应力应变基础及岩石力学性质.pptVIP

微碎裂作用是一种实现脆性变形的基本变形机制。岩石内在显微和超显微尺度上发生破碎和碎裂时，微破裂一旦形成，它就成为应力集中的场所，而扩展连接，成为宏观破裂，产生碎裂作用和碎裂流。它主要是地壳浅层次的现象，主要与压力作用有关。 碎裂作用：微破裂形成后，通过连接、扩展、局部密集成带，使岩石沿断裂破裂成碎块，当应力继续增大，碎块进一步破裂和细粒化，产生高度破碎的碎块和粉晶集合体，这一过程称为碎裂作用。 碎裂流：当应力继续增大，高度破碎的 碎块和粉精重复破碎，粒径不断减小， 相互之间产生摩擦滑动和刚体转动，能 承受大的变形和相对运动，这种变形过 程称为碎裂流。 晶内滑动：在微观尺度上，沿晶体内部一定的滑移系发生的，即沿某一滑移面的一定方向滑移。晶内滑移不仅使晶粒形状改变而发生塑性变形，还使结晶轴发生旋转，造成晶格优选方位。它主要发生于地壳较深层次，主要与温度有关。 位错：在超显微的原子尺度上，在一个晶体的整个滑移面上，并没有同时发生滑动，而只在应力集中区首先发生，然后扩张到整个滑移区，这种现象叫位错，滑移区与未滑移区的界线叫位错线。 晶内和晶界的空位和原子在差异应力下通过运动使晶粒形状发生塑性变形，一般空位朝高应力区集中，原子朝低应力区集中，由此造成高应力作用区物质损失和低应力区边界物质增加。 根据空位和原子的迁移路径分为： ★ 体积扩散蠕变：沿颗粒内部晶格迁移（所需温度高） ★ 晶界扩散蠕变：沿颗粒晶界迁移（所需温度低） 这时没有流体加入，是一种固态扩散蠕变。 ★ 岩石的塑性变形机制远比脆性变形机制复杂 ★ 绝大部分塑性变形是通过矿物单晶晶内滑动或粒间滑动实现的 ★ 塑性变形机制有多种，包括晶内滑动和（低温）位错滑动、高温位错蠕变、动态重结晶和粒间滑动等 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制（ Micromechanism of Rock Deformation ） 如果滑移面是石英晶体的（0001）面，则缩短不仅使石英颗粒压扁，形成形态优选方位，而且使其结晶轴c轴向缩短方向接近，形成晶格优选方位。 ① 晶内滑动和位错滑动 Intracrystalline gliding and dislocation gliding 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制 Ⅱ 塑性变形机制 ① 晶内滑动和位错滑动 Intracrystalline gliding and dislocation gliding 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制 Ⅱ 塑性变形机制 变形以晶内滑动为主 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制 ① 晶内滑动和位错滑动 Intracrystalline and dislocation gliding Ⅱ 塑性变形机制 地毯怎样移动才省力？ ① 晶内滑动和位错滑动 Intracrystalline and dislocation gliding ★ 位错发育到一定程度，其传播受阻，形成网络和缠结，需增大应力才能继续传播—应变硬化效应，使晶体变脆 ★ 位错受阻的原因：低温；晶体内部的杂质；不同方向不同滑移面上的位错相互制约 ★ 当应力大到一定量，晶体会发生破碎，因此单纯的位错滑动，不能形成大的塑性变形量 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制 ② 位错蠕变（Dislocation creep） Ⅱ 塑性变形机制 ★ 高温变形机制 当Ｔ 0.3Ｔm时，恢复作用开始起重要作用 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制 Ⅱ 塑性变形机制 ② 位错蠕变 ★ 位错攀移——使符号相反的位错互相抵消，“相同者”重新排列成位错壁，形成亚晶粒（Subgrain）。亚晶粒内部位错密度降低，晶体多边形化。 恢复作用：位错可以通过攀移，符号相反的位错湮灭，符号相同的位错组成位错壁，从而将一个晶粒分割为亚晶粒，产生多边化作用，结果使每一个亚颗粒位错密度降低。 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制 Ⅱ 塑性变形机制 ② 位错蠕变（Dislocation creep） A 符号相反的两个位错，在同一滑移面上相遇而湮灭； B 符号相反的两个位错，在相邻滑移面上相遇而成空位； C 符号相同的位错的重新排列成亚晶界，两边亚晶粒的晶格方位略有差异。 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制 Ⅱ 塑性变形机制 ② 位错蠕变（Dislocation creep） 动态重结晶：初始变形的晶粒中的高位错密度处，在高温下产生重结晶作用，使大晶粒分解成许多无位错的小晶粒，这就叫动态重结晶作用。如果大晶粒还没有分解完，就产生核幔构造。它与亚晶粒的区别在于相邻小晶粒间的光性差别大，小晶粒的边界明显。 4 岩石力学性质 ⑤岩石变形的微观机制 Ⅱ 塑性变形机制 ② 位错蠕变（Dislocation creep）