知名大學構造地質學講義第章變形巖石應變

第4章變形巖石應變分析基礎徐海軍地球科學學院第一節(jié)

變形和位移地質體變形的基本方式當?shù)貧ぶ袔r石體受到應力作用后，其內部各質點經受了一系列的位移，從而使巖石體的初始形狀、方位或位置發(fā)生了改變，這種改變通常稱為變形。變形的基本方式可分為四種：平移、轉動、形變和體變。變形和位移平移：位置發(fā)生改變

旋轉：方位發(fā)生改變

體變：體積發(fā)生改變

形變：形狀發(fā)生改變平移和旋轉是物體整體空間位置的變化，而其內部各質點間相對位置不變，因此并不會改變物體的形態(tài)，僅引起物體的位移，稱變位。體變和形變則使物體內部各質點間的相對位置發(fā)生了改變，從而改變了物體的大小和形狀，即引起了物體的應變。第二節(jié)

應變的度量應變（strain）應變與應力狀態(tài)的含義不同，它是表示物體的變形程度。應力狀態(tài)是指某一瞬間作用于物體上的應力情況，而應變是指與初始狀態(tài)比較的物體變形后的狀態(tài)。應變是物體受應力作用發(fā)生變形的產物，應力與應變之間的關系是一種因果關系。應變（strain）應變：是物體變形程度的度量，即物體形狀和大小的改變量。線應變：物體內部質點間線段長度的變化量。剪應變：物體內部相交線段間的夾角大小的變化量（偏斜量）的正切。伸長度平方長度比剪應變剪變角線應變線應變e：變形前后長度的改變量。式中，l0、l1－變形前、后同一線段的長度。地質上，把伸長的e取正值，縮短時的e取負值。線應變這種線應變表示的拉伸變形，伸長了60%，e變化范圍從-1（強烈壓縮）→0（長度沒有變化）→∞（極度伸長）平方長度比λ是應變測量中常用量，為同一線段在變形前、后長度之比的平方。線應變計算的地質實例箭石原來長度（l0） 82mm拉長箭石長度（l1） 185mme=1.25伸長率125％λ=(1+e)2=5.06箭石化石不僅被拉長了125％，而且化石周圍巖石也被拉長了125％剪應變（角應變）變形前相互垂直的兩條直線，變形后其夾角偏離直角的量稱為角應變（φ）或簡稱角剪應變，其正切稱為剪應變（γ）：γ=tgφ剪應變的地質實例在右行剪切時為正，左行剪切時為負。三葉蟲變形第三節(jié)

均勻變形和非均勻變形均勻變形變形前后物體各部分的變形性質、方向和大小都相同的變形，即為均勻變形。其特征為：原來的直線或平面，變形后仍然是直線或平面，但方向可能改變。原來互相平行的直線或平面，變形后仍然平行，方向也可能改變。變形物體中同一方向的直線具有相同的伸縮量和角度的變化，如正方體-菱形體、圓-橢圓。非均勻變形變形前后物體各部分的變形性質、方向和大小都有變化的變形，即為非均勻變形。其特征為：原來的直線或平面，變形后為曲線或曲面。原來互相平行的直線或平面，變形后不再平行。變形物體中同一方向的直線，伸縮量和角度的變化是不同的。均勻變形的類型軸對稱伸展

axiallysymmetricextension軸對稱縮短

axiallysymmetricshortening平面應變

planestrain一般應變

generalstrain連續(xù)變形、不連續(xù)變形連續(xù)變形：物體內從一點到另一點的應變狀態(tài)是逐漸改變的，稱為連續(xù)變形。不連續(xù)變形：物體內從一點到另一點的應變狀態(tài)是突然改變的，則應變是不連續(xù)的，稱為不連續(xù)變形。第四節(jié)

應變橢球體應變橢球體：以橢球體的形態(tài)和方位來表示巖石的應變狀態(tài)，該橢球體稱為應變橢球體。

基本要素：三個主軸1、2、3、或X、Y、Z、或A、B、C三個主平面XY面，YZ面，XZ面兩個圓切面應變橢球體（Strainellipsoid）應變主軸：應變橢球體有三個互相垂直的應變主軸，沿應變主軸方向只有線應變而沒有剪應變。根據(jù)三個互相垂直的應變主軸的線應變的大小，可分為最大應變主軸、最小應變主軸和中間應變主軸。主平面（主變形面）：包含任意兩個應變主軸的平面。

其中：AB面垂直最小應變主軸C軸，為最大壓縮面，即代表最大擠壓變形面。BC面垂直最大應變主軸A軸，為最大拉伸面，即代表最大張裂變形面。圓截面：切過應變橢球體中心的切面一般為橢圓形，但其中有兩個截面是圓形的，稱圓截面。

兩個圓截面的交線是中間應變主軸B軸。

兩個圓截面與A軸的夾角一般小于45度。

兩個圓截面為最大剪切面，即代表最大剪破裂面。

其同等發(fā)育時，則構成共扼剪切破裂面。非旋漏轉變躬形（捉純剪鋪變形肯）/旋轉綁變形庭（簡過單剪乒切應談變）純剪配切應延變（Pur因es認hea逐rs皺tra圈in）是一種笨均勻的漫非旋轉邪應變，祖其特征疫是平行恭于應變屯橢球的抽主軸的扣物質線趁在變形楊之后具扭有同一鴨方位。簡單客剪切惰變形千（Si紡mp夜le腹s斗he肺ar條s達tr個ai拒n）是一種競均勻的唇旋轉應即變，其想特征是移應變主滾軸是旋廳轉的。大多站數(shù)野頸外變仁形露文頭表壯明，簡單裝剪切的旋滾轉形桃變是享天然粉構造察形成研的最跪重要蛾的地雕質作哀用。純剪切誕應變（Pu晶re傅s宴he禽ar矛s水tr始ai悔n）簡單剪軌切應變殊（si鹿mp泄le憲s嫁he夕ar例s捷tr輔ai仆n）褶皺形栗成過程牛中的應湯變變化第四節(jié)應變晨橢球皇體形綢態(tài)類擾型及膊其幾擠何表耕示方堪法弗林圖莫解（Fli秩nn副dia偶gra鋼m）k=料ta它nα宴=(偶a-1序)/(蛛b-1辮)其中燥：a=危X/培Y=加(1息+e1)/(之1+e2)b=壁Y/柄Z=巨(1尾+e2)/臟(1明+e3)19宵35年，Zi安ng岡s首次禁提出勸這種理圖解永，19充62年，F(xiàn)l習in毛n把它應仙用于構蛛造地質慢學。弗林圖丙解（Fli偵nn工dia纏gra貫m）k=(1+壤e1)>(軟1+e2)=謹(1+崗e3)軸對直稱伸島長橢彈球體k=抱0眨(1誼+e1)=舟(1勝+e2)>狗(1+冷e3)軸對稱吩壓扁橢耳球體k=1梳(朋1+e1)(厚1+e3)＝(1吩+e2)2＝0平面苗應變攏橢球測體1<析k<牌∞(1+慨e1)>丘1>仆(1舒+e2)>薯(觀1+e3)長形復橢球拒體1>聞k>主0臭(1烤+e1)>(光1+e2)>1底>(彎1+e3)扁形燙橢球毅體19優(yōu)35年，Zi焰ng高s首次綁提出治這種困圖解劉，19柳62年，F(xiàn)li腸nn把它寸應用銅于構塔造地胃質學羽。巖石警應變邀分析1、樣品姓處理方故法觀動察在室運內仔馳細觀逼察石冠英、垮黑云挪母等罪礦物您的排腰列方墨向或擠優(yōu)選謀方位襲，確呀定面糞狀和澡線狀戰(zhàn)組構模要素潤，確曾定應糞變主電軸的廊方向戰(zhàn)。測意量磨制邀定向衡薄片憤，每反標本性切制露三片濾，代減表xy、yz、xz三個主嗎應變面億。三個灣薄片一鉗組，利已用顯微塌鏡橫絲達刻度測書量出石以英礦物業(yè)顆粒的曠長短軸魚，每薄極片測量45～50顆粒，烘記錄數(shù)振據(jù)。處插理數(shù)據(jù)蘆采集助完畢夫后，掠使用Rob跟in法對數(shù)線據(jù)進行洞處理，刮分別計毛算出Rsx蒙z、Rs妹yz、Rs華xy。以LnR俱sxy為縱捕坐標代，Ln雷Rs僅yz為橫坐陳標，投晝圖，將謹各樣品匙應變主傍軸方位某赤平投管影。雙河巖奮體三維論應變測鄙量顯微擦照片（視域抓直徑5m嗽m）sh－12xy面（蹈左上倡）xz面（左汁下）yz面（右擇上）劉強災提嗚供2、測量法結果樣品xyyzxzKX軸產狀Y軸產狀Z軸產狀SH-081.251.561.800.5095∠20212∠17285∠71SH-091.311.511.800.46263∠28190∠1498∠62SH-101.141.901.980.20129∠33213∠2326∠52SH-111.231.852.080.28149∠3049∠2321∠59SH-121.172.022.130.22269∠42185∠4495∠54SH-161.301.691.990.50135∠40225∠18331∠52SH-171.201.631.770.37134∠25228∠12338∠52SH-181.221.812.180.26217∠13124∠3023∠64SH-191.061.461.690.11237∠70111∠2735∠22SH-201.261.641.880.37200∠15102∠3215∠81SH-211.301.641.930.40126∠5350∠12332∠44SH-221.311.581.880.59113∠2512∠17316∠61SH-231.151.371.710.59212∠2120∠18300∠78SH-241.281.461.700.65141∠30214∠11315∠60SH-251.241.501.680.53147∠15204∠11325∠85劉強淚提供3、測量結臉果圖解雙河徹巖體Fl屢in什n圖解論（左屠）和晉應變哨主軸結投影危（右持）劉強儲提舉供第五券節(jié)遞進闊變形遞進變本形有限應魄變－－悄物體地變形把最終故狀態(tài)找與初長始狀駁態(tài)對臉比發(fā)攔生變教化，遺稱為放有限品應變師或總工應變涌。無限圈小應之變－－揚變形票過程準中某禾瞬間烘正在到發(fā)生府的小滿應變趨叫增量應半變，如鳴果取供瞬間哭非常里微小趁時，廊期間令發(fā)生咽的微岡量應殼變稱燭為無奶限小嫂應變隊。遞進變貴形－－阻是許大多無御限小狂應變堂逐漸幻玉累積鼠過程棕的變展形。在變形況歷史任產何一個悼階段：憐應變狀娘態(tài)都由包已經發(fā)修生的有橋限應變兄＋正在釀發(fā)生的志無限小朽應變（炸或增量把應變）賠組成。遞進開變形用卡片優(yōu)模擬簡混單剪切俊的遞進摘變形過漸程（Rag客an,嶺197蟻3）帶點象俯限標識升每個應佛變橢圓逮中的伸角長區(qū)，熟第5列描述朋了最終殿應變后月各橢圓橡的形態(tài)引，第5行代俱表增治量應巴變橢缸圓的島形態(tài)火及其腿伸長往區(qū)的要范圍親。共軸\非共巴軸遞虹進變厚形在遞辛進變彩形過日程中緊，如糊果各止增量眉應變莖橢球餐體的臨主軸亂始終犧與有楊限應較變橢浪球體騎的主泡軸一功致，奮這種顛變形剪稱為羊共軸首遞進麗變形村。否遙則，烈即為劫非共換軸遞保進變嘩形。遞進純錯剪切變普形，是共酒軸遞進興變形的答典型實罪例，其同關鍵特減征是遞仁進變形圣中，應啞變主軸忘的方向丹保持不遣變。如莫圖所示療：非共軸對遞進變炕