6.岩石的变形行为(高构)

The dike cuts the ca. 2.42 Ga Creighton granite and has been deformed by a post-impact deformation event that turned the North striking dikes into shear zones. The narrow deformed breccia dike contains a strong cleavage and strained quartz veins showing a sinistral sense of movement. This sinistral movement is associated with NW–SE compression during Grenvillian orogen. JSG 51, 2013, 1-2.
This basin represents one of some forty marine-, terrestrialand mixed terrestrialmarine-basins deposited in the Arabian-Nubian Shield post-dating the amalgamation, assembly and suturing between Eastern and Western Gondwana. JSG, 2013.
高级构造地质学 第五章
岩石的变形行为
一、不均一性对构造变形的影响

不均一性和应力集中－构造形变分析的 关键（张文佑，1984，断块构造导论， P15）：
1 构造介质成分的不均一性
各类岩石力学性质的不同 在不同的围压和温度条件下不同岩石的反应 不同 岩石是矿物集合体，矿物的结晶度、粒度、
京西大灰厂灰岩和白云岩中的劈理折射
房 山 岩 孤 中山 的口 褶 白 皱云 和岩 劈 和 理钙 折质 射 千 枚
大连金石滩褶皱与劈理型式

3 香肠构造：石香肠断面的形态与岩石的 能干性差异
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
Symmetric boudinage of a biotite-bearing granitic dyke of the Granite Harbour Igneous Complex, Wilson Terrane, Ross Orogen, Antarctica. The symmetric boudin is a mixed straight face and concave-face torn boudin according to the terminology of Goscombe (2004, JSG 26, p739). In the upper part the interboudin space is filled with quartz, while the foliation was drawn into the interboudin zone below. The dyke shows a gradient in grain size and mineral content: the upper part is more coarse-grained and has less biotite. The difference in grain size and amount of biotite may have affected the rheology of the deforming boudin causing the asymmetric boudinage.
白云岩中的垂直张节理和灰岩中的共轭剪 切带
硅质岩的韧性变形和白云岩的张裂
（二）一个地区岩石的能干性差异表
沉积岩： 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
This shear sense indicator is coherent with other shear sense criteria such as S-C fabric in this area. JSG 54, 2013, 235.
Deformed quartz veins and elongated breccia clasts in an impact breccia dike in the Creighton Pluton, Sudbury district, Canada. The breccia dike is one of the several types of Sudbury breccias, associated with the ca. 1.85 Ga Sudbury impact structure.

灰岩和含铁灰岩中的变形鲕
周口店鲕状灰岩中的鲕
2 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

断层可看作a>>b的椭圆裂缝，可用有限 元法模拟
4 小结

应力作用主要由介质变形表现出来，而形变又集中 于介质的不均一处发生。因而分析变形时首先要从 介质的不均一性着手。
不均一性的存在导致应力的高度集中，因而一个微 小的应力也可引起明显的形变。

Hale Waihona Puke Baidu
从介质的不均一性和应力的不均一性出发，去分析、 研究、解释地质构造现象，这是构造分析的基本出 发点。从小到晶内滑动，大到全球规模的地球动力 学的探讨
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
4 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
5. 矿物变形行为的对比： 方解石、石英、钾长石、斜长石、角闪 石、橄榄石

金红石、长石、石英的不同变形行为
6. 其他的构造表现 不同成分岩石中的节理型式的差别
Rare example of a porphyroblast turned porphyroclast from the Hamedan area in the northwestern part of the Sanandaj-Sirjan Zone, Iran. The image shows a chiastolitic andalusite crystal that developed into a δ-type structure in a dextral shear zone. The graphite aggregates outside the andalusite crustal developed into wings around the andalusite core. Polycrystalline smoky quartz are grew in the strain shadow at the lower left of the andalusite crystal.
Boudinage of quartzitic layers in ultra-fine-grained mylonitic marble of the Cycladic Blueschist Unit, immediately below a low-angle detachment normal fault The fish-mouth shape of the boudin-necks indicates an extension in the brittle-ductile transition zone: the quartzitic layers break in a brittle manner into the individual boudins, while the boudins flow in a ductile manner and deform into a fish-mouth shape. Greece JSG 55, 2013, 196
房山岩体中的韧性剪切带
苏格兰辉长岩中的韧性剪切带
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。

（一）确定能干性差异的地质办法
1 有限应变状态的对比 同构造部位不同岩石的变形量的对比 复成分砾岩中不同砾石的对比 同一薄片中不同矿物变形行为的对比
Open flanking folds developed in elongation lineations along a thin granite-pegmatite dike, within a rock slab of amphibolite-facies gneiss from the Algonquin domain, western Grenville Province, Canada. Remnants of a thin biotite-rich layer are preserved at the upper surface of the inclined slab, and, together with straight fabric traces at the slab edges, attest to the metre-scale planarity of gneissic layering. JSG 48, 2013, 1-2

典型的脆性固体必定包含许多亚微观的缺陷、
微型裂纹
2）位错的传播和晶体塑性变形 晶内缺陷的存在是位错产生和传播的基 础 晶体塑性变形的位错模型 节理和断层形成的位错模型

3）古断裂的复活在板内造山作用中的 意义
4）在地震构造研究中的意义
6 岩体各向异性对构造变形的影响
1）块状岩体：均匀的 透入性的面理化 不均匀 共轭剪切带 2）层状岩系： 顺层剪切 褶叠层 被动标志－韧性剪切带 不均一的夹层：香肠构造和褶皱
小结：影响岩石能干性的因素
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

三、岩石变形行为的问题讨论
Stretched reduction spot encountered in a sequence of interbedded sandstone (grading into siltstone)mudstone-dolostone, intercalated with rhyolite, within the Ablah Basin.



=0, ＝－3P
=60, ＝0 =90, ＝P
常见应力状态及其应力莫尔圆
2 ） 椭圆孔附近应力集中

在长半轴端点的切向 应力为 ＝ 1（1＋2a/b） a和b为椭圆的长和短 半轴 如当a/b＝10时 ＝21 1
1

3 ） 断层附近的应力集中
5 实例分析


1）Griffith的脆性破裂准则（1920）
The phenomena of rupture and flow in solids 根据经典力学和热力学的基本能量理论，提出了裂纹 扩展的准则，奠定了断裂力学的基础。

玻璃的实验强度是按原子键计算的理论值的 1/100－1/1000。
组合方式等不同
矿物的变形机制不同
原子半径不同
2 构造介质结构的不均一性
地球垂向不均一性 大陆地壳的分层特征 圈层在横向上的不均一性：地球表面的
构造单元的划分
温度分布在横向上的不均一性
3 构造介质形态的不均一性

1 ）小圆孔附近的应力
2 =-P
集中

＝－P－2Pcos2

3）面理与主应力的方位与强度的关系 在单轴压缩时：当＝30时所需的应力最 小。

二、岩石能干性差异与相关的构造
岩石变形行为 脆性 材料破裂前的 <5% 永久变形 应变集中于窄带 构造性质
有明显不连续面 两侧岩石不变形
韧性 >10%
不见不连续面 两盘位移由带内岩石 的塑性流动来完成
房山岩体中的脆性断裂