地表的软弱带对裂缝发育影响的研究

　　吉林省实验中学高二年级 马尼诺 严世坦 刘 倩

　　辅导老师 李金华 李清和

　　大家都有这样的经验，在撕纸的时候我们总是先将纸上折一条线，然后顺线一撕，纸的边缘就比较整齐，否则纸的边缘就可能十分不规则。或者在我们需要一些纸条，而手边恰巧又没有刀剪之类的工具时，只好将一张纸折成纸扇状，然后一条一条撕开。有时由于某种原因裂缝沿折线走了一段后突然转向另一条折线，但它到达另一条折线后便又沿该折线继续延伸，这是为什么呢？

　　我们展开了讨论和研究，得出：由于我们在纸上折了一条线，使得折线部位相对纸的其他部位较软。那么在有外力作用的情况下，裂缝会首先沿折线发育。即便出现了其他情况(如纸自身结构不均匀)，裂缝偏离了折线，此时如果在裂缝发育的方向上还有另一条折线，裂缝则会沿这条折线继续发育，而不会穿越该折线。我们将折线命名为软弱带，将这种现象称做软弱带对裂缝发育的影响。

　　后来，我们在一张地震的照片中发现地震对地表造成的“伤痕”竟与我们在撕纸过程中发现的现象有着惊人的相似之处：地表的裂缝就相当于纸上的折线(即软弱带)！那么，地表的软弱带对裂缝的发育是否有影响呢？又有怎样的影响呢？我们认为这是一个非常值得探讨的问题。

　　带着这样的疑问，在专家的建议及指导下，我们得知，由于花岗岩中含有黑云母，而黑云母具有片状结构且相对较软，相当于折线，即软弱带。因此，我们选择了具有代表性的花岗岩作为对地表研究的对象，从而开展了对这个问题的实验研究。

　　通过观察实验，我们发现：黑云母对花岗岩中裂缝的发育有影响，具体影响如下：a.截断现象：花岗岩中裂缝发育到黑云母处就不见了，此时裂缝与黑云母的解理(光学显微镜下黑云母颗粒内显现出的黑色条纹)所成的角度接近直角。我们将这种相交角度接近直角的现象命名为截断现象。b.改造现象：花岗岩中裂缝发育到黑云母处改变原来方向并沿黑云母的边缘继续发育，到达黑云母的端点后又沿原方向发育，此时裂缝与黑云母的解理所成的角度为较大的锐角。我们将这种相交角度为较大锐角的现象命名为改造现象。c.继承现象：花岗岩中裂缝发育到黑云母处又继续沿其解理方向发育，此时裂缝与黑云母的解理所成的角度很小。我们将这种相交角度为较小锐角的现象命名为继承现象。d.安全岛现象：花岗岩中被黑云母包围的区域内，外来不同方向的裂缝发育至黑云母处被截断和改造，而黑云母包围的区域并没有遭到破坏。我们将这种现象命名为安全岛现象。

　　经过对结果的讨论分析，我们设想：由于黑云母对花岗岩中裂缝发育有影响，黑云母能够较好地释放裂缝发育所需的能量，而花岗岩是具有代表性的地表研究对象，所以地表软弱带对地表裂缝的发育也具有一定影响(即上述四种现象)。裂缝发育所需的能量在地表中逐渐积累，会对人类构成极大的潜在威胁，其一旦释放，如地震，将会对大型建筑造成巨大的伤害，导致灾难性的后果。那么，如果在建造大型建筑的时候，利用先存或人为制造的软弱带来释放积累在地表中的能量，应该会加强地基的稳定性，减弱地震对我们的伤害，减少人员伤亡及经济损失。

　　从黑云母对花岗岩中裂缝发育的影响看软弱带与地基稳定性关系的实验中，我们对地球空间科学有了更深一层的认识，发现了一些新的现象，并设想将其应用到实际生活当中。在研究过程中，我们体味到了团结协作的力量，我们也始终相信，只要对日常生活中的现象细心观察、勇于探索，就会有所收获！

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