近于平行褶皱面(图Ⅱ-6)。

图片6 

(2)扇形劈理:劈理在韧性强的背斜岩石中形成倒扇形,若是脆性岩石则形成正扇形(图Ⅱ-7)。在脆性与韧性岩石相间的情况下则形成正、倒扇形组合的形态。

图片7 

三、线理

(一)线理类型

1.小型线理

(1)拉伸线理:是由砾石、鲕粒、岩屑、矿物颗粒或矿物集合体被拉长平行定向排列而成(图Ⅱ-8.a)。

(2)矿物生长线理:矿物生长线理由针状、柱状等矿物定向排列构成(图Ⅱ-8.b.c)。

它们都是岩石在变形和变质过程中压溶和重结晶作用的结果。

(3)皱纹线理:主要出现在先存鳞片变晶结构的岩石中,由早期劈理或片理揉皱的平行定向构成(图Ⅱ-8.d)。

(4)交面线理:是指层理与面理的交线或面理与面理的交线(图Ⅱ-8e)。它们通常与褶皱作用有直接关系,往往平行于褶皱枢纽。

2.大型线理

(1)石香肠构造构造:又称布丁构造,是在软、硬相间的岩层中,受到垂直或近于垂直岩层的挤压力而形成。软岩层被挤压向两侧塑性流动,夹在其中的强硬岩石被拉伸或拉断,形成各种形式的断块,即石香肠。对于石香肠必须从三维空间进行认识(图Ⅱ-9),其长度(b)、宽度(a)、厚度

(c)、以及横间隔(T)和纵间隔(L)诸要素来确定。对于石香肠构造的三维空间形态一般不易观察,所见者多以剖面描述较多,它可以在剖面上形成矩形、菱形和藕节形等石香肠(图Ⅱ-10)。这里说明一点,若见到上述情况后必须填重对待,见到的只是a轴和c轴,必须有b轴存在时方可确认为是石香肠构造。石香肠一名词来源于欧洲,在欧洲的香肠不是中国式的成串香肠,而是相当把中国的成串香肠单节分开后再平行排列,好象一只手的手指排列型式。所以在确定石香肠构造时一定要从三维空间来认识。

(2)窗棂构造

窗棂构造是强烈褶皱岩层中呈一系列的圆柱体或波状元起伏的浑圆棂柱,有时表面被磨光蒙上一层构造成因的应力矿物外膜。多数窗棂构造由强硬岩层强烈卷曲而成,按其形态和成因可分为以下三类:

A、节理式窗棂构造:变形受纵张节理所控制,经常发育在较厚的强硬岩层转折端(图Ⅱ-11.a)。

B、肿瘤式窗棂构造:发育在韧性较大的岩层中,当岩层受到顺层挤压缩短时与软岩层接触的较厚岩层层面上常铸成波状背形,软岩层则在背形之间相应的发生紧闭褶皱楔入(图Ⅱ-11.b)。

C、褶皱式窗棂构造:主要发育在较薄的岩层里,实质是一系列粘形圆柱状寄生褶皱(图Ⅱ-11.c)。

图片8 

图Ⅱ-8构成线理的物理性特征

(据特纳等1963)

(a)等到轴颗粒拉长域的优选方位构成的线理(b)柱状颗粒的线状优选方位所构成的线理(c)板状颗粒的线状优选方位所构成的线理(d)S-d面小揉皱所构成的线理S-面所构成的线理

图片9 

图Ⅱ-9  香肠构造的要素及其反映的应力方位(据马杏垣)

a-石香肠的宽度    b-石香肠的长度

c-石香肠的厚度,L-纵间隔,T-横间隔

图片10 

图Ⅱ-10  北京西山的各种石香肠断面形态

(据马杏垣.1965)

(a)矩形石香肠  (b)菱形石香肠  (c)节状石香肠  (d)梯形石香肠  (c)不规则状石香肠

图片11 

窗棂构造和石香肠构造两者的长轴都代表了变形椭球体的y轴,故属B型线理。但前者反应了平行层理的缩短,而石香肠构造则反应了垂直层理的压缩。

(3)杆状构造

杆状构造是由石英或成分单一的岩石组成的棒状体。此棒状体常产出于变质岩内小褶皱的转折端,也可产于断层带的石英砾岩或石英岩中,常成带成束出现,典型杆状构造是石英杆状构造(图Ⅱ-12)。石英棒的物质来源可以是早已存在的石英脉或硅质岩石,也可以是变质过程中分泌出来的石英脉集中于褶皱转折端的低压带中,因辗滚而形成石英棒。石英棒断面呈近圆形,直径常数厘米,也有几十厘米或更大些。杆状构造主要形成于强烈褶皱作用和辗滚作用,也可以是断层辗滚作用而成。其运动方向与延伸方向相垂直,因此它是平行于B轴的线理。

图片12 

(二)线理的野外观察研究

线理的形成与变形的温压条件及变形环境密切相关,可以在不同的条件下产生不同的线理,它们和面理不同的是可穿相产生,但总体上看仍有一定的规律性(表Ⅱ-1)。

1.线理与褶皱的关系

线理与褶皱关系十分密切,早期的交面线理、窗棂构造、石香肠构造、杆状构造等在一般情况下这些构造的b轴与大型构造的褶皱轴相平行。而卵石、鲕粒的拉伸线理以及矿物线理和大型构造的褶皱关系较为复杂。在一些情况下线理可以和褶皱呈平行关系,而另一种情况下可以是垂直关系,正因为如此对待这部分线理应当慎重观察研究。

2.线理与韧性剪切带的关系

线理对于研究韧性剪切十分重要,在韧性剪切带中不论是矿物拉伸线理、还是矿物生长线理,它们一律与韧性剪切带的运动方向相平行,甚至一些卵石拉长线理也不例外。