万天丰: 构造节理测量的配套与统计
发布人:administrator 发布时间:12/3/2019 9:01:26 AM  浏览次数:1868次
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万天丰
(中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083)


  在野外系统研究构造节理是构造地质工作者经常碰到的一个有点困难的问题。可惜, 在大部分构造地质学教科书里, 关于这一项重要的野外地质构造研究方法都写得很简单, 认识也有分歧。因而, 使初学者感到困惑, 或无法有效地、可靠地进行构造地质研究和构造应力场的分析。
  构造节理的配套、分期是研究构造节理的第一步。由于我国绝大部分地区在地质历史时期都受到了比较强烈的区域构造应力场作用(这与美洲大陆中央几乎没有构造节理是完全不同的), 并且在岩层上经常可见到一套或两套共轭剪节理, 它们与沉积岩层面几乎垂直, 每套共轭的两组剪切节理的夹角一般都在90°上下(经常在70°~110°左右), 应该特别注意的是: 两条共轭剪切节理相交处、微小的切错关系, 以此来判断共轭剪切节理的压缩象限和伸展象限(经常只会错动几毫米, 必须在很近的地方才能看清, 图1), 。压缩象限可以是在两组剪切节理之间的锐角区, 也可能是在钝角区。



图1 共轭剪节理(安徽铜陵地区)钝角等分线为最大主压应力方向


  这取决于岩石的岩性、所受构造应力作用(同期最大与最小构造应力之间差应力值)的大小、时间长短和埋深, 是韧性蠕变还是脆性破裂, 以及岩石的软硬程度。在韧性变形的条件下, 最大主压应力方向是位于共轭剪切裂隙钝角区的角平分线上(见Martine G C V et al., 2006, 图2)。这样就彻底改变了过去很多构造地质学教科书中, 总以为最大主压应力方向永远只能位于共轭剪节理系的锐角等分线的错误认识。



图2 Martine G C V et al. (2006)在压力机下对石英进行长达半个多月的高压蠕变实验, 结果发现: 最大主压应力轴(垂直向下)位于共轭剪节理系的钝角等分线上, 从而结束了多年来的争论。
上世纪各国的压力试验机, 一般仅能施压半个多小时, 完全无法进行长时间的高压蠕变实验。因而, 那时候做出的“高压实验”其实都是在脆性变形条件下的结果。


  在区域构造应力场的作用下, 不同类型的岩石内所形成的共轭剪节理和张节理的产状都是不太稳定的, 总是变化较多的。因而,节理的产状必须进行统计, 这样的成果才是可信的。只测几条节理的产状就以此来判断区域构造应力轴的产状, 经常可以产生较大的偏差(误差经常可达10°~30°)。所以, 世界各国的构造地质学者都认为: 通过节理测量来探求区域构造应力作用方向时, 必须进行节理的统计测量。每个地点仅测几条节理, 就进行应力分析的做法是不可靠的、也是不严肃的。
  每组节理的产状按早年的规定, 必须测100次以上, 以保证统计结果的可靠性。笔者曾做过试验: 如每组节理能测40次以上, 其统计的结果与100次的相差无几, 所以, 每组节理能测40次以上的产状, 在吴氏网上, 经过统计, 求得极密区, 这样得到该组节理的产状就是比较可靠的(现在使用能测定磁方位与倾角的手机或电子化的罗盘来测量与记录节理的产状是十分方便的)。否则, 如果只测几条节理, 其误差就会较大, 就有可能使推算出来主应力方向出现20°以上、甚至更大的偏差, 致使整个构造应力场的分析产生很大的差错, 从而成为不可靠的成果。

附参考文献:
Martine G C Vernooij, Karsten Kunze and Bas den Brok. 2006. ‘Brittle’ shear zones in experimentally deformed quartz single crystals. Journal of Structural Geology, 28(2006): 1292–1306. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2006.03.018