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二、 断裂带右近的局部构造应力集中感化 ? 1、正
上传时间:2019-11-02点击数:

  第三章 中国构制应力场的一些问题切磋_冶金/矿山/地质_工程科技_专业材料。构制应力场

  构制应力场阐发 ?从讲人:范柱国 ? TEL: ? E-mail: ? 第三章 中国构制应力场的 一些问题切磋 §1 中国及邻区现代构制应力场分区 §2 我国构制应力场(地应力场)的空间 分布及随时间变化的纪律 §3 中国现代构制应力场的动力学 §1 中国及邻区现代构制应力场分区 根据“中国地壳应力根本数据库”材料 编制中国及邻区现代构制应力场图(图1),中国 及邻区现代构制应力场的从压应力标的目的以东经105° 为界,东部地域以近工具为从,华北、东北为北东至 北东东,华南及为南东至南东东。西部地域以近 南北为从,但正在青藏高原北、东地域,现代构制应力 场的从压应力标的目的分布较为复杂,自北向南,有由北 东、北东东、近工具、南东、近南北到北东东的变化 趋向(图1)。 中国及邻区现代构制应力场 正在空间分布上表示为大区域的统一性 取局域的非平均特征,正在时间上具有 相对的持续不变性,其总体的次要特 征如下: 一、持续不变性 正在中国东部,现代构制应力场构成的时间大约正在中新世晚 期 ,而正在中国西部现代构制应力场构成的时间大约为早 更新世晚期。 中国东、西部现代构制应力场构成时间的差别由所处 动力学决定,东部次要受承平洋板块爬升、菲律宾板 以致青藏高原隆升,并发生对其周边挤压的结合感化,西 部现代构制应力场的构成取青藏高原隆升亲近相关。 中国构制应力场感化正在第四纪晚期以来是持续不变的。 块推挤的感化,西部则次要受印度板块向北碰撞欧亚, 二、走滑感化为从 震源机制解数据和断层滑动材料统计表白,我国 及邻区6级以上地动的发生50% 是走滑断层勾当的结 果,32%是逆断层勾当的成果,14% 是正断层勾当的 成果;由断层滑动材料确定的应力张量成果表白58% 为走滑断层型,18% 为逆断层型,24% 为正断层型。 中国内部一些具高角度应力感化的地域次要受局 部构制感化或岩石圈垂向感化力的影响。 三、分区特征 中国及邻区现代构制应力场具有较着的 分区性,表示为正在分歧地域应力感化标的目的、应力 布局和应力感化强度上的分歧。反映了中国 及邻区现代构制应力场的非平均特征。中国 及邻区现代构制应力场分为2个一级应力区;4个 二级应力区;5个应力区和26个四级应力区 (图2,表1)。 1、一级应力分区 中国东部应力区,力源次要来自承平洋板块向西 部欧亚爬升和菲律宾板块向北西朝欧亚爬升 的结合感化,现代构制应力场的从体特征表示为北东 东—南西向的挤压,取相邻板块爬升的标的目的大体 分歧。此中,华北—东北地域的最大从压应力标的目的以 北东东—南西向为从导,而华南地域以南东—北 西到南东东—北西向占劣势。 中国西部构制应力区,力源次要来自印度板块向 北碰撞欧亚的影响,现代构制应力场的从体特征 为近南北一北北东标的目的的挤压,取印度板块的推挤方 向分歧。正在青藏高原北、东边缘,构制应力场的最大 从压应力标的目的变化较大,从北北东一南南向变化 至南南东一北北向。 中国及邻区一级构制应力区次要受板块鸿沟 的几何特征和感化正在鸿沟上的力所节制,应力感化正在 大范畴和长时间内连结平均和不变。 2、二级应力分区 二级构制应力区受控于区域块体间的 彼此感化,其次要特征是正在较大区域范畴 内应力感化的相关性较强。 东北-华北应力区力源次要为承平洋板块向西爬升的 感化和青藏块体向北运移的结合感化力。构制应力场特征 为,最大从压应力标的目的为北东一北东东(图a),构制应力 张量布局以走滑型为从,兼有必然数量的正断型(图4a), 正断型应力布局次要分布正在山西地动带和鄂尔多斯周边地 区。 华南应力区,力源次要为菲律宾板块向北西向碰 撞和青藏块体向东南标的目的运移的结合感化。构制应力 场总体特征为,最大从压应力标的目的为北西-南东(图b左)。 包含有正断型、走滑型和逆断型等多种应力张量布局类型 (图b左),此中逆断型次要集中正在,华南内陆则从 要以走滑型或正断层为从。 新疆应力区力源次要来自青藏块体向北的推 挤。区内最大从压应力标的目的以南北向为从(图C 左),应力布局类型以逆断型和走滑型为从(图 C)。 青藏高原应力区力源来自印度板块间接的碰撞。区内最大从 压应力标的目的,正在高原从体部门为北北东标的目的(图d左),正在高原 北、东边缘变化较大,从压应力标的目的由北部边缘,向东南到高原 南东鸿沟地域,逐渐由北北东变化为北东、北东东、近工具、南 东至南南东标的目的(图5)。该应力区构制应力张量布局也较为复 杂,高原从体部门以走滑型为从,同时有必然比例的正断型和逆 断型(图4d),高原北、东边缘则以走滑型为从(图6)。 3、应力分区 构制应力区受控于区域内部块体间的彼此做, 其特征是正在必然区域范畴应力布局具有类似性。 4、四级应力区 绝大大都四级构制应力区受块体和断裂彼此感化 的影响,如华北平原应力区取汾渭断陷应力区,虽然 其区域构制应力布景具有统一性,但因为受勾当块体 和断裂感化的影响,二者的应力性状有所区别,前者 为走滑型,后者为正断型。 §2 我国地应力场的空间分布及随时间变化的纪律 一、 地应力场的空间分布及其取板块活动的关系 1、我国地应力场的空间分布特点 (1)各地最大从应力的发育呈较着的纪律性 各地的σ1标的目的均取由各该点向我国的察隅和巴基斯坦的伊 斯兰堡联线所形成的夹角等分线标的目的相吻合或附近似,仅正在两侧 边缘地带略有偏转,即东侧向顺时针偏转,西侧向逆时针偏转。 (2)三向应力形态及其所决定的现代构制勾当类型呈有规 律的空间分布: ①潜正在逆 断型应力 形态区从 要分布于 喜马拉雅 山前缘一 带,其从 要特点是 两个程度 从应力均 大于垂曲 从应力。 (σ3垂曲, σ1和σ2程度) ? ②潜正在走滑型 应力形态区从 要分布于我国 部泛博地 区,其次要特 点是只要一个 程度从应力大 于垂曲从应力 , 具中等挤压区 的特征。 (σ2垂曲, σ1和σ3程度) ? ③潜正在正断型和张剪 性走滑应力形态区次要分 布于我国的东部和东北部, 其次要特点是:区内重生 代以来正断层取地堑或断 陷盆地十分发育,发育方 向NE、NEE,推积厚度数 千米;区内KZ堆积具双层 布局(图2-20),E充填断 陷盆地,N-Q掩埋了E期间 的地堑和地垒,构成了现 代的低平的平原地形,横 向差别小;区内地动由两 个标的目的断裂惹起,即NNE 向断裂的左旋兼张性勾当 和NNW向断裂的左旋兼张 性勾当。 ? 卫星记忆及天然地 震的震源机制材料还揭 示,正在高原内腹, 还存正在着一个局部潜正在 正断型应力分布区(图 2—19)。该区内普遍地 发育着可能是重生代形 成的近南北向的正断层 和地堑式的断陷谷地。 该区天然地动的震源机 制也大多属正断层,且 从拉应力轴为近工具 (图2—21)。 2、地应力场的构成取板块活动的关系 我国大部门地域最大从应力标的目的和量值的上述变化纪律, 完满是由印度板块取欧亚板块的碰撞、挤压所导致的。一般认 为,白垩纪末印度板块从西南向北北东标的目的推移,并正在始新世 中期末,即大约距今3800万年前取欧亚板块相碰撞(对接)。 此后印度板块仍以每年约5cm的速度向北北东标的目的推进,如许 一种庞大而持续的板块间的彼此感化是节制我国西部地域地应 力场的决定性要素; ? 正在统一期间,东部承平洋板块和菲律宾海板块则别离从 北东东和南东标的目的向欧亚之下爬升,永利棋牌app。从而别离对我国华北 和华南地域地应力场的构成发生严沉影响;并认为华北地域目 前处于承平洋板块爬升带的内侧,大洋扳块爬升惹起地幔内高 温、低波速的熔融或半熔融物质上涌并挤入地壳,使地壳受拉 而变簿,概况发生裂谷型断裂感化, ? 如许构成的北西一南东向拉张和承平洋板块于上地幔深处对 欧亚板块所形成的南西西向的挤压相连系,就决定了华北地 区现代地应力场和最新构制勾当的特征。 二、 断裂带附近的局部构制应力集中感化 ? 1、一般纪律 ? 对于一个三向受力的岩体,那些取最大从应力成30°~ 40°摆布交角的断裂,出格是这类标的目的的雁行式或断续曲线 式陈列的断裂组,应力集中程度最高。出格是正在断裂端点、 首尾错列段、局部拐点、分枝点或取其它断裂的交汇点,总 之一切能对继续勾当起障碍感化的处所,都是应力高度集中 的部位,所以这些处所常成为强震发生的特殊部位。 ? ? 2、局部构制应力集中区的发育取活断层的关系 ? 活断层或勾当断块的特定部位,往往构成很高的局部构 制应力集中地域。(对照图2-23) ? 三、地应力随时间变化取地壳岩应变速度的关系 ? ? ⑴地壳岩体的应力-应变性状取应变速度间的关系。 伊藤、熊谷等人的研究表白:岩体的应变速度是决定粘 弹性介质力学性状的次要要素。 ? 当应变速度C小于某临界值C0时(对于尝试的花岗岩 C0=10-13—10-14/S),岩体正在受力初期随应变的增大而发生应 力堆集,但当应力增大到必然程度时,应力就不再增大,而 变形则不竭增大,即进入粘性流动阶段,但不发生。 ? 但当C大于C0时,则岩体的性状近于弹性,即跟着应变 的成长,岩体内的应力不竭增大,最终导致俄然的。 正在同一的区域构制力的感化下,岩体内部的应变速 率和沿断裂带 的应变速度凡是是分歧的,一般是前者小 于后者。正在天然前提下就可能呈现三种分歧的组合环境。 ①当区域构制力的感化使岩体的应变速度CR大于临 界应变速度C0 时(此时CF 必然大于C0),地壳岩体整个 处于弹性形态,跟着变形的成长,岩体内部及沿断裂带的 应力不竭增高,达到必然程度发生。即可沿已有 的断裂发生,也可正在岩体内部发生,汗青上岩石圈蒙受强 烈 运 动 时 会 出 现 这 种 情 况 。 据 计 算 , 正在 3 0 km 深 度 C=10ˉ13/s的应变速度,大体相当于地表隆起速度为5cm/a。 ? (2)当区域构制力的感化使岩体的应变速度CR介于C0和某 一临界值Ca(相当于使岩体内标的目的有益的断裂带的CF=C0时 (此时CR C0)的岩体应变速度,见图2—28(a))之间,即 C0CRCa。(如图2—28(a)中的②区)时,则岩体本身的力学 性状取断裂带分歧: ? 岩体本身,因其应变速度CRC0,故随应变、应力的发 展很快进入粘性变形阶段,沿最大受力标的目的发生粘性的压缩 变形,垂曲于最大从应力标的目的则发生伸长和隆起,而不发生 ;标的目的有益的断裂带内,因其应变速度CFC0,而具弹 性性状,应力随形变的成长不竭增高,最终发生分裂,导致 再勾当,惹起地动。日本列岛地域地形变和断裂新勾当性的 成长就是正在如许的布景前提下发生的。 ? 这也是所有构制新勾当区所具有的配合特征。一些地动勾当 强烈地域的地表隆升速度的材料表白,地壳隆升速度大于或 等于2mm/a的可能属于这类地域。 ? (3)区域构制力的感化微弱,以致岩体的应变速度 CRCa。正在如许的前提下,因为岩体本身及断裂带的应变速 率均低于临界应变速度C0 (如图2—28(a)中的③区) ,故这类 地域的特点应是以地壳隆升或沉降为标记的地形变微弱,无 活断层发育,故代表着现代构制不变区的环境。 §3 我国大地构制的总体特征 一、大地构制取区域构制格架特征 我国的地壳应力-形变感化和现代构制勾当次要是由 印度和欧亚两板块彼此碰撞、挤压所决定的。莫尔 纳等人提出的一种取板块碰撞相联系的滑线场理论, 从定量方面同一地注释了我国应力一形变场发育的纪律 性。 研究表白,两大板块于始新世末,即大约3800万年前彼此碰撞,此后印 度板块仍以每年约5cm的速度向北北东标的目的推进,强力地推挤着欧亚板块, 板 块接触带的两个端点位于察隅和伊斯兰堡附近。正在碰撞挤压过程中欧亚板块内 发生了塑性或粘性流动变形。 二、我国大地构制的总体特征 (1) 各地最大从应力标的目的均取由各该点向我国的察隅和 巴基斯坦的伊斯兰堡连线所形成的夹角等分线标的目的相吻合或 附近似,仅正在两侧边缘地带略有偏转(接近察隅一侧顺时针 标的目的,接近伊斯兰堡一侧反时针标的目的)。 (2) 三向应力形态及由其所决定的现代构制勾当的类型: 潜正在逆断型应力一形变区次要分布于喜马拉雅山前缘地带; 潜正在走滑型应力—形变区发育于我国部泛博地域; 潜正在 正断型或张剪走滑型应力—形变区则发育于东部地域。 塔里木盆地 柴达木盆地 青藏高原 四 川 盆 地 印度洋板块 活跃而奇特的岩石圈动力 断裂的强勾当性 高地动烈度布景 高地壳应力 川西北三角形断块 川中缀块 川滇菱形断块 滇西南构制勾当区 三、西南地域大地构制的总体特征 (1)构制演化的五期应力场,三个应力-形变阶段 第 时 代 老第三纪 (E) 三 纪 新第三纪(N) Q1 S—N E—W 更 第 四 新 世 Q2 NWW Q3 纪 全新世(Q4) E—W 初期:潜正在逆断型 中期~今:潜正在走滑兼 正断性质 初期: 中新世(N1) 上新世(N2) σ 川 西 北 断 块 1 感化标的目的 近南北 潜正在走滑型 兼逆断性质 晚期σ 1—NNE 三向应力形态 潜正在正断型 潜正在逆断型 潜正在逆断型 (晚期:逆断— (晚期:走滑—逆 (晚期: 潜正在走滑型) 断) 走滑) σ 1 σ 1 σ σ 1 1 σ 1 σ 1 地壳应力— 形变特征 地壳抬升隆起, 堆积间断。 地壳隆起 堆积间断 σ 1 σ 1 σ 晚期σ 1: NNW: 1 断块向东推挤— 楔入 断块向东推挤— 滑移楔入 晚期 σ 1 断块向东滑移楔进。 构制勾当Ⅱ期 应力—形变阶段 川 滇 断 块 ︵ 滇 西 北 ︶ σ 1 构制勾当Ⅰ期 应力调整期 构制勾当期 应力调整期 感化标的目的 E—W 潜正在逆断型 中晚期 S—N 潜正在逆断型 末期 NW 潜正在逆断型 NNE 潜正在走滑型 Q1 末~Q3 晚期:E~W 潜正在逆断型 Q3 中~现今:NNW 潜正在走滑型 三向应力形态 σ 地壳应力— 形变特征 1 σ σ 1 1 σ 1 σ σ 1 1 σ σ 1 1 σ 11 σ σ σ 1 σ 1 1 σ σ 1 1 σ 1 σ 断块向南滑移 1 始新世中期、渐新世 末期两次强烈感化。 断块起头向南推 挤—楔入。 构制变更强烈断 块向 SE 推移 应力—形变做 用相对较弱。 应力调整期 应力—形变阶段 构制勾当Ⅰ期 构制勾当Ⅱ期 (2)西南地域勾当构制强烈活 动的三种地质模式 (1)岷山隆起带型模式 川西北三角形断块 川滇菱形断块 (2)平和平静河“构制楔”模 式 (3)丽江正断型模式 滇西构制勾当区 (A)岷山隆起带型构制强烈勾当模式 岷 山 隆 起 带 NW向断裂的左旋走滑错动 近SN向断裂的逆断错动 岷 金 雅 渡 沙 河 大 NEE向断裂的左旋走滑错动 澜 成都 江 乐山 宜宾 砻 沧 江 丽江 江 大理 攀枝 花 江 正在近EW向构制应力的驱动 下,断块向东强力挤入过程 中,正在构制收口部位受阻, 导致因“瓶颈”效应而应力 高度集中,构成岷山隆起为 从体的SN向强烈勾当带;断 快S、N边缘断裂受强烈侧压 感化而构成强勾当段。 (B)平和平静河“ 构制楔型”构制 强烈勾当模式 冕宁 安 宁 岷 金 雅 渡 沙 河 大 西昌 澜 成都 江 乐山 宜宾 河 砻 沧 江 丽江 江 大理 攀枝 花 江 由NE及NW向断层切出 的楔形断块尖端强力楔入 并错断平和平静河从断裂带, 以致走滑勾当受阻而构成 高度剪应力集中,导致断 裂强烈勾当。 (C)丽江正断型构制勾当模式 金 澜 雅 渡 中甸 沧 江 大理 丽江 江 丽江 江 攀枝 花 沙 大 岷 成都 江 乐山 宜宾 砻 河 玉龙雪山 断块正在近SN向挤压感化下, 其S、N缘的NE及NW向断裂的前 期强烈走滑勾当导致断块向西 运移,东部尖端构成局部拉张 区,近SN向玉龙雪山东麓 断裂承受EW向拉张感化而发生 强烈的正断勾当。1996年2月3 日丽江倾滑型大地动恰是正在这 种特殊的构制布景下发生的。 鹤庆 洱源 大理 ?THE END