基于节理组构的应变分析及其在碎屑岩褶皱中的应用

摘要

本次研究针对脆韧性域中岩石应变量定量分析的难题，采用了以组构分析为基础的节理研究方法，在川西盆地北东走向褶皱带中详细的节理测量和分析。在建立了对褶皱中节理的样式和成囡的清楚认识的基础上，以节理阶段式发育的现象为依据实现了脆韧性褶皱变形中的岩石应变进行了定量计算。
　　 本次研究采用的以节理组构为基础的野外测量和节理分析方法相对传统的工作方式具有先进性。野外节理测量支持系统是包含露头中的复杂节理测量、节理组构图的建立、节理模式确定以及节理分期配套的综合操作。利用露头中节理及其在组构中的投影的对应关系，指导复杂露头中的节理识别和测量工作。从而能够在野外测量过程中提高工作的效率和准确性。通过具有统计特征的节理组构进行节理分析，更具有统计分析的准确性、数据的全面性和图式分析的直观性，有效地提高了节理分析的精度，为脆-韧性域中以节理为基础的应变分析提供了良好的基础。
　　 以此为基础完成了研究区内褶皱中不同变形阶段地层中的节理样式调查，发现背斜变形过程中主要依次发育平面共轭剪节理、纵张节理以及层间剪节理，建立了区域内节理在连续褶皱变形过程中的发育规律模型。并发现区域内节理发育类型和密度的控制因素主要为构造位置（变形模式）、地层倾角（变形程度）、地层厚度以及岩性。
　　 通过地层连续变形过程中节理组构样式节的对比分析，发现在岩石发生破裂之后，随着应变量的继续增加会再次破裂并产生新的节理，即节理的幕式发育。通过幕式发育过程中的节理统计和计算，简单剪切和纯剪剪切过程中岩石破裂前的应变量均为30％左右。通过相关讨论，认为在埋藏条件下岩石破裂之前除弹性变形外又经历了大量的塑性变形;破裂后的岩石的变形方式由均匀的单剪变形转变为由碎裂块体沿层间剪节理滑动和块体本身的剪切变形两部分组成。节理的幕式发育为岩石破裂后的应力应变分析提供了新的依据，并为脆-韧性域中的复杂变形分析提供了依据。
　　 除此之外，新发展的组构分解的方法为难以观察到节理交切关系的区域的节理分期配套提供了解决途径。通过节理组构分析和节理特征验证发现研究区内存在两个期次的节理，并对各期次中应力场方向进行了分析。通过以节理为指示的应力场分析和有限元模拟发现先存断层和背斜组成的构造边界会导致非正交方向的应力发生方向偏转。并发现先存节理会造成节理间岩石块体内部的应力变化，导致产状不规律的非系统性节理的产生。

目录

声明

致谢

摘要

1 前言

1．1 研究意义

1．2 研究现状

1．3 研究思路

2 节理组构的野外节理解析方法

2．1 野外基本测量方法

2．2 野外节理测量支持系统

2．3 复杂节理露头的节理辨识和分期配套

2．4 组构解析对应变分析的精度提升

3 背斜中的节理样式

3．1 区域构造及测量方案

3．2 褶皱相关节理的组构样式

3．3 基于节理组构的节理解析

3．4 节理密度统计及分析

4 背斜演化中的节理发育规律

4．1 节理发育随褶皱演化规律

4．2 控制节理发育的构造要素

4．3 地层组合中的复杂节理现象

5 褶皱变形中的应变量计算

5．1 组构的阶段性变化和幕式发育

5．2 基于组构统计的应变量计算

5．3 埋藏条件下的应力应变关系

5．4 破裂后岩石变形模式

6 组构分解的多期次节理分析

6．1 节理组构的节理分期方法

6．2 研究区节理分期

6．3 基于节理的应力场分析

6．4 构造边界对应力方向的影响及模拟

6．5 非系统性节理的成因分析

7 结论

参考文献

附录

图索引

表索引

个人简历