Chapter 6. 절리

 
      1. 용어설명
      2. 절리면(Force)
      3. 절리면의 발달(Stress)
      4. 절리의 종류 (Lithostatic Stress)
      5. 다른 구조에 대한 균열의 관계
      6. Joint와 Shear Fractures의 모의실험
      7. 공극유효압력의 영향
      8. 미균열
      9. 절리구조분석
1. 용어설명
  (1) 균열 (Fractures): 암석이나 광물이 깨어지는 면, 즉 암석이 응집력(cohesion)을 상실하는 면.
    1) 신장균열(extensional fracture; opening)=mode I fractures: 상대적인 움직임이 균열면(fracture wall)
        에 수직
    2) 미끄럼균열(sliding fracture)=mode II shear fractures: 상대적인 움직임이 균열면(fracture surfaces)
        에 평행하며 균열전선(fracture front)에 수직
    3) 찢어짐균열(tearing fracture)=mode III shear fractures: 상대적인 움직임이 균열(fracture surfaces)에
        평행하며 균열전선(fracture front)에 평행한 미끄러짐 운동
    4) 혼합균열(oblique extension fracture, or mixed mode fracture): 움직임의 성분이 균열면에 수직하고
        평행한 두 성분을 갖는 균열
  (2) 절리 (Joints)
    1) 암석에 분포하는 균열면에 수직인 운동에 의해 형성된 균열면
    2) 암석에 가해진 응력이 인장강도 보다 클 때 형성
    3) 때때로 광물이 침전하여 맥을 발달시킴
  (3) 전단절리(Shear fractures, Shear joints)
    1) 균열면에 평행한 운동에 의해 형성된 균열면
    2) 균열면을 따라 미끌어진 증거: 섬유상광물, 긁힌자국
  (4) 절리계
    1) 절리조(Joint set)
      가. 절리조(joint set): 노두나 연구지역에서 같은 방향으로 발달한 둘 이상의 절리의 묶음
      나. 규칙절리(systematic joint): 평탄하고, 방향이 일정하고, 연속성이 좋은 절리
      다. 불규칙절리(nonsystematic joint): 방향이 일정하지 않은 불규칙한 절리
      라. 절리대(joint zone): 평행한 절리들이 집중적으로 발달되어 있는곳
    2) 절리계(Joint system)
      가. 절리계(joint system): 동일한 암석 내에 영향을 준 2개, 혹은 그 이상의 절리조
      나. 절단절리(cross joint): 한 조의 규칙절리가 다른 조의 절리에 의하여, 일정하게 규칙적으로 합쳐지
        게 되는 절리
  (5) 기타균열
    1) 쇄열대(shattered zone): 암석에 불규칙하게 균열이 발달되어 있으며, 균열의 간격이 작다.
 
 2. 절리면
  (1) 절리면 모양 (Shapes of Joint Surfaces)
    1) 퇴적암(layered sedimentary rocks): 직사각형(rectangular)
    2) 결정질암(massive rock bodies): 타원(elliptical)
  (2) 절리면에 발달된 구조(Joint-Face Ornamentation)
    1) 깃털구조(Plumose structure): 절리면에 발달된 깃털모양의 구조로 깃털선(hackle)과 깃털축 및 갈비
        구조로 구성되어 있으며 절리의 발달방향을 지시하여준다.
    2) 외변구조(fringe)
     가. 주절리면(main joint face)의 바깥쪽 부분으로 하나의 절리면이 작은 여러개의 절리면으로 나누어지
        는 부분이다.
     나. 주절리면(Main joint face)과 20°-25°를 이룬다.
     다. 넓은 면을 외변면(fringe face)이라 하고 좁은 면을 외변계단(fringe step)이라 한다.
    3) 갈비자국(rib marks)
     가. 깃털축 및 깃털선과 직각
     나. 절리면이 발달하는 과정에서 잠깐 멈추었던 곳.
    4) 깃털자국(hackle marks)
     가. 절리면에 발달된 직선상이나 곡선상의 자국.
     나. 절리면이 형성된 방향을 지시.
     다. 깃털축이나 원점으로부터 분지해 나온다.
   5) 원점(origin)
      가. 절리면의 형성이 시작된 점.
      나. 구조적 결점, 입자, 불순물, 구멍등등...
      다. 깃털선이 원점으로부터 퍼져나간다.
   6) 깃털축(plume axes)
      가. 깃털구조에 발달된 직선 혹은 곡선상의 축.
      나. 깃털축은 분지되기도 한다.
   7) 경사(tilt) 와 뒤틀림(twist)
      가. 경사: 갈비자국
      나. 뒤틀림: 깃털자국
 
 3. 절리면의 발달(A Close Look At Propagation Relationships Among Joint Surfaces)
  (1) 주상절리(Columnar Joints)
    1) 각각의 절리면(joint face)을 나타내는 많은 띠(band)가 있으며, 이것은 완전한 깃털구조(plumose
        structure)와 갈비자국(rib marking)을 가진다.
    2) 생성이유 : 현무암질 용암이 식을 때 수축에 의해 형성
  (2) 실트암에 발달된 절리(Connection Between Joints in a Siltstone Sequence)
    1) 각각의 층리에 각각의 절리면(joint face)을 가지고 있다. 이것은 완전한 깃털구조(plumose structure)
        와 갈비자국(rib marking)을 가진다.
    2) 원점이 지층면에 수직으로 배열
  (3) 절리면의 교차 및 종점(patterns of intersection and termination of joints)
    1) 교차(intersection)
     가. Y-교차(intersection): typical of discontinuous contraction joint, like mud crack patterns or
        columnar joints.
     나. X-교차(intersection): forms when systematic continuous joints intersect at acute angles.
     다. T-교차(intersection): orthoganal joint systems, where individual joint traces meet at right
        angles. Typically, the younger joint trace can be followed to its termination at a preexisting joint
        oriented at right angles.
   2) 종점(termination): joint die out in trace expression in a variety of common ways
 
 4. 절리의 종류
  (1) strike joint, dip joint, and bedding joint : 퇴적암에 발달된 각각에 평행한 joint.
  (2) sheet joint: subparallel to the topography, characteristic topography is best displayed in plutonic
        rocks in mountainous regions.
  (3) columnar joint: extension fractures characteristic of shallow tabular igneous intrusions, dikes
        or sills, or thick extrusive flows. The fractures separate the rock into roughly hexagonal or
        pentagonal columns.
  (4) pinnate fractures(or feather fractures) : they are extension fractures that form en echelon arrays
        along brittle shear fractures. The acute angle between the extension fracture and the fault plane
        is a unique indicator of the sense of shear along the fault.
  (5) gash fractures: they are extension fractures, usually mineral-filled, that may form along zones of
        ductile shear in the same orientation as the pinnate fractures. They are generally S- or Z-
        shaped, depending on the sense of shear along the zone.
 
 5. Relationship of Fractures to other structures
  (1) Fractures often form as subsidiary features spatially related to other structures. If such a
        relationship can be documented, the fractures can provide information about the origin of the
        associated structure.
 (2) fractures associated with faults: In some case, faults are accompanied by two sets of small-
        scale shear fractures at an angle of approximately 60°to each other.
 (3) fractures associated with folds: It convenient to refer the orientations to an orthogonal system of
        coordinates(a, b, c) related to the fold geometry and the bedding. The b axis is parallel to the
        fold axis.
        -> ac fractures, bc fractures and oblique fractures
 (4) fractures associated with igneous intrusions: near the margins of plutonic bodies, platy minerals
        such as mica and tabular mineral grains may be aligned parallel to one another; foliation.
        If perpendicular to the lineation, they are called cross joints or bc joints, typically contain
        pegmatite dikes or hydrothermal deposits.
 
 6. Creation of Joints and Shear Fractures in the Laboratory
 (1) tensile strength tests
 (2) compressive strength tests
 (3) 단열포락면(envelope of failure)
 (4) Tensile Strength Tests
 (5) Tensile and Compressive Strength Tests
  1) 포물선단열포락선(parabolic failure envelope)
  2) transitional tensile behavior
  3) 응집강도(cohesive strength)
  4) 그리피스단열법칙(Griffith law of failure)
 (6) Compressive Strength Tests
  1) 쿨롬의 단열법칙(The Coulomb Law of Failure)
    가. 내부마찰각(angle of internal friction)
    나. 쿨롬단열포락선(Coulomb envelope)
  2) 본 마이제기준(Von Mises criterion)
 (7) Testing of Prefractured Rocks
  1) 마찰미끄럼의 단열포락선(failure envelope for frictional sliding)
  2) 미끄럼마찰각(angle of sliding friction)
  3) 미끄럼마찰계수(coefficient of sliding friction)
  4) 비에리의 법칙(Beyerlee's law)
 
 7. The Influence of Pore Fluid Pressure
 (1) 유효응력(effective stress)
 (2) 유체압력비(fluid pressure ratio(λ))
 (3) Fluid Pressure and the Development of Joints
 (4) Fluid Pressure and the Development of Veins
  1) 동질맥(syntaxial veins)
  2) 이질맥(antitxial veins)
  3) 균열봉합맥(crack-seal veins)

 
 8. 미균열
  (1) (1) 진행대(process zone)
 9. 절리구조분석
 (1) 애팔라치아
  1) tectonoc joints, hydraulic joints
  2) release joints, unloading joints
 (2) 지엽적인 응력의 변화에 의한 절리
 (3) 화강암 관입에 의한 절리
  1) 교차절리(cross joint)
  2) 종절리(longitudinal joint)
  3) 신장절리(stretching joint)
 (4) 응력환경을 지시하는 절리
 
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