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地质知识--节理(一)

2024-01-21科学

一、压性节理缝合线构造

缝合线构造是一种与节理相近似的小型构造(图5-18)。沉积岩中缝合线一般顺层理产出,常见于不纯灰岩中,在我国南方三春系等灰岩中广泛发育。缝合线是在非构造的荷载重力下压溶作用的结果。缝合线不仅顺层理产出,也有与层理斜交或直交的。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。所以缝合线构造的形成总是经过两个阶段,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,难溶组分则残存聚积,以致原来平直的面转化成无数细小尖峰突起的缝合面。在许多大理岩中,经常会见到压溶作用引起的缝合线。剖面上缝合线的几何形态表现为柱状和锥状等多种形式。

缝合线构造与主压应力轴直交,即主压应力轴与缝合线锥一致(图5-19)。因此缝合线构造在一定程度上有助于我们分析其所在部位的应力状态。

二、羽饰

羽饰是发育于节理面上的羽毛状精细饰纹,是构造应力作用下形成的小型构造。羽饰构造句括羽轴、羽脉、边缘带、边缘节理和陡坎等几个组成部分(图5-20,图5-21)。边缘带由一组雁列式微剪裂面(边缘节理)和联结其间的横断口(陡坎)组成。

羽饰构造产于多种岩石之中,以砂岩等碎屑岩中最为常见,也见于细粒变质沉积岩中,甚至见于玄武岩等岩浆岩中。羽饰构造规模较小,宽度一般为数厘米至数十厘米,也有宽达数米者。规模大小与岩石的粒度有关。粒度愈小,羽饰愈小,羽脉愈细,颗粒愈均匀,发育的羽饰愈完美。

羽饰构造有多种形式,最常见的是人字形,有时旱放射状或环状,或构成复合过渡形式。决定羽饰几何形态的因素有裂源点的位置、岩石性质、层厚、层面约束条件以及作用力。

羽饰构造的形成机制,一直是一个争论问题,主要有张裂说、剪裂说、张剪复合说三种观点,还有多因论。张裂说认为羽饰构造所在的主节理为张裂面,依据是节理面上羽饰完好,没有任何剪切滑动迹象,金属材料的脆性试验的纯张破裂面上就显示出良好的羽饰构造。剪裂说认为,节理团合时的雁列微裂隙是剪切机制的显明标志。由于羽饰所在的节理面是剪应力刚刚达到或略微超过岩石破裂强度而立生的萌芽剪裂面,因尚未滑动而保存羽饰。也有人认为羽饰构造是张剪性裂面;或者是分别由不同力学机制引起的,既有张裂,也有剪裂,或复合性质裂面。

羽饰构造一般发育于浅层次的脆性状态岩石中,并且可能是在快速破裂中形成的。羽脉发散方向指示节理的扩展方向,羽脉收敛汇聚方向和人字形尖端指向裂源点。边缘带的边缘节理及陡坎与微剪羽列和反阶步类似,显示出剪切力偶方向。因此,羽饰构造有助于节理配套,在某种程度上也有助于分析节理的力学性质。

三、节理脉的扩张和充填作用

1.扩张脉和非扩张脉

节理常常由矿物质充填而形成岩脉。最常见的充填物是石英或方解石等。充填物质有外来的、有自围岩因压溶作用析出的,也有一些岩脉是溶液与围岩交代形成的。溶液侵人节理空间并使节理两壁张开而形成的岩脉,称之为扩张性岩脉:如果由溶液与围岩交代而占有空间形成的岩脉,称之为非扩张性岩脉(图5-22)。

2.裂开--愈合作用

在天然构造变形岩石中,常常有被硅酸盐或碳酸盐等充填的岩脉(图5-23)。这种节理脉的充填常常是一个持续反复增生的过程。先形成一个窄的裂缝,然后其张开的空间被结晶物质所充填愈合。这种反复裂开、愈合的增生作用,称为裂开一愈合作用(J.C.Ramsay,1980)。在裂开一愈合过程中,后续的裂开发生在已愈合裂缝的边界,因为这里是岩石的力学薄弱面。节理充填物的晶体常常显示纤维状或柱状的结晶习性,脉内矿物的结晶方向与应力作用方式和方向有关(图5-24)。受垂直岩脉走向的张应力作用的岩脉其内矿物晶体垂直岩脉的脉壁生长:而受平行岩脉走向的剪应力作用,脉内矿物晶体长轴与脉壁斜交。充填脉的愈合物质来源于脉壁岩石。