岩石变形的微观机制

摘自:罗金海等,高等构造地质学,高等教育出版社

在微观尺度,岩石的变形机制可以分为5种:

1.摩擦滑动、微裂作用和碎裂作用,这是在温度较低、应力差较高的情况下,在颗粒和亚颗粒尺度上脆性变形的主导变形机制。 摩擦滑动指沿着已经存在的破裂面滑动作用,滑动过程中没有涉及显著的塑性变形。微裂作用指各种类型的微小破裂。碎裂作用指颗粒或岩石碎块之间由于分散性破裂作用、粉碎作用和摩擦滑动而引起的变形过程。

2.机械双晶和膝折作用,在温度和应力差均较低的情况下,在矿物晶体尺度上脆性变形的主导变形机制。 机械双晶又称滑移双晶、变形双晶,在外力作用下使晶体内的部分晶格沿着面网一定方向发生滑移变形但不破裂,机械双晶形成过程中晶体格子并没有破裂,是塑性变形的一种方式。机械双晶常常会尖灭形成相互贯穿的样式,这是与生长双晶和转变双晶的主要区别。生长双晶和转变双晶并不是变形的产物。

3.压溶作用(或溶解蠕变)。 压溶作用涉及溶解、迁移、沉淀三个过程,可以形成压力影、劈理、分异条带、缝合线等显微构造。 压溶作用在脆性与韧性岩石变形过程中都可能发生,是脆性岩石主要变形机制之一。是变质岩中劈理的主要形成机制。

4.扩散蠕变。 分为体积(或晶内)扩散蠕变和颗粒边界扩散蠕变。是高温环境下岩石塑性流动的重要机制。

5.位错蠕变。 位错指晶体内部原子的局部不规则排列,是一种晶体内部微观缺陷。位错属于线缺陷,可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线。位错对晶体的物理性能,尤其是力学性能具有极大影响。

不同的变形机制受控于变形时的温度和压力条件。例如浅层由于温度较低,脆性岩石发生变形的主导机制是微裂作用、碎裂作用、摩擦滑动和压溶作用,深层地层由于温度和压力都很高,蠕变成为主导变形机制。

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