構(gòu)造地質(zhì)學(xué) 教案

《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》教案

地質(zhì)學(xué)專(zhuān)業(yè)（基地班）適用

編寫(xiě)人：于在平

西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系

《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》教案

第一章（1）緒論

一、教學(xué)安排

1、緒論；2、介紹課程特點(diǎn)、主要內(nèi)容；3、介紹教學(xué)計(jì)劃（包

括教學(xué)方法），學(xué)時(shí)安排，考核方式；4、介紹多媒體教材、CAI課件、

網(wǎng)絡(luò)課程等

二、授課內(nèi)容

（―）構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的內(nèi)涵和研究對(duì)象

?主要研究巖石/巖層/巖體在外力（巖石圈中）作用下變

形產(chǎn)生的各種構(gòu)造（現(xiàn)象），研究其幾何形態(tài)、組合型式、

形成機(jī)制和演化進(jìn)程，探討作用力的方向、方式和性質(zhì)。

?E.g.各種褶皺的問(wèn)題可包括：

?形態(tài)描述

?組合：線狀、穹盆

?形成機(jī)制縱彎或剪滑

?力：水平或垂直重力區(qū)域上

?水平純剪或單剪

?形成過(guò)程

?與斷層的組合關(guān)系

?構(gòu)造層次

?又如：斷層

?性質(zhì)

?活動(dòng)性、地震、滑坡、滲透性、工程、大壩建設(shè)、

?級(jí)次、

?Scale一中小為主，涉及大尺度、全球及微觀尺度

（二）時(shí)、空演化的新構(gòu)造觀

?新構(gòu)造觀的要點(diǎn)：

?水平為主導(dǎo)漸進(jìn)突變的旋回式發(fā)展

?層圈：各層不協(xié)調(diào)、橫向不均一

?多因、多級(jí)、多時(shí)、多性

?擠壓、伸展、平移均廣泛存在，同具重要性

?新構(gòu)造觀的核心：一一活動(dòng)論。板塊構(gòu)造

（三）構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的基本研究方法

?野外、找出規(guī)律進(jìn)行綜合，構(gòu)造配套，總體解釋

?多學(xué)科知識(shí)相互映證，構(gòu)造模擬

（四）構(gòu)造解析的思想和方法

?是一種思維方法

?把整體分解為部分、復(fù)雜物分解為要素進(jìn)行分析研究

?包括幾何、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)

（五）學(xué)習(xí)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的意義

?理論（對(duì)地質(zhì)構(gòu)造自然過(guò)程的認(rèn)知）和實(shí)踐（應(yīng)用）

(六)課程特點(diǎn):

?知識(shí)點(diǎn)較多；

?涉及的學(xué)科較多(沉積巖石學(xué)，火成巖巖石學(xué)，平面和立

體幾何，理論力學(xué)，材料力學(xué)，流變學(xué)等)；

?研究對(duì)象的空間尺度變化大，時(shí)間跨度長(zhǎng)；

?許多構(gòu)造現(xiàn)象無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)，對(duì)其成因和作用過(guò)程

的解釋往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析和推斷，容易引起疑問(wèn)；

?構(gòu)造分析要求有良好的時(shí)空想象能力，善于綜合應(yīng)用所學(xué)

知識(shí)，善于抓住主要矛盾。

?課程內(nèi)容的類(lèi)型(按教學(xué)性質(zhì))：

?(1)知識(shí)和認(rèn)識(shí)型，包括力學(xué)分析的基礎(chǔ)知識(shí)；推覆構(gòu)

造，疊加褶皺等各類(lèi)構(gòu)造名詞、術(shù)語(yǔ)和概念；各種構(gòu)造現(xiàn)

象的識(shí)別等；

?(2)技能型，例如地質(zhì)圖、剖面圖、赤平投影圖等各種

圖件的判讀和繪制；

?(3)邏輯推理和綜合分析，例如根據(jù)節(jié)理資料恢復(fù)古構(gòu)

造應(yīng)力場(chǎng)，根據(jù)變形結(jié)果推斷變形過(guò)程，根據(jù)構(gòu)造樣式推

斷變形環(huán)境，根據(jù)地質(zhì)圖和有關(guān)資料恢復(fù)構(gòu)造發(fā)展史。

（七）課程結(jié)構(gòu)

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)

基礎(chǔ)知識(shí)技能訓(xùn)練綜合應(yīng)用

斷

力

a學(xué)

層

科

（八）教學(xué)方法

?課堂授課，

?學(xué)生利用CAI課件進(jìn)行自學(xué)，

?課堂討論，

?實(shí)習(xí)課。

其中，課堂授課主要講授重點(diǎn)和難點(diǎn)，有關(guān)專(zhuān)題的研究現(xiàn)狀、

發(fā)展趨勢(shì)，提出思考和討論問(wèn)題，不對(duì)課程內(nèi)容作全面講解;

學(xué)生自學(xué)要圍繞課程內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度，在閱讀參考資料擴(kuò)大

知識(shí)面的同時(shí)能夠圍繞教師講授時(shí)提出進(jìn)行思考，為課堂討

論作準(zhǔn)備；課堂討論除了綜合實(shí)習(xí)后安排一次外，一般在授

課過(guò)程中穿插進(jìn)行。實(shí)習(xí)課是《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》課程教學(xué)的重

要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)員動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)。為此要求學(xué)

員按質(zhì)按量完成全部實(shí)習(xí)作業(yè)。實(shí)習(xí)過(guò)程中提倡學(xué)生之間的

互相交流，討論。實(shí)習(xí)課成績(jī)按比例（20%）記入最終成績(jī)，

并作為考察學(xué)生實(shí)際能力的重要參考。

針對(duì)課程特點(diǎn)和面向21世紀(jì)教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

改革的精神，為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，全面提

高其綜合素質(zhì)，教學(xué)過(guò)程中要始終注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,

動(dòng)腦能力，動(dòng)口能力（提出和討論問(wèn)題以及辯論的能力），

在學(xué)習(xí)過(guò)程中讓學(xué)生自己不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，積累問(wèn)題，最終達(dá)

到提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的目的。除了專(zhuān)題討論課之

外，原則上每次課堂授課都要布置思考題和討論題，每次上

課正式授課前或在課間要組織10-20分鐘的課堂討論，要求

每個(gè)學(xué)生都發(fā)言。必要時(shí)指名不善于表達(dá)的學(xué)生作準(zhǔn)備并在

課堂發(fā)言。可根據(jù)情況（學(xué)生人數(shù)和普遍發(fā)言情況），組織

主題發(fā)言，讓學(xué)生參加評(píng)論和打分，并可記入總成績(jī)（按5%

記）。

要提高外語(yǔ)和計(jì)算機(jī)水平。具體措施是：指導(dǎo)和督促學(xué)生使

用CAI課件和上網(wǎng)瀏覽，介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中的

應(yīng)用，提出可以或可能用數(shù)字技術(shù)解決的構(gòu)造地質(zhì)問(wèn)題，盡

可能提供專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)詞匯，有機(jī)會(huì)請(qǐng)外專(zhuān)講課等。

（九）學(xué)習(xí)方法

?基本知識(shí)，應(yīng)用，時(shí)間-空間想象，綜合

?理解為主，記憶為輔，應(yīng)用是關(guān)鍵（包括后續(xù)部分對(duì)前面

內(nèi)容的應(yīng)用）

（十）課程總體要求

1、了解構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的內(nèi)涵、主要研究?jī)?nèi)容和基本研究方法；了

解現(xiàn)代構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。

2、了解變形巖石力學(xué)分析的基本原理和影響巖石變形的物理化

學(xué)控制因素，并用于對(duì)不同構(gòu)造現(xiàn)象的解釋。

3、了解并掌握不同類(lèi)型構(gòu)造的幾何特征、構(gòu)造組合和有關(guān)成因

機(jī)制。

4、具備地質(zhì)圖件的判讀能力，掌握基本的作圖方法。

5、掌握分析和解決區(qū)域構(gòu)造問(wèn)題的基本工作方法，初步具備綜

合分析區(qū)域構(gòu)造的能力；

6、了解構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的前沿領(lǐng)域及其新進(jìn)展，了解其存在問(wèn)

題和發(fā)展方向，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)。

（十一）課程考核方式

包括：考試（占總成績(jī)70%）,實(shí)習(xí)（占總成績(jī)的30%,其中綜

合實(shí)習(xí)成績(jī)占實(shí)習(xí)成績(jī)的50%,平時(shí)表現(xiàn)，包括課堂發(fā)言，閱讀參考

文獻(xiàn)，野外實(shí)習(xí)，使用CAI課件情況等酌情作為平時(shí)成績(jī)的參考）。

要體現(xiàn)“改變應(yīng)試教育為素質(zhì)教育”的精神，不單純以考試卷面成績(jī)作為

評(píng)價(jià)學(xué)業(yè)成績(jī)的唯一依據(jù)，同時(shí)盡量減輕學(xué)生應(yīng)試的壓力?？己朔绞綄?duì)學(xué)生學(xué)習(xí)

方式有著直接導(dǎo)向作用，要不斷進(jìn)行探索。

（十二）學(xué)時(shí)分配

《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》教學(xué)計(jì)劃總學(xué)時(shí)共54學(xué)時(shí)，其中授課17次（34

學(xué)時(shí)，包括1次課堂討論），實(shí)習(xí)課10次（20學(xué)時(shí)）。其中，“極

射赤平投影在構(gòu)造地質(zhì)中的應(yīng)用”的作圖原理部分安排課堂講授，其

余內(nèi)容在相關(guān)實(shí)習(xí)課中講授。另在課程進(jìn)行過(guò)程中，安排一次野外教

學(xué)實(shí)習(xí)，以增加學(xué)生對(duì)各種不同構(gòu)造現(xiàn)象，諸如褶皺、斷層、面理、

線理、韌性剪切帶等的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)、鑒別構(gòu)造現(xiàn)象的能

力和分析不同構(gòu)造之間相互關(guān)系的能力。野外教學(xué)實(shí)習(xí)學(xué)時(shí)不記入總

學(xué)時(shí)。

內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)方式

第一章緒論2講授

第二章原生構(gòu)造2講授+討論

第三章力學(xué)分析基礎(chǔ)8講授+討論

第四章面狀和線狀構(gòu)造2講授+討論

第五章褶皺6講授+討論

第六章節(jié)理2講授+討論

第七章斷層8講授+討論

第八章構(gòu)造解析2講授+討論

實(shí)習(xí)1學(xué)習(xí)使用CAI課件2實(shí)習(xí)

實(shí)習(xí)2簡(jiǎn)單剪切的卡片模擬2實(shí)習(xí)

實(shí)習(xí)3極射赤平投影原理2實(shí)習(xí)

讀水平巖層、傾斜巖層地

實(shí)習(xí)42實(shí)習(xí)

質(zhì)圖并作剖面圖

讀褶皺地區(qū)地質(zhì)圖

實(shí)習(xí)52實(shí)習(xí)

作剖面圖

實(shí)習(xí)6編制構(gòu)造等高線圖2實(shí)習(xí)

實(shí)習(xí)7編制節(jié)理等密度圖2實(shí)習(xí)

分析斷層發(fā)育地區(qū)地質(zhì)

實(shí)習(xí)82實(shí)習(xí)

圖并作剖面圖

分析巖漿巖發(fā)育地區(qū)地

實(shí)習(xí)92實(shí)習(xí)

質(zhì)圖并作剖面圖

實(shí)習(xí)10綜合實(shí)習(xí)2實(shí)習(xí)

綜合專(zhuān)題討論2專(zhuān)題討論

渭河地塹北緣變形特征

1天野外實(shí)習(xí)

（斷層、褶皺、節(jié)理等）

三、要求熟練掌握的概念和要點(diǎn)

?構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的內(nèi)涵；構(gòu)造時(shí)、空演化的概念；學(xué)習(xí)構(gòu)造

地質(zhì)學(xué)的意義和學(xué)習(xí)方法

四、思考、討論題

?何為“構(gòu)造演化”？如何了解一個(gè)地區(qū)乃至全球的構(gòu)造

演化？

?為什么要學(xué)習(xí)《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》？你打算怎樣學(xué)習(xí)《構(gòu)造

地質(zhì)學(xué)》？

?你對(duì)《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》CAI課件的印象如何？利用課件學(xué)

習(xí)，是否會(huì)對(duì)你的學(xué)習(xí)有所幫助？你打算如何利用它？

《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》教案

第二章接觸關(guān)系和原生構(gòu)造

一、課堂安排

?討論上一節(jié)布置的討論題

?主要內(nèi)容介紹

?布置本章思考討論題

二、本章主要內(nèi)容、要點(diǎn)

1、主要內(nèi)容

?地層接觸關(guān)系的基本類(lèi)型

?沉積巖層頂、底面的識(shí)別標(biāo)志及其構(gòu)造意義：交錯(cuò)層，粒

級(jí)層，波痕，層面暴露標(biāo)志，生物標(biāo)志，底面印膜，沖刷面。

?軟沉積物變形：負(fù)荷作用〃滑塌作用和滑移作用〃孔隙壓

力效應(yīng)引起的軟沉積變形

?巖漿巖體的原生構(gòu)造：侵入巖〃噴出巖

2、本章要點(diǎn)

?"V”字形法則及其應(yīng)用

?不整合的識(shí)別和研究

?沉積巖層頂?shù)酌娴淖R(shí)別及其應(yīng)用：

?軟沉積物變形的類(lèi)型及其形成機(jī)理。

三、授課內(nèi)容

(—)沉積巖---基本產(chǎn)狀

?地層接觸關(guān)系

?整合

?不整合：平行，角度；剖面，平面

?嵌入不整合

?超覆一“尖滅假象”，“不整合”假象

?不整合的研究

?意義：平行不整合一一沉降一降升一沉降角度一沉積一褶

被一造山一下降一方法

?確定不整合的存在

?地層古生物

?沉積一侵蝕

?古侵蝕面、古土壤、殘積礦、底礫

?變形

?產(chǎn)狀、構(gòu)造線

?褶被型式、變形強(qiáng)度

?斷層類(lèi)型、產(chǎn)狀和強(qiáng)度、截切

l-LlY1Z/I-Ll

?石氽石

?成分：產(chǎn)狀、規(guī)模、強(qiáng)度、性質(zhì)

?變質(zhì)程度

?*以不整合的形成過(guò)程、機(jī)理為主線記憶

?確定不整合時(shí)代

?可借助于區(qū)域地層對(duì)比、地層構(gòu)造發(fā)展

?研究空間展布和類(lèi)型變化

（二）沉積巖層----原生構(gòu)造

?層理

?可示頂?shù)椎脑练e構(gòu)造（圖示+講解）

?面向（facing）

?交錯(cuò)層理

?遞變層

?波痕

?層面暴露標(biāo)志

?泥裂

?雨痕

?生物

?疊層石

?古植物根系

?異地埋藏的貝殼

?蟲(chóng)跡

?印模（砂巖底面）

?沖刷面

（三）沉積巖層一一軟沉積物變形（簡(jiǎn)介，圖示）

?Spencer（1977）：巨大的逆沖斷層：褶被系、甚至某些板

狀劈理都可能是巖石處于未固化狀態(tài)中發(fā)生的。

?形成作用：

?負(fù)薦作用

?可指示面向

?負(fù)荷構(gòu)造

?底面印痕（負(fù)荷鑄型）、砂巖底面

?不規(guī)則瘤體

?火焰狀構(gòu)造

?砂巖球/枕：凹面向上

?滑塌/滑移作用

?卷曲層理一一與上下不協(xié)調(diào)，多為上切下割關(guān)系

?孔隙壓力效應(yīng)引起的軟沉積物變形誘發(fā)地表砂層滑坡

?誘發(fā)柔軟沉積物滑塌

?誘發(fā)大規(guī)模沖斷一一加積楔

?砂巖墻一液化作用貫入

?碟狀構(gòu)造一水的向上送出

?軟沉積物變形的鑒別

?常限于一定層位軟巖層中

?常限于一定地段、盆地邊緣、隆起邊緣

?重力作用的，一般無(wú)構(gòu)造定向性

?應(yīng)把沉積作用、沉積環(huán)境和變形結(jié)合起來(lái)

（四）火成巖原生構(gòu)造

?侵入巖

?流面、流線，邊緣片麻巖

?噴出巖

?繩狀構(gòu)造、枕狀構(gòu)造、氣孔、杏仁

四、要求熟練掌握的概念和要點(diǎn)

?不整合的形成過(guò)程和構(gòu)造意義

?利用沉積巖原生構(gòu)造確定巖層頂?shù)?，并?jù)此進(jìn)行構(gòu)造恢

復(fù)。

五、思考、討論題

?確定二套巖層是否為不整合關(guān)系，研究區(qū)是否需要一定的

面積？為什么？

?能否用計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)“V”字形法則的數(shù)字模擬？

如果可以，實(shí)現(xiàn)的途徑是什么？

《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》教案

第三章地質(zhì)構(gòu)造分析的力學(xué)基礎(chǔ)

?（本章課序No.3-5,共6學(xué)時(shí)）

一、課堂安排

?討論

?主要內(nèi)容介紹

?本章思考討論題

二、本章主要內(nèi)容、要點(diǎn)

1、主要內(nèi)容

?應(yīng)力：概念〃應(yīng)力分析（二維應(yīng)力分析〃三維應(yīng)力分析）

〃應(yīng)力場(chǎng)，應(yīng)力軌跡和應(yīng)力集中

?應(yīng)變：應(yīng)變橢球體、形態(tài)類(lèi)型及其幾何表示法

?遞進(jìn)變形：共軸/非共軸遞進(jìn)變形

?巖石有限應(yīng)變測(cè)量

?巖石變形行為：一般實(shí)驗(yàn)條件下的巖石變形行為〃巖石變

形階段（彈性、塑性、斷裂變形）；

?庫(kù)倫剪破裂準(zhǔn)則：剪破裂的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)公式，剪裂角，內(nèi)

磨擦角

?摩爾剪破裂準(zhǔn)則〃格里菲斯破裂準(zhǔn)則

?塑性變形及變形機(jī)制

?影響巖石變形的因素

2、本章要點(diǎn)

?應(yīng)力的概念；應(yīng)力與（矢量）力的區(qū)別，與作用面的關(guān)系

?應(yīng)力分析的思路和方法，重點(diǎn)為二維分析；

?應(yīng)力圓的性質(zhì)；應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓表示

?應(yīng)力集中：概念及其地質(zhì)-物理意義應(yīng)變與變形的區(qū)別；

?應(yīng)變橢球體：主應(yīng)變軸，主應(yīng)變面，圓切面（圓截面，無(wú)

應(yīng)變面），線伸長(zhǎng)/線縮短區(qū)域

?（共軸和非共軸）遞進(jìn)變形：概念及其對(duì)變形現(xiàn)象的解釋。

?應(yīng)變測(cè)量：方法及其設(shè)計(jì)思路

?庫(kù)倫剪破裂準(zhǔn)則

?影響巖石變形的因素

?各類(lèi)變形實(shí)驗(yàn)曲線（應(yīng)力-應(yīng)變、應(yīng)變-時(shí)間曲線等）的含

義

三、授課內(nèi)容

—）力學(xué)基礎(chǔ)

1、應(yīng)力的概念

?面力與體力

力外力面力體力

內(nèi)力固有內(nèi)力-自然狀態(tài)粒結(jié)合力

附加內(nèi)力-由外力（面、體力）作用引起的作用于物體內(nèi)部（設(shè)想的面）

或表面（實(shí)質(zhì)的面）

?應(yīng)力——作用于物體內(nèi)部或表面單位位積上的一對(duì)大小相等方向相反

的力

嘿均勻受力時(shí)）

A（面積）

=竺dp（不均勻受力時(shí)的表達(dá)）

aA

?應(yīng)力的分解

?正應(yīng)力。、剪應(yīng)力1（切應(yīng)力）normalstress,shear

stress

?應(yīng)力符號(hào)

?o,擠壓為正，張應(yīng)力為負(fù)

?T,逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)

?應(yīng)力單位

?一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)

?平衡力系，無(wú)限小立方體（單元體）力系合成為作用于立

方體（中心）的一對(duì)力，立方體置于空間座標(biāo)系，則每個(gè)

面上的應(yīng)力可分解為共9個(gè)分量。

?腳標(biāo)表示的含義

?oxy-----應(yīng)力方向面法線方向

?應(yīng)力性質(zhì)

?oXX,oyy,。ZZ—。n（兩腳標(biāo)相同）

?oxy,oyz,-----T（兩腳標(biāo)不同）

?。xx。xy。xz

?。yy。yz。yx

?。zz。zx。zy

?（又可寫(xiě)成）

?oXTxyTXZ

?OyTyzTyx

?oZTZXTzy

?在平衡力系中

?Tyx=-Txy

?TZX=-TXZ

?Tzy=-Tyz

?因此

?0XTT

?oyTyxT

?oZTzyTZX

六個(gè)應(yīng)力分量決定了一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。

?主應(yīng)力面一彈性力學(xué)證明（主平面）

?主應(yīng)力一最大正應(yīng)力（位于主平面上的正應(yīng)力）

°1，°2，°3

?主（應(yīng)力軸）方向

?應(yīng)力狀態(tài)

?單軸

?單軸壓縮。2=。3=0

?單軸拉伸ol=o2<0>o3

?雙軸

?雙軸壓縮。1>。2>。3=0

?平面應(yīng)力狀態(tài)。1>。2=0>o3

?三軸（一般）

?012。22。3

?ol=o2=o3-靜水壓力、均壓流體靜壓力

?若。1=。2=。3<0,何狀態(tài)？

?應(yīng)力差。1—。3

?平均應(yīng)力（OI+O2+O3）/3=b

?可看作一應(yīng)力系統(tǒng)中的均壓部分

?偏應(yīng)力。'=。一『（有三個(gè)）為偏離平均應(yīng)力的

分量。

?泊松比V

?一個(gè)方向的變形引起的另一個(gè)與之垂直方向的長(zhǎng)度變化，

后者的變化值與前者變化值之比。

?在地殼相對(duì)較淺層次（流變層之上），由上覆巖石重量引

起的壓應(yīng)力。I（直立），和由重壓（變形）引起的橫向

應(yīng)力的關(guān)系為：

o2=O3=[V/（1—V）]

?深部巖石受壓而企圖橫向擴(kuò)張，但受到限制，故引起此水

平應(yīng)力。

?如果橫向上無(wú)限制，將出現(xiàn)何種情況？

2、應(yīng)力分析簡(jiǎn)介

?二維應(yīng)力分析

’平面簡(jiǎn)化

?二維的優(yōu)越性圖示

數(shù)字表達(dá)簡(jiǎn)單

?

.適用于地質(zhì)問(wèn)題分析

?單軸應(yīng)力狀態(tài)

?基本關(guān)系：

?Aa-4/cose

P

GAa~~—C0S<2=(T,cosa

A)

22

cr?=aAacosa=cosa=-^-(1+cosa)

(1)

.T-aAaSina=atSinaCosa

-Sin2a

2(2)

（1）,（2）二端平方后相加，得

?應(yīng)力莫爾圖（單軸）

?雙軸應(yīng)力狀態(tài)

?套用前（1）、（2）式，有

(ynp=-^-(1+Cos2p)Cos2a)

(3)

Tp=^-Sin2/3--^-Sinla

(4)

?5,=b“a+b“夕=(1)+(3)

=2(1+Cos2a)+3(1+Cas2。)

22

(5)

6=%+/=⑵+(4)

=—Sin2a-Sin2a

?22

6T.—

=—!------Sinla

?2

（5）,（6）二端平方后相加，得

(5,—>；%)2+蠟=(Cos22a+Si/2a)

??八種應(yīng)力狀態(tài)

?靜巖壓力若。2=。3—。1時(shí)，應(yīng)力

圓收縮

?有關(guān)應(yīng)力圓

?圓心角=2a

?圓周一點(diǎn)的物理意義

?第一不變量

?純剪狀態(tài)

?剪應(yīng)力互等定律

?三維應(yīng)力分析

?三維應(yīng)力圓（六種特殊情況）

?單壓o1＞o2=o3=0

?ol=o2=o3靜水

?。1＞。2=。3＞0靜巖

?雙軸壓縮。1＞。2＞。3=0

?平面應(yīng)力。1＞。2=0＞。3

?純男。1=一。3,。2=0

?三軸拉伸

?三軸擠壓

?二軸擠壓，一軸拉伸

?一軸擠壓，二軸拉伸

3、應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)力軌跡、應(yīng)力集中

?應(yīng)力場(chǎng)：各點(diǎn)的集合、各點(diǎn)的狀態(tài)及其變化主應(yīng)

力方向軌跡一應(yīng)力（軌）跡線、主應(yīng)力等值線

?用二維表示/光彈/計(jì)算機(jī)模擬

?e.g.圖4—10

?圖4一11

?圖4一12

?應(yīng)力集中一物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)引起應(yīng)力狀態(tài)的改變

?圓孔表面的切線應(yīng)力為：

?o=P)(1—2Cos2Q)

?P—無(wú)窮遠(yuǎn)處主應(yīng)力(平均主應(yīng)力)

?。一切點(diǎn)處半徑線與Pi的夾角

?C(D)點(diǎn)，Q=0,o=-Pt

?橢圓孔，當(dāng)長(zhǎng)軸平行于AB時(shí)

?o=P,(1+2a/b)

說(shuō)明橢圓孔周邊方向N3Pi,橢圓率越大，

則應(yīng)力越為集中

巖石中的微裂隙可近似看作橢圓形孔洞，易于發(fā)生應(yīng)力集

中，導(dǎo)致破裂

材料中要計(jì)算應(yīng)力集中的量值，使之小于切

料強(qiáng)度。否則易于破壞。

（二）應(yīng)變分析基礎(chǔ)

第一節(jié)巖石應(yīng)變分析的基本概念

?1、變形與位移

變形——內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)位移，使初始形狀、方位、位置發(fā)生改變

質(zhì)點(diǎn)初始位置與變形后位置的比較

位移的基本方式：剛體運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部各點(diǎn)無(wú)相對(duì)變化

旋轉(zhuǎn)J

y駕各點(diǎn)相對(duì)

形變J

位置變化，引起應(yīng)變物體在應(yīng)力作用下

形狀和大小的改變量，有時(shí)包含旋轉(zhuǎn)的

含意一變形強(qiáng)度

?2、應(yīng)變、應(yīng)變的度量

（1）線應(yīng)變（e）

e=Jk=（伸長(zhǎng)時(shí)取正值）=丸一1

$=L\]L。（長(zhǎng)度比）

4=（J）2=（i+e）2平方長(zhǎng)度比

。NO

（2）剪應(yīng)變

v=tgV

W—偏離右角的量

右行剪切為正

卡片模擬（圖5—2）

據(jù)物體內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)是否變化分為：均勻，非均勻變形

?3、均勻變形和非均勻變形

?均勻變形

各點(diǎn)應(yīng)變特征相同，特征為：

變形前直線仍為直線

變形前平行線仍平行

單位圓一橢圓可以一點(diǎn)代表全體

?非均勻

各點(diǎn)不相同

直線f非直線

平行線一非平行

圓一非橢圓

不連續(xù)變形（非漸變的應(yīng)變狀態(tài)，圖5—3）

把非均勻變形用各單元體來(lái)表示一褶皺

?4、應(yīng)變橢球體

形象化

設(shè)單位圓球半徑區(qū)=1

入?（X,A）最大應(yīng)變主軸：只有線應(yīng)變，無(wú)剪應(yīng)變

半軸長(zhǎng)=芯=上〉1

入2（Y,B）（＞或=或＜1）

一般情況下，口）1

-y^}or[or=1

Ao

?主（應(yīng)變）平面：包含任意兩個(gè)主應(yīng)變軸

?應(yīng)用（形象表示地有構(gòu)造的空間方位）

e.g.xy（AB）面一受壓扁面，示軸面，片理方位

yz（BC）面一張性面，張節(jié)理

x（A,入）軸一最大拉伸方向，礦物定向排列

?圓切面，二個(gè)，交線為B軸，ez=O時(shí)為平面應(yīng)變,

又稱(chēng)無(wú)伸縮（無(wú)線應(yīng)變面）面，區(qū)分了伸長(zhǎng)區(qū)和縮短區(qū)。

線伸長(zhǎng)區(qū)（過(guò)球心的直線）

線縮短區(qū)

CQ=4（1二%）0—圓切面與入?的夾角

4一%

?5、應(yīng)變橢球體類(lèi)型及其幾何表示法（Flinndiagram）

A=X/Y=(l+ei)/(l+e2)

b=Y/Z=(l+e2)/(l+e3)

K=tga=(aT)/(bT)—圓點(diǎn)座標(biāo)為(1,1)

變形后形態(tài)，K=1時(shí)-，沿B方向無(wú)伸長(zhǎng)和縮短

原始單元體

K=0

b[=(l+e2)/(l+e3)]

?在體積不變條件下，據(jù)K值分為五種形態(tài)類(lèi)型

(1)K=0單軸旋軸扁球體(軸對(duì)稱(chēng)縮短)

(1+ei)=(1+62)>(l+e3)

(2)1>K>O扁型橢球體(壓扁型)

(1+ei)>(l+e2)>1>(l+e3)

(3)K=1平面應(yīng)變橢球體

z

(1+eP(l+e3)=(l+e2)=1；e2=0

或(l+e])=l/(l+e3)

(4)8>K>1長(zhǎng)型橢球體(收縮型)

(1+ei)>1>(l+e2)>(l+e3)

(5)K=8(i+e。>(l+e2)=(l+e3)單軸旋轉(zhuǎn)是球體、棒

狀、雪茄狀

.鐵餅、

K=0'＞餅狀E;二向伸長(zhǎng)

1〉K〉O［燒餅j

其中，K=1一向(B軸)無(wú)變化，一向伸長(zhǎng)，一向縮

短

oo〉K〉lf雪茄］

，棒狀＜?一向伸長(zhǎng)，二向縮短

K=8面棍

在體積有變化時(shí),

體變△=(V—V。)/Vo

當(dāng)△<()時(shí)(體積減小)

圖解中e2=0(平面應(yīng)變線)向橫座標(biāo)(b)偏移

證明：???△=(V-V。)/Vo

.z4\434/1\

V=1乃(x.y?Z),%=§初=-7TQr-l9

444

?/A=[—7v(x^yz)——7r]/-7r

=(x?y?z)—1

或1+A=x?y?z=(1+ej(1+e2)(1+e3)

當(dāng)體積不變(△=0),K=1時(shí)，

(1+e1)(1+e2)(1+e3)=1

(1+el)/(I+e2)=(1+e2)/(1+e3)

若e2=0,貝ij1+e2=1,則(1+e1)=1/(1+e3)

此時(shí)中間軸不變，變形只發(fā)生在XZ面上

當(dāng)0時(shí)，若為平面應(yīng)變(1+e2)=1,則

1+△=(1+e])(1+e2)(1+e3)=(1+e])(1+es)

=■^^■?(1+02=1)(1+e3)

l+GZ11\2

=〃?-----?(1+e2=1)"

1+^2

=a/b

/.a=b(l+A)(體積變化時(shí)的平面應(yīng)變)

體積變化需用其它方法幫助求出。

?6、旋轉(zhuǎn)和非旋轉(zhuǎn)變形

主軸物質(zhì)線方向一改變與否

［非旋轉(zhuǎn)

純剪變形一非旋轉(zhuǎn)的特例（并非所有的非旋轉(zhuǎn)變形都是

純剪變形，只有無(wú)體變，且e2=0時(shí)的非旋轉(zhuǎn)變形才稱(chēng)為純剪

變形）

無(wú)體變

e2=0（中間軸無(wú)變化）y=l

非旋轉(zhuǎn)

純剪變形e2=0（y=l）

單剪（效應(yīng)）=純剪+剛體旋轉(zhuǎn)

?7、遞進(jìn)變形

有限應(yīng)變一一總應(yīng)變

無(wú)限小應(yīng)變?cè)隽繎?yīng)變

遞進(jìn)變形一一初始狀態(tài)至最終狀態(tài)增量應(yīng)變的疊加過(guò)程。

（圖5—9）

（一）共軸遞進(jìn)變形

增量應(yīng)變橢球主軸始終與有限應(yīng)變橢球主軸保持一致

e.g.遞進(jìn)純剪變形

（圖5—10）

（二）非共軸遞進(jìn)變形

e.g.簡(jiǎn)單剪切（前圖5—9）

tg207=2

Y一剪應(yīng)變

9'一應(yīng)變橢球長(zhǎng)軸與剪切方向夾角

當(dāng)Y很小時(shí)，0'仁45°,即增量應(yīng)變主軸總與剪切方向

成45°夾角。

在單剪中，不能據(jù)有限應(yīng)變橢球主軸方向來(lái)判斷主應(yīng)力的方

向（除了y與。2對(duì)應(yīng)外）在純剪中，x>y、z與。i。2。3分別

對(duì)應(yīng)。

E.g.圖5—12

構(gòu)造分析中，不能簡(jiǎn)單根據(jù)構(gòu)造空間展布方位推斷應(yīng)力作用

方式，必須從發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程來(lái)分析。系統(tǒng)研究不同強(qiáng)度的構(gòu)

造特征，以了解構(gòu)造發(fā)展全過(guò)程。

第二節(jié)巖石有限應(yīng)變測(cè)量

了解區(qū)域應(yīng)變分布狀況，推究變形時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。

區(qū)域應(yīng)變場(chǎng)一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)

中小型構(gòu)造也可用來(lái)估算地殼伸展或縮短量及方位。

本章：利用巖石中的應(yīng)變標(biāo)志確定有限應(yīng)變狀態(tài)

?1、應(yīng)變主軸方位的確立

利用特征性構(gòu)造

e.g.板劈理、層理一〃xy面（壓扁面），J_Z拉伸線理〃X

應(yīng)變量，較大者直接測(cè)量（退色斑、杏仁），較小者需要采集定

向標(biāo)本（州粒、石英），切片平行一主平面

?2、原始為圓球形個(gè)體的應(yīng)變測(cè)量

基質(zhì)與球形個(gè)體韌性差異小者為優(yōu)，eg退色斑（還原斑）、灰?guī)r

鮑粒

?灰?guī)r中的泥球、鮑粒，單晶方解石顆?；蚬栀|(zhì)結(jié)核，雖然與基

質(zhì)有一定韌性差，但可參考使用

?不規(guī)則性，若為隨機(jī)的，可通過(guò)大量測(cè)量取平均值來(lái)消除

?測(cè)量方法

露頭直接進(jìn)行

顯微鏡

放大的照片

參考線，〃走向，在面上

測(cè)x/y或X/Z等

測(cè)長(zhǎng)軸與參考線頭角

?數(shù)量：20（還原斑）?50

?計(jì)算方法種類(lèi)

算術(shù)平均平均軸比A和方向2

調(diào)和平均值Rh—當(dāng)各個(gè)體軸率變化較大時(shí)，Rh=n/“^L1（橢球

i=i4

軸比）

圖解（長(zhǎng)短軸法）——個(gè)別偏離點(diǎn)不考慮，與手工作等密圖相同

Rs=K（斜率）=長(zhǎng)軸/短軸

?結(jié)果表示：測(cè)量面產(chǎn)狀

長(zhǎng)軸方向（以側(cè)伏角表示）

平均軸率定。

?3、原始為橢球形個(gè)體的應(yīng)變測(cè)量（Rf/6）

?礫石、捕虜體、石英顆粒及集合體

?最終狀態(tài)（最終橢圓的軸比Rf和方位6）取決于：

Rs（應(yīng)變橢圓軸比）

R（初始橢圓軸比）

6（初始橢圓長(zhǎng)軸與應(yīng)變橢圓長(zhǎng)軸的夾角）

即：R「=f（Rs,R,6）

6=f（Rs,Ri,6）

上述變量的函數(shù)關(guān)系式為（Ramsay,1967）：

tog26=2R‘（L0

（R；+_］）+（R；_1）（R；+\）Cos2</）

R=\tgVQ+R；tg》）—R鼠

據(jù)此可推出，一定的Rs值下，不同Ri、。變形后的R,及6值,

作出Rf/e曲線圖

?曲線形態(tài)：1.對(duì)稱(chēng)單峰（當(dāng)Rs〈R方寸）

2.圈閉水滴狀（當(dāng)Rs>Ri時(shí)，此時(shí)6<90°）

-R「最大值與最小值

Rfmax=Rs*Ri

?E.g..Ri=2.0

Rs=1.5

R,=1.5X2=3.0

RImin=Rs/Ri或R./Rs（Rr按定義>1）

（Rt=2.0）4-（Rs=1.5）

=（Rf=1.33）

?若Ri=（初始軸比）是變化的，則在R『/。圖上為一組點(diǎn)群,

可與一系列理論曲線對(duì)應(yīng)，找合適的Rs值的曲線.

要求：①四個(gè)象限（縱坐標(biāo)和50%資料線分開(kāi)）中的點(diǎn)數(shù)大致

相等，此時(shí)表明初始橢圓方位是隨機(jī)的，受到了與該理論曲線的Rs

相同的應(yīng)變。

②50個(gè)點(diǎn)子。

?當(dāng)Rs>2.5時(shí)，調(diào)和平均值區(qū)卜=與區(qū)”@求得的Rs相同，

使其簡(jiǎn)化，一一經(jīng)驗(yàn)

?礫石初始優(yōu)選方位，導(dǎo)致點(diǎn)群分布不對(duì)稱(chēng)，應(yīng)予消除，一一參

考鄭亞?wèn)|

?韌性差（礫石之間，礫石與基質(zhì)間）

一選與基質(zhì)相同的礫石

若為顆粒支撐礫巖（緊密堆積），法有時(shí)可避免上述弱點(diǎn)。

?4、Fry法——據(jù)標(biāo)志點(diǎn)分布的變化測(cè)量應(yīng)變

?前提①標(biāo)志體中心點(diǎn)的分布在變形前的分布在統(tǒng)計(jì)上是各向

同性的。

②均勻應(yīng)變（測(cè)量范圍內(nèi)）

止匕時(shí)，以任一點(diǎn)為中心，與其它各標(biāo)志點(diǎn)的距離在各方向上相等。

?作法：1.透明方格紙A：標(biāo)本切面或放大的照片上的標(biāo)志體

中心

2.方格紙B中心標(biāo)記

3.二紙重合，使中心標(biāo)記重合于等一點(diǎn)，投點(diǎn)

4.平移蓋紙，使與下點(diǎn)重合，繼續(xù)投點(diǎn)。

（三）巖石變形行為

第一節(jié)一般實(shí)驗(yàn)條件下巖石的變形行為

?三軸壓力機(jī)，流體壓力一圍壓，100OMPb,800℃

,巖石與金屬實(shí)驗(yàn)相似

強(qiáng)度極限。

應(yīng)變硬化后再次加壓后的壓服動(dòng)。'y

屈服應(yīng)力一。y

彈性差別

破壞（斷裂）

小的正斜率，應(yīng)變硬化（中、低溫）

穩(wěn)態(tài)流動(dòng)（定全塑性材料）

塑性變形

受到一定的應(yīng)變硬化后不再同到e.

?斷裂變形

強(qiáng)度（極限）抗壓強(qiáng)度》抗磁強(qiáng)度（表6—1）

?材料性質(zhì)

脆性，應(yīng)變量（％）<5%（斷裂發(fā)生前）

韌性應(yīng)變量（％）>10%

P-T與性質(zhì)轉(zhuǎn)換

第二節(jié)巖石的脆性破壞

破裂類(lèi)型張裂一方向（位移_1破裂面）

剪裂位移〃破裂面

試驗(yàn)和自然界宏觀破裂的主要形式

?剪裂角（。）一

?1、庫(kù)侖剪破裂準(zhǔn)則

（剪破裂的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)公式，剪裂角，內(nèi)磨擦角）

內(nèi)摩擦系數(shù)

T=T0+UO?

T0。尸0時(shí)的抗剪強(qiáng)度（巖石內(nèi)聚力）

可改寫(xiě)成

。一內(nèi)摩擦角

20=90°—6

0=45°-6/2

另：a+0=90°

T=T0+UOn=T0+On?tg4）

?2、莫爾剪破裂準(zhǔn)則

6（內(nèi)摩擦角）隨圍壓的變化而變

T=f（。n）

砂巖

6±45°

@±23°

頁(yè)巖

力隨圍壓增大而減小

?3、格里菲斯破裂準(zhǔn)則（簡(jiǎn)介）

問(wèn)題：1.庫(kù)倫、莫爾未從機(jī)制上解釋?zhuān)紴閹r石力學(xué)試驗(yàn)的經(jīng)

驗(yàn)公式

2.巖石實(shí)際破裂《據(jù)分子結(jié)構(gòu)理論計(jì)算的材料粘結(jié)強(qiáng)度》，達(dá)

三個(gè)數(shù)量級(jí)

解釋?zhuān)弘S機(jī)的微裂隙擴(kuò)展

應(yīng)力集中（末端）一擴(kuò)展一聯(lián)結(jié)

推導(dǎo)：二維中，作為扁平的橢圓到裂隙

①當(dāng)?！兑?。3時(shí)，。3=-T。張裂準(zhǔn)則（T。一單軸

擴(kuò)張強(qiáng)度）

②當(dāng)。，一3。3時(shí)，

（。1—。3）'—8To（。1+。3）—0（6—7）

或T2n=4T。（T0+on）拋物線（6—8）

（Tn—剪裂面上剪應(yīng)力）

（On—剪裂面上正應(yīng)力）

存在問(wèn)題：據(jù)（6—7）式，在單軸壓縮時(shí)，

,**°1=。C（抗壓強(qiáng)度），。3=0

，。c=8To

這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，。C（抗壓強(qiáng)度）=（10015）T。（抗強(qiáng)度

不符）。

?4、修正的平面格力菲斯準(zhǔn)則

?麥克林托克和華西（1962）,

?假定微裂隙在受壓方向上閉合，從而產(chǎn)生一定摩擦力影響微裂

隙的擴(kuò)展

?莫爾包絡(luò)成為：

Tn=UOn+2To

評(píng)價(jià)：①初步描述了破裂過(guò)程的真實(shí)物理模式

②與實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍有較明顯不一致

e.g.預(yù)計(jì)的單軸抗壓與抗張強(qiáng)度之比都過(guò)低

——莫爾包絡(luò)線與實(shí)際的斜率不嚴(yán)格一致

③仍然是較合實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則，廣泛用于構(gòu)造地層、巖石力學(xué)

第三節(jié)影響巖石變形行為的因素

作用力-大小方式

巖石變形特征巖石力學(xué)性質(zhì)-礦物組成，結(jié)構(gòu)，構(gòu)造

變形條件-圍壓，溫度，孔隙壓力，流體，時(shí)間

?1、巖石各向異性對(duì)變形的影響

面構(gòu)造一層理、面理旋或破裂

先存軟弱面

破裂強(qiáng)度（。I—。3）與夾角（。I與先存面理）的關(guān)系

剪裂面與。I的夾角

當(dāng)a大時(shí)（心90°）剪裂角。七30°

當(dāng)小時(shí)（＜30°）剪裂角07a

或=很小

?2、圍壓

增大強(qiáng)度極限

增大韌性

?3、溫度

韌性增大，屈服極限降低

溫一壓同時(shí)考慮（在地殼中）

脆韌性轉(zhuǎn)換帶3.5公里（擠壓）

15公里（拉伸）一與圍壓小于擠壓環(huán)境有關(guān)

拉伸實(shí)驗(yàn)

擠壓實(shí)驗(yàn)曲線

轉(zhuǎn)換所需的圍壓與溫度成反比

?4、孔隙流體

作用：

降低強(qiáng)度，促進(jìn)壓溶、重結(jié)晶（塑性變形）

孔壓①抵消圍壓，降低強(qiáng)度，易于脆性破壞，減小有效圍壓Pe

=Pc-PP

effective圍壓孔隙壓p或e?

剪裂張裂

當(dāng)孔壓異常大到幾乎等于圍壓時(shí)，巖石浮起效應(yīng)一Alps巖席

?5、時(shí)間

（1）應(yīng)變速率e

瀝青、麥芽糖、快/慢

降低屈服極限，脆性材料一韌性

（在達(dá)到10%時(shí)應(yīng)變時(shí)，所需的差應(yīng)力與應(yīng)變速率成反比、此

圖涉及自然應(yīng)變Loge的負(fù)值，可略去不講。）

（2）蠕變

彈性后效

?蠕變強(qiáng)度（。蠕）

當(dāng)?！础Ｈ?，固體變形（不發(fā)生蠕變）

?！怠Ｈ?，流動(dòng)變形（蠕變，固流體）（塑性流變）

實(shí)驗(yàn)表明，巖石具有一臨界應(yīng)力值或蠕變強(qiáng)度（基本強(qiáng)度），應(yīng)

力小于該強(qiáng)度，巖石變形表現(xiàn)為固體（不發(fā)生蠕變）

?6、巖石的粘性和能干性（強(qiáng)弱性）

流變與剪應(yīng)力關(guān)系為：?。魬?yīng)力）=ne（流變）

n一粘度，或粘性系數(shù)，Pa-S（帕斯卡?秒）

?蠕變巖石一看作高粘度的固流體，n=l0,6-1022Pa-S

地下高溫，n變小，為

1015Pa?S（T=500℃,耶魯大理巖）

另一方面，高壓力時(shí)，仍為彈性，因此，把巖石看作是一種彈

粘性體。

,能干性

“能干”的含義一易于發(fā)生塑性流變的程度

?某種程度上，也可用粘性比表示巖石能干性的差異

?有時(shí)，把能干性差異與韌性差異相混，但韌性應(yīng)為達(dá)到破壞前

的塑性變形量，不完全與能干性等同。

能干性取決于：

1、巖石的礦物組成，

2、粒度

3、構(gòu)造因素（片狀，塊狀）

Ramsay能干性差異排序：（P.60）

（四）巖石的塑性變形機(jī)制

遠(yuǎn)比脆性變形機(jī)制復(fù)雜

有多種塑性變形機(jī)制，一巖石流變特征及顯微構(gòu)造組成礦物性質(zhì)

變形條件

絕大部分塑變由①單晶晶內(nèi)滑動(dòng)

②粒間滑動(dòng)

?1、晶內(nèi)滑動(dòng)和（低溫）位錯(cuò)滑動(dòng)

晶內(nèi)滑動(dòng)沿一定滑移系，由晶體結(jié)構(gòu)決定滑移面一高原子/離

子密度面方向一〃原子/離子排列最密集的方向

e.g.Quartz,底面（0001）上a軸方向，方解石，底面，e

面雙晶（機(jī)械）

晶內(nèi)滑移使①晶粒形狀改變

②結(jié)晶軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)一晶格優(yōu)選方位

e.g..圖6—19

,Quartz[0001]

?BD為滑動(dòng)面

?滑動(dòng)面間距不變

在微觀上，滑移并非發(fā)生在整個(gè)滑移面上

滑移①首先發(fā)生不應(yīng)力集中區(qū)（晶體缺陷處）

②然后滑移已沿滑移面擴(kuò)張

③最終與晶粒邊界相交，產(chǎn)生一個(gè)階梯

位錯(cuò)線一滑移區(qū)與未滑移區(qū)的界線

圖小6—20

其原理相當(dāng)于“拉地毯”

,額外半面

?位錯(cuò)傳播受阻，形成網(wǎng)絡(luò)和纏結(jié)，此時(shí)需增大應(yīng)力才能繼續(xù)傳

播一應(yīng)變硬化，變脆

受阻原因：低溫雜質(zhì)不同方向不同滑稱(chēng)面上的位錯(cuò)

?當(dāng)應(yīng)力大到一定量，晶體破碎，故純是位錯(cuò)滑動(dòng)，不能形成大

的塑性變形量。

?2、位錯(cuò)蠕變

高溫變形機(jī)制

①恢復(fù)作用（當(dāng)T>0.3Tm；m-melt時(shí)）開(kāi)始起重要作

用，位錯(cuò)攀移符號(hào)相反者互抵

“相同者”，重新排列成位錯(cuò)壁把晶粒一分為二，形成亞晶粒

（Subgrain）,品格方位略差異，亞晶內(nèi)部位錯(cuò)密度降低，一多邊形

化作用。

單偏光下——一個(gè)晶粒

正交偏光——幾度消光位差

②動(dòng)態(tài)重結(jié)晶

高應(yīng)變能儲(chǔ)存處一變形晶粒邊界

局部高位錯(cuò)密度處

較高溫度下列成新生顆粒，核幔構(gòu)造

?動(dòng)態(tài)重結(jié)晶顆粒，光性差大（>10°-15°）,正交鏡下邊

界明顯，犬牙交錯(cuò)狀邊界。

亞晶粒的形成

?恢復(fù)和動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的作用

①降低位錯(cuò)密度，使應(yīng)變繼續(xù)進(jìn)行

②巖石不破裂而有很大塑性變形

③顆粒化

?3、擴(kuò)散蠕變一壓溶作用

物質(zhì)擴(kuò)散一轉(zhuǎn)移，顆粒形態(tài)改變

有粒間水膜時(shí)更易發(fā)生

壓力顆（須狀增生）

同構(gòu)造（張性）脈

不變質(zhì)或淺變質(zhì)區(qū)更重要

?4、顆粒邊界滑動(dòng)

粒間滑動(dòng)一超塑性流動(dòng)

松散的沙子

巖石一高溫T>0.5Tm?melt

擴(kuò)散速率能及時(shí)調(diào)節(jié)粒間滑動(dòng)發(fā)生的空缺或疊復(fù)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)

特點(diǎn)：1.應(yīng)變量可極大

e.g..Alps,Helweticnappe

Ca質(zhì)Myl.1OO:1（X/Z）

2.顆粒本身變形弱或沒(méi)有

3.無(wú)晶格優(yōu)選方位

4.無(wú)亞晶構(gòu)造

?5、小結(jié)

塑性變形機(jī)制

'形態(tài)

晶格（晶內(nèi)）滑移/位錯(cuò)滑移（低溫乂，晶格優(yōu)選

機(jī)械雙晶

恢復(fù)-亞晶

位錯(cuò)蠕變（高溫T>0.3T/n）‘鋸齒狀

重結(jié)晶<

核幔

細(xì)粒化（應(yīng)力釋放）

'壓力影

擴(kuò)散蠕變/壓溶-

張性脈

（未變質(zhì),低變質(zhì)，粒間水膜）

,無(wú)晶格優(yōu)選

無(wú)顆粒變形

粒間滑動(dòng)（高溫,7>0.5而卜

無(wú)粒內(nèi)變形

巖石變形量大

四、要求熟練掌握的概念和要點(diǎn)

?應(yīng)力圓：推導(dǎo)，圓上一點(diǎn)的意義，

?各種類(lèi)型應(yīng)力圓表示的應(yīng)力狀態(tài)

?純剪應(yīng)力狀態(tài)

?應(yīng)變橢球體：主應(yīng)變軸，主應(yīng)變面，圓切面（圓截面，無(wú)

應(yīng)變面），線伸長(zhǎng)/線縮短區(qū)域

?庫(kù)侖剪破裂準(zhǔn)則

?遞進(jìn)變形：共軸/非共軸遞進(jìn)變形

?巖石變形的三個(gè)階段

?影響巖石變形的因素(PTtF)

?塑性變形機(jī)制

五、思考、討論題

?應(yīng)力圓若為位于橫坐標(biāo)左側(cè)(<0)的一個(gè)點(diǎn)，代表何種應(yīng)

力狀態(tài)？自然界有無(wú)這種應(yīng)力狀態(tài)？

?純剪應(yīng)力狀態(tài)中的“純剪”是何含義？

?單軸應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)假想面的延伸方向與作用力方向平行

時(shí)，應(yīng)力=?在雙軸和三軸應(yīng)力狀態(tài)下又是何種情況？生

活中有無(wú)類(lèi)似的體驗(yàn)？能否舉例予以說(shuō)明？

?線應(yīng)變，剪應(yīng)變，遞進(jìn)變形

?應(yīng)變橢球體中的主應(yīng)變面(XY,YZ,XZ)面與主應(yīng)力的關(guān)

系，

?遞進(jìn)變形的概念對(duì)構(gòu)造分析的意義是什么？

?三種形態(tài)的應(yīng)變橢球體分別反映巖石受到何種變形？其

可能的受力方式是什么？

?巖石變形是否一定都經(jīng)歷彈性、塑性和斷裂變形三個(gè)階

段？為什么？

?庫(kù)侖剪破裂準(zhǔn)則的依據(jù)是什么？莫爾準(zhǔn)則的依據(jù)又是什

么？這二者與格里菲斯準(zhǔn)則的區(qū)別在哪里？

《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》教案

第四章（7）面狀和線狀構(gòu)造

一、課堂安排

?討論

?主要內(nèi)容介紹

?本章思考討論題

二、本章主要內(nèi)容、要點(diǎn)

1、主要內(nèi)容

?劈理類(lèi)型及應(yīng)變意義：劈理的結(jié)構(gòu)〃劈理的類(lèi)型劃分：

連續(xù)和不連續(xù)劈理〃劈理的應(yīng)變意義：一般和特殊情況

（剪切帶內(nèi)的C組構(gòu)）

?劈理的形成機(jī)制：機(jī)械旋轉(zhuǎn)//重結(jié)晶〃壓溶

?線狀構(gòu)造〃運(yùn)動(dòng)軸與應(yīng)變軸

?小型線理：拉伸線理；礦物生長(zhǎng)線理；皺紋；交面線理

?大型線理：石香腸；窗根；桿狀構(gòu)造；鉛筆構(gòu)造；壓力

影

?線理的識(shí)別及測(cè)量

2、本章要點(diǎn)

?劈理類(lèi)型和應(yīng)變意義

?劈理的形成機(jī)制（以壓溶機(jī)制為主）

?運(yùn)動(dòng)軸與應(yīng)變軸的關(guān)系

?線理的類(lèi)型、軸型和運(yùn)動(dòng)學(xué)意義

三、授課內(nèi)容

（-）面理

次生透入性面狀構(gòu)造

均勻連續(xù)分布、按肉眼尺度

面理的顯示

組分顆粒大小密集不連續(xù)面/破壁理顆粒優(yōu)選方位板

狀、片狀礦物優(yōu)選

A+D組分+顆粒優(yōu)選方位

本章僅討論劈理

第一節(jié)劈理類(lèi)型和應(yīng)變意義

劈理的結(jié)構(gòu)

次生、密集平行排列、潛在分裂面、域構(gòu)造（圖7—3）

劈理類(lèi)型

描述性分類(lèi)

板劈壬里?！?.2機(jī)機(jī)

｛連續(xù)劈理（肉眼不見(jiàn)劈理域八千枚理

片理?！怠?0〃?〃?）

劈理

'帶狀褶劈理

褶劈理

不連續(xù)劈理!分隔

間隔劈理

（一）連續(xù)劈理

1、板劈理

細(xì)粒低變質(zhì)巖

6<0.2mm

M域，寬0.005mm,層狀硅酸鹽平行或交織排列，