下列关于构造应力场的说法中正确的是（ ）。

下列关于构造应力场的说法中正确的是（ ）。

A、构造应力场中，最大主应力方向表示拉应力方向，它与构造作用力的方向一致

B、构造应力场是岩体中由一个最大主应力、最小主应力和一对剪应力共同构成的三向不等压的空间应力场

C、最小主应力方向表示张应力方向，它与构造作用力的方向平行

D、最大剪应力与构造作用力方向斜交，理论上呈60度夹角

参考答案:

【正确答案：B】

构造应力场是岩体中由一个最大主应力、最小主应力和一对剪应力共同构成的三向不等压的空间应力场。

构造应力场的概念及表示

(一)构造应力场的概念

受力岩体中的每一点都存在着一个与该点对应的瞬时应力状态，一系列瞬时的点应力状态组成的空间称为应力场(stress field)。应力场中各点的应力状态如果都相同则叫均匀应力场如果各点的应力状态并不相同，从一点到另一点其应力状态存在着变化，则称为非均匀应力场。

构造应力场(structural stress field)是指地壳内某一瞬时一定范围内的应力状态。构造应力场中应力的分布和变化是连续而有规律的。研究构造应力场的目的就在于揭示一定范围内应力分布的规律、构造应力场的性质、地壳运动的方式和方向及其对区域构造发育的制约关系推断可能在何处出现的某种构造等。

构造应力场可按其研究对象的规模划分为局部构造应力场、区域构造应力场和全球构造应力场，它们是一个相对概念。从时间上来看，构造应力场又可分为古构造应力场和现代仍在活动的构造应力场。前者只能从地壳上已经存在的构造及其组合特征去加以分析推断后者则可以通过仪器测定出来。

(二)构造应力场的表示

在构造应力场研究中要确定三个方面的问题，即定时、定向、定量。因此在表示构造应力场时，也要突出这三个问题。

所谓定时就是确定构造应力场存在的时期。在地质历史中，同一地区的构造应力场是随时间而变化的，要注意区分不同时期的构造应力场，并将其表示出来。

定向是指确定构造应力的空间方位，通常确定主应力轴和最大剪应力的方向。常用应力迹线和应力网络表示构造应力的方向。应力迹线是指应力场中某种应力方向的变化线。常用的应力迹线有最大主应力迹线、最小主应力迹线和最大扭应力迹线。应力网络是指几组应力迹线分布的几何图像。图3－29表示了纯剪应力场的应力网络。图3－30表示了单向拉伸和单向挤压应力场的应力网络。从理论上分析，最大主应力迹线和最小主应力迹线在各点都是直交的两组共轭的最大剪应力迹线在各点也是直交的，并且被最大、最小主应力迹线所平分。

图3－29 纯剪应力场的应力网络

应力迹线的绘制主要依据构造变形和光弹模拟实验。在理想情况下，最大主应力迹线与褶皱轴向和逆断层线垂直，与正断层线平行，平分两组共轭剪节理的锐夹角最小主应力迹线垂直于正断层线，平行于褶皱轴和逆断层线，平分两组共轭剪节理的钝夹角。最大剪应力迹线与褶皱轴、正断层和逆断层线的夹角均为45°，与两组共轭剪节理近于平行。通过光弹模拟实验可计算得出应力迹线。

图3－30 单向拉伸和单向挤压应力场网络

定量是指确定应力值。现代应力值可以直接测量，古应力值可用数学解析法、晶体位错密度法、动力重结晶颗粒大小法和亚颗粒大小法等方法来估算。在此基础上绘制应力等值线，常用的是剪应力等值线图。

构造应力场

高位侵入体 ( high - level intrusion) 的特点是岩浆侵位很浅，包括前人定义的浅成、超浅成侵入体，如次火山侵入岩体。由前述岩浆定位机制可以看出，这类侵入体的体积往往很小，岩浆具有强烈上升的驱动力。因此与通常习惯的平面构造应力场分析不同，侵入体动力导致的应力场其主应力方向 σ1应当是垂直方向，与火山爆发的应力场类似。因此Gudmundsson et al. ( 2006) 描述的火山区应力场的分布 ( 图 5 -23) 可以借鉴用于探讨成矿作用的应力场问题。他们的模拟说明了两点: ① 岩浆房膨胀期间，硬层的局部应力场支持岩墙向上伸展，而软层则趋向于阻止岩墙伸展和火山喷发② 硬层的局部应力场可以触发地震断裂，而软层则是无地震的。这个模型不是特别适合于高位岩浆上升的应力场分布情况，因为其应力全部来源于岩浆房的膨胀。但是其结果可能支持前面关于小岩体与大岩基具有不同侵位机制的论述。在大岩基上升侵位的条件下，由于存在空间置换的问题，对上覆岩层的作用时间较长，岩石的力学性质因此而弱化，可以理解为 “软层”居多。按照这种模型，岩浆上升的通道将是关闭的，不利于其分异岩浆的继续上升。因此许多大岩基的顶界面都是大致水平的或低角度倾斜的 ( Cruden，2006) 。小岩体具有瞬时侵位的特点，其上覆岩层可以看做是刚性的，有利于岩浆快速上升。可见从构造应力场的角度来看，“小岩体成大矿”也具有其特殊性。

图 5 -23 岩浆体内部超压力 10 MPa 时岩浆房的数值模型( 据 Gudmundsson et al.，2006)

在小岩体的情况中，可以看做是有一个能量足够大的力源对某刚性层进行击打( 图 5 - 24) 。假定其着力点为 O 点，应力场的分布应当是以击打点为中心向上发散的( 图 5 - 24a) 。这样最大主应力方向为垂直方向，向两侧方向，应力的垂直分量将逐渐减小。假定受力块体为均一介质，且受力速率足够快，2α 角限定的块体中心区岩石将发生不规则脆性破裂。远离受力中心，岩石的弹性力学性质起作用，超过弹性极限后发生破裂，可能产生放射性断裂系统和锥状断裂系统。超过 β 角的限定边界后，瞬时应力可能对块体没有影响。在平面上 ( 图5 -24b) ，可以用 A 表示能量泄漏中心，A 区为岩石不规则破裂区，或称为脆碎构造区，而 C 区则是放射状裂隙和环形裂隙 ( 包括锥状裂隙和环状裂隙) 分布区。

图 5 -24 高位岩浆侵位的瞬时应力场

当块体为非均一介质时，大部分构造力将被先存的构造裂隙吸收，即这些裂隙会重新打开。如果受力较大，这些裂隙不能完全吸收来自深部的能量，也可能按上述方式产生新的裂隙系统，但裂隙的延伸方向将变化多样。可见虽然这仅仅是一个简单的设想，仍可以产生复杂的裂隙系统。自然情况会更加复杂，需要进行详细的研究。