巖石的變形機(jī)制
由于巖石通常是由幾種不同礦物的晶體顆粒集合體組成，其變形
方式總的來說部分取決于單個(gè)晶體的性質(zhì)，部分取決于巖石的結(jié)構(gòu)。
不管礦物的實(shí)際性質(zhì)如何，具有鑲嵌晶體結(jié)構(gòu)的火成巖顯然要比軟的
碳酸鹽所膠結(jié)的砂巖強(qiáng)硬，也比布滿面狀斷裂所切割的巖石強(qiáng)硬。通
過研究變形巖石的顯微組構(gòu)能了解許多有關(guān)巖石變形的機(jī)制。在有利
的情況下，能詳細(xì)重建變形巖石的最終應(yīng)變形狀是如何通過晶體形狀
及相互關(guān)系上的連續(xù)變化形成的。

巖石的純彈性特征是各晶體品格的彈性畸變的結(jié)果。當(dāng)晶格受差
應(yīng)力作用時(shí)，原子格架的輕微變化與應(yīng)力大小成比例并取決于原子間
的結(jié)合力——晶體的一種特性，因此也是具體巖石類型的一種特性。
這種變形機(jī)制說明了典型蠕變曲線的初始彈性階段。永久應(yīng)變是由各
種滑動或微斷裂如晶格滑動、機(jī)械雙晶，粒問位移等機(jī)制產(chǎn)生的，通
常伴隨重結(jié)晶作用。這些過程是不可逆的，而且在適當(dāng)?shù)膽?yīng)力大小和
物理?xiàng)l件下，產(chǎn)生均勻的粘性流動，這就是圖7．4中蠕變一應(yīng)變曲線
的第二階段或穩(wěn)態(tài)階段。

加速粘性流動通常主要由于微斷裂或滑動面以下述方式穿過巖石
而擴(kuò)散引起的：微斷裂或滑動面連結(jié)起來形成連續(xù)的透入性裂隙，使
內(nèi)聚力喪失，導(dǎo)致破壞。

在引起粘性流動中起相對重要作用的滑動型位移和重結(jié)晶主要受
巖石的成分、溫度和孔隙流體的存在所控制。低溫變形主要包括經(jīng)過
斷裂和機(jī)械?；母黝w粒問的相對位移，該過程稱為碎裂，并產(chǎn)生碎
裂組構(gòu)。通過彎曲作用、雙晶滑動及類似的作用，而無微斷裂產(chǎn)生的
晶體內(nèi)部畸變稱為冷加工。由碎裂和冷加工兩者所產(chǎn)生的應(yīng)變組構(gòu)可
在高溫時(shí)因重結(jié)晶作用而消除。新的未應(yīng)變的顆粒和一般呈多角形的
亞顆粒是從最后完全被取代的原始應(yīng)變顆粒發(fā)展起來的。

這種應(yīng)變恢復(fù)過程稱為多邊形化或熱加工。大約10一15km以下，
地殼巖石(也包括上地幔巖石)的行為，主要受應(yīng)變速率很低的穩(wěn)態(tài)粘
性流動的控制，產(chǎn)生連續(xù)和遞進(jìn)的畸變與退火重結(jié)晶旋迥。在這種條
件下，應(yīng)變速率只受材料的有效粘度及差應(yīng)力大小的控制。

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