褶皱岩层高角度斜交构造裂缝的形成机制.pdf

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1、doi：10．16539~．ddgzyckx．2015．04．005卷(Volume)39，期(Number)4，~,(SUM)147大地构造与成矿学页(Pages)610~615，2015，8(August，2015)GeotectonicaetMetallogenia褶皱岩层高角度斜交构造裂缝的形成机制董有浦一，坚润堂3，尚安成2，李旭英4(1．昆明理工大学国土资源学院地球科学系，云南昆明650093；2．浙江大学地球科学系，浙江杭州310027；3．中国有色金属工业昆明勘探设计研究院，云南昆明650051；4．

2、昆明理工大学城市学院建筑学系，云南昆明650093)摘要：构造裂缝的发育往往与褶皱、断层等构造密切相关，本文对钱塘坳陷南缘富阳一临安地区褶皱岩层中的同褶皱裂缝进行了研究。在褶皱翼部多发育与层面斜交的构造裂缝，具体表现为与层面高角度斜交构造裂缝较为发育，而与层面低角度相交的构造裂缝发育较少或不发育。其中，与层面高角度斜交的构造裂缝的特征与层问剪切作用下形成的裂缝特征不同。分析认为岩层褶皱初期主应变轴与层面平行或直交，在岩层褶皱变形过程中，主应变轴与层面高斜交。岩层外弧受到与层面不平行的拉伸，而内弧则受到与层面不平行的压

3、缩作用。本文认为褶皱过程中应变轴的变化是导致岩层中形成与层面高角度斜交构造裂缝的主要原因。关键词：褶皱；高角度斜交；构造裂缝；主应变轴；形成机制中图分类号：P542文献标志码：A文章编号：l001—1552(2015)04—0610—006R和P裂缝，然后再发育R裂缝(Dresen，1991)。0引言对钱塘坳陷南缘的富阳一临安地区褶皱岩层的构造裂缝的发育往往与褶皱、断层等构造密切野外考察中，我们发现与层面高角度斜交的裂缝广相关(Mitra，2002；邓虎成，2009；李乐等，2011；董泛发育。目前。对于这种发育于褶

4、皱岩层中的与层有浦等，2013)。在岩层弯曲变形的过程中，不同阶段面高角度斜交的构造裂缝的形成机制存在较大争的主应力作用方向不同(Bobillo．Areseta1．，2000；议。本文通过对富阳一临安地区褶皱岩层中该裂缝的Smarteta1．，2010)，造成不同构造部位的裂缝类型及系统观测，具体包括裂缝发育的构造位置、产状、分布特征也不相同(图1a)(Stearns，1968；Bergbauerand岩性等，并在野外观测的基础上，结合已有的研究Pollard．2004；GhoshandMitra，2009)。野外观

5、测发现成果，对这种裂缝的形成机制进行了分析。该地区与层面斜交的构造裂缝在褶皱岩层中广泛发育，尤不同岩性的岩层出露较好，为研究的顺利开展提供其与层面高角度斜交的、产状与Riedel剪切(Bartlett了必要的基础。eta1．，1981；Ahlgren，2001)中的和型裂缝(图lb)相近的构造裂缝则更为常见。尽管和裂缝为共1研究区地质背景及研究方法概述轭关系，但两者在Riedel剪切裂缝的发育过程中形成顺序不同。在剪切作用过程中首先发育低角度的研究区位于下扬子地块南缘的浙江省富阳一临收稿日期：2014．03—08；改

6、回日期：2015-03-31项目资助：国家“十二五’’重大科技专~(2011ZX05003．002和2011ZX05009-OO1)、云南省级人培项目(KKsY2O1321O58)和博士后基金项目f2015M572645XB)联合资助。第一作者简介：董有浦(1983一)，男，博士，主要从事构造地质学和构造地貌学研究。Email：dongypsd@126．com第4期董有浦等：褶皱岩层高角度斜交构造裂缝的形成机制613图5褶皱过程中中和面位置的变化及造成的垂向、切向矢量的变化(岩层弯曲变形后，层面与中和面不再平行，岩层

7、(除中和面)受到斜交的挤压应力和拉张应力作用)Fig．5Plotsshowingtheinitial(a)andfinite(b)positionoftheneutralline，andtangentialandlongitudinalvectoroflayer(c)h2(】，)+)C誓】，)一2p)y=0(8)角均不为0。也就是说，褶皱变形的岩层(除轴面(8)式的解为：处以外1中主应变轴均不与层面平行或垂直，岩层外h(X，】，)：一J9(X)+4—p2(X)+—2p(X)Y(9)弧受到与层面不平行的拉伸作用，而内弧

8、则受到与H(X，Y)的偏导数为(9)和(10)：层面不平行的压缩作用(图61。这一部分重点导论了褶皱过程岩层中应力的方(丽h2(10)位变化问题，而至于应力强度及在这种应力作用下形成的裂缝强度、密度，我们尚不清晰，还需要进一Oh(X,Y)——：—f111步的研究。根据Lacazette(2009)对裂缝方位与应力OYP+h将(9)和(10)式带