巖石的斷裂方式與裂隙構(gòu)造

1、第八章第八章巖石的斷裂方式與裂隙構(gòu)造巖石的斷裂方式與裂隙構(gòu)造第一節(jié)第一節(jié) 巖石的斷裂方式巖石的斷裂方式破裂：巖石所受應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)其強(qiáng)度而產(chǎn)生不連續(xù)面的變形。破裂：巖石所受應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)其強(qiáng)度而產(chǎn)生不連續(xù)面的變形。斷層：破裂面兩側(cè)有明顯位移斷層：破裂面兩側(cè)有明顯位移裂隙：破裂面兩側(cè)無(wú)明顯位移裂隙：破裂面兩側(cè)無(wú)明顯位移裂隙：無(wú)規(guī)則分布裂隙：無(wú)規(guī)則分布節(jié)理：規(guī)則分布節(jié)理：規(guī)則分布劈理：密集分布劈理：密集分布破裂構(gòu)造破裂構(gòu)造faultfracturingcrack11222),(P)(2/1210 ,2/121Brittle deformation22122212/12/1Coulomb-Griff

2、ith failure criteria根據(jù)裂隙與應(yīng)力方向可將裂隙劃分為根據(jù)裂隙與應(yīng)力方向可將裂隙劃分為三種主要類(lèi)型：三種主要類(lèi)型： 張裂隙張裂隙 張剪裂隙張剪裂隙 剪裂隙剪裂隙 壓剪裂隙壓剪裂隙 壓性裂隙（非破裂成因面）壓性裂隙（非破裂成因面）張裂隙：張裂隙：與主壓應(yīng)力平行。與主壓應(yīng)力平行。-3 = T ，1-3 4T； 或平均應(yīng)力或平均應(yīng)力1.5T, 破裂曲線(xiàn)相交于破裂曲線(xiàn)相交于（0，-T ）點(diǎn)。點(diǎn)。剪裂隙：與主壓應(yīng)力斜交。剪裂隙：與主壓應(yīng)力斜交。0.80.8t t - -3 3 ，1 1-3 3 5.6 5.6t t 或平均應(yīng)力或平均應(yīng)力22t t，遵循庫(kù)侖破裂準(zhǔn)則，形成共軛剪裂隙，遵循

3、庫(kù)侖破裂準(zhǔn)則，形成共軛剪裂隙， 9090共軛角共軛角4545。自然界最常見(jiàn)的破裂面自然界最常見(jiàn)的破裂面壓性裂隙：與主壓應(yīng)力垂直。壓性裂隙：與主壓應(yīng)力垂直。非破裂面非破裂面壓剪性裂隙壓剪性裂隙張剪性裂隙張剪性裂隙(1) 產(chǎn)狀穩(wěn)定，延伸較遠(yuǎn)。產(chǎn)狀穩(wěn)定，延伸較遠(yuǎn)。 (2) 平直光滑，有時(shí)具剪切滑動(dòng)擦痕。未被礦物充填時(shí)是平直平直光滑，有時(shí)具剪切滑動(dòng)擦痕。未被礦物充填時(shí)是平直 閉合縫，如被充填，脈寬較為均勻，脈壁較為平直。閉合縫，如被充填，脈寬較為均勻，脈壁較為平直。(3) 發(fā)育于砂、礫巖等巖石中的剪裂，一般穿切礫石和膠結(jié)物。發(fā)育于砂、礫巖等巖石中的剪裂，一般穿切礫石和膠結(jié)物。一、剪裂隙一、剪裂隙(4)

4、常常組成共軛常常組成共軛“X”型共軛裂隙，銳角中分線(xiàn)指示主壓應(yīng)力型共軛裂隙，銳角中分線(xiàn)指示主壓應(yīng)力 方向。方向。 往往成等距排列。往往成等距排列。 (5)主剪裂面由羽狀微裂面組成。主剪裂面由羽狀微裂面組成。二、張裂隙二、張裂隙(1) 產(chǎn)狀不穩(wěn)定，延伸不遠(yuǎn)。單條節(jié)理短而彎曲。產(chǎn)狀不穩(wěn)定，延伸不遠(yuǎn)。單條節(jié)理短而彎曲。(2)裂隙面粗糙不平，無(wú)擦痕。裂隙面粗糙不平，無(wú)擦痕。(3)在膠結(jié)不太堅(jiān)實(shí)的礫巖或砂巖中常常繞礫石或粗砂粒而過(guò)，在膠結(jié)不太堅(jiān)實(shí)的礫巖或砂巖中常常繞礫石或粗砂粒而過(guò)， 如切穿礫石，破裂面也凹凸不平。如切穿礫石，破裂面也凹凸不平。(4) 一般被礦脈充填。脈寬變化較大，脈壁不平直。一般被礦脈

5、充填。脈寬變化較大，脈壁不平直。(5)張節(jié)理有時(shí)呈不規(guī)則的樹(shù)枝狀，各種網(wǎng)張節(jié)理有時(shí)呈不規(guī)則的樹(shù)枝狀，各種網(wǎng) 絡(luò)狀，有時(shí)也追蹤絡(luò)狀，有時(shí)也追蹤“X”型共軛剪節(jié)理形型共軛剪節(jié)理形 成鋸齒狀張節(jié)理、單列或共軛雁列式張成鋸齒狀張節(jié)理、單列或共軛雁列式張 節(jié)理，有時(shí)也呈放射狀或同心圓狀組合節(jié)理，有時(shí)也呈放射狀或同心圓狀組合三、張剪裂隙三、張剪裂隙 四、壓剪性裂隙四、壓剪性裂隙追蹤張裂隙追蹤張裂隙五、雁列裂隙五、雁列裂隙由一組呈雁行狀斜列裂隙形成的構(gòu)造，常被脈體填充而形成由一組呈雁行狀斜列裂隙形成的構(gòu)造，常被脈體填充而形成雁列脈，實(shí)質(zhì)是沿剪裂方向發(fā)育的一組張裂隙雁列脈，實(shí)質(zhì)是沿剪裂方向發(fā)育的一組張裂隙六、

6、壓溶縫合線(xiàn)構(gòu)造六、壓溶縫合線(xiàn)構(gòu)造不純碳酸鹽巖石發(fā)生壓溶形成的一種壓性面理不純碳酸鹽巖石發(fā)生壓溶形成的一種壓性面理尖端指向主壓應(yīng)力尖端指向主壓應(yīng)力第二節(jié)第二節(jié) 構(gòu)造脈構(gòu)造脈裂隙被流體充填，流體中礦物沉淀形成構(gòu)造脈裂隙被流體充填，流體中礦物沉淀形成構(gòu)造脈根據(jù)充填物質(zhì)稱(chēng)為。脈，最常見(jiàn)的為根據(jù)充填物質(zhì)稱(chēng)為。脈，最常見(jiàn)的為石英、方解石脈等石英、方解石脈等常形成自然水晶礦、石英脈型金礦常形成自然水晶礦、石英脈型金礦一、脈體的充填方式一、脈體的充填方式擴(kuò)張性脈：流體侵入裂隙并使擴(kuò)張性脈：流體侵入裂隙并使 其兩壁張開(kāi)而形成的巖脈。其兩壁張開(kāi)而形成的巖脈。非擴(kuò)張性脈：流體與圍巖交代非擴(kuò)張性脈：流體與圍巖交代 而

7、占有空間形成的巖脈。而占有空間形成的巖脈。破裂愈合脈：由于孔隙壓力破裂愈合脈：由于孔隙壓力 周期性變化，裂隙周期性張周期性變化，裂隙周期性張 開(kāi)和閉合所形成的脈體。開(kāi)和閉合所形成的脈體。充填物質(zhì)來(lái)源：外來(lái)流體和圍充填物質(zhì)來(lái)源：外來(lái)流體和圍 巖因壓溶析出（擴(kuò)張、破裂巖因壓溶析出（擴(kuò)張、破裂 愈合脈）流體與圍巖交代愈合脈）流體與圍巖交代 形成（非擴(kuò)張脈）形成（非擴(kuò)張脈） 脈體充填物的晶體常顯示纖維狀習(xí)性脈體充填物的晶體常顯示纖維狀習(xí)性，而且礦物纖維，而且礦物纖維生長(zhǎng)的方向代表張應(yīng)力的方向。生長(zhǎng)的方向代表張應(yīng)力的方向。 根據(jù)礦物生長(zhǎng)方式可分為四類(lèi)：根據(jù)礦物生長(zhǎng)方式可分為四類(lèi)：A A 對(duì)向生長(zhǎng)（同向型

8、）對(duì)向生長(zhǎng)（同向型）脈；脈；B B 背向生長(zhǎng)（反向型）脈；背向生長(zhǎng)（反向型）脈；c c 復(fù)合型脈；復(fù)合型脈；d d 拉伸礦物拉伸礦物纖維脈纖維脈二、脈體生長(zhǎng)方式二、脈體生長(zhǎng)方式C 復(fù)合型脈復(fù)合型脈D 拉伸礦物纖維脈拉伸礦物纖維脈 Prefailure Seismogenic fault failure Postfailure discharge Self-sealing RepetionMechanism of Fault ValveSibson, R. H. 1988第三節(jié)第三節(jié) 節(jié)節(jié) 理理巖石中有一定排列規(guī)律的無(wú)明顯位移的裂隙巖石中有一定排列規(guī)律的無(wú)明顯位移的裂隙斷層：破裂面兩側(cè)有明顯位移

9、斷層：破裂面兩側(cè)有明顯位移裂隙：破裂面兩側(cè)無(wú)明顯位移裂隙：破裂面兩側(cè)無(wú)明顯位移破裂構(gòu)造破裂構(gòu)造節(jié)理節(jié)理構(gòu)造節(jié)理構(gòu)造節(jié)理原生節(jié)理原生節(jié)理一、構(gòu)造節(jié)理一、構(gòu)造節(jié)理1.成因分類(lèi)成因分類(lèi) 成因與特征見(jiàn)前述裂隙分類(lèi)成因與特征見(jiàn)前述裂隙分類(lèi)張節(jié)理張節(jié)理剪節(jié)理剪節(jié)理張剪節(jié)理張剪節(jié)理裂隙：無(wú)規(guī)則分布裂隙：無(wú)規(guī)則分布節(jié)理：規(guī)則分布節(jié)理：規(guī)則分布劈理：密集分布劈理：密集分布發(fā)育最廣泛的節(jié)理發(fā)育最廣泛的節(jié)理為共軛剪節(jié)理為共軛剪節(jié)理2.與巖層產(chǎn)狀關(guān)系的分類(lèi)與巖層產(chǎn)狀關(guān)系的分類(lèi)1.走向節(jié)理；走向節(jié)理；2.傾向節(jié)理；傾向節(jié)理；3.斜向節(jié)理；斜向節(jié)理；4.順層節(jié)理順層節(jié)理3.與褶皺軸面產(chǎn)狀關(guān)系的分類(lèi)與褶皺軸面產(chǎn)狀關(guān)系的分類(lèi)a.縱節(jié)理；縱節(jié)理；b.斜節(jié)理；斜節(jié)理；c.橫節(jié)理橫節(jié)理4. 節(jié)理與應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)節(jié)理與應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)二、原生節(jié)理二、原生節(jié)理巖漿巖侵位冷卻過(guò)程中形成的非構(gòu)造成因節(jié)理巖漿巖侵位冷卻過(guò)程中形成的非構(gòu)造成因節(jié)理1.侵入巖節(jié)理侵入巖節(jié)理流面、流線(xiàn)流面、流線(xiàn)L節(jié)理：節(jié)理：流面，流面，流線(xiàn)；流線(xiàn)； S S節(jié)理：節(jié)理