中国构造应力场特征及其与板块运动的关系
第三章 地应力的工程地质研究
3.1.2 岩体应力的一些基本概念 地壳岩体内的天然应力状态，是指未经人为扰 动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用 下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等 的作用下所形成的应力状态，常称为天然应力或初 始应力。 人类从事工程活动，在岩体天然应力场内，因 挖除部分岩体或增加结构面而引起的应力，称为感 生应力。
3.2 我国地应力场的空间分布特点及变化规律
3.2.1 地应力场的空间分布及其与板块运动的关系
1、我国地应力场的空间分布特点
以东经100～105o为界分东西两区。 强度上：西强东弱（西高东低） 方向上：西： NNE-SSW为主，东：近E-W。
2、 地应力场的形成与板块运动的关系
b.饼状岩心是钻进过程中差异卸荷回弹的产物， 破裂主要发生在一定高度的岩心根部，是由拉张和复 合机制导致的。 c.饼状岩心的产生需具备特定的岩体力学条件： 弹性高，储能条件好的岩性条件，如火成岩； 整体块状的岩体结构条件； 高地应力条件，最大主应力在30MPa以上。 (2)钻孔崩落现象： 研究发现，一些钻孔的孔径不是圆的，而呈椭 圆型，长短轴之差可达3-18cm。观察表明，这种孔 径的增大是由于孔壁局部破损崩落所致，即钻孔崩 落。
1.自重应力：
由岩体自重产生的应力为自重应力。 在地表近水平的情况下，重力场在岩体内的某一任 意类形成相当于上覆岩层重量的垂直正应力σz。
σz=γh
（r为岩石的容重；h为该点的埋深.） 由于泊松效应（即侧向膨胀）造成水平正应力
σx=σy=λσz （λ称为岩体的侧压力系数。）
中国地质构造学研究历史
地洼学说认为，在地壳演化史上，不只活动区可以转化为“稳定” 区，而“稳定”区也可转化为新的活动区。大陆地壳的发展过程， 并非如地槽—地台说认为的那样，直线地仅由地槽阶段发展到地 台阶段，而是多阶段、螺旋式的升进。通过活动区与“稳定”区 之间的互相转化递叠，按照“否定之否定”法则向前发展，这叫 “动、定转化递进律”。它的力源机制在于上地幔软流层的物质 运动，叫散聚交替光在研究中国和东亚 构造的基础上于20世纪40年代创立的一种构造地质 学说。它主要是用力学的观点研究地质构造现象， 研究地壳各部分构造形变的分布及其发生、发展过 程，用来揭示不同构造形变间的内在联系。地质力 学注重构造体系的分析，特别是活动构造的活动规 律和动力来源，以及断层、褶皱等构造形迹形成的 力学机理的分析，也注重研究地应力和地质因素对 岩土工程的力学分析的影响，地质力学对矿产资源 的普查勘探、对工程地质和地震地质的研究有积极 意义。
地质界传统的理论是大陆地壳大发展过程只有两个 阶段：先出现活动区—地槽区，后来变为“稳定” 区—地台区。1956年，陈国达在总结中外地质资料 的基础上提出，中生代中期以来地壳演化进入了新 阶段，经受断裂作用和拱曲作用后所形成的狭长形 或长圆形的凹地或凸起，其大地构造性质既非地台 区，也与地槽区有别，而是一种新型活动区，是大 陆地壳的第三构造单元。因它是地台区向活动区转 化的产物，故取名为活化区；又因其最主要的特征 是区内出现地洼盆地，故称地洼区。
地质力学既研究地壳运动产生的各种形变现象的规律，也 研究由地壳运动产生的物质的变化规律，以及两者的相互 联系。反映地壳运动的一切现象都是它考察研究的对象， 包括构造体系的规律、海洋运动的遗迹、岩浆活动的现象、 变质岩带的发生和矿产的形成等。
地质力学的研究内容可概括为四个方面： 1、构造体系的深入调查研究； 2、全球大地构造体系的特点和分布规律，以及与各种构
板块构造理论
三 转换型－剪切 7
（大洋中脊）
三. 三个板块之间的边界组合类型
在板块分布图上，经常可见三个板块边界相交于 一点，为三个板块汇聚或裂解的邻接点，它是球 面上的板块边界开始或终止的端点。三条板块边 界相交于一点的现象，这一个交点就叫做板块三 联接合点(triple junction 简称三联点)。 与三联点相接的板块边界可以是拉张型、挤压型 或剪切型边界。板块三联接合点在板块构造研究 中具有重要意义。
碰撞型边界特点是： ①地震带极宽，以浅、中源地震为主，最大震级为8.7级。 ②由于岩石圈上部的陆壳古老而复杂，发育了众多的断层， 有许多薄弱带， ③伴有比较强烈的岩浆活动， ④热流值相对较高。 事实上，这类边界是两个大陆板块相互作用的极宽阔而复杂 的地带。而不是一条明确的界线。在大陆发生碰撞之后，板 块的相对运动和沿边界的挤压作用仍然持续着，如亚洲板块 重迭在印度板块之上，结果使该板块边界 ⑤具有正常大陆地壳两倍的厚度（陆壳增厚），这已成其为 一大特点，是造成喜马拉雅山带和青藏高原巨大海拔高度和 使地震带、岩浆活动带变宽的主要原因。
①陆内、陆间裂谷
红
海
裂
谷
地
貌
图
东非大裂谷是离散板块边界开始发育的雏形。
离 散 边 界 －
②
洋 中 脊
离散边界演化模式图
A 上涌的岩浆的热能 造成陆壳凸出，膨胀， 产生大量断裂； B.陆壳拉伸和减薄， 中脊裂谷发育，岩浆 流到裂谷之上基性、 超基性岩浆不断补充， 冷凝形成新的海洋岩 石圈，添加到向两侧 运动的板块后缘。； C.持续的扩张进一步 将大陆分离知道狭窄 的海道产生； D.洋中脊系统形成， 大洋盆地发育增长。
板块，全称是岩石圈板块，是指构成地 球上部岩石圈的不连续球面板状块体。
万天丰-中国区域大地构造之十二(大陆构造的变形、变位、机制)
研究适合于中国碰撞带的 地化图解， 谨慎使用已有地化-构造图解 岛弧与板内岩浆带差别？ 大洋玄武岩与幔源玄武岩的区别？
大力加强微量元素与微区研究
运动量估算
• 大洋扩张速度、扩张时间和扩张量 • 缩短速度、缩短时间和缩短量 • 方法：由岩石化学成分估算；
由形变、应变估算（褶皱较好，逆 掩断层较困难），结合地球物理 资料
板内拉张断层与断陷盆地
• 燕山期板内拉张（纵或横向）断层多，断陷盆地小， •
•
• •
NWW向为主，东部地壳以缩短（几十km）增厚为主 四川期板内拉张断层和断陷盆地大量发育，NNE向为主， 东部地壳减薄为主（渤中，15-25km） 华北期板内拉张断层和断陷盆地局部发育，近E-W向为 主（渤中，25-29km） 喜马拉雅期板内拉张断层和断陷盆地局部发育，NNE向 为主（坳陷期） 新构造期板内拉张断层和断陷盆地局部发育，近E-W向 为主
盖层厚的地方发生强板内变形，稳定地块 上浅层构造滑脱 • 密度大的古地块成盆地， 古代的强构造 变形-岩浆带（花岗质）成山 • 只有少量断裂为新生的，研究中、新生代 的，一定要关注古老的构造基础与演化 • 新最大主压应力与断层走向几乎平行
二、陆-陆碰撞带研究
• 多次（>13次）会聚、俯冲或碰撞
正高重力异常，使地壳相对下 沉 • 呈拉张状态的正断层控制了盆 地边界 • 不是底辟、地幔上隆或地幔羽 上升的产物
里海东北地区
盐丘底辟构造（盐类垂直向上）
陆块变位（运动学）
板块间上千km，陆内几十-上百km
• 缩短带（褶皱、逆掩断层） • 伸展带（古大洋，盆地，裂谷，
拆离断层，变质核杂岩带） • 平移带（走滑断距） • 古地磁，古纬度变化，古磁方位 变化，（精度问题）
构造应力场与断层活动关系研究
构造应力场与断层活动关系研究地球是一个充满活力的行星，其表面上的构造和断层活动是地球内部动力学作用的表现。
构造应力场是指地壳内各个构造单元之间的相互作用所产生的力场，而断层活动则是构造单元之间的相对移动行为。
研究构造应力场与断层活动的关系，对于了解地壳运动规律、预测地震灾害具有重要意义。
一、构造应力场的产生机制构造应力场的产生包括地球内部热对流、板块运动和地壳形变等多种因素。
首先是地球内部的热对流。
地球内部的热量通过地幔对流和板块运动的形式向外传导，导致地壳不断发生变形。
其次，板块运动也是构造应力场产生的主要原因。
地球的外固壳被分为多个大板块和小板块，它们相对运动，不断产生位错和应力，导致构造应力的积累。
此外，地壳形变也是构造应力场生成的重要驱动力。
地壳形变包括地震、岳陡标志与构造样貌等方面。
二、断层活动与构造应力场的关系断层活动是指岩石沉积物体发生断裂破坏，使岩层发生位移或滑移的现象。
断层的形成是构造应力场释放的结果。
在构造应力场的作用下，地壳会积累局部的应力，当超过岩石本身的强度时，就会导致岩石的破裂，形成断层。
其中，断层的滑动方式分为几种，包括水平走滑断层、倾覆断层、逆冲断层等。
断层活动的强度和频率与构造应力场有密切的关系。
当构造应力积累到一定程度时，断层就会发生滑动，释放应力。
因此，研究构造应力场的特征和变化，可以预测和理解断层活动的规律。
三、构造应力场与地震灾害的关系地震灾害是由地壳内部的构造应力超过岩石强度导致断层滑动而引起的。
研究构造应力场与地震的关系，对于地震的预测和防灾具有重要的意义。
构造应力场是地震发生的动力来源，通过研究该应力场的特征，可以了解何种构造环境最容易发生地震。
例如，在强烈的构造应力场作用下，大断层会产生大规模的地震。
此外，通过对构造应力场的研究，人们还可以了解地震的频率和强度的演化规律，为地震预测和灾害应对提供依据。
四、构造应力场与岩石变形的研究构造应力场是导致岩石变形和岩石力学性质变化的主要因素。
准噶尔盆地四棵树凹陷构造应力场与构造变形解析
准噶尔盆地四棵树凹陷构造应力场与构造变形解析准噶尔盆地四棵树凹陷，这个名字听起来是不是有点像是从古老的地图上抄下来的一处神秘之地？其实呢，它并没有那么神秘。
四棵树凹陷位于准噶尔盆地的北部，是一块特别的地质结构，这里有着不少的“故事”，也有着极为复杂的构造应力场和构造变形，搞不好，这片区域的“心脏”早就开始悄悄跳动了。
说到这个“应力场”，让我们先来理清一下什么是“应力”吧。
你想象一下，你把一个橡皮筋拉得紧紧的，这个橡皮筋就承受着一种力量，这种力量就是应力。
而这些应力就像是隐藏在地下的看不见的力量，它们会影响地壳的形态，甚至决定地下资源的分布。
所以，四棵树凹陷的“应力场”其实就是指这片区域地下的各种力量，它们不是白白存在的，而是在不断地塑造着这个地方的样子。
那构造变形又是怎么回事呢？简单来说，就是地壳在这些力量的作用下，会发生弯曲、挤压、断裂等变化。
想象一下，你用力压一块松软的泥巴，泥巴的表面肯定会出现褶皱或者裂缝，这就是地壳在应力作用下的“变形”。
四棵树凹陷的构造变形，不仅复杂，还很有意思。
这里既有大规模的断层、褶皱，也有一些细小的裂缝和错动，像是地球表面留下的“伤疤”，每一条裂缝、每一个褶皱都在讲述着地壳的故事。
如果你问，为什么这片区域的地质这么复杂，那就不得不提到四棵树凹陷所在的位置了。
准噶尔盆地，作为一个典型的内陆盆地，它的构造活动活跃得很。
由于这里靠近多个大规模的断裂带，地壳的活动非常频繁。
简单来说，这片区域就像一个不断运动的“大熔炉”，地壳在不断碰撞、挤压和拉伸，这样的活动就像是给大地做了一次又一次的“按摩”，而四棵树凹陷恰好处在这种运动的“热源”中。
说得通俗点，就是这片地方的地壳老是被一股股看不见的力量拉扯和推挤，哪怕你站在这里，脚下的土地都在悄悄发生变化。
有意思的是，四棵树凹陷的构造变形不仅仅表现为简单的断层或者褶皱，更多的是一些复杂的应力相互作用的结果。
地壳就像是一个弹性体，当一个地方的应力积累到一定程度时，地壳就会发生突发的断裂，释放出巨大的能量，甚至形成地震。
构造应力场
σ
θ
σ
r
• •
a
θ
•
Ri 20a
•
圆孔周围任意点的切向应力与径向应力之和为 2倍的原岩应力，即 r 2H
Λ ＝1
λ ＝1时圆孔周围应力分布
14
“孔”周围的应力分布
2、有压圆孔
当孔内有液体（或巷内支护）时，液体（或支护物）对孔壁产生附加应力。 此时，围岩将受孔内应力影响进行应力的重新分布。根据弹性厚壁筒理论得：
•
矿山压力与岩层控制是研究矿山岩体力学现象的机理、控制理论，以及控制 所采用的人工构筑物的学科，属于岩石力学的分支，是矿山采掘工程的基础 学科。
概述
分类
概述
学习矿压的意义
矿山压力及其岩层控制是岩石力学在矿山上的应用学科，有人称之为矿山岩 石力学。它既是采矿工程最主要专业课之一，也是矿井开采方法课程的理论基础 课。在采矿中作用如下：
在原岩应力场弹性变形能包括体变弹性能、形变弹性能两种，由前苏联阿维 尔申计算为
体变弹性能
形变弹性能
(1 2 )(1 ) 2 2 2 Uv H 2 6 E (1 ) (1 )(1 2 ) 2 2 2 常由于塑性变形被吸收 Uf H 2 或转化，而消失。 3E (1 )
顶板：位于煤层以上一定范围内的岩层称为煤层顶板。根据煤层上方顶板对 回采工作面的影响程度和方式，把顶板进行再划分，即直接顶、伪顶和老顶。 伪顶：直接位于煤层之上，大多数情况下随采随冒的岩层。通常为厚度小于 0.3～0.5米的炭质页岩或其它松软脆弱岩层，一般允许悬露面积和时间在10平方 米和20分钟以下，很难在工作面维护住，而形成煤中矸石。在矿压上，伪顶主要 影响采场支架选型和采场安全。 直接顶：直接位于煤层或伪顶之上，通常随放顶而垮落的岩层。一般为一层 或几层岩性相近的岩层组成，常见岩性有页岩和砂页岩等。一般来说，直接顶裂 隙发育强度低，与前后方难以形成力的传递，从而形成静载荷作用于支架。然而 ，直接顶是采场直接维护的对象，其稳定状况，直接影响着矿工安全和正常生产 ，为此是矿压研究主要内容之一。 老顶（基本顶）： 位于直接顶（有时直接位于煤层）之上厚而坚硬，一般不 随放顶而冒落的岩层。常见岩性有砂岩、砾岩、石灰岩、坚硬的砂页岩等，一般 厚度大于2米，岩石的单向抗压强度Rc>60～80MPa，节理裂隙不发育，节理间距 和分层厚度均大于1m，其运动常给采场带来严重的矿压显现。一般认为，该岩层 内可以形成结构层，上方岩层重量可通过该层把力传递到工作面的前方煤壁和后 方煤柱或采空区。老顶的结构分析和运动规律是矿压研究主要内容。
中国大陆地壳运动速度和块体运动
中国大陆地壳运动速度和块体运动作者：韩美涛闫俊义苏利娜张永奇来源：《科学与财富》2018年第27期摘要：本文利用陆态网2009-2014期1947个区域站GPS观测结果，分析中国大陆地壳运动特征；利用GPS观测结果结合地质块体划分，给出了各块体运动速度，最后对各点速度进行投影，分析了块体内部运动状态。
关键字：中国大陆；GPS；速度；块体运动1.前言大陆岩石圈构造变形与演化的地球动力学理论一直是国际地球科学研究的前缘领域。
完整、可靠的地壳运动速度场是对构造变形的定量描述，是揭开中国大陆新生代地球动力学之谜的关键之一[1]。
GPS观测结果由于观测精度高、覆盖范围大、几何和物理意义明确，且与构造应力关系密切，备受各国学者重视，使得在短时间内获取大范围地壳运动成为可能。
中国大陆构造环境监测网络（以下称“陆态网”）最主体部分由260个GNSS连续观测站和2000个GNSS区域站构成。
这些站点全面覆盖中国大陆，在一系列主要活动构造区、活动断裂带、地震重点危险区等进行了针对性的加密布设。
高精度、高空间分辨率的GPS站为研究中国大陆现今地壳构造运动及其动力学机制提供珍贵的基础资料。
王琪、张培震、黄立人等[1，3-6]采用了大量GPS 观测站的原始资料，获取了中国大陆地壳运动的速度图像，并对其进行了解释。
本文结合中国大陆的活动地质构造，和陆态网GPS区域站速度研究中国大陆地壳运动及其内部不同地块的运动状态。
2.GPS速度中国大陆位于欧亚板块的东南部，东部受西太平洋板块和菲律宾板块俯冲、消减的影响，形成一系列与弧后扩张有关的陆缘海伸展和断陷盆地；西部和西南部受印度板块与欧亚板块碰撞的构造影响，形成号称“世界屋脊”的青藏高原、上千km的大陆内部构造变形带和地震带。
北部为贝加尔裂谷带张开影响及西伯利亚块体的向南推挤。
来自板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造变形的主要动力来源，强烈影响着中国大陆现今地形轮廓变化规律和趋势[5]。