构造活动会造成地壳中应力的变化;同时地壳应力又是构造应变的直接驱动来源。上地壳中的脆性构造应变主要表现为裂缝/断层系统的发展。因此,在区域内研究裂缝/断层系统的发展,及其对应的构造应变的时空变化,对认识裂缝-构造应变-应力之间的复杂互相作用具有重要启示作用。前人实验室样本尺度的裂缝研究得到了诸多影响因素与裂缝发展之间的关系,并建立了基于统计或物理过程的本构模型,但它们很难被推广到更大尺度、更复杂地质背景下的裂缝-构造应变问题。另一方面前人野外露头尺度的裂缝研究结合观察、地质背景和地质知识推理得到了许多有启发意义的结果,但相对于复杂的地质背景,用于分析的数据量较少或者不够定量,有可能导致统计学意义上的数据代表性误差,从而可能使得推理结果的基础不够牢固。为了克服以上不足,本论文提出一套基于高精度、高分辨率的露头激光扫描点云数据,进行裂缝和构造应变研究的创新性方法,具体可分为依次递进的如下三个研究内容。在露头点云数据上进行裂缝研究的首要问题就是建立数字裂缝模型,即裂缝面从点云数据中的自动提取。本论文提出了一种基于区域生长的自动从露头点云数据中提取每个裂缝完整表面的算法。我们的方法不仅能够自动快速地建立数字裂缝模型,而且数据质量优于传统手工测量方法。在建立好的数字裂缝模型中,每个裂缝面上的历史剪切滑移是理解裂缝系统发展的关键。本论文中,我们提出了一种基于分析指示构造(准擦痕和准阶步)在裂缝面剪切强度中的效应,从裂缝面数据中定量提取每个裂缝面上历史剪切滑移的方法。我们在人工构造的有擦痕的裂缝面上,和有清晰阶步的野外裂缝面上验证了该方法的有效性。该方法在一个示例露头上的初步应用直观地显示了该岩体是如何变形的,而且显示出该露头新裂缝的分布、产状和形态都受到已有裂缝的严格控制,即该方法得到的裂缝面历史剪切滑移数据具有广阔的应用前景。最后本论文提出了一种基于聚类分析的,用大量裂缝面历史剪切滑移数据进行构造应变分析的方法。该方法首先计算每个裂缝面上历史剪切滑动对应的拉格朗日应变张量,然后聚类分析这些应变张量的主缩短方向,得到整个露头岩体经历过的构造缩短方向。该方法应用于本论文研究区域21个露头的结果确定了该区域的两个主要构造缩短事件,由此可以分析裂缝系统在两个构造缩短事件中的发展模式,而且缩短事件中裂缝面剪切程度在空间中的分布也为构造应变过程的重建提供了重要依据。