影响岩石变形的因素ppt课件

1、第五章第五章岩石变形岩石变形行行为为第一节第一节 影响岩石力学性质要素影响岩石力学性质要素一、岩石力学性质：指处于一定一、岩石力学性质：指处于一定物理环境条件下，在应力作用物理环境条件下，在应力作用下弹性、非弹的表现和破裂方式。下弹性、非弹的表现和破裂方式。 R=f(F、M、E)其中，其中，F：代表力的形状：代表力的形状M：代表岩石物理学性质、成分、构造：代表岩石物理学性质、成分、构造E：代表外界要素：代表外界要素二岩石各向异性对其力学性质的影响三、外界要素的影响一围压一围压二温度二温度三溶液三溶液四空隙压力四空隙压力(五五) 时间时间一围压一围压围压围压对岩石对岩石变形变形行为的行为的影响影

2、响增大岩增大岩石强度石强度增大岩增大岩石韧性石韧性27MPa44.5MPa大理岩变形20几种岩石韧性与围压的关系岩石屈服强度与围压的关系小结：增大围压的效应 破裂前的差别应力增大； 破裂前的应变量增大。 韧性增大，强度增大。二温度二温度温度对岩石变形强度的影响温度对应力-应变曲线的影响温度对花岗岩应力-应变曲线的影响温度对石英应力-应变曲线的影响湿小结：增高温度对变形的影响 在一定的差别应力下，应变量增大； 破裂前的应变量增大。 韧性增大，强度降低，易于变形。三流体对岩石变形行为的影响及其机制溶解迁移作用 水解弱化作用经过流体压力使岩石强度发生变化湿度对岩石抗张、抗剪强度的影响四孔隙流体对岩石

3、力学性质影响四孔隙流体对岩石力学性质影响Pc=Pe-Pp冰川砾石的脆-韧性变形五时间五时间1、应变速率对岩石变形的影响蠕蠕变变与与松松弛、弛、2蠕变蠕变低温低应力高温高应力典型蠕变典型蠕变松弛松弛冰川砾石的脆-韧性变形冰川砾石的韧性变形外界因素强强度度弹弹性性塑塑性性脆性韧性围压（P）温度(T)溶液(L)空隙压力(Pc)长期施压图为应力图为应力应变图解。应变图解。1 1请分别指出请分别指出a,b, c,a,b, c,三条曲线三条曲线所代表的变形作用过程的特征；所代表的变形作用过程的特征；2 2假设变形温度增高，假设变形温度增高，那么应力那么应力- -应变曲线会发生怎样的变化，请标注于图解上；应

4、变曲线会发生怎样的变化，请标注于图解上；3 3假设变形环境围压增高，那么应力假设变形环境围压增高，那么应力- -应变曲线会发生应变曲线会发生怎样的变化，请标注于图解上怎样的变化，请标注于图解上 第二节第二节 岩石破裂准那么岩石破裂准那么共轭剪裂角共轭剪裂角剪裂角剪裂角为什么剪裂角为什么剪裂角小于小于4545一、库仑剪切破裂准那么一、库仑剪切破裂准那么二、莫尔剪切破裂准那么二、莫尔剪切破裂准那么三、格里菲斯准那么三、格里菲斯准那么第三节第三节 岩石的能干性岩石的能干性岩石能干性是用来描画岩石变形行岩石能干性是用来描画岩石变形行为相对差别的术语。通常按岩石能为相对差别的术语。通常按岩石能干性差别分

5、为：能干的岩层强的干性差别分为：能干的岩层强的和不能干的岩层弱的。区分岩和不能干的岩层弱的。区分岩石相对能干的方法如下：石相对能干的方法如下：一、香肠构造一、香肠构造石香肠断面的形状与岩石的能干性石香肠断面的形状与岩石的能干性差别差别北京西山奥陶纪灰岩夹白云岩中的矩形石香肠云蒙山眼球状片麻岩中伟晶岩的菱形石香肠灰岩夹白云岩的褶皱和香肠恒山片麻岩中角闪岩的香肠构造大别长英质片麻岩中辉长岩的石香肠二、窗棱构造二、窗棱构造三、褶皱形状三、褶皱形状褶皱的初始波长与岩石的粘度比 尖圆褶皱的形状与韧性差四、劈理特征 劈理的折射 劈理平行于XY面，在变形岩层中劈理的方向的变化反映岩石的能干性。 劈理的发育强

6、度与X/Z成正比。劈理的密度：条/cm劈理平行砾石的压扁面大理岩的轴面劈理劈理折射大连金石滩灰岩与页岩互层中的劈理折射砂泥质岩石中的劈理折射京西大灰厂灰岩和白云岩中的劈理折射房山孤山口白云岩和钙质千枚岩中的褶皱和劈理折射大连金石滩褶皱与劈理型式五、应变丈量灰岩和含铁灰岩中的变形鲕周口店鲕状灰岩中的鲕六、矿物变形行为的对比：六、矿物变形行为的对比：方解石、石英、钾长石、斜长石、方解石、石英、钾长石、斜长石、角闪石、橄榄石角闪石、橄榄石金红石、长石、石英的不同变形行为七、其他的构造表现七、其他的构造表现不同成分岩石中的节理型式的差别不同成分岩石中的节理型式的差别白云岩中的垂直张节理和灰岩中的共轭剪

7、切带硅质岩的韧性变形和白云岩的张裂二一个地域岩石的能干性差别表 堆积岩： 白云岩 长石砂岩 石英砂岩 硬砂岩 粗粒灰岩 细粒灰岩 粉砂岩 泥灰岩 页岩 石膏、硬石膏 结晶岩： 变基性岩 粗粒花岗岩和花岗片麻岩 细粒花岗岩和花岗片麻岩 石英岩 大理岩 云母片岩小结：影响岩石能干性的要素 1 矿物组成：橄榄石、辉石、角闪石、斜长石、钾长石、白云石、石英、方解石、云母、绢云母和绿泥石、粘土矿物 2 粒度 3复矿物岩中的弱矿物 4构造能干次序能干次序岩石类型岩石类型能干能干1 12 23 34 4白云岩、硅质白云岩白云岩、硅质白云岩长石砂岩、长英质砂岩长石砂岩、长英质砂岩石英砾岩、石英砂岩石英砾岩、石

8、英砂岩岩屑砂岩岩屑砂岩较能干较能干5 56 6含白云质砂质灰岩含白云质砂质灰岩鲕粒灰岩、含泥质砂岩鲕粒灰岩、含泥质砂岩较次软较次软7 78 8豹皮灰岩、细晶灰岩豹皮灰岩、细晶灰岩粉砂岩、凝灰质砂岩粉砂岩、凝灰质砂岩软弱软弱9 91010泥灰岩泥灰岩页岩、泥岩页岩、泥岩北京西山堆积盖层岩石能干性差别表北京西山堆积盖层岩石能干性差别表第四节第四节 岩石变形的微观机制岩石变形的微观机制一、岩石脆性变形机制一、岩石脆性变形机制二、塑性变形机制二、塑性变形机制一晶体缺陷和位错一晶体缺陷和位错滑移区与未滑移区之间的界限是位错。二位错滑动二位错滑动晶内滑移是沿晶体一定的滑移系发生的，晶内滑移是沿晶体一定的滑

9、移系发生的，即沿某一滑移面的一定方向滑移。滑移即沿某一滑移面的一定方向滑移。滑移系是由晶体构造决议的，滑移面通常是系是由晶体构造决议的，滑移面通常是原子或离子的高密度面；滑移方向那么原子或离子的高密度面；滑移方向那么是滑移面上原子或离子陈列最密的方向。是滑移面上原子或离子陈列最密的方向。平移滑动和双晶滑移平移滑动和双晶滑移平移滑动：是沿一个不动的结晶面平移滑动：是沿一个不动的结晶面滑滑移面发生晶体格架层的平行位移。位移移面发生晶体格架层的平行位移。位移是离子间的整数倍。双晶滑移：位移后是离子间的整数倍。双晶滑移：位移后双晶化与未双晶化的部分呈镜象对称。双晶化与未双晶化的部分呈镜象对称。三位错蠕

10、变三位错蠕变这是高温下的一种变形机制，当温度T0.3Tm(Tm为熔融温度时，恢复作用显得重要起来，位错可以比较自在地扩展且从一个滑移面攀移到另一个滑移面。从而符号相反的两个位错可以经过攀移而相互湮灭。四动态重结晶四动态重结晶动态重结晶：在初始变形晶粒边境或部动态重结晶：在初始变形晶粒边境或部分的高位错密度处，储存了较高的应变分的高位错密度处，储存了较高的应变能，在温度足够的条件下，构成新的重能，在温度足够的条件下，构成新的重结晶颗粒，使初始变形的大颗粒分解为结晶颗粒，使初始变形的大颗粒分解为许多无位错的细小新晶粒。假设大晶粒许多无位错的细小新晶粒。假设大晶粒还没有分解完，就构成核幔构造。还没有

11、分解完，就构成核幔构造。五分散蠕变五分散蠕变分散蠕变是指变形过程中由岩石或矿物中的点缺陷空位、杂质等和质点离子、原子的分散和运动引起应变作用过程。空位和原子迁移有两种途径：一种是沿颗粒内部晶格迁移；另一种是沿颗粒净界迁移。六、溶解蠕变六、溶解蠕变溶解蠕变也叫压溶，是一种有流体参与的塑溶解蠕变也叫压溶，是一种有流体参与的塑性变形过程，物质在高温应力区溶解，经过性变形过程，物质在高温应力区溶解，经过流体迁移，在低应力区沉淀，从而构成塑性流体迁移，在低应力区沉淀，从而构成塑性变形。变形。思索思索一、应力椭球体与应变椭球体的关系是一、应力椭球体与应变椭球体的关系是什么什么?二、最大剪应力作用面与实践剪

12、切面为二、最大剪应力作用面与实践剪切面为什么经常不一致？什么经常不一致？思索思索三、影响岩石变形的物理要素有那些三、影响岩石变形的物理要素有那些?时时间在岩石变形中的意义何在间在岩石变形中的意义何在?他知道吗他知道吗?过泥潭时为什么要快速经过过泥潭时为什么要快速经过?冰川下巩固冰川下巩固的砾石为什么能变形的砾石为什么能变形?四、自然界岩石具有那些弹性表象和塑四、自然界岩石具有那些弹性表象和塑性表象？举例阐明。性表象？举例阐明。五、以下图为二维应力摩尔圆图解。五、以下图为二维应力摩尔圆图解。1 1请请将上述五种图解所反映的应力形状，用主应将上述五种图解所反映的应力形状，用主应力力11，22之间的相互关系和文字表述之间的