岩石变形及影响因素第二章岩石变形及影响因素外力继续增加,变形继续增强,当应力超过岩石得弹性极限,即使外力去掉后,岩石也不能完全恢复到原来得形状,从而使一部分变形保留下来,这种变形称塑性变形(即出现剩余变形或永久变形),岩石得这种性质称为塑性。如图1-1-8中B点开始,岩石进入塑性变形阶段,过B点后,曲线显著弯曲,当达到C点时曲线很快就变成水平,这就意味着在没有增加载荷得情况下变形却显著地增加,此时岩石抵抗变形得能力就很弱了,这种现象称为岩石得屈服,C为屈服点,对应此点得应力值σγ,称为屈服极限。过C点后应力缓慢增加,一直到D点,应力值增加到最大值。一、岩石矿物变形得基本概念根据岩石破坏前应变得百分数可以将岩石破坏分成五种类型(1)岩石处于地表或近地表得情况,在常温常压环境下或稍有围压而应力差值σ1-σ3很大时,岩石破坏前永久应变＜1%,岩石表现为脆性状态,应力—应变近于直线关系。在上述前提下,当应力达到一定值时,岩石垂直于小主应力方向产生张性破裂,这就是由于围压、温度较低或空隙水压力及应变速率较大,允许岩石有一定侧向膨胀得结果。据Griggs,1960据Griggs,1960据Griggs,1960据Griggs,19604、应变硬化与应变软化大家学习辛苦了，还是要坚持影响应变软化得显微机制:(1)流体与水得作用;(2)变形过程中矿物定向排列;(3)变形过程中矿物粒度细化;(4)变形过程中显微分层构造形成;(5)变形过程中矿物边界得动态迁移;(6)变形过程中得动态重结晶作用;(7)构造变质作用;(8)应变能与摩擦热能得积累;5、蠕变小得恒定应力长期作用下,固态岩石变形连续增加。蠕变过程可以划分为三个阶段:第一阶段A-B应变速率不断减小,为过度蠕变;第二阶段,B-C阶段应变速率恒定,为稳态蠕变;第三阶段C-D阶段;应变速率增加,加速蠕变。6、构造层次主要就是因为向地下深处温压升高引起岩石力学性质变化导致构造变形变化与分层,在同一次构造变形过程中,不同深度得各层中变形机制与构造要素组合特征都不相同,不同深度各层称为构造层次。二、影响岩石与矿物变形得因素Carrara大理岩在不同围压下变形差异应力-应变曲线2、温度温度就是影响岩石强度与变形行为得一个重要因素。温度升高降低岩石强度,岩石变形由脆性转变为韧性。引起热蠕变,当温度达到500℃岩石蠕变强度变得极低(0、1~1MPa)。热蠕变对解释深部构造层次变质岩中各种复杂得应变具有特殊得意义。温度升高使岩石强度明显降低两个实验结果3、流体流体决定了地壳中得物资与能量得运动与交换,因而影响与控制地壳内部得成岩作用、岩浆作用、变质作用、构造作用与成矿作用等地质作用过程,以及地质动力学机制与演化。流体决定矿物变形行为主要表现在以下几个方面:1)均衡传递空隙压,水压越大裂隙末端越易扩张,使岩石强度降低;2)作为溶剂,促进物资得溶解与运移,改变岩石得成分与结构使得岩石易于变形;3)润滑作用,降低颗粒之间得粘结力,易于产生滑动。最为典型得实例就是逆冲推覆构造;均衡传递空隙压,水压越大裂隙末端越易扩张,使岩石强度降低作为溶剂,促进物资得溶解与运移4)颗粒边界弱化作用,使岩石变形机制由位错蠕变向扩散蠕变转化,使岩石强度降低。5)水解弱化:6)流体存在引起流体压力增高,引起脆性破裂。大青山地区熔体构成得条带4、外部加载条件:1)加载方式,因为岩石抗压强度、抗张强度与抗剪强度明显不一样;2)加载方位;当岩石内先存在面状构造(破裂面、叶里面等)或结构不均匀时,加载方位不同,岩石强度明显不同。含不同角度石膏夹层得大理岩模型在单轴压缩下得应力-应变曲线(马瑾,1981)5、应变速率应变速率直接影响了岩石变形方式;White(1975)把构造变形应变速率划为高、中、低三种应变速率体制;1)高应变速率(>10-3/s),脆性变形、玻化岩2)中应变速率(10-4/s~10-9/s),塑性变形与碎裂变形共存;3)低应变速率(<10-9/s)明显发生了塑性变形,形成了糜棱岩。6、岩石得成分及结构构造1)在相同得变形条件下,不同成分得岩石与矿物其变形行为有很大差异。岩石得能干性劈理得折射劈理从一个层到另一个层得方位改变得现象称为劈理折射;反映了变形强度得差异。劈理平行于XY面,在变形岩层中劈理得方向得变化反映岩石得能干性。劈理得发育强度与X/Z成正比。劈理得密度:条/cm劈理平行砾石得压扁面劈理折射大连金石滩灰岩与页岩互层中得劈理折射砂泥质岩石中得劈理折射京西大灰厂灰岩与白云岩中得劈理折射房山孤山口白云岩与钙质千枚岩中得褶皱与劈理折射大连金石滩褶皱与劈理型式香肠构造:石香肠断面得形态与岩石得能干性差异:矩形—菱形—藕结形—肿缩构造北京西山奥陶纪灰岩夹白云岩