第四章变形岩石应.ppt

第四章 变形岩石应变 分析基础 第一节 位移和变形 * * 岩石体受到应力作用后，其内部各质点经受了一系列的位移，使岩石体的初始形状、方位或位置发生了改变，这种改变通常称为变形。 变形 变形的 基本方式 第一节 位移和变形 位移 物体内各质点的位置在变形前后的相对变化。 位移方式 物体内质点的初始位置与终止位置的连线。 平移 形变 转动 体变 位移矢量 第二节 变形的量度——应变 物体的变形程度用应变量度。应变指物体在某一时刻的形态与某一早先形态（一般指初始的、未变形的形态）之间的差别称为物体在该时刻的应变，即变形前后物体的形态、大小或物质线方位的改变量。 一、线应变 第二节 变形的量度——应变 物体内某方向上单位长度的改变量叫线应变 1.伸长度 2.长度比 Ｓ＝Ｌ1／Ｌ0 ＝1+e 3.平方长度比 二、剪应变 第二节 变形的量度——应变 初始互相垂直的两条直线变形后它们之间直角的改变量（ψ角）叫角剪应变，其正切值γ称为剪应变，即γ=tanψ。 第三节 均匀形变和非均匀形变 变形物体内各点应变特征相同，表现为： 变形前直线仍为直线 变形前平行线仍平行 单位圆→椭圆 可以用一点的变形代表整体变形特征 一、均匀形变 第三节 均匀形变和非均匀形变 二、非均匀形变 各点应变特征不相同，表现为： 变形前的直线变为非直线 平行线变为非平行线 圆变为非椭圆 连续形变 不连续形变 第三节 均匀形变和非均匀形变 二、非均匀形变 用物体内部变形单元体表示非均匀变形 ——褶皱 第三节 均匀形变和非均匀形变 二、非均匀形变 肉眼下均匀形变，放大镜下不连续形变 第四节 应变椭球体 设想在变形前岩石中有一个半径为1 的单位球体, 变形后成为一椭球体。这一个椭球的形态和方位表示了岩石的应变状态, 称为应变椭球体.应变椭球体中有且只有三个互相垂直的主轴, 沿主轴方向只有线应变而没有剪应变。 在三个主轴不等时, 分别叫最大应变轴, 最小应变轴和中间应变轴. 分别以λ1,λ2,λ3(或X, Y, Z或A, B, C) 来表示应变椭球的最大应变轴, 中间应变轴, 最小应变轴, 包含任意两个主轴所构成的平面叫主平面. 所以, 应变椭球体具有XY, YZ, XZ ( 或AB, BC, AC) 主轴构成的三个主平面. 第四节 应变椭球体 第四节 应变椭球体 应变椭球体的三个主轴方向与地质构造的空间方位有关： 垂直最小应变轴λ3的主平面(XY面, 或AB面)是压扁变形面, 它代表了褶皱构造的轴面, 片理面等面状地质构造的方位. 垂直最大应变轴λ1的主平面(YZ面, 或BC面)是张性面, 它代表了张节理等面状地质构造的的方位. 平行最大应变轴λ1的方向是最大拉伸方向, 它常常反映在矿物的拉伸定向排列上. 第四节 应变椭球体 应力椭球体和应变椭球体 1. 应力椭球体： σ1 —最大压（最小拉）应力轴； σ2 —中间应力轴； σ3 —最小压（最大拉）应力轴 故：σ1 ＞σ2 ＞ σ3 2. 应变椭球体：, λ1(X)—最大应变轴； λ2(Y)—中间应变轴； λ3(Z)—最小应变轴。 第四节 应变椭球体 横过应变椭球体中心有两个圆切面，它们的交线为中间应变轴。中间应变轴无变形的应变叫平面应变，这时的圆切面叫无伸缩面。无伸缩面区分了应变椭球体中的伸长区和缩短区。无伸缩面与λ3之间为收缩应变区；无伸缩面与λ1之间为拉伸应变区。 第五节 有旋形变和无旋形变 根据代表应变椭球体主轴方向的物质线在变形前后方向是否改变，可把变形分为两类：有旋形变和无旋形变。 无旋形变， λ1,λ3质点线方向在变形前后保持不变。如果体积不变而且λ2=0则称纯剪切形变。 有旋形变，λ1,λ3质点线方向在变形前后发生改变，即旋转了一个角度。 典型的情况是简单剪切，由物质中的质点沿彼此平行的方向相对滑动而成。 纯剪切的力学条件是：张应力与压应力大小相等，符号相反，在与主应力呈45°夹角的斜截面上，仅作用有纯粹的剪切应力，因而称为纯剪切。 如果从边界上剪切力方向相平行的截面上仅作用有剪应力的意义上来说，纯剪切并无实质上的区别。 变形体力学中定义的纯剪切和简单剪切 第五节 有旋形变和无旋形变 伸展盆地的两种动力学模型： a. 纯剪切模型 b. 简单剪切模型 纯剪盆地从形态上看是对称的，下地壳和上地幔中没有剪切滑脱面。而简单剪切伸展模式则是以