4.5 构造应力场

一定空间的地壳构造变形应力分布，称构造应力场。研究构造应力场的目的是揭示一定范围内地壳应力分布规律及其与区域构造和地貌发育的关系，进而阐明构造应力场的性质和推测可能出现的构造及地貌形式。

4.5.1 构造应力场类型

构造应力场按空间大小分为全球应力场、区域应力场和局部应力场。

全球应力场是研究全球性地壳应力活动规律和大陆成因的影响；区域应力场是研究较大区域构造体系及大地貌类型形成的应力状态；局部应力场是研究规模较小的构造变形单元和构造地貌形成的应力状态。

构造应力场按时间分为古构造应力场、新构造应力场和现代应力场。

古构造应力场是指燕山运动及其以前的构造应力场，这一时期构造应力作用所能表现的是在不同地点岩层或岩体中遗留下的永久变形和破坏形式，通过这些地质资料，可反映当时的构造应力状态。

新构造应力场是新生代以来，特别是第三纪至第四纪期间的构造应力场，新构造应力作用下不仅是新生代地层明显变形，而且地貌格局、成因演化起重要作用，形成各种类型的构造地貌。

现代构造应力场是近期构造活动形成的应力场，在岩层中不一定有构造形迹显示，也没有十分明显的都地貌表现，通常通过地应力、地形变、全球定位系统和地球物理等测量资料进行分析得到现代地壳应力的作用状态，但在一次大地震时，地表能显示构造破裂和地貌变形。

4.5.2 构造应力场的转换与继承

在同一地区，不同时期的构造应力作用的方式、方向、强度和边界条件可能不同，表现为不同时期形成的不同力学性质的构造线，即使新构造期形成的构造线沿老构造线分布，但表现为完全不同的力学性质，显示构造应力场的转换。例如山西临汾盆地西缘的罗云山活动断裂是一条多期活动的复杂构造带，中生代燕山运动期间，发生强烈的SE—NW向挤压，形成一系列NE向逆断层和逆掩断层；新生代应力场发生转换，形成一系列区域性SE—NW向张拉，沿燕山期老断层发育的NE向正断层。

在同一构造期，区域应力作用下，常派生一些次生的构造形成局部应力造成差异，不同规模应力场力学性质完全相反。例如在区域挤压应力场作用下，发育一些轴面或断面与主压应力方向近于垂直的褶皱和逆断层，但在褶皱轴部，则转化为张拉作用，形成一些与主压应力方向平行的局部拉张应力场，发育与轴向一致的断陷洼地。另一种情况是在主压应力作用下派生的次级拉张作用而形成局部拉张应力场，发育一些与主应力方向垂直的拉张小断裂与断陷洼地。

现代构造应力场与新构造应力场有很好的继承性。用仪器观测资料计算得到的现代应力场和用地质地貌方法反演的新构造应力场基本一致，应力作用方向以及块体运动方向和速率变化都十分相似。例如中国西部新生代以来，印度洋板块向北俯冲与欧亚板块碰撞，挤压块体向北或东北方向运动，运动速率由南向北递减，在南部喜马拉雅山褶皱带平均运动速率为43.4mm/年，往北到西昆仑山褶皱带降到18.1mm/年，祁连山褶皱带只有8.3mm/年。全球定位系统观测的现代地壳运动方向亦为NNE—NE向，从南往北的平均移动速率由30mm/年逐渐下降到14mm/年，也是呈递减趋势。