(3.8)--3.3 变形与应变构造地质学.ppt

3.3变形与应变

一、变形物体受到力的作用后,其内部各质点之间的相互位置发生改变，称为变形（deformation）变形体积变化,称体变或容变形态变化,称形变或畸变位移直移旋转物体变形的概念

物体变形的规模（据李忠权等,2010）大变形:物体变形量>1－3%的变形，或有限变形小变形:物体变形量<1%的变形物体变形的方式基本方式有五种：扭转拉伸挤压剪切弯曲

均匀变形(homogeneousdeformation,homogeneousstrain)岩石的各个部分的变形性质、方向和大小都相同的变形物体变形的类型非均匀变形(heterogeneousdeformation)岩石各点变形的方向、大小和性质发生变化的变形例如弯曲和扭转变形前变形变形后直线直线平行直线平行直线平面平面平行平面平行平面（据李忠权等,2010）在讨论岩石变形时，常将整体的非均匀变形近似地看做是若干连续的局部均匀变形的总和

二、应变应变（strain）：变形物体内部质点之间相对位移的程度,是物体变形程度的量度线应变物体内某方向上单位长度的改变量（据李忠权等,2010）纵向线应变为:ε=(l－l0)/l0即ε=△l/l0横向线应变为:ε0=(b－b0)/b0即ε0=△b/b0泊松比（ν）：ν=|ε0|/|ε|

线段的平方长度比（λ）：是指长度比的平方（据李忠权等,2010）线应变的其它表示方法:?据上两式有:直线的长度比(S):是指线段变形后长度与变形前长度之比S=l/l0=1+ελ=(l/l0)2=(1+ε)2平方长度比的倒数（λ’）λ’=1/λ

剪应变二、应变（据李忠权等,2010）描写变形物体中角度变化的量初始相互垂直的两条直线变形后，它们之间直角的改变量ψ叫做角剪应变（angularshear），它的正切函数称为剪应变（shearstrain),其数学表达式为:γ=tanψ当小变形时，γ≈ψ角剪切按顺时针方向旋转，剪应变为负值角剪切按逆时针方向旋转，剪应变为正值

三、应变椭球体设想物体和岩石变形前内部某一点为一小圆球体，变形后这个圆球体就会变成一个椭球体，该椭球体称为应变椭球体应变由椭球的形状和大小与变形前原始圆球体的形状和大小的比值确定如果变形前为一椭球，变形后这个椭球成了球体，该椭球体叫逆应变椭球体应变椭球体（strainellipsoid）

（据李忠权等,2010）应变主方向、主应变和主应变面应变椭球体有三个互成直角的对称面，这些平面相交于椭球体的三个主直径，这些主直径的方向叫应变主方向在均匀变形条件下，变形物体内部总是可以截取这样一个立方体，其三个相互垂直的截面上只有线应变而无剪应变，这三个线应变称为主应变，这三个主平面称为主应变面λ1方向平行于椭球的最大直径（最大应变轴A轴）λ2方向平行于椭球的中间直径（中间应变轴B轴）λ3方向平行于椭球的最短直径（最小应变轴C轴）λ1、λ2和λ3值分别叫最大主应变、中间主应变和最小主应变

应变椭球体的三个主轴方向与地质构造的空间方位有关：褶皱的轴面、轴面片理、轴面劈理等均为强烈挤压变形面，它们垂直于应变椭球体的C轴，而平行于AB面（λ1λ2或XY面）张裂面平行于应变椭球体的BC面（λ2λ3面或YZ面），垂直于应变椭球的A轴，是拉伸变形面,它代表了张节理等面状地质构造的的方位拉伸线理平行于A轴（λ1或X轴），是在物质塑性流动过程中产生的伸长变形，它位于AB面之上，指示变形中物质运动的方向，代表应变椭球体长轴方向A轴（λ1或X轴）XY（AB）面—最大压扁面，用来表示轴面，片理方位YZ（BC）面—张性面，张节理发育的方位X(A，λ1)轴—最大拉伸方向，通常是矿物定向延伸排列的方向

单剪应变与纯剪应变单剪应变（simpleshear）:是一种恒体积均匀变形,它是由物体中质点沿着彼此平行的方向相对滑动而成的。应变椭球体中的两个主轴XZ轴（λ1或A轴或X轴）和（λ3或C轴或Z轴）的质点线方位,在变形前后是不同的,也就是说,变形过程中,沿应变主方向的质点线发生了旋转。单剪应变又称为旋转应变。纯剪应变（pureshear）:是一种均匀变形,