岩石破坏与断层的关系

岩石力学大作业

岩石力学与断层活动的关系

提要

本文讨论了岩石力学与断层活动的关系,重点阐述了其在地震方面的一些问题以及在地震预测时的应用。附文《根据变形岩石的显微构造特征探讨断层的活动性》通过一条断层及其围岩物质的显微构造的对比研

究探讨了断层活动性。

地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层。

地壳中的一个裂口或破裂带，而且沿着它相邻的岩体发生了运动。断层长度变化很大，从几厘米至几百公里不等，两盘之间的位移量也可有这样大的变化。

断层是构造运动中广泛发育的构造形态。它大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上千千米。但都破坏了岩层的连续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊。

是什么力量倒置岩层断裂错位呢？原来是地壳运动中产生强大的压力和张力，超过岩层本身的强度对岩石产生破坏作用而形成的。岩层断裂错开的面称断层面。两条断层中间的岩块相对上升，两边岩块相对下降时，相对上升的岩块叫地垒；常常形成块状山地，如我国的庐山、泰山等。而两条断层中间的岩块相对下降、两侧岩块相对上升时，形成地堑，即狭长的凹陷地带。著名的东非大裂谷和我国的汾河平原和渭河谷地都是地堑。

断层对地球科学家来说特别重要，因为地壳断块沿断层的突然运动是地震发生的主要原因。科学家们相信：他们对断层机制研究越深入，就能越准确地预报地震，甚至控制地震。

断层类型很多，规模差别极大，形成机制和构造背景各异，因此，研究的内容、方法和手段各不相同。但是断层研究的首要环节是要识别断层和确定断层的存在。虽然断层可以通过分析和解译航卫片、物探图、地质图和有关资料得

以确定或推定。但识别和确定断层存在的主要方式是进行野外观测。

为了能更好地断定断裂类型，按照Hill(1963)所提出的方法,我们介绍一种分层次的研究方案。最低一级的水平仅仅是区分滑动性与张开型，也就是区分断层还是节理。次一级水平则是要求度量构造面位置及通过平面标志的断错来测量表观上的相对运动或者跨不连续面上的位移间断。在这一水平上，人们可以区别正断层与逆断层，并且定量的确定倾滑及走滑位置。有了这些信息就足以确定构造的几何图形,而这在构造地质学及大地构造学中有非常重要的作用断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来，形成了所谓的断层标志，这些标志是识别断层的主要依据。

地震过程是一个极其复杂的物理过程，主要是一个力学过程，是在断层上一点开始并沿断层传播的破裂(断层滑动)现象。地震波随着破裂区的扩大而被释放。

在地壳内存在许多大小不同、长度不等，排列各异的断层。它们之间的相互作用对于地震的孕育、发生及余震的时空分布有很大影响。许多地震尤其是强震一般发生在断层交错带附近。

美国莱斯大学地震学家们研制出一种新型的高精度地震探测设备，通过该设备可以探测到地壳岩石的细微变化，并在10个小时前准确预测到了美国加州圣安德列斯断层附近的小规模地震。研究人员表示，岩石力学的实验表明，受应力变化影响，岩石内部的微破裂会张开或闭合，这会导致地震波的传播速度发生微小变化。自上世纪70年代以来，地震学家就试图测量这种变化，但一直没有获得高精度的理想结果。如今，借助尾波干涉信号等新技术，科学家终于重复测量到地震波速度的极微小变化。通过对测量的地震数据进行分析，研究

人员发现，在整个测量期间每一次轻微的地震之前，岩石都会发生明显的变化。正是通过这些变化，地震学家们曾提前10小时左右准确预测了2005年平安夜的一次3级地震；五天后，他们又提前两小时预测了一次1级地震。

综上所述，岩石力学，岩石断裂力学在判断与研究断层活动上起了很大作用，这种方法不失为预测地震的一种参考。

参考文献

《岩石断裂力学》[英] B.K. 阿特金森主编

《地震地质》中国地震局地质研究所主办

中国国家图书馆/

中国知识网/

新浪新闻

附：根据变形岩石的显微构造特征探讨断层的活动性