现代科技综述知识文库：构造序次

1、现代科技综述系列构造序次科技是人类区别于动物的重要文明之一，是人类对自然规律研究和利用的学科。本文提供对科技基本概念“构造序次”的解读，以供大家了解。构造序次指在一场构造运动中，在同一方式和方向的构造力作用下，随着主干构造变形的发生和发展过程中，由于局部地块或岩块的边界条件发生改变，挨次派生出一系列不同性质、不同方向的构造形迹，或是将已形成的构造形迹发生力学性质的转化，这类现象称为构造形迹的序次。构造形迹序次的发生与地块或岩块所受外力、应力分布和几何边界的变化情况有着密切的关系，在岩块、地块总体受力状态和总体区域构造应力场不变的情况下，其局部的受力情况和局部应力场可以因边界条件的变化而发生改变

2、。在地质上，边界条件主要是指地块或岩块的受力边界或传力边界的几何特征。在初始应力场的各种应力作用下，地块或岩块因变形或变位而导致边界条件发生整体或局部的变化，从而导致应力分布的改变，派生出新的构造形迹或转化原有构造形迹的力学性质。新的构造的出现，又使局部边界条件发生改变，应力分布也相应改变，产生更新的派生构造。这种过程可以递次出现，直到构造应力逐步释放，衰减到不能引起岩石变形为止。构造序次理论的提出，是对岩石变形研究的深化，也是分辨区域构造体系与局部构造体系及其关系的一个重要观念。通过构造序次分析不仅可以分辨构造形迹之间主次关系，还可以帮助推断构造运动的方式与方向。在成矿规律研究中也有应用价值

3、，通常初次的主干断裂是导矿构造，而再次的派生构造是储矿构造，甚至运用这种规律，进行矿床预测。序次概念是随着构造地质学和地质力学的发展而逐渐形成的。1947年李四光在地质力学之基础与方法一书中讨论了序次问题，至50年代，他将序次概念提得更加明确，当时称为“世序”(1953)；在“地壳运动问题”(讨论提纲)(1956)对序次理论阐述得更加具体，列举了伴随纵弯褶皱形成过程，初期形成X共轭节理；当岩层发生屈曲，伴随弯曲旋量的增大，背斜转折端部位变为引张状态，从而出现纵张断裂，甚至进一步发展为地堑或裂谷，所有这些变形序幕的变化都是在统一构造力或构造应力场作用下，外力作用方式不变化，而是随着初次构造变形导

4、致局部应力场改变方式的结果。与此同时，国外主要是侧重于主干断层与分支构造关系的研究(HEMckinstry，1953；JDMoody和MJHill，1956)提出共轭平移断层3个序次的理想模式，它们的主要理论依据是：一条断裂，不论是在怎样的应力状态下形成的，只要断裂两盘发生相对的变形或变位，两侧岩石就会受到对盘施加的力，派生出局部构造变形，按照力学性质，派生的分支构造分为压性、张性、剪(扭)性3类，它们均以不等的锐角与主干断裂相交。李四光(1956)还提出主干断裂派生构造中还有旋卷构造，特别是帚状节理更为常见。Chinnery(1966)从应力集中的角度出发，提出另一种剪切断裂序次模式。他认为

5、在一定的初始应力条件下，当主干剪切断裂出现并发生走向滑移后，原来的均匀应力场发生扰动；沿主干断裂大部分地段，剪应力减小，唯有端点附近，剪应力集中并重新分布，从而派生出二次剪切断裂，这种在主干平移断层端点附近派生的二序次剪切断裂可分为六种类型，每种类型都可以是平行主干断裂的剪切作用形成的；也可以是与主干平移断层斜交的轴向挤压作用形成的。EZLagtai(1969)认为Chinnery的序次模式要求断裂位移恒定，只在末端才急剧减小，与地质事实不符；再则按Chinnery序次模式也难于解释野外常见远离主干断层端点的分支构造。1962年李四光在地质力学概念一书中还提出：“按照序次查明同一断裂面力学性质

6、可能转变的过程”。主要列举了由于区域性扭动作用发生2组共轭剪切面，属初次构造形迹；当扭动按原来的方向继续进行时，由于塑性变形，原来棋盘格式的岩块或地块逐渐变为菱形；原来的2组剪切面，其中和扭动方向角距较小的一组转变为张裂面；而和扭动方向角距较大的一组转变挤压面性质。也就是说，对于这种断裂的鉴定，如果仅仅是按照自身的变位效果，可能认为是2期运动的结果，若认真考虑序次概念，将可能就是一期运动的产物。1986年出版的地质力学导论中对于构造形迹的序次进行了较全面的论述，但主要停留在纵弯褶曲和走滑断裂的序次划分上。实际上，构造序次的概念的内涵与外延是极其丰富的，几乎所有规模较大的变形系统内部都有序次问题

7、。例如，许多大型推覆构造或剥离断层系统主滑面上下盘构造形迹多为低序次构造；许多顺层滑动构造面也大都是更高一序次构造的派生产物，但是目前文献中，大多停留在现象的描述阶段，尚未上升到力学原理的分析，这也说明李四光学术思想的超前性。构造序次概念也不仅是构造形迹的序次关系，构造体系也有序次关系，李四光一系列着作中都强调“在大的一盘棋的局面下，还存在着小的一盘棋的局面。就是说在高一级构造体系中，还存在着比较低一级的构造体系”。这些低一级的构造体系中，有些是同一序次不同规模(等级)的构造体系；也有一些是低一序次的派生构造体系。这个思路对于研究岩石圈构造及地球动力学都具有重要科学价值。总之，尽管现阶段有关构造序次理论问题研究文献很少，但今后必然是一个重要研究方向。【参考文献】： 1 李四光地质知识，1953，1：162 Moody J D，Hill M JBull Geol Soc Am，1956