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什么是断裂构造?

来源:新华网2021-04-07 10:00

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  地球上许多沟壑纵横、河谷深切的环境都与断裂构造相关,著名的东非大裂谷就是它的杰作。

  什么是断裂构造呢?当岩层受构造运动作用,假如所受的构造应力超过岩石强度时,那么岩石的连续完整性就会遭到破坏,产生断裂。断裂构造在岩体中又称结构面。由于断裂后岩层结构会发生变化,依据这一变化,断裂构造又按照断裂后两侧岩层沿断裂面有无明显的相对位移为标准,将其分为节理和断层两种类型。

  节理也叫裂隙,它代表着岩石中岩块沿破裂面没有出现显著位移。严格来说出现节理的原因不是单一的,一种是由构造运动产生的构造节理,它们在地壳中分布极广,且有一定的规律性,也不会单独出现,而是以成群、成组的方式出现。另一类是非构造节理,有成岩过程中形成的原生节理和在风化、爆破等作用形成的次生节理。一般我们在断裂构造前提下,只讨论构造节理。节理的分类标准不一,如果将节理与所在岩层产状之间的关系作为衡量标准的话,一般分为走向节理、倾向节理、斜向节理、顺层节理。每种节理的命名方式都暗含其结构特点,节理的走向与所在岩层的走向大致平行的即为走向节理,节理的走向与所在岩层走向大致垂直的即为倾向节理,根据节理的走向与所在褶皱的枢纽、主要断层走向或其他线状构造延伸方向的关系,又可将节理分为纵节理、横节理与斜节理。

  节理的存在会给工程建设带来一定的挑战,一方面存在于岩体中的这些裂隙减小了开挖难度,但是它们的存在也大大影响了岩体的强度和稳定性。和完整的岩体相比,节理加快岩体风化速度,增强岩体的透水性,降低岩体的强度和稳定性。尤其当裂隙主要发育方向与路线走向平行且倾向与边坡一致时,不论岩体产状如何,路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。因此,节理是工程设计中的一大考虑要素,为了保证建筑物的稳定和正常使用,必须对节理进行深入的调查研究,评估工程风险及难度。

  断层是断裂构造的另一种形态,断层的特点是岩层受力断开后,断裂面两侧岩层沿断裂面有明显相对位移时。断层在地球上广泛发育,彼此之间规模相差很大。大的断层范围惊人,延伸数百千米甚至上千千米,小的断层则在手标本上就能见到。断层的威力也有所不同,有的仅仅发育在地表浅层,有的断层则可以“威猛”地切穿了地壳岩石圈。

  断层是一种重要的地质构造,地震与活动性断层有关,滑坡、隧道中大多数的坍方、涌水也与断层有关。这是因为在断层分布密集的断层带内,岩层的破坏程度较高,强度和稳定性也不高,岩体裂隙增多、风化严重、地下水多。同时,这些地方沟谷斜坡崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象多发。这些不利因素的存在会对工程建筑的稳定性产生显著影响。因此,当人们确定路线布局、选择桥位和隧道位置等时,要尽量避开大的断层破碎带。

  本文由中国人民大学附属中学第二分校一级教师王和意进行科学性把关。

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