地质之美——构造地质学科普系列-下

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1、夫妻节理 ——嵇少丞构造地质学科普系列之九      海滩岩石的夫妻节理，即共轭剪切破裂，把石头切割成“巧克力"状,美！真想咬一口，秀色可餐。     有道川菜名叫夫妻肺片，岩石里有种构造叫夫妻节理（ConjugatejointsorCoupledjoints,法语jointsconjugués）。树上的鸟儿成双对，绿水青山绽笑颜从今再不受那奴役苦，夫妻双双把家还你耕田来我织布，我挑水来你浇园寒窑虽破能抵风雨，夫妻恩爱苦也甜你我好比鸳鸯鸟，比翼双飞在人间。 这是黄梅戏《夫妻双双把家还》的歌词。 人类，夫妻成双；动

2、物，鸳鸯成双；岩石，节理成双。   两组共轭剪切破裂（节理）各自向对方倾斜，呈X形状，中间那点公用，构成两组节理面的交线。两组节理总是像情侣一样同时出现，比翼双飞。所以，我把共轭剪切破裂称之为夫妻节理。   夫妻节理，这名字不错。节理在地质是Joint或Fracture。在中文里，“节”指品德和节操，“理”系指理性、理智、条理、事理、管理。这样的夫妻高风亮节、通情达理。清代郑板桥吟竹诗是这样谈“节”的：“未出土时先有节，已到凌云仍虚心。”   X型共轭剪切破裂把岩石切割成一个个菱形块体，形成独特的地貌特征。   

3、构造地质学家利用X型共轭剪切破裂确定破裂形成时构造应力场，两组节理面的交线方向是中间主应力的方向，两组节理面的锐角等分线的方向是最大主应力方向，钝角等分线的方向是最小主应力方向。从两组节理面的锐角（beta）可计算出该岩石的内摩擦系数，arctan(90-2beta)。岩石内摩擦系数越大，两组节理面之间的夹角越小。大多数岩石的岩石内摩擦系数为0.75，即两组节理面之间的夹角为53°。  在岩石力学实验室内，我们可以重现这样的X型共轭剪切破裂，条件是差应力大于4倍岩石的拉张强度。X型共轭剪切破裂很容易用库伦剪切破坏

4、准则和莫尔圆予以解释。       岩石力学实验变形后的试样     X型破裂能有效地增加了岩石的渗透性，流体或岩浆沿其流动，一些热液矿体赋存其中。   岩石节理对在缺水地区（中国西北地区，非洲等）找寻地下水尤为重要，钻打到节理特别是两组节理的交线部位，几乎肯定见水。如果移动哪怕一小点距离就会打到节理之间的菱形块体内，就是干井，出不来水，做无用功。水对维持人类正常生活、畜牧业、工业发展必不可少。所以，正确地利用构造地质学知识指导科学找水特别重要。    X型破裂亦控制着地形地貌，分外神奇。请见下图： 野柳:共轭剪

5、切节理控制海岸线的形状,一组是NNE向，另一组是NW向。我很喜欢这种航空照片。野柳位于台湾省台北县万里乡野柳村，是大屯山系延伸至海中的一个岬角.  都江堰“国堰宾馆”墙上的X破裂，由汶川地震形成。注意顶上几层没有，买房子买顶楼的保险。 映秀璇口中学校舍墙上的X破裂，由汶川地震形成。该楼原为5层，一楼坐下去了，二楼压到地面。一楼屋内的人若没逃出必死无疑。两组节理近成正交  非常典型的X型破裂 河边的X节理，无处不在 M.Mattauer老师照的河边岩石的X节理 岩石中X型节理，这张照片我也喜欢,有些雕塑的感觉。这是

6、台湾野柳地质公园所谓的龟纹石，其实就是被夫妻节理切割的石头最后这张是意大利人MoyanBrenn照的美国羚羊峡谷岩石破裂图，从断裂里面往外照。(部分照片自网络收集，来源不详，仅供地质教学和科普之用,特此致谢图片的原作者)本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=51597&do=blog&id=544504石中飞羽 急速穿越 ——嵇少丞构造地质学科普系列之十 羽毛是鸟类动物特有的结构，是动物表皮的角质化衍生物。羽毛轻，被风吹起飘到空中，飞行的速

7、度一般不过每小时几十公里。    这是一支真羽毛。 世界上有种“羽毛”，可以在石头里穿越，其速度绝对是超音速（空气中音速是0.34km/s)，高达3-4km/s。这种“羽毛”不是带毛恐龙留在岩石中的化石，而是由地震形成的。汶川地震之后，我在陈家坝乡附件龙门山中央主断裂内见过这样的羽毛构造(图2），它是地震破裂在岩石中快速传播留下的证据，常见于细粒的岩石例如粉砂岩、石灰岩等中。地下核试验之后爆炸源周围的岩石也会出现这样的“羽毛”构造。       陈家坝乡附件龙门山中央主断裂被汶川地震破裂的岩石中的羽毛构造。初看像

8、贝壳，仔细看像羽毛。再狡猾的地震破裂，作案时不可避免要在岩石中留下罪恶的足迹，逃不过构造地质学家的火眼金睛。                       典型的羽毛构造。羽根朝着右下方，断裂朝着左上方传播。岩石破裂面上这种“羽毛”构造在英文中叫 Plumestructure或 Featherfracture。它由羽轴及两侧的羽片构成，羽片上有一系列羽枝，构成人字行。羽枝发