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1、第二章第二章 岩石变形及影响因素岩石变形及影响因素一、岩石矿物变形的基本概念1.弹性变形与塑性变形弹性变形岩石在外力作用下发生变形，当外力取消后，便又恢复到变形前的状态。岩石的这种力学性质称为弹性，这种变形称弹性变形。这时应力与应变成正比，符合虎克定律：=E式中为应力，E为弹性模量（杨氏模量），它的物理意义是代表拉、压时，材料对弹性变 形的抵抗能力，为应变值。P点为弹性极限第1页/共58页 外力继续增加，变形继续增强，当应力超过岩石的弹性极限，即使外力去掉后，岩石也不能完全恢复到原来的形状，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），岩石的这种性质称为塑性。如图1
2、-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的情况下变形却显著地增加，此时岩石抵抗变形的能力就很弱了，这种现象称为岩石的屈服，C为屈服点，对应此点的应力值，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。塑性变形第2页/共58页一、岩石矿物变形的基本概念一、岩石矿物变形的基本概念2.脆性行为与韧性行为；脆性是指岩石和矿物出现明显破裂，在破裂之前未出现永久变形；韧性是指岩石和矿物在没有明显破裂情况下，其大小和形状发生了显著的变化。小于2%的应变量为脆性；在2-8%为脆韧性；10-3/s),脆性变形、
3、玻化岩2）中应变速率（10-4/s 10-9/s)，塑性变形和碎裂变形共存；3）低应变速率（10-9/s)明显发生了塑性变形，形成了糜棱岩。第29页/共58页6.岩石的成分及结构构造1）在相同的变形条件下，不同成分的岩石和矿物其变形行为有很大差异。第30页/共58页岩石的能干性岩石的能干性Competent 能干的competence能干性Incompetent不能干的岩石的相对易流变性，与岩石变形时的粘度有关。强硬材料比软弱材料的刚性强，粘度大，不易流动或容易破碎。第31页/共58页劈理的折射劈理从一个层到另一个层的方位改变的现象称为劈理折射；反映了变形强度的差异。劈理平行于XY面，在变形岩
4、层中劈理的方向的变化反映岩石的能干性。劈理的发育强度与X/Z成正比。劈理的密度：条/cm第32页/共58页劈理平行砾石的压扁面第33页/共58页第34页/共58页劈理折射第35页/共58页大连金石滩灰岩与页岩互层中的劈理折射第36页/共58页砂泥质岩石中的劈理折射第37页/共58页京西大灰厂灰岩和白云岩中的劈理折射第38页/共58页房房山山孤孤山山口口白白云云岩岩和和钙钙质质千千枚枚岩岩中中的的褶褶皱皱和和劈劈理理折折射射第39页/共58页大连金石滩褶皱与劈理型式大连金石滩褶皱与劈理型式第40页/共58页香肠构造：石香肠断面的形态与岩石的能干性差异：矩形菱形藕结形肿缩构造第41页/共58页北京
5、西山奥陶纪灰岩夹白云岩中的矩形石香肠第42页/共58页云蒙山眼球状片麻岩中伟晶岩的菱形石香云蒙山眼球状片麻岩中伟晶岩的菱形石香肠肠第43页/共58页灰岩夹白云岩的褶皱和香肠灰岩夹白云岩的褶皱和香肠第44页/共58页恒山片麻岩中角闪岩的透镜状香肠构造第45页/共58页大别长英质片麻岩中辉长岩的石香肠大别长英质片麻岩中辉长岩的石香肠第46页/共58页褶皱构造：褶皱的初始波长与岩石的粘度比尖圆褶皱的形态与韧性差第47页/共58页第48页/共58页第49页/共58页第50页/共58页第51页/共58页第52页/共58页第53页/共58页第54页/共58页2）具有相同化学成分和矿物成分岩石的结构不同，其
6、变形方式也不同。粒度可以导致矿物和岩石的变形机制的不同：对花岗岩变形实验表明，粒度在1050m样品中长石变形以位错蠕变为主，当粒度减至210m时，长石变形转变为颗粒边界扩散蠕变为主。3）岩石中的矿物组成、粒度、结构构造等因素决定了岩石的能干性的差异，进而影响了岩石固态流变的形态、样式、变形机制不同。白云岩-长石砂岩-石英砂岩-岩屑砂岩-粗粒灰岩-细粒灰岩-粉砂岩-页岩-岩盐基性岩-粗粒花岗岩和花岗片麻岩-细粒花岗岩-云母片麻岩-石英岩-大理岩-片岩第55页/共58页第56页/共58页第二章 岩石变形及影响因素思考问题一、回答下列基本概念：1.弹性变形与塑性变形：2.脆性行为与韧性行为；3.应变硬化和应变软化；4.蠕变；5.构造层次。二、回答下列问题：1.岩石破坏类型；2.流体是如何影响岩石变形第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页