学习任务不同地质背景上发育的节理识别

如题所述

在地壳运动形成褶皱和断层的过程中,会产生与褶皱、断层在空间和时间上都有密切的联系的节理。识别与分析这些不同地质背景下发育的节理对研究区域构造具有重要意义。

一、与褶皱有关的节理的识别

前已叙及,纵弯褶皱作用与横弯褶皱作用成因不同,所形成的节理性质亦明显不同。即使是纵弯褶皱的不同发育阶段及在不同的构造部位发育的节理性质也不同。

在自然界中纵弯褶皱发育的节理分别有纵节理、横节理、斜节理。

(一)纵节理

纵节理就是与褶皱轴平行,发育在背斜转折端和褶皱两翼,分别有纵张节理、纵剪节理。

1.纵张节理

纵张节理的应力状态是:σ1直立或近直立;σ2水平纵向(平行枢纽);σ3水平横向(垂直枢纽)。

纵张节理主要发育于背斜转折端处,在褶皱横截面上呈扇状排列,单条节理呈楔形。随着背斜的不断隆起,纵张节理也不断由外向内发展,易造成背斜顶部岩石(层)破碎,形成小型地堑,遭风化剥蚀后则形成低洼地势,即所谓的地形倒置现象。

2.纵剪节理

纵剪节理主要发育在褶皱的两翼,它在平面上与褶皱轴平行,在剖面上与褶皱轴面呈扇形。此外,由层间的滑动亦可产生剪节理,称为层间剪节理,亦称同心剪节理(图5-18,图4-22)。

图5-18 剖面共轭剪节理系示意图

(二)横节理

横节理与褶皱轴垂直,节理性质为张节理,故也称横张节理。它是岩石(层)受压未弯,平行压力方向发生的,在褶皱过程中,受轴向拉伸晚期倾伏端拉伸的产物,应力状态:σ1水平横向,σ2直立,σ3水平纵向。

利用横张节理(断层)的倾角可确定褶皱枢纽的倾伏角:90°-α=β,即张节理倾角α与枢纽倾伏角β互为余角,而倾伏向与倾向(张)互为补角。例如,横张节理产状175°∠70°,则褶皱枢纽倾伏为355°∠20°。

亦有人认为横张节理主要发育于向斜核部,纵张节理在背斜转折端。但在周口店等地可见纵张、横张节理都发育在背斜倾伏端处。

(三)斜节理

斜节理与褶皱轴斜交,节理性质为剪节理,故也称斜剪节理。

斜剪节理按其成因分前、后两期。所谓前期斜剪节理是指在褶皱之前,在平面上出现的共轭节理,俗称为第一组X节理系,亦称斜向共轭剪节理系(图5-19);所谓后期斜剪节理是指在褶皱形成之中或之后,在剖面上构成的X型共轭节理,俗称第二组X节理系,也称纵向共轭剪节理系(图5-20)。

图5-19 平面共轭剪节理系示意图

图5-20 第二组X 节理系(剖面)

斜剪节理与褶皱轴向斜交,两组剪节理的交线代表σ2,其锐角平分线为σ1的方位。褶皱上斜向共轭剪节理,即可是局部应力引起的,也可区域作用力(即引起褶皱的应力)引起的,至少褶皱翼部的斜向剪节理上主要是在区域作用力下形成的。如图5-21中发育的斜向共轭剪节理其锐角平分线与褶皱轴向的关系。在背斜轴部发育的斜向共轭剪节理其锐角平分线与褶皱轴向平行(图5-21左);在向斜核部发育的斜向共轭剪节理其锐角平分线与褶皱轴向垂直(图5-21右)。这些现象的出现都说明是局部应力场引起造成的。

图5-21 纵弯褶皱作用形成的背斜和向斜节理发育示意图

以上是一次褶皱作用中可能形成的几组节理,这几组节理并不一定在一个褶皱里都发育。需指出,岩层在褶皱前处于水平产状时,尤其是长期处在近水平产状的地台沉积盖层,总是有节理发育,这些节理在后期的褶皱作用中可被保留或被改造利用。此外,褶皱形成后的构造作用,还会形成新的节理。因此,分析与褶皱有关的节理及其分期配套时,应结合区域构造变形史,切忌把不同地壳构造阶段中形成的节理都作为一次褶皱作用的产物。

(四)环状放射状节理

在横弯褶皱作用形成的穹状背斜上,其穹拱顶部处于拉伸应力状态,σ3水平,σ1直立,σ2水平。当上拱力强时,常常形成一系列放射状(爆炸型)张节理。当上拱力较弱时,则形成环状(温柔型)张节理,并在地表常表现为放射状水系和环状水系。

二、与断层有关的节理的识别

它是由于断层相对位移派生的小节理,常常分布在断层一侧或两侧,并可指示主断层的位移方向和主断层的产状。

(一)羽状张节理

羽状张节理常与主断层成锐角相交(图5-22),与断层相交的锐夹角(锐角>15°或<45°)方向,示断层本盘动向。

图5-22 羽状张节理实景

羽状张节理的应力状态:节理面与断层面的交线方向代表主应力σ2的方向,最大主应力σ1平行于张节理面。因此羽状张节理在分析断层两盘相对运动时的应力状态上具有一定意义。

(二)派生剪节理

断层两盘相对运动时,会产生局部应力场,可以形成两组剪节理,一组剪节理(S1)与主断面成大角度(>45°)相交,一般不太发育;另一组剪节理(S2)与主断面成小角度(<15°)相交,相当于剪切羽裂,它与主断面所夹锐角尖示本盘动向(参见图6-51)。

(三)伴生剪节理

在形成断层的统一构造应力场下,可以形成两组剪节理,一组与主断面平行,这组剪节理的产状基本上与断层的产状平行。因此野外在主断层的覆盖区的旁侧(山边),可利用此节理产状确定主断层产状。另一组与主断面斜交(图5-23),

在理想状态下,在正断层中,σ3水平与断层走向直交,σ1直立,σ2水平;在逆冲断层中,σ1水平与断层走向直交,σ3直立,σ2水平;在平移断层中,σ1水平并与断层走向以小于45°的交角相交,σ2直立,σ3水平(图5-23)。

图5-23 与正断层(A)、逆断层(B)和平移断层(C)伴生的节理

(据M.Mattauer,1980)

三、与区域构造有关的节理的识别

通过卫片解译存在着规律性展布的节理,它们受区域构造控制和区域性构造应力场影响,这类节理称为区域性节理。

地壳表层广大地区存在着规律性展布的区域性节理,此节理与前叙的褶皱及断层在成因上没有直接联系,它是区域地壳运动的结果,特别是在岩层产状稳定的地台区,岩层产状近水平古老地台上,这类节理极为发育。如我国广西河池西南地区,上古生界石灰岩地层中,广泛发育一套走向为NE60°,NW300°的一套X型节理,而河池以西上古生界石灰岩地层中又发育NE50°,NW3350°两组节理,这些节理间距宽而稳定,不受局部褶皱和断层的影响,在上千平方千米的范围内广泛产出。区域性节理若被后期岩浆充填,则形成有规律排列的岩墙群,如安徽桐城、大别山太古宇一套地层中顺一组节理发育密集排列成带的北东向正长岩岩墙群。

区域性节理常有如下特征:

(1)分布广泛、范围大、延伸长、规模大。

(2)垂直地表以剪节理为主,常呈X型,其两组交切线(B轴、σ2)代表应变本椭球体的B轴,应力椭球体中间应力轴σ2。区域性剪节理亦可呈雁列排布。

(3)区域性剪节理相邻间距大且具有等距性。

(4)区域性节理不仅延伸长且穿透性亦强,常控制地表水系格局。

(5)区域性节理是地壳运动水平侧压作用所形成的。如我国两大区域性剪切系统(图5-24)以贺兰山、秦岭、龙门山、鲜水河等为界线,将中国分为东西两部,西部地区为北北西、北东东剪切系统(相当于大向斜),而东部为北北东、北北西剪切系统(相当于大背斜),这也是我国地质构造格局的真实写照。

图5-24 中国两大剪切系统示意图

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
相似回答