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)力達到或超過其強度而產(chǎn)生不連續(xù)面的變形。破裂：巖石所受應(yīng)力達到或超過其強度而產(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)無明顯位移裂隙：破裂面兩側(cè)無明顯位移裂隙：無規(guī)則分布裂隙：無規(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型：三種主要類型： 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, 破裂曲線相交于破裂曲線相交于（0，-T ）點。點。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，遵循庫侖破裂準則，形成共軛剪裂隙，遵循

3、庫侖破裂準則，形成共軛剪裂隙， 9090共軛角共軛角4545。自然界最常見的破裂面自然界最常見的破裂面壓性裂隙：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。產(chǎn)狀穩(wěn)定，延伸較遠。 (2) 平直光滑，有時具剪切滑動擦痕。未被礦物充填時是平直平直光滑，有時具剪切滑動擦痕。未被礦物充填時是平直 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，銳角中分線指示主壓應(yīng)力型共軛裂隙，銳角中分線指示主壓應(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。單條節(jié)理短而彎曲。產(chǎn)狀不穩(wěn)定，延伸不遠。單條節(jié)理短而彎曲。(2)裂隙面粗糙不平，無擦痕。裂隙面粗糙不平，無擦痕。(3)在膠結(jié)不太堅實的礫巖或砂巖中常常繞礫石或粗砂粒而過，在膠結(jié)不太堅實的礫巖或砂巖中常常繞礫石或粗砂粒而過， 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)理有時呈不規(guī)則的樹枝狀，各種網(wǎng)張節(jié)理有時呈不規(guī)則的樹枝狀，各種網(wǎng) 絡(luò)狀，有時也追蹤絡(luò)狀，有時也追蹤“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，有時也呈放射狀或同心圓狀組合節(jié)理，有時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，實質(zhì)是沿剪裂方向發(fā)育的一組張裂隙雁列脈，實質(zhì)是沿剪裂方向發(fā)育的一組張裂隙六、

6、壓溶縫合線構(gòu)造六、壓溶縫合線構(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)稱為。脈，最常見的為根據(jù)充填物質(zhì)稱為。脈，最常見的為石英、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、脈體的充填方式擴張性脈：流體侵入裂隙并使擴張性脈：流體侵入裂隙并使 其兩壁張開而形成的巖脈。其兩壁張開而形成的巖脈。非擴張性脈：流體與圍巖交代非擴張性脈：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 開和閉合所形成的脈體。開和閉合所形成的脈體。充填物質(zhì)來源：外來流體和圍充填物質(zhì)來源：外來流體和圍 巖因壓溶析出（擴張、破裂巖因壓溶析出（擴張、破裂 愈合脈）流體與圍巖交代愈合脈）流體與圍巖交代 形成（非擴張脈）形成（非擴張脈） 脈體充填物的晶體常顯示纖維狀習性脈體充填物的晶體常顯示纖維狀習性，而且礦物纖維，而且礦物纖維生長的方向代表張應(yīng)力的方向。生長的方向代表張應(yīng)力的方向。 根據(jù)礦物生長方式可分為四類：根據(jù)礦物生長方式可分為四類：A A 對向生長（同向型

8、）對向生長（同向型）脈；脈；B B 背向生長（反向型）脈；背向生長（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、脈體生長方式二、脈體生長方式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)律的無明顯位移的裂隙巖石中有一定排列規(guī)律的無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)無明顯位移裂隙：破裂面兩側(cè)無明顯位移破裂構(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.成因分類成因分類 成因與特征見前述裂隙分類成因與特征見前述裂隙分類張節(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：無規(guī)則分布裂隙：無規(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)系的分類與巖層產(chǎn)狀關(guān)系的分類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)系的分類與褶皺軸面產(chǎn)狀關(guān)系的分類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)變場節(jié)理與應(yīng)力應(yīng)變場二、原生節(jié)理二、原生節(jié)理巖漿巖侵位冷卻過程中形成的非構(gòu)造成因節(jié)理巖漿巖侵位冷卻過程中形成的非構(gòu)造成因節(jié)理1.侵入巖節(jié)理侵入巖節(jié)理流面、流線流面、流線L節(jié)理：節(jié)理：流面，流面，流線；流線； S S節(jié)理：節(jié)理