节理

第五章节理构造一、主要内容节理及其特征，节理的分类，剪节理与张节理的特征，节理的组合，构造节理分布的基本规律，节理的观测与研究。二、基本要求l、明确节理的概念及节理的基本特征。2、了解原生节理的基本类型。3、掌握构造节理的分类。4、牢固掌握扭节理和张节理的主要特征。5、掌握构造节理分布的基本规律。6、掌握节理的分期与配套。7、通过实习学会节理资料的整理和制图。第一节节理及其特征岩石在断裂阶段产生的构造统称为断裂构造。根据断裂构造两侧岩石沿着断裂面有无明显的相对位移，可将断裂构造分为节理和断层两种基本类型。节理是岩石受力发生破裂，沿破裂面两侧的岩石没有发生明显位移的一种断裂构造现象，也称裂缝或裂隙。节理发育的基本特征是分布的普遍性，发育不均性，以及方向性和组系性。节理即是油气运移的通道，又是油气聚集的空间。在碳酸盐岩地区，裂缝型油气藏占有相当重要的地位。第二节节理的分类节理可分为原生节理和次生节理两种，前者是指在成岩过程中形成的节理，后者则指在岩石形成以后由于某种原因而形成的节理。次生节理包括构造节理和非构造节理。构造节理是由构造运动形成的，也称内生节理。根据力学成因，构造节理可分为：剪节理，张节理、压节理。剪节理：由剪裂面进一步发展而成，一般是两组同时出现，相交成“X”型，称共轭剪节理或“X”型剪节理。张节理：在垂直于张应力的方向上，由于应力超过了岩石的抗张强度而产生的脆性破裂面。压节理：直接形成节理的应力只有剪应力和张应力两种，压应力不能直接形成节理。但是，在水平挤压状态下形成的剖面“X”型剪节理，作用到节理面上的应力可以分解为垂直节理面的压应力和平行节理面的剪应力，故在剖面上的应力状态为压剪性，在平面上看，压应力垂直于节理的走向线，其力学性质应属于节理。节理的几何分类根据节理与所在岩层产状要素的关系，构造节理可分为：走向节理、倾向节理、斜向节理，顺层节理。根据节理走向与区域构造线的关系，构造节理可分为：纵节理，横节理、斜节理。第三节剪节理与张节理的特征剪节理的主要特征：1、产状稳定，延伸较远，穿越岩性显著不同的岩层时，其产状可能发生改变。2、剪裂面平直光滑，可切过砾石等，可有少量位移。3、剪裂面上常有擦痕、磨擦镜面。4、剪节理一般发育较密，常密集成带。硬而厚的岩石中的剪节理间距大于软而薄的岩石，剪节理发育的疏密还与应力作用情况有关。剪节理的羽列现象5、剪节理常呈现羽列现象，往往一条节理由若干条方向相同，首尾相近的小节理呈羽状排列而成。扭动实验形成的两组剪节理，其中一组呈羽列现象，与扭动面的夹角不超过24度，指向本盘扭动方向，两组之间的夹角约为62一64度。剪节理羽列现象实验模拟剪节理羽列现象实验模拟剪节理羽列现象剪节理尾端变化形式6、剪节理两壁之间的距离较小，常呈闭合状。7、剪节理的尾端变化有：折尾、菱形结环和节理叉。8、剪节理的发育具稀密的等距性。石门寨亮甲山组灰岩节理山羊寨亮甲山组灰岩裂缝湖北省某地砂岩中张节理的羽列现象张节理的主要特征：1、产状不甚稳定，往往延伸不远即行消失。单个张节理短而弯曲，若干张节理常以侧列关系出现。宁芜侏罗系砂岩中张节理的不规则弯曲江苏江宁地区追踪张节理控制的矿脉2、张节理面粗糙不平，发育在砾岩中的张节理往往绕砾石而过。张节理常追踪已形成的两组剪节理而呈有规则的锯齿状，称为追踪张节理。3、垂直张节理面方向上往往有轻微的位移，但节理面上一般没有擦痕。4、张节理一般发育稀疏、节理间距较大，很少密集成带。5、张节理常呈开口状或楔形，节理两壁之间的距离较大。张节理尾端变化形式6、张节理的尾端变化形式：树枝状分叉和杏仁状结环。潮水峪亮甲山组灰岩方解石脉潮水峪亮甲山组灰岩裂缝第四节节理的组合节理组：由同一时期，相同应力作用下，产生的方向相互平行或大致平行的一排节理组合而成。如平行型、斜列型。节理系：由同一时期，相同应力作用下，产生的两组或两组以上的节理组合而成。如‘X”型、环型，放射型等。北京周口店奥陶系白云岩中出现的节理羽列现象纵弯褶皱中节理的发育第五节构造节理分布的基本规律1、与水平挤压力形成的褶皱有关的节理平面共轭剪节理系：产状平缓的岩层受到侧向水平挤压力作用，若压应力强度不能使岩层发生破裂，在岩层弯曲之前，往往先形成直立的一对共轭节理，可称为早期平面‘X”型剪节理。此时，应变B轴直立、A轴和C轴水平，锐夹角指向挤压方向。当应力继续作用，使岩层弯曲形成褶皱时，同样可以产生平面共轭剪节理，可称为晚期平面“X”型剪节理。在背斜岩层的上弯部分出现了垂直枢纽方向的张应力，因而应变C轴平行于枢纽方向，A轴垂直于枢纽方向，共轭剪节理的锐夹角指向枢纽方向。在向斜中，由于局部压应力与区域挤压方向一致，两组平而共轭剪节理的钝夹角仍旧指向枢纽方向。晚期平面“X”型节理的发育分布剖面共轭剪节理系：在挤压力持续作用下，岩层褶皱发展到一定程度，导致局部应力场发生变化。应变A轴由原来的水平位置转到直立位置，B轴则变为水平并与枢纽平行，形成剖面“X”型剪节理，也称纵剪节理。节理面的倾角一般较平缓。横张节理：发育于岩层弯曲前的横张节理，常追踪早期的两组平面‘X”型剪节理而呈锯齿状延伸。发生于岩层褶皱后的横张节理有两种：一种在向斜部位，往往追踪晚期的平面“X”型剪节理呈锯齿状延伸，另一种是在背斜的一端或两端明显倾状部位，由沿枢纽方向的拉伸应变而产生，其不呈锯齿状延伸，节理面与层面垂直，节理倾向与枢纽倾伏方向相反，二者倾角互为余角。纵张节理：其发育与背斜上层拱弯部位的局部张应力直接作用有关。其走向平行于褶皱枢纽方向，节理面垂直于层面，并常呈上宽下窄的楔形开口，一般在脆性岩层中发育较好，但沿走向延伸不远。纵张节理也可追踪背斜拱弯部位的两组晚期平面‘X”型剪节理而呈锯齿状延伸。层间剪节理：层间节理的发育与褶皱两翼层间滑动诱导的局部扭应力有关。在脆性岩层中形成一组与岩层层面斜交的剪节理，其走向平行于褶皱枢扭方向，与岩层面的锐夹角指向邻侧岩层的滑动方向。还可产生旋转剪节理和同心状扭节理，前者的方位大致垂直于层面，后者则平行于层面。晚期平面“X”型节理分布实例2、与垂直挤压力形成的褶皱有关的节理由于岩层表面各个方向上普遍经受张应力的作用，从而形成环型张节理系和放射型张节理系。总之，背斜的以下部位往往是节理分布的密集带：(1)枢纽或轴的延伸方向；(2)构造高点的范围之内；(3)枢纽发生弯曲的部位；(4)倾伏端；(5)岩层倾角突然变陡的地带。3、节理与断层的关系断层附近节理的数量显著增加，密度相对增大，因为断层的形成是应力集中的结果。断层附近节理带的宽度加大。因为断层两盘在错动过程中，派生次一级应力。在断层的端点，拐点，交汇点、分支点和错列点最容易出现新的节理。4、岩石力学性质对节理的影响沉积岩的力学性质主要受控于岩石的成分和结构，岩层的厚度及岩系组合等。几种常见的沉积岩的节理发育程度由多到少依次为：白云岩、石灰岩、粉砂岩，粘土岩，盐岩、无水石膏。化学岩的节理发育程度与结晶程度有关，粗晶大于细晶，结晶不均匀者大于结晶均匀者。碎屑岩的节理发育程度与粒度、胶结物成分和胶结程度有关。厚度较大的岩层，节理较少，厚度较薄的岩层，节理发育较多。脆性岩层节理发育，塑性岩层节理则不发育。第六节节理的观测与研究节理研究的目的在理论上，配合褶皱与断层的研究，以分析构造应力场，阐明构造的分布和发展规律，对石油来讲，确定与石油有关的节理密集带，从而确定可能的油气高产区。对单个节理的观测内容包括：节理的产状、长度和宽度、穿层和分枝情况，节理在平面上和剖面上有关力学特征的各种现象，节理的充填物及其充填程度等。节理切断错开现象节理的分期：就是区分不同时期形成的节理的先后关系。常利用切断错开，限制中止、相互切错等现象。节理的限制中止现象节理的相互切断错开现象羽列共轭节理的配套组合节理的配套：是找出反映区域构造应力作用的各种不同类型、不同序次和不同级别的节理，将它们作为一个整体进行研究，推导出区域构造应力作用的方向。重要的是确定剪节理的共轭关系。节理走向玫瑰花图节理倾向倾角玫瑰花图节理极点图节理等密度图中坝气田须二段岩石应力分布图岩层弯曲后的断裂单元中坝构造须二段顶面纵向曲率分布图声波时差曲线在裂缝发育处产生周波跳跃水平缝FIL示意图斜交缝FIL示意图