鄒 艷, 劉 剛

( 1.中煤航測遙感集團有限公司,陜西 西安 710199;2. 陜西能源職業(yè)技術(shù)學院,陜西 咸陽 712000 )

0 引言

巖石裂縫一直以來都是油氣開發(fā)研究的重要課題,它關(guān)系著油氣的儲集及運移等方面,是決定油氣藏開發(fā)效果的關(guān)鍵因素[1-2]。目前,學者們就巖石的裂縫的分類、研究方法及與油氣開發(fā)效果方面開展了大量的研究工作,也取得了一定的認識[3-5],但整體而言,裂縫研究多集中在定性研究上面,定量化研究仍有所欠缺。鑒于此,論文選取可量化表征裂縫形態(tài)特征的剪裂角作為切入點,以南川地區(qū)龍馬溪組頁巖為研究目標,量化分析了研究區(qū)節(jié)理剪裂角的發(fā)育規(guī)律,并開展相關(guān)控制因素分析工作,為豐富裂縫研究及指導(dǎo)油氣開發(fā)提供了新的思路與認識。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)位于重慶東南,地層自寒武紀沉積以來,除缺失泥盆系外,至侏羅系均具有一定程度的發(fā)育,其中志留系龍馬溪組頁巖是本次研究的目標地層,該地層厚約280 m,全區(qū)分布穩(wěn)定。

研究區(qū)經(jīng)歷了多期的構(gòu)造演化,導(dǎo)致研究區(qū)構(gòu)造分布特征具有一定的差異性,根據(jù)研究區(qū)構(gòu)造特征及沉積史將研究區(qū)分為三個構(gòu)造層:加里東期構(gòu)造層、華力西—印支期構(gòu)造層、燕山—喜馬拉雅期構(gòu)造層;區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要以褶曲構(gòu)造及斷層構(gòu)造發(fā)育為主,各構(gòu)造延伸方向雖有一定的多變性,但整體以NE向展布為主,區(qū)內(nèi)東北部及南部構(gòu)造相對復(fù)雜,褶曲及斷層構(gòu)造相對發(fā)育(圖1)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造綱要圖

2 節(jié)理剪裂角表征裂縫特征的分析基礎(chǔ)

理論上,在力的作用下巖石內(nèi)部會產(chǎn)生一對共軛最大剪應(yīng)力面,巖石會沿這兩個最大剪應(yīng)力面破裂,產(chǎn)生兩條共軛裂縫,兩者的夾角稱為共軛剪裂角β(剪裂角為共軛剪裂角的一半,即β/2),受巖石內(nèi)摩擦角θ的影響,不同巖石節(jié)理節(jié)理剪裂角存在著一定的差異(圖2)。

圖2 剪裂角示意圖(據(jù)文獻[6]修編)

節(jié)理剪裂角是反應(yīng)共軛節(jié)理裂縫形態(tài)特征的參數(shù),是體現(xiàn)共軛節(jié)理裂縫夾角大小(圖1中∠AOB)及優(yōu)勢延伸方向(圖1中OC向)的重要表征,是可量化研究共軛節(jié)理裂縫發(fā)育規(guī)律的有效手段。加之研究區(qū)基巖出露條件較好,共軛節(jié)理裂縫較為發(fā)育,為本次研究提供了充足的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),所以基于節(jié)理剪裂角形態(tài)特征,以節(jié)理剪裂角的大小及方向為抓手,開展研究區(qū)共軛節(jié)理裂縫發(fā)育特征研究,可以為頁巖裂縫的量化研究提供新的思路。

3 研究區(qū)節(jié)理剪裂角發(fā)育特征

為了探究研究區(qū)節(jié)理剪裂角發(fā)育特征,對南川地區(qū)龍馬溪組頁巖開展了系統(tǒng)的野外節(jié)理測量工作,共完成野外工作點116個,測量節(jié)理2 713條,并繪制研究區(qū)節(jié)理走向玫瑰花圖(圖3),結(jié)果表明,研究區(qū)節(jié)理走向主要發(fā)育有4個優(yōu)勢方向,分別為NE、NEE、NWW和NNW,最優(yōu)方向為NE向。

圖3 研究區(qū)節(jié)理走向玫瑰花圖

進一步統(tǒng)計研究區(qū)共軛節(jié)理裂縫及對應(yīng)剪裂角參數(shù)發(fā)現(xiàn),研究區(qū)節(jié)理剪裂角大小分布主要介于20°～44.5°之間,平均為34.17°,其中主要以大于30°的剪裂角發(fā)育為主,節(jié)理剪裂角發(fā)育的優(yōu)勢方向為NWW、NW和NE向,其中又以NE向和NW向為最優(yōu)方向,與整體節(jié)理走向優(yōu)勢發(fā)育方向具有一定的相關(guān)性。

4 節(jié)理剪裂角的影響因素分析

節(jié)理剪裂角作為共軛節(jié)理裂縫發(fā)育特征的重要表征,其發(fā)育情況與頁巖共軛節(jié)理裂縫形態(tài)息息相關(guān)。構(gòu)造、巖性、礦物成分及巖石力學性質(zhì)等條件是影響巖石裂縫的重要因素[5],也將直接影響節(jié)理剪裂角的發(fā)育情況。因此,在綜合研究區(qū)野外地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,利用實驗測試手段,重點探究了研究區(qū)構(gòu)造、巖石力學性質(zhì)及巖石成分等各項因素對研究區(qū)頁巖節(jié)理剪裂角的影響。

4.1 構(gòu)造作用對節(jié)理剪裂角的影響

構(gòu)造作用是影響共軛裂縫發(fā)育的重要因素,進而間接影響剪裂角的發(fā)育情況。自震旦紀以來,研究區(qū)及其周緣地區(qū)經(jīng)歷了多期的構(gòu)造作用[7],其中燕山早—中期、燕山晚期及喜山期三期構(gòu)造運動對研究區(qū)的影響尤為明顯。經(jīng)研究區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場恢復(fù)發(fā)現(xiàn)(圖4),燕山早—中期,研究區(qū)主要經(jīng)受NW—SE向的擠壓應(yīng)力,產(chǎn)生NW或NNW向的斷裂;燕山晚期,研究區(qū)主要經(jīng)受NWW—SEE向的擠壓應(yīng)力,使得研究區(qū)主要形成以NWW、SEE、NW及SE向的節(jié)理;在喜山期,研究區(qū)經(jīng)受了應(yīng)力由NW—SE向NE—SW扭變之后,形成了一系列NE及NNE向的斷裂。

圖4 研究區(qū)燕山早—中期、燕山晚期及喜山期構(gòu)造應(yīng)力場圖

通過對比分析研究區(qū)不同時期應(yīng)力方向與節(jié)理剪裂角優(yōu)勢方位的關(guān)系可以看出,由于不同期次構(gòu)造應(yīng)力方向的變化,對研究區(qū)節(jié)理剪裂角優(yōu)勢發(fā)育方位具有一定的控制作用:

燕山早—中期,研究區(qū)主要經(jīng)受NW—SE向的擠壓應(yīng)力,產(chǎn)生NW或NNW向的斷裂,這與研究區(qū)發(fā)育的NWW、NW向的節(jié)理剪裂角發(fā)育特征相吻合;燕山晚期,研究區(qū)主要經(jīng)受NWW—SEE向的擠壓應(yīng)力,使得研究區(qū)多發(fā)育NWW、NW向的節(jié)理剪裂角;在喜山期,研究區(qū)經(jīng)受了應(yīng)力由NW—SE向NE—SW扭變之后,形成了一系列NE及NNE向的斷裂,這使得研究區(qū)發(fā)育了一系列NE向的節(jié)理剪裂角。

整體而言,研究區(qū)節(jié)理剪裂角發(fā)育方向主要受燕山早—中期、燕山晚期及喜山期的構(gòu)造應(yīng)力場控制,不同方向的節(jié)理剪裂角分布特征與不同期次的構(gòu)造應(yīng)力場方向吻合,最終使得研究區(qū)節(jié)理剪裂角主要呈NWW、NW和NE向展布。

研究區(qū)經(jīng)歷了多期的構(gòu)造演化,使得區(qū)塊范圍內(nèi)不同區(qū)域構(gòu)造發(fā)育特征有所差異,為了探究區(qū)塊尺度的構(gòu)造差異對節(jié)理剪裂角發(fā)育的影響,對研究區(qū)不同構(gòu)造位置進行了鉆孔樣品采集(圖5),并開展了相關(guān)實驗測試工作。

圖5 研究區(qū)I—I’地質(zhì)剖面不同構(gòu)造部位鉆孔分布示意圖

從樣品宏觀裂縫發(fā)育特征來看,位于褶曲核部的ZK1樣品宏觀節(jié)理剪裂角最為發(fā)育(圖6),這與研究區(qū)野外節(jié)理剪裂角觀測結(jié)果相似,其中構(gòu)造條件較為復(fù)雜小河壩及元村地區(qū)的節(jié)理剪裂角發(fā)育情況明顯優(yōu)于構(gòu)造相對簡單的三泉鎮(zhèn)及魚泉地區(qū),這主要是因為小河壩及元村地區(qū)除了規(guī)模較大的褶曲構(gòu)造外,還發(fā)育了不同規(guī)模次級斷裂構(gòu)造,說明該區(qū)域遭受了較為強烈的構(gòu)造應(yīng)力,使得研究區(qū)地層發(fā)生了明顯的變形及破裂,尤其在褶曲核部位置,由于應(yīng)力相對集中,對核部地層的改造作用強烈,節(jié)理及節(jié)理剪裂角相對發(fā)育。

圖6 ZK1宏觀節(jié)理剪裂角發(fā)育情況

另外,根據(jù)鉆孔樣品并結(jié)合前期所采的野外定向樣,利用單個光片可視面積為統(tǒng)計單位(光片樣品規(guī)格一致),對不同構(gòu)造部位顯微節(jié)理剪裂角的發(fā)育情況進行了統(tǒng)計,并對比分析了節(jié)理剪裂角數(shù)量與構(gòu)造核部距離的關(guān)系(圖7)。從兩者的關(guān)系圖上可以看出,雖然多數(shù)樣品顯微節(jié)理剪裂角不甚發(fā)育,但整體上還是表現(xiàn)出隨著距離褶曲核部距離的增加,節(jié)理剪裂角數(shù)量具有降低的趨勢。

圖7 X型剪節(jié)理數(shù)量與褶曲核部距離的關(guān)系

綜上所述,通過對比分析研究區(qū)節(jié)理剪裂角發(fā)育情況與研究區(qū)構(gòu)造特征的關(guān)系表明,構(gòu)造演化影響著區(qū)域構(gòu)造格局形成的同時,控制著節(jié)理剪裂角的發(fā)育方向。區(qū)域構(gòu)造特征是影響節(jié)理剪裂角發(fā)育情況的重要因素,單從構(gòu)造角度來講,不同的構(gòu)造部位應(yīng)力狀態(tài)具有一定能的差異,構(gòu)造條件越復(fù)雜,巖層受力改造程度越強,節(jié)理剪裂角越發(fā)育,且隨著距離褶曲核部距離的增加,節(jié)理剪裂角發(fā)育數(shù)量有隨之增大的趨勢。

4.2 巖石成分對節(jié)理剪裂角的影響

巖石的礦物成分及有機碳含量等非構(gòu)造因素也是影響頁巖裂縫發(fā)育的重要方面[8-10],影響剪裂角發(fā)育情況,對此,通過測定研究區(qū)不同頁巖樣品的巖石成分特征,對比分析了其對節(jié)理剪裂角發(fā)育的影響。

4.2.1 頁巖成分特征

頁巖巖性及礦物成分是控制裂縫發(fā)育的主要內(nèi)在因素[5],對此利用X射線衍射實驗獲得了研究區(qū)頁巖中的礦物成分及其含量數(shù)據(jù),樣品來自研究區(qū)龍馬溪組頁巖,共計8個,實驗測試結(jié)果見表1。

表1 研究區(qū)泥頁巖礦物成分

4.2.2 頁巖成分對節(jié)理剪裂角的影響

巖石力學性質(zhì)是影響頁巖節(jié)理構(gòu)造(節(jié)理剪裂角)發(fā)育的重要因素,控制著節(jié)理構(gòu)造發(fā)育密度的同時,也影響著節(jié)理剪裂角的大小特征。從上文可以看出,研究區(qū)頁巖由于礦物含量的不同,導(dǎo)致其力學性質(zhì)的差異,進而也會影響節(jié)理構(gòu)造(節(jié)理剪裂角)的發(fā)育。為了探究頁巖成分對節(jié)理構(gòu)造的影響,對以上全巖測試樣品同時進行了配套的裂縫觀察工作(同一樣品分組測試),從而掌握各巖石成分與裂縫發(fā)育情況的關(guān)系。

由圖8可見,不同頁巖樣品的裂縫發(fā)育程度有所差異,對此利用面縫率(裂縫總面積與薄片面積之比)與各礦物含量的關(guān)系來定量表征頁巖成分參數(shù)對節(jié)理裂縫的影響。其中脆性礦物(石英和長石)是影響頁巖脆度的重要因素,與巖石中裂縫發(fā)育情況之間的關(guān)系最為密切[11],統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),頁巖中脆性礦物含量與頁巖裂縫的發(fā)育程度之間有著密切的關(guān)系(圖9),其中石英與長石含量與裂縫發(fā)育的面縫率之間呈正相關(guān)關(guān)系,整體表現(xiàn)出隨著石英及長石等脆性礦物含量的增加,面縫率有隨之增大的趨勢,即可說明巖石成分是影響裂縫發(fā)育的重要因素,脆性礦物含量越多,巖石脆性越強,在同等應(yīng)力條件作用下,裂縫相對越發(fā)育。

圖8 頁巖裂縫發(fā)育情況

圖9 脆性礦物(石英、長石)含量與薄片面縫率的關(guān)系

頁巖成分中礦物含量的差異,導(dǎo)致巖石脆性參數(shù)不同,影響節(jié)理裂縫的發(fā)育密度,而巖石的硬脆性特征又是巖石力學與強度特征的體現(xiàn),通常硬脆性巖石,具有較小的泊松比和較大的內(nèi)摩擦角,軟塑性巖石具有較大的泊松比和較小的內(nèi)摩擦角[12],內(nèi)摩擦角的大小是影響節(jié)理剪裂角大小的重要因素,所以巖石的脆性參數(shù)影響著節(jié)理裂縫的發(fā)育密度,同時又通過影響巖石內(nèi)摩擦角大小控制著研究區(qū)頁巖節(jié)理剪裂角大小的分布特征。

因此頁巖的脆度系數(shù)也可看作是頁巖節(jié)理剪裂角的間接表征。Jarvie(2007)[13]在研究泥頁巖的巖石脆度時,曾用石英在石英+碳酸鹽巖+黏土礦物含量之和中的占比來代表;而李政(2011)[14]在研究東營凹陷頁巖氣將此比例定名為石英脆度,并將石英+碳酸鹽巖在石英+碳酸鹽巖+黏土礦物含量之和中的占比定名為總脆度。由X射線衍射實驗可知,研究區(qū)頁巖樣品黏土礦物含量較低,且整體主要以石英和碳酸鹽巖礦物分布為主,由此計算出的總脆度差異不大,因此本次研究基于研究區(qū)實際情況,將石英脆度代替總脆度,即頁巖脆性系數(shù)計算公式:

BI=WQ/(WQ+WC+WCl)×100%

BI表示為脆性系數(shù);WQ為石英含量;WC為碳酸鹽巖含量;WCl為頁巖中黏土礦物含量[13,15],計算發(fā)現(xiàn)研究區(qū)頁巖脆性系數(shù)介于28.88%～82.38%之間,平均50.67%。

巖石脆度影響著頁巖節(jié)理剪裂角的大小,由于不同頁巖樣品巖石成分的差異,導(dǎo)致其節(jié)理剪裂角大小分布特征具有一定的差異,其中統(tǒng)計的8個頁巖樣品中平均節(jié)理剪裂角介于11.4°～34.95°之間,平均23.97°,通過對比不同樣品頁巖脆性系數(shù)與平均剪裂角大小的關(guān)系發(fā)現(xiàn)(圖10),兩者之間具有一定的相關(guān)性,雖然個別樣品節(jié)理剪裂角的發(fā)育程度較差,導(dǎo)致節(jié)理剪裂角大小統(tǒng)計數(shù)據(jù)相對較少,可能對兩者的分布關(guān)系具有一定的影響。但整體來看,頁巖的脆性系數(shù)是影響剪裂角大小的重要因素,隨著頁巖脆性系數(shù)的增加,節(jié)理剪裂角有隨之減小的趨勢。

圖10 頁巖脆性系數(shù)與節(jié)理剪裂角大小的關(guān)系

綜上所述,巖石成分特征是影響頁巖節(jié)理及節(jié)理剪裂角發(fā)育的重要因素。其中裂縫發(fā)育密度隨著石英等礦物含量的增加而增加,而頁巖節(jié)理剪裂角的大小主要受巖石脆性系數(shù)的影響,兩者之間呈負相關(guān)關(guān)系,頁巖脆性系數(shù)增大,節(jié)理剪裂角有隨之減小的趨勢。

4.3 力學性質(zhì)對節(jié)理剪裂角的影響

通過以上研究發(fā)現(xiàn),不管是構(gòu)造因素還是巖性因素對節(jié)理剪裂角發(fā)育的控制,往往都與巖石本身的力學性質(zhì)有關(guān),巖石的應(yīng)力敏感性是制約不同應(yīng)力條件下頁巖破裂的形式和規(guī)模,是影響節(jié)理剪裂角發(fā)育的內(nèi)在因素。

為了探究力學性質(zhì)對節(jié)理剪裂角的影響,利用重慶大學煤礦災(zāi)害動力學與控制國家重點實驗室的RLW-2000M微機控制煤巖流變儀,開展了三軸應(yīng)力實驗測試工作,并配套觀測了不同應(yīng)力條件下頁巖樣品顯微裂縫的發(fā)育情況,目的是探究不同性質(zhì)的頁巖在不同應(yīng)力作用下節(jié)理剪裂角的發(fā)育特征。實驗樣品參數(shù)見表2。

表2 頁巖樣品參數(shù)

4.3.1 莫爾應(yīng)力圓分析

莫爾應(yīng)力圓是分析巖石力學參數(shù)的有效方式,也是定性評價巖石內(nèi)摩擦角的重要手段。根據(jù)三軸應(yīng)力實驗得到的頁巖應(yīng)力應(yīng)變參數(shù),利用莫爾-庫倫準則,根據(jù)軸向應(yīng)力σ1與側(cè)向應(yīng)力σ3的關(guān)系可以看出,兩者線性關(guān)系良好(圖11),因此在σ1-σ3最佳關(guān)系曲線上,選取若干組對應(yīng)值,在剪應(yīng)力τ與正應(yīng)力σ坐標圖上,分別以(σ1+σ3)/2為圓心,以(σ1-σ3)/2為半徑完成了莫爾應(yīng)力圓的繪制(圖12)。

圖11 LM-3樣品σ1-σ3最佳關(guān)系曲線

圖12 LM-3樣品莫爾應(yīng)力圓

根據(jù)莫爾-庫倫準則,所有三軸應(yīng)力破壞下的應(yīng)力圓都近似和某一直線相切,切點位置正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ近似滿足關(guān)系:

T=C+σtanφ

式中:C為內(nèi)聚力;φ為內(nèi)摩擦角。

從圖12上可以看出,正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ之間存在以下關(guān)系:

τ=0.5753σ+14.0576

據(jù)此便可以確定LM-3樣品的內(nèi)摩擦角參數(shù)為29.9°,同理分別計算了其他幾個樣品的內(nèi)摩擦角值。整體而言,不同樣品具有不同的莫爾應(yīng)力圓分布特征,內(nèi)摩擦角值介于29.3°～32.9°之間,平均30.6°。

4.3.2 不同應(yīng)力條件下節(jié)理剪裂角發(fā)育特征

從上述實驗可以看出,不同巖石樣品由于具有不同的莫爾應(yīng)力圓分布特征,導(dǎo)致其在受力變形特征方面具有一定的差異,從配套的光片觀測結(jié)果來看,首先裂縫密度與受力大小有關(guān),表現(xiàn)出應(yīng)力越大裂縫越發(fā)育的特征;另外,外力作用下不同頁巖節(jié)理剪裂角的大小隨著頁巖力學性質(zhì)的不同,也具有明顯的規(guī)律性分布特征,整體表現(xiàn)出巖石力學性質(zhì)對節(jié)理剪裂角大小的制約性,統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),LM-2樣品節(jié)理剪裂角大小分布最大,LM-1樣品節(jié)理剪裂角大小分布最小。

4.3.3 巖石力學性質(zhì)對節(jié)理剪裂角控制的機理分析

巖石的力學性質(zhì)是決定外力作用下破裂效果的重要因素,以上實驗表明當測試圍壓一定的情況下,應(yīng)力作用越大,巖石破碎程度增加,裂縫及節(jié)理剪裂角越發(fā)育。整體而言,巖石本身的力學性質(zhì)對節(jié)理剪裂角的控制主要體現(xiàn)在對節(jié)理剪裂角大小的影響方面,根據(jù)三軸應(yīng)力實驗及顯微觀測結(jié)果統(tǒng)計表明,頁巖樣品的節(jié)理剪裂角大小與內(nèi)摩擦角大小呈負相關(guān)關(guān)系,即巖石內(nèi)摩擦角越大,節(jié)理剪裂角越小。

這主要是因為巖石內(nèi)摩擦角是反映巖石的力學與強度特性,揭示巖石變形破壞行為的重要參數(shù)[12],是巖石力學性質(zhì)的重要體現(xiàn)。前文也提到,根據(jù)庫倫-摩爾強度理論,當巖石所受應(yīng)力達到或超過其固有的抗剪強度時,巖石就會被剪裂,但此時巖石內(nèi)部會產(chǎn)生阻撓破裂的內(nèi)摩擦力,影響巖石破裂效果,導(dǎo)致巖石裂縫夾角(剪裂角)發(fā)生改變,該現(xiàn)象可用內(nèi)摩擦角來表征。由于不同巖石力學性質(zhì)不同,所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力和內(nèi)摩擦角不同,使得巖石破裂的節(jié)理剪裂角也不盡相同,因此巖石力學性質(zhì)通過制約內(nèi)摩擦角來影響節(jié)理剪裂角的大小分布特征。

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)經(jīng)歷了多期的構(gòu)造演化,節(jié)理構(gòu)造發(fā)育,節(jié)理剪裂角主要以大于30°的發(fā)育為主,優(yōu)勢方向為NWW、NW和NE向,與整體節(jié)理走向優(yōu)勢發(fā)育方向具有一定的相關(guān)性。

(2)構(gòu)造條件是頁巖裂縫形成的關(guān)鍵。構(gòu)造演化影響著區(qū)域構(gòu)造格局形成的同時,控制著節(jié)理剪裂角的發(fā)育方向。區(qū)域構(gòu)造特征是影響節(jié)理剪裂角發(fā)育情況的重要因素,單從構(gòu)造角度來講,不同的構(gòu)造部位應(yīng)力狀態(tài)具有一定能的差異,構(gòu)造條件越復(fù)雜,巖層受力改造程度越強,節(jié)理剪裂角越發(fā)育,且隨著距離褶曲核部距離的增加,節(jié)理剪裂角發(fā)育數(shù)量有隨之增大的趨勢。

(3)巖石成分特征是影響頁巖節(jié)理剪裂角發(fā)育的重要方面。研究區(qū)頁巖礦物成分主要以石英、方解石和白云石組成,其中石英含量介于28.43%～78.33%之間,平均48.78%;方解石含量介于4.69%～22.31%之間,平均14.75;白云石含量介于6.18%～36.02%之間,平均22.53。其中黏土礦物含量相對較低,僅介于5.88%～13.21%之間,平均10.68%。

頁巖成分的差異往往導(dǎo)致其具有不同的巖石力學性質(zhì),影響節(jié)理剪裂角的發(fā)育,整體而言,巖石的裂縫發(fā)育密度隨著石英等礦物含量的增加而增加,而頁巖節(jié)理剪裂角的大小主要受巖石脆性系數(shù)的影響,兩者之間呈負相關(guān)關(guān)系,頁巖脆性系數(shù)增大,節(jié)理剪裂角有隨之減小的趨勢。

(4)巖石力學性質(zhì)是影響節(jié)理剪裂角發(fā)育的內(nèi)在因素。頁巖力學性質(zhì)控制著節(jié)理剪裂角大小的分布特征。通過對比分析不同力學性質(zhì)的頁巖樣品節(jié)理剪裂角發(fā)育特征,確定了頁巖節(jié)理剪裂角大小與內(nèi)摩擦角之間的關(guān)系,整體而言,兩者呈負相關(guān)關(guān)系,即巖石內(nèi)摩擦角越大,節(jié)理剪裂角越小。