第五章

巖石變形行 為一、巖石力學(xué)性質(zhì)：指處于一定物理環(huán)境條件下，在應(yīng)力作用下彈性、非彈的表現(xiàn)和破裂方式。

R=f(F、M、E)其中，F(xiàn)：代表力的狀態(tài)M：代表巖石物理學(xué)性質(zhì)、成分、結(jié)構(gòu)E：代表外界因素二巖石各向異性對其力學(xué)性質(zhì)的影響三、外界因素的影響（一）圍壓（二）溫度（三）溶液（四）空隙壓力(五)時間（一）圍壓圍壓對巖石變形行為的影響增大巖石強度增大巖石韌性27MPa44.5MPa大理巖變形20％幾種巖石韌性與圍壓的關(guān)系巖石屈服強度與圍壓的關(guān)系小結(jié)：增大圍壓的效應(yīng)破裂前的差異應(yīng)力增大；破裂前的應(yīng)變量增大。韌性增大，強度增大。（二）溫度溫度對巖石變形強度的影響溫度對應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響溫度對花崗巖應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響溫度對石英應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響濕小結(jié)：增高溫度對變形的影響在一定的差異應(yīng)力下，應(yīng)變量增大；破裂前的應(yīng)變量增大。韌性增大，強度降低，易于變形。（三）流體對巖石變形行為的影響及其機制溶解—遷移作用水解弱化作用通過流體壓力使巖石強度發(fā)生變化濕度對巖石抗張、抗剪強度的影響（四）孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)影響Pc=Pe-Pp冰川礫石的脆-韌性變形（五）時間1、應(yīng)變速率對巖石變形的影響蠕變與松弛、2蠕變低溫低應(yīng)力高溫高應(yīng)力典型蠕變松弛一、庫侖剪切破裂準(zhǔn)則二、莫爾剪切破裂準(zhǔn)則三、格里菲斯準(zhǔn)則第三節(jié)巖石的能干性巖石能干性是用來描述巖石變形行為相對差異的術(shù)語。通常按巖石能干性差異分為：能干的巖層（強的）和不能干的巖層（弱的）。區(qū)分巖石相對能干的方法如下：二、窗棱構(gòu)造三、褶皺形態(tài)褶皺的初始波長與巖石的粘度比

尖圓褶皺的形態(tài)與韌性差四、劈理特征劈理的折射劈理平行于XY面，在變形巖層中劈理的方向的變化反映巖石的能干性。劈理的發(fā)育強度與X/Z成正比。劈理的密度：條/cm劈理平行礫石的壓扁面大理巖的軸面劈理大連金石灘灰?guī)r與頁巖互層中的劈理折射砂泥質(zhì)巖石中的劈理折射京西大灰廠灰?guī)r和白云巖中的劈理折射房山孤山口白云巖和鈣質(zhì)千枚巖中的褶皺和劈理折射大連金石灘褶皺與劈理型式五、應(yīng)變測量灰?guī)r和含鐵灰?guī)r中的變形鮞周口店鮞狀灰?guī)r中的鮞六、礦物變形行為的對比：方解石、石英、鉀長石、斜長石、角閃石、橄欖石金紅石、長石、石英的不同變形行為七、其他的構(gòu)造表現(xiàn)

不同成分巖石中的節(jié)理型式的差別白云巖中的垂直張節(jié)理和灰?guī)r中的共軛剪切帶硅質(zhì)巖的韌性變形和白云巖的張裂（二）一個地區(qū)巖石的能干性差異表沉積巖：白云巖長石砂巖石英砂巖硬砂巖粗粒灰?guī)r細?；?guī)r粉砂巖泥灰?guī)r頁巖石膏、硬石膏結(jié)晶巖：變基性巖粗粒花崗巖和花崗片麻巖細?；◢弾r和花崗片麻巖石英巖大理巖云母片巖小結(jié)：影響巖石能干性的因素1礦物組成：橄欖石、輝石、角閃石、斜長石、鉀長石、白云石、石英、方解石、云母、絹云母和綠泥石、粘土礦物2粒度3復(fù)礦物巖中的弱礦物4構(gòu)造北京西山沉積蓋層巖石能干性差異表第四節(jié)巖石變形的微觀機制一、巖石脆性變形機制二、塑性變形機制（一）晶體缺陷和位錯滑移區(qū)與未滑移區(qū)之間的界線是位錯。（二）位錯滑動晶內(nèi)滑移是沿晶體一定的滑移系發(fā)生的，即沿某一滑移面的一定方向滑移?；葡凳怯删w結(jié)構(gòu)決定的，滑移面通常是原子或離子的高密度面；滑移方向則是滑移面上原子或離子排列最密的方向。平移滑動和雙晶滑移平移滑動：是沿一個不動的結(jié)晶面—滑移面發(fā)生晶體格架層的平行位移。位移是離子間的整數(shù)倍。雙晶滑移：位移后雙晶化與未雙晶化的部分呈鏡象對稱。（三）位錯蠕變這是高溫下的一種變形機制，當(dāng)溫度T0.3Tm(Tm為熔融溫度）時，恢復(fù)作用顯得重要起來，位錯可以比較自由地擴展且從一個滑移面攀移到另一個滑移面。從而符號相反的兩個位錯可以通過攀移而互相湮滅。（四）動態(tài)重結(jié)晶動態(tài)重結(jié)晶：在初始變形晶粒邊界或局部的高位錯密度處，儲存了較高的應(yīng)變能，在溫度足夠的條件下，形成新的重結(jié)晶顆粒，使初始變形的大顆粒分解為許多無位錯的細小新晶粒。如果大晶粒還沒有分解完，就形成核幔構(gòu)造。（五）擴散蠕變擴散蠕變是指變形過程中由巖石或礦物中的點缺陷（空位、雜質(zhì)等）和質(zhì)點（離子、原子）的擴散和運動引起應(yīng)變作用過程?？瘴缓驮舆w移有兩種途徑：一種是沿顆粒內(nèi)部晶格遷移；另一種是沿顆粒凈界遷移。六、溶解蠕變?nèi)芙馊渥円步袎喝?，是一種有流體參與的塑性變形過程，物質(zhì)在高溫應(yīng)力區(qū)溶解，通過流體遷移，在低應(yīng)力區(qū)沉淀，從而形成塑性變形。思考一、應(yīng)力橢球體與應(yīng)變橢球體的關(guān)系是什么?二、最大剪應(yīng)力作用面與實際剪切面為什么常常不一致？思考三、影響巖石變形的物理因素有那些?時間在巖石變形中的意義何在?你知道嗎?過泥潭時為什么要快速通過?冰川下堅硬的礫石為什么能變形?四、自然界巖石具有那些彈性表象和塑性表象？舉例說明。五、下圖為二維應(yīng)力摩爾圓圖解。（1）請將上述五種圖解所反映的應(yīng)力狀態(tài)，用主應(yīng)力（σ1，σ2）之間的相互關(guān)系和文字表述出來；（2）簡述上述各種應(yīng)力狀態(tài)最可能形成的構(gòu)造變形類型六、下圖為野外觀測到的各種構(gòu)造現(xiàn)象的示意