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    188宝金博页面版: [精品]逆冲断层发育的力学机制研究

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    内容提示： 2003 年 4 月第 33 卷第 2 期 　　　西北大学学报 ( 自然科学版 )Journal of Northwest U niversity(N atural Science Edition)　　Apr. 2003Vol. 33 No. 2　　 收稿日期 : 2002 2 10 2 20　　 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (40272116)　　 作者简介 : 马润勇 (1961 2),男 , 陕西子洲人 , 长安大学高级工程师 , 博士生 , 从事地质工程研究。逆冲断层发育的力学机制研究马润勇 1 , 彭建兵 1 , 门玉明 1 , 潘爱芳 2, 3(1.长安大学 地质工程与测绘工程学院 , 陕西 西安　 710054; 2. 西北大学 地质学系 , 陕西 西安　 710069; 3. 西安建筑科技大...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：32 | 上传日期：2015-03-22 23:43:09 | 文档星级：
    2003 年 4 月第 33 卷第 2 期 　　　西北大学学报 ( 自然科学版 )Journal of Northwest U niversity(N atural Science Edition)　　Apr. 2003Vol. 33 No. 2　　 收稿日期 : 2002 2 10 2 20　　 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (40272116)　　 作者简介 : 马润勇 (1961 2),男 , 陕西子洲人 , 长安大学高级工程师 , 博士生 , 从事地质工程研究。逆冲断层发育的力学机制研究马润勇 1 , 彭建兵 1 , 门玉明 1 , 潘爱芳 2, 3(1.长安大学 地质工程与测绘工程学院 , 陕西 西安　 710054; 2. 西北大学 地质学系 , 陕西 西安　 710069; 3. 西安建筑科技大学 理学院 , 陕西 西安　 710055)摘要 : 针对逆冲断层从底部滑脱面向上生长过程中滑面产状对应的是渐变过程 , 用经典断裂力学理论解释存在一定局限 , 将材料力学与线弹性断裂力学方法相结合 , 建立起一个统一的、通用的力学模型来解释逆冲断层的扩展机理。利用该模型较好地解释了宁夏中卫2同心逆冲活动断裂带各破裂面的逆冲扩展轨迹 , 同时支持了本文提出的关于逆冲断层向上扩展机制的新观点。关　键　词 : 逆冲断层 ; 断裂力学 ; 材料力学 ; 断层扩展中图分类号 : P542 　　文献标识码:A　　文章编号 : 1000 2 274 ? (2003)02 2 0196 2 05　　逆冲断层最主要的特点之一是上陡下缓的低倾角断面 , 浅部高倾角并未向深部延伸 , 而是向下收敛于某个滑脱层面 [1, 2] , 不管是实际观测到的还是通过各种地球物理方法间接得到证实的事例 , 均可说明这一点。例如 , 川东2鄂西郁江逆冲断层 [3] 、龙门山中段推覆构造带 [4] 、中卫2同心逆冲推覆断层 [5, 6] 、秦岭造山带的推覆构造 [7] 、美国落基山的 A thabasca 山麓被动顶板双冲构造以及刘易斯逆冲断层 [8, 9] 、地中海脊 [10] 、武当山推覆构造 [11] 、北天山地区活动逆断裂 [12] 等。 Boyer 和 E11iott 还概化了单冲型逆冲断层系的基本模型 [13] 。虽然逆冲构造结构复杂 , 由多个逆冲断层组合而成 , 并分了多个类型 [2] , 但从活动断裂的研究结果看 , 一般先发育、扩展、贯通 , 产生单个逆冲破裂面。在此基础上再逐步产生下一个逆冲破裂面 , 并在以后的长期构造运动中逐步组合成不同形态特征的逆冲断层系 [5, 6] 。因此 , 分析单个逆冲断层面的扩展机制 , 对研究逆冲构造以及区域构造稳定性具有重要意义。本文拟从断裂力学及材料力学角度 , 对单个逆冲破裂面形成机制及其破裂轨迹加以探讨。1 　剪切断裂端部扩展规律的经典认识从断裂力学角度看 , 逆冲断层也是剪切作用的结果。剪切破裂总体上可归结为以下 3 种情况。1. 1 　 Coulomb 剪切破裂准则如图 1 所示 [14] , 基于剪切破裂的 Coulomb 准则 , 断层 ( 剪切破裂 ) 面 A B 与最大主应力 Ρ 1 方向的夹角 7 为7 = ( Π? 4) - ( ?? 2), (1)其中?为岩石内摩擦角。 Hubbert 引用了 Sax 对7 的测量结果 , 其中对逆冲断层而言 , 7 值为 20 °～25 °[15] 。图 1 　 按 Coulomb 准则确定的逆冲断层扩展方向Fig. 1 　 The extended direction of thrust failure defined byCoulomb criterion　　 另外 , 根据弹性力学平衡方程 , 考虑作用在矩形 OA B C 上 ( 长 OA = L , 高 OC = H ) 的应力场为 [14]Ρ x = Θ gx ; Ρ y = P - ky + Θ gx ; Σ xy = kx 。 (2)其中 : Θ为密度 ; Ρ x , Ρ y 分别为 x 轴和 y 轴向应力分

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