实验变形岩石低温破裂作用的微观机制

通过对湿度和压力分别达300℃和3GPa干条件下实验变形的一系列花岗岩样品的系统光学和扫描电镜显微构造分析,识别出了几种具有不同特点及不同变形机制的显微破裂型式:a.微破碎带;b.微透镜带;c.短程破裂;d.扭折带破裂;e.粒内破裂;f.颗粒边界破裂。评价了它们与高压型和低压型破裂的显微构造对应性,认为a和f是低压破裂的特征性构造型式;b、c和d在高压破裂中最为典型;而e则可以出现在两种破裂型式中。本文阐述了破裂作用的微观机制,包括破裂的成核、扩展、生长和连接。破裂作用、由破裂诱发的脆性破裂和碎裂流动在目前实验变形条件下占主导地位,而在相对较高温条件下晶质塑性也起着一定的作用。破裂作用的成核可以始于颗粒边界,而引起摩擦颗粒边界滑移,也可以始于相邻颗粒或晶内包体颗粒的一些端点,或始于晶内双晶和解理面。破裂的生长和扩展一般是由于一些破裂的侧向延伸、相近破裂系统的联合和不同破裂系统的转变。低压样品的最终破裂一般归咎于一些贯穿性微断层的出现及主断层附近微破裂群的产生,微破碎角砾岩是其主要构造岩类型,类似于天然张性断层带构造;而沿主高压破裂附近却从未见到这种微破裂群的出现,主要表现为主破裂面及一些均匀分布的短程破裂构造, 典型构造岩为构造透镜体, 类似于天然压性与压扭性断层构造。两种破裂在成核、扩展与位移发育诸方面表现出的差别有助理解它们在声发射方面的差异。     

1976年龙陵—潞西7.3、7.4级地震的共轭破裂及其极限主应力

一、引言共轭破裂构造由相互交叉的两组断裂组成,在地壳岩石中十分常见。李四光称其为“棋盘格式构造”;张文佑称其为“X”型构造系,并做出共轭破裂构造形成的实验;丁国瑜认为,我国广大区域普遍存在现今正在活动的北东和北西方向共轭的地壳破裂网络图像:张四昌对我国11次强震共轭破裂构造特征进行了总结,认为主震前后出现与主     

实验变形岩石低温破裂作用的微观机制

通过对温度和压力分别达３００℃和３ＧＰａ干条件下实验变形的一系列花岗岩样品的系统光学和扫描电镜显微构造分析,识别出了几种具有不同特点及不同变形机制的显微破裂型式：ａ．微破碎带;ｂ．微透镜带;ｃ．短程破裂;ｄ．扭折带破裂;ｅ．粒内破裂;ｆ．颗粒边界破裂。评价了它们与高压型和低压型破裂的显微构造对应性,认为前述ａ和ｆ是低压破裂的特征性构造型式,ｂ,ｃ和ｄ在高压破裂中最为典型,而ｅ则可以出现在两种破裂型式中。研究了破裂作用的微观机制,包括破裂的成核、扩展、生长和连接。破裂作用、由破裂诱发的脆性破裂和碎…     

赫兹破裂：一种被忽视的构造

赫兹破裂在工程和材料领域一直备受关注,但其在地质学领域的应用还很少,远未像里德尔破裂那样熟知。从微观尺度到露头尺度,从板块尺度到行星尺度,赫兹破裂在自然界都广泛存在。赫兹破裂作为一种点接触破裂区别于常见的里德尔剪切破裂。它们均是自然界中特殊而又普遍发育的破裂形式,代表了不同的边界和应力条件。典型的赫兹破裂属于弹性变形范畴,由于点接触而在三维空间中形成特征的锥形破裂,在平面上则表现为放射状及环状破裂。在剖面上锥形破裂一般会出现一定角度的拐折,下段破裂与接触面的角度变大,是锥形破裂的典型特征之一。在地质学领域,赫兹破裂有着重要的指示意义,可以表征物质的韧性(toughness)、解释环状和放射状构造、解释锥状以及弧形破裂成因与样式、判断冰川以及断层的运动学特征、区分不同破裂机制形成的新月形构造等,也可以应用于恢复沉积环境以及判断成岩过程中或者构造变形过程中的古应力及其方向。板块碰撞过程中,在特定环境下也可形成赫兹破裂,因此该类型破裂将会有助于我们理解一些断层的成因、发展以及大陆的变形,同时为类地行星(卫星)表层的构造提供解释方案。     

赫兹破裂：一种被忽视的构造

赫兹破裂在工程和材料领域一直备受关注,但其在地质学领域的应用还很少,远未像里德尔破裂那样熟知。从微观尺度到露头尺度,从板块尺度到行星尺度,赫兹破裂在自然界都广泛存在。赫兹破裂作为一种点接触破裂区别于常见的里德尔剪切破裂。它们均是自然界中特殊而又普遍发育的破裂形式,代表了不同的边界和应力条件。典型的赫兹破裂属于弹性变形范畴,由于点接触而在三维空间中形成特征的锥形破裂,在平面上则表现为放射状及环状破裂。在剖面上锥形破裂一般会出现一定角度的拐折,下段破裂与接触面的角度变大,是锥形破裂的典型特征之一。在地质学领域,赫兹破裂有着重要的指示意义,可以表征物质的韧性（toughness）、解释环状和放射状构造、解释锥状以及弧形破裂成因与样式、判断冰川以及断层的运动学特征、区分不同破裂机制形成的新月形构造等,也可以应用于恢复沉积环境以及判断成岩过程中或者构造变形过程中的古应力及其方向。板块碰撞过程中,在特定环境下也可形成赫兹破裂,因此该类型破裂将会有助于我们理解一些断层的成因、发展以及大陆的变形,同时为类地行星（卫星）表层的构造提供解释方案。     

九寨沟7.0级地震的地震断裂及震源破裂的构造动力学机理研究

本文针对九寨沟7.0级地震的发震构造及震源破裂的构造动力学问题,从地质调查、测试与震源构造动力学理论分析相结合的角度阐明:此次地震发生在处于高法向应力左旋剪切受力状态的岷山隆起带北端与西秦岭地槽褶皱带之南缘文县-玛沁断裂相交汇部位;沿"九寨天堂"-震中-五花海以及上四寨村-中查-比芒一线发育的两条具有构造破裂特征的NW向地裂缝带,是"隐伏状"地震断裂错动造成的地表同震破裂,前者是本次地震的控震构造,后者是NW向断层的次级同震复活及扩展;此次地震的震源断层错动过程受NW331°走向的陡倾角（∠87°）断层节面控制的走滑型剪切破裂,断裂两端的剪切破裂表现出持续扩展趋势;震源构造动力学过程实质上是地壳深部沿NW方向左旋剪断"凸出体";地震断裂带两端破裂扩展的持续发展,将导致地壳"凸出体"逐步剪断贯通。     

基底构造对矿床定位的控制机制:焦家金矿带构造应力转移模拟

大型-超大型金矿床具有群聚产出的空间分布规律,这种空间产出规律与断裂带的渗透性结构有关。通过应力转移模拟,计算库伦破裂应力(CFS)的变化值,获取断裂带渗透性结构可以为成矿流体通量及其中金属沉淀成矿概率提供半定量约束。胶西北焦家金矿田是我国第一个千吨级金矿田,其内金矿化严格受NE-NNE向的焦家断裂带构造控制,而其深部隐伏的近EW向基底构造带对成矿的贡献尚不明确。为此,我们根据地球物理资料解译的基底构造带空间形态,通过三维有限元模拟计算基底构造带对理想模型和焦家断裂带内库伦破裂应力变化的影响,探讨基底构造对矿床定位的控制机理。研究表明,EW向基底构造带对区域库伦破裂应力的变化有明显影响,模拟结果图像可视作该深度上NE-NNE向浅表断层和EW向基底构造带分别引起的库伦破裂应力变化之和。成矿深度上某一点因基底构造带活动引起的库伦破裂应力变化的值与基底构造带埋深与成矿深度间距的平方呈反比。当基底构造带和浅表断层运动方向指向同一象限时,基底构造带和浅表断层交汇部位的库伦破裂应力变化值相对减小;而基底构造带和浅表断层运动方向指向不同一象限时,基底构造带和浅表断层交汇部位的库伦破裂应力变化值相对增大。焦家金矿带内基底构造带在成矿期发生右行为主的走滑活动,滑动侧伏角不大于30°,滑动位移量略大于浅表的焦家断裂带。基底构造带在成矿期的再活动导致在其与浅表断裂交汇部位形成构造节点(如新城、焦家),引起该处断层破裂的传播受到阻滞,库伦破裂应力增大,而岩石破碎,有利于高渗透性的裂隙-网脉系统的发育和大型-超大型金矿床的产出;在远离焦家主断裂带的前孙家、洼孙家等部位,浅表断裂引起的库伦破裂应力变化不明显,而基底构造带引起的库伦破裂应力变化占主导,发育高渗透性裂隙-网脉系统的发育和中-小型金矿床(点)的产出。基底构造带的空间展布及其埋深与成矿深度的间距可作为评估区域成矿潜力的重要因素,EW向基底构造带与NE-NNE向浅表断层的交汇部位是重点靶区,且基底构造埋深与成矿深度的间距越小则发育金矿床的概率和规模越大。     

2001年东昆仑地震（Ms=8．1）不对称的同震地表破裂构造——单侧块体运动为主及青藏高原内部物质向东滑移的证据

通过对 2 0 0 1年 11月 14日发生的东昆仑地震 (Ms=8.1)地表破裂带的野外考察 ,发现沿东昆仑断裂带发育一类不对称的同震地表破裂构造 :单侧垂直破裂带的张裂隙构造、不对称式拉分构造以及冻土层范围内的低角度逆冲构造。这些不对称的同震地表破裂构造不仅指示发震断裂为左行走滑 ,而且表明以断裂南侧块体向东运动为主、北侧块体向西甚微运动 (以地震前同地为参照系 )的运动学特征。与 GPS的观测数据结果所反映的运动特征基本一致 ,同时与不对称的区域稳定性相吻合。这种反映单侧块体运动为主的不对称同震地表破裂构造在大陆地震破裂带中是少有的 ,它的发现不仅表明东昆仑断裂以南的青藏高原内部物质向东滑移 ,而且由此认为自全新世以来其向东滑移的速率有可能约略小于 10～ 12 m m/ a,并同时指示断裂南侧相对于北侧为地震地质灾害更严重地域。     

兖腾—徐淮矿区地应力与井筒破裂关系研究

煤矿立井非采动破裂是一种矿井地质灾害,但对于立井破裂的原因有着多种认识,兖腾—徐淮矿区井筒发生破裂后,有一种观点认为造成井筒破裂的原因是该区内水平构造应力大所致,根据该矿区地应力与井筒破裂关系进行的分析研究,论证了该矿区的井筒破裂与水平构造应力并不存在着很密切的联系。     

江西修水下古生界岩层中的水力破裂现象及其意义

本文简要阐述了水力破裂的基本原理和工作方法。通过对江西修水下古生界岩层中的水力破裂现象描述和分类,分析其形成条件和构造环境。指出水力破裂作用在修水地区对多级滑脱构造的研究具有重要意义。     

胶南晚中生代大珠花岗岩岩体的脆性变形机制

在长期变化的构造应力作用下,胶南大珠山花岗岩岩体自早白垩世冷凝冷却以来发生强烈的脆性破裂变形,形成了多样的破裂类型如岩脉、节理和断层。在该岩体冷凝冷却早期侵入的细晶花岗岩脉和稍后形成的N-S向节理组反映出与同期区域构造应力场协调的N-S向挤压作用,而后伴随着揭顶剥蚀,出现了交替变化的构造应力场形成了岩体内主导的NW-NNW向和NE向节理组。整体上,恢复出的岩体内构造应力场发生顺时针方向旋转,最大水平挤压由早期的N-S向偏转为晚期的近E-W向。构造应力场的长期变化、平行节理作用和节理断层化作用造成了研究区复杂的破裂型式和破裂序列。     

黔东南地区金矿控矿构造的空间关系分析

黔东南地区金矿的构造控矿特征明显,所有金矿几乎都分布在背斜构造上,控制金矿产出的构造主要有受顺层滑动和切层破裂构造控制的石英脉、断层破碎带和剪切带等三种类型,以剪切带和顺层破裂构造控制的石英脉对成矿最为有利。这些控矿构造与褶皱作用关系密切,有的控制了褶皱的演化,有的为褶皱过程中形成的的次级构造。笔者在系统研究区内金矿控矿构造特征的基础上,分析了各类控矿构造与褶皱的空间关系,建立了金矿控矿构造的空间关系模式。     

石英组构的动力学分析及其在破裂结构面力学性质鉴定中的应用

在构造体系的研究中,破裂结构面力学性质的鉴定具有十分重要的意义,是划分构造体系、鉴定构造型式的一项基础工作。各种类型的破裂结构面,切割、改造了附近的岩块,使其受到不同程度的构造变动和动力变质作用,形成复杂的构造岩带。构造岩的宏观构造形变,必将导致其内部组分发生相应的变化。诸如-矿物内部的滑移和错位、粒间滑动和旋转、碎裂、重结晶等。      

粤北金鸡岭丹霞地貌发育与地质构造的关系

本文讨论了粤北金鸡岭地区各种破裂构造的特征及其与该区丹霞地貌发育的关系。研究结果表明,近东西向和近南北向的两组构造破裂面控制着该区条、块、面、线和点五种地貌形态的发育,而层状洞穴的发育则与成岩节理有关。沿着构造破裂面的机械崩塌、化学溶蚀和流水冲刷是形成金鸡岭丹霞地貌的三种主要地质作用。通过对各种实际资料的归纳和抽象,笔者还初步建立起金鸡岭丹霞地貌的演化模式,并得出该区丹霞地貌目前整体处于壮年期的认识。     

青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂构造

分析了青海玉树Ms7.1级地震中形成的同震地表破裂分布与构造特征。本次地震造成的地表破裂长达46km,地震造成240cm的最大相对水平走滑错动量,最大垂直错动量60cm。地表破裂所经之处可看到原有断层新近活动的明显迹线。依次分析了按空间尺度划分的4个层次破裂的走向变化、同级破裂排列、破裂末端变化等构造特征。Ⅰ级破裂作为本次地震产生的整个破裂带,总体走向119°,由3段自然分开、左阶斜列的Ⅱ级破裂组成。3段Ⅱ级破裂自NW向SE依次为隆宝镇段、结古镇段和禅古寺段,破裂性质总体以左旋走滑为主,各段略有不同。各Ⅱ级破裂带内部,分别由若干Ⅲ级破裂段落组成,总体呈现右阶斜列排列模式。Ⅲ级破裂本身由一系列简单的Ⅳ级破裂雁列或羽列右阶斜列构成。不同层次的地表破裂具有简单剪切构造带的变形特征,共识别出R、R’、Y、T和P五组基本破裂面。其初始破裂面展布特征可以用库伦破裂准则来解释,其中岩土体材料的内摩擦角大致为26~44°。各级破裂端部出现分叉、转向及逐渐消失等变形特征。     

三维构造应力场数值模拟在含油气盆地构造裂缝分析中应用初探

在三维构造应务场数值模拟的基础上,依据岩石破裂准则、岩石内各点单位体积的形变比能分别进行目标层构造裂缝发育程度与岩石破裂系数、应变能之间定量关系研究、探索三维构造应力场数值模拟在含油气盆地裂缝分析中应用的思路方法。     

侧向挤压下粘土破裂实验及其地质含义

长期以来,许多学者(Chang,1984,1950;张文佑、钟嘉猷,1965;Tschlenko,1967)用粘土、松散材料或岩石做变形试验,研究破裂的形成和发展的特点,并与野外观察到的节理或破裂进行对比,取得了很大进展。诸如材料变形初期出现的吕德氏线、破裂的共轭性与褶皱构造的空间展布规律性、破裂形成过程从剪切开始到张性破裂完成(张文佑等,1983,1975),以及根据破裂的产出探讨区域构造应力场,从全球性断裂组系追溯岩石圈动力学和地壳运动力源等等。     

川东北宣汉-达县地区构造应力场对裂缝的控制

川东北宣汉-达县地区晚白垩世受到南东方向的挤压作用,始新世晚期-渐新世早期受到北东方向的挤压作用,两期构造活动导致宣汉-达县地区下三叠统飞仙关组碳酸盐岩中形成构造裂缝,对油气藏开发产生较大的影响。在考虑岩层与岩层之间相互影响的基础上,结合共轭节理和机械双晶的分析结果,利用三维有限元分析技术,计算宣汉-达县地区飞仙关组古构造应力大小,获得了两期古构造应力场的分布特征。通过岩石破裂阈值的限定,对普光、毛坝区块构造裂缝（张裂缝和剪裂缝）的发育区域进行预测,依据综合破裂率对岩层破裂强度进行评价,为提高裂缝钻遇率,降低勘探开发风险提供了科学的地质依据。      

阿尔金断裂东端破裂生长点的最新构造变形*

阿尔金断裂与祁连山北缘断裂的交汇部位是阿尔金断裂向东扩展的新破裂生长点,两断裂构造与新生的红柳峡断裂构成似三联点构造。破裂生长点附近的最新构造变形表现为:阿尔金断裂的旋转隆升和向北扩展;祁连山北缘断裂的逆冲推覆兼右旋走滑;红柳峡断裂的挤压拖曳弯曲,它们共同受制于青藏高原的强烈隆升和向外扩张作用。推测阿尔金断裂自西而东的破裂扩展就是似三联点构造逐一形成而又被切割贯通的过程。阿尔金断裂以蠕滑活动为主,2002年玉门地震与祁连山北缘逆冲断裂及其伴生的调节断层的活动相关。     

青藏铁路沿线的地裂缝及工程影响

通过大比例尺野外地质调查和跨季节对比观测,发现青藏铁路沿线发育地震破裂、断层裂缝、冻土裂缝与冰裂缝4种不同类型的地裂缝。典型地震破裂包括西大滩古地震破裂、昆仑山南缘地震破裂、可可西里古地震破裂、崩错地震破裂、谷露盆西地震破裂、羊八井-当雄盆西地震破裂;地震破裂规模大,产状稳定,与地震鼓包、地震陡坎、地震凹陷有序组合,是地表构造变形的重要形式,属内动力成因地裂缝。断层裂缝沿断层破碎带定向分布,产状稳定,成群产出,与断层活动、地下水运移、不均匀冻胀存在密切的关系,是构造变形与融冻变形联合、内外动力耦合产生的复合成因地裂缝。冻土裂缝和冰裂缝属外营力成因地裂缝,是冻土与冰层不均匀融冻变形的重要表现形式。地震破裂、断层裂缝和冻土裂缝对青藏公路、青藏铁路及沿线工程安全具有不良影响,这些地裂缝切割错断路基,形成路面破裂和路基滑塌,产生显著的灾害效应。