韧性剪切带剪应变函数γ(x)和扭距函数s(x)数学表达式探讨

通过对大量横穿简单剪切的韧性剪切带剪应变曲线数学特征的分析研究,提出剪切带剪应变函数γ(x)和扭距函数s(x)的数学表达式。γ(x)的数学表达式不是从理论上推导出来的,但横穿剪切带各点实测剪应变值都能满足或近似满足γ(x)的表达式。剪应变函数γ(x)和扭距函数s(x)表达式的确定对研究剪切带的变形有重要意义     

内蒙赤峰南部楼子店韧性剪切带应变与剪切作用类型

赤峰南部楼子店韧性剪切带北东-南西向, 低-中角度倾向南东. 韧性剪切带主要为花岗质糜棱岩, 向上依次逐渐变为绿泥石化糜棱岩带、微角砾岩带、脆性断层面及断层泥带, 这些带具有相似的面理产状, 但相关线状构造产状及运动学标志存在明显差异. 基于长石碎斑进行的Fry法有限应变测量得出, 初糜棱岩对数付林参数、罗德参数和应变强度系数分别为1.25~3.30, -0.535~-0.112和0.41~0.75, 付林图解及霍赛克图解上处于视收缩应变区; 糜棱岩对应的参数分别为0.99~1.43, -0.176~-0.004和0.63~0.82, 付林图解及霍赛克图解上处于靠近平面应变的视收缩应变区. 极莫尔圆法、双曲线法、斜交面理法三种方法求得初糜棱岩和糜棱岩的运动学涡度在0.67~0.95之间, 变形为单剪为主的一般剪切变形. 有限应变和运动学涡度综合分析表明在韧性变形的初始阶段, 变形为加长剪切, 产生了L构造岩; 随着剪切带的抬升和应变的积累, 变形逐渐变为加长-减薄剪切, 形成L-S构造岩. 这些剪切作用类型只能形成a(平行剪切)线理/ab(平行剪切)面理的应变相, 递进变形过程中线理不会发生90°转向.     

简单剪切条件下岩石剪切带主应变轴偏转角理论研究

主应变轴偏转是塑性剪切变形的一种结果.同时,主应变轴偏转又会在一定程度上影响变形,从而可能对灾害孕育及发生产生某种影响.因此,正确认识主应变轴偏转角的范围及演变规律对于一些灾害的机理分析及预防可能具有重要的意义.本文在小变形条件下,基于梯度塑性理论的水平剪切带位移公式,并考虑到已有的主应变方向和主应变轴偏转角之间的联系,推导了简单剪切条件下含应变梯度岩石剪切带主应变轴偏转角公式.得到了下列结果,对于左旋剪切带,主应变轴偏转角等于剪切带倾角与45°之差;对于右旋剪切带,主应变轴偏转角等于45°与剪切带倾角之差.基于梯度塑性理论和仿射变换,制作了简单剪切条件下含应变梯度的虚拟剪切带.采用数字图像相关方法对虚拟剪切带主应变轴偏转角进行了测量,获得了虚拟剪切带中心的主应变轴偏转角随虚拟剪切带倾角的演变规律和过虚拟剪切带中心且垂直于虚拟剪切带测线上主应变轴偏转角分布,通过与理论解对比,验证了数字图像相关方法的主应变轴偏转角的正确性.     

岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带研究中的应用——以西天山地区为例

本文以西天山地区为例,讨论了岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带中的作用和功能．指出岩石磁组构的某些参数能反映混杂岩带的变形类型,磁化率椭球体三个轴的方位在混杂岩基质中分布有规律,而在岩块中没有规律．在韧性剪切带中,磁组构的各向异性度Ｐ值绝大部分大于１．１,并有变化．磁面理的产化变化可用来求出韧性剪切带的位移量和变形路径．磁组构的Ｌ—Ｆ参数图可确定韧性剪切带的类型,最小主磁化率的方位可用来确定韧性剪切带的剪切指向．     

岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带研究中的应用：以西天山？…

本文以西天山地区为例,讨论了岩石磁组构造混杂岩带和韧性剪切中的作用和功能。指出岩石磁组构的某些参数能反映混杂岩带的变形类型,磁化率椭球体三个轴的方位在混杂岩基质中分布有规律,而在岩块中没有规律。在韧性剪切带中,磁组构的各向异性度Ｐ值绝大部分大于１．１,并有变化。磁面理的产化变化可用来求出韧性剪切带的位移量和变形路径。磁组构的Ｌ－Ｆ参数图可确定韧性剪切带的类型,最小主磁化率的方位可用来确定韧性剪切带     

韧性剪切带及其变形岩石

本文讨论了地壳和上地幔中韧性剪切带及其中的变形岩石。在大多数情况下,韧性剪切带中的变形岩石为糜棱岩,因为经受韧性剪切变形时,岩石的粒度显著减小并发育了强化的叶理(线理)。但是在某些情况下,例如,当隐晶质灰岩及富含长石的岩石经受韧性剪切变形时,剪切带中的变形岩石粒度局部增大或者没有发生明显减小,它们并不是典型的糜棱岩。由于变形环境、变形介质及变形机制的不同,韧性剪切带内岩石变形的产物是不同的     

利用变形石英显微构造估算剪切带差异应力一例

美国加利福尼亚州的内华达山脉的爱迪生湖花岗闪长岩中发育了一系列剪切带。作者在研究其中三条剪切带的变形显微构造时,试图用剪切带糜棱岩内的动态重结晶石英粒度及石英残碎斑晶中亚晶粒粒度作为古应力计估算了剪切带形成时的差异应力大小。 采用化学浸蚀法浸蚀剪切带糜棱岩标本的抛光面,浸蚀剂为饱和的氟化氢铵(NH_4HF_2)溶液。浸蚀时间:为揭示重结晶石英颗粒的边界,浸蚀时间为5—7分钟;为揭示石英亚晶粒的边界,浸蚀时间为25—30分钟。然后,在反光显微镜下用交截法测量动态重结晶石英的粒度及石英亚晶粒的粒度(图版Ⅰ)。由三条剪切带6块标本的测量,得到动态重结晶石英粒度平均为20—40μm;亚晶粒粒度平均为8—20μm     

浅层次脆性变形域中煤层韧性剪切带微观分析

在研究煤层层间剪切与韧性流变的基础上提出浅层次脆性变形域中的煤层韧性剪切带. 煤层韧性剪切带的宏、微观特征不仅有煤层揉流褶皱、煤层糜棱岩带、煤层韧性面理构造等, 而且微观特征还表现为不同的光性组构与煤镜质组各向异性、煤化学结构的变化和有机地球化学成分的改变等. 分析了煤层韧性剪切带的形成机制, 并探讨了其应变环境: 在地壳浅层次脆性变形域中, 煤层受力后容易变形, 煤层不仅产生脆性变形, 而且也产生韧性剪切变形. 在简单剪切应力作用下煤层及其围岩间发生层间滑动或煤层发生韧性流动. 因此, 地壳浅层(< 5 km)能形成众多的煤层韧性剪切带.     

沂沭断裂带中段基底韧性剪切带

在沂沭断裂带中段的泰山群结晶基底中,存在着一系列北东、北北东走向的左行韧性剪切带。对其中发育糜棱岩的韧性剪切带的结构构造、应变测量、变形岩石的显微构造、显微组构以及长石粒度和含量的变化规律进行了观测分析。讨论了韧性剪切带的变形条件和机制。及其递进发展的趋势。指出基底韧性剪切带是沂沭断裂带元古宙时期断裂活动时在地壳较深层次上形成的构造表象。在此基础上,讨论了地壳不同层次上的断裂变形及断裂岩石的综合分类问题     

对“郯-庐断裂带南段深层次的塑性变形特征及区域应变场”一文的讨论

“郯-庐断裂带南段深层次的塑性变形特征及区域应变场”(以下简称“郯-庐带应变场”)一文(发表于本刊,1984,第6卷,第4期)作者认为,郯-庐断裂带南段是一个对应于郯-庐断裂带深层次的大型平移韧性剪切带,并根据变形砾石讨论了区域应变场,用剪切的片理面、劈理面走向、褶皱轴迹以及原始片理面上的拉伸线理(经过展平)作为拉伸构造线的标志测量θ′角并计算位移量。同时还讨论了应变在垂深(实为地层)     

不连续剪切带尾端张、压性效应有限元模拟及其构造特征的研究

本文利用二维有限元方法计算了由一条、二条和三条不连续的羽列断层组成的多组剪切破裂带模型。研究表明,不连续剪切破裂带在运动学性质上与单一剪切断层相类似,存在着作为剪切破裂带整体尾端的张、压性四象限分布的现象,它们是强相互作用的岩桥区物质发生变形弱化,剪切破裂带两侧块体作相对运动在尾端的调整产物;岩桥区的构造力学性质和物质的材料力学参数是影响剪切破裂带尾端张、压性区应力集中程度和范围大小的两个重要因素。最后结合实例讨论了张、压性区的构造特征和破裂方式     

汶川地震剪切滑动面微-纳米级颗粒的特征、形成机制及地震意义

在2008年汶川5.12大地震同震主地表破裂带—北川-映秀破裂带中,多处断层滑动面上可见到具有强烈变形特征的薄层断层泥.在地表垂直位移量较大的西南段和东北段,选取八角庙、和尚坪和沙坝探槽中的断层泥为研究对象,利用立体镜和扫描电镜对断层泥的组构特征和Y剪切面上的微-纳米级颗粒进行形态和结构研究.观测研究结果显示,汶川5.12大地震的同震断层泥发育有明显的Y和R剪切和平直擦痕.断层滑动摩擦面磨损、研磨、粉末化则是汶川同震断层泥中微-纳米级颗粒形成的主要途径.地震断层滑动会产生摩擦热,但并不排除热分解在断层泥滑动面上纳米粒子形成过程中的重要作用.断层摩擦滑动面上普遍存有微-纳米单体及其复合体两类颗粒,微-纳米颗粒形态有球状、蚕虫状、饼状和块状等.其主要结构是散布状和堆积状结构,但也有少量条带状和层状结构,而结构单元之间常有空隙,显现松散接触.在条带状和层状结构中,仅有异化的单体颗粒,而在散布状和堆积状结构中除了主要是由单体颗粒异化形成的蚕虫状,块状和圆饼状形态的复体颗粒外,还有未变形的单体球状颗粒.Y剪切面上微-纳米颗粒的散布状、堆积状、条带状和层状结构都是在相同的地震快速变形过程中极端不平衡条件下形成的.条带状和层状结构是塑性变形,而散布状和堆积状则是脆性变形,不连续的动态摩擦(断层粘滑)是松散结构形成的主要机制.汶川地震同震断层滑动面微-纳米级颗粒的结构是地震断层滑动留下的地质形迹(不是假玄武玻璃),是地震断层滑动的记录,它可作为判定古地震断层的一种标准.     

高黎贡剪切带变形花岗质岩石中的长石细粒化和岩石流动特性

以高黎贡剪切带中发育的变形花岗质岩石为研究对象,主要通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、阴极发光仪(CL)和电子背散射衍射(EBSD)对其显微构造、组构以及矿物成分进行了精细的测试分析,重点针对岩石中的长石细粒化和流体制约因素进行了深入讨论.研究结果表明:(1)高黎贡剪切带中的变形花岗质岩石随糜棱岩化程度的增强,呈现出两个明显的端元变形岩石类型,即Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩和Ⅱ型-条带状超糜棱岩.(2)在Ⅰ型和Ⅱ型岩石中,主要矿物组合均为钾长石、斜长石、石英、黑云母和(或)白云母.然而其中Ⅰ型岩中矿物的成分含量为:钾长石(残斑为主)斜长石石英±黑云母;Ⅱ型岩中矿物的成分含量为:细粒化的斜长石钾长石石英±黑云母.(3) EBSD组构结果显示无论是Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩,还是Ⅱ型-条带状超糜棱岩,条带状石英在Y轴方向形成最大c轴0001主极密的结晶学优选定向,表示以柱面a滑移系发育为主;而Ⅱ型-条带状超糜棱岩基质中的石英单颗粒在X轴方向形成最大c轴0001主极密的结晶学优选定向,指示了柱面c滑移系.(4)Ⅱ型-条带状超糜棱岩基质中分布的钾长石矿物变形是以(100)[010]滑移系的发育占主导地位的位错蠕变动态重结晶,斜长石矿物呈现较弱的EBSD组构,表现出颗粒边界为主的滑移超塑性流动特征.值得注意的是从Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩到Ⅱ型-条带状超糜棱岩中,变形长石残斑主要为钾长石.在角闪岩相剪切变形过程中钾长石呈现出明显细粒化以及矿物相、矿物成分和结构的转变,表现为钾长石矿物残斑被细粒化斜长石和石英颗粒取代并伴随着流体作用.钾长石残斑的强烈细粒化进一步形成高应变局部化的超糜棱岩和整个岩石的超塑性流动.     

单轴压缩土样剪切带内、外主应变轴偏转角统计分析

根据单轴压缩低液限黏土试样纵向应变较高时清晰剪切带内最大剪切应变(由数字图像相关方法获得)高值点位置布置曲折测线,并在曲折测线两侧布置平直测线,对测线上主应变轴偏转角和最大剪切应变进行了统计分析.研究发现,随着纵向应变的增加,对于根据左旋剪切带布置的曲折测线,主应变轴偏转角正值(逆时针偏转)所占比例呈增加趋势或保持不变,对于根据右旋剪切带布置的曲折测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈减小趋势;对于根据左旋剪切带布置的平直测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈减小趋势,对于根据右旋剪切带布置的平直测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈增加趋势;当微裂纹刚出现时,右旋剪切带内主应变轴偏转角以负值(顺时针偏转)为主,而左旋剪切带内主应变轴偏转角以正值为主,剪切带两侧附近大部分区域主应变轴偏转方向与剪切带内的相反;剪切带内主应变轴偏转角的高峰和低谷通常与最大剪切应变的高峰或低谷对应或相邻;当较清晰剪切带出现后,剪切带外主应变轴正在偏转方向与剪切带内主应变轴偏转总量方向通常相反.     

土体剪切带的模拟与机理分析

采用修正剑桥模型,研究在平面应变条件下正常固结土剪切带的产生机理和剪切带形状的多样性。研究结果表明,剪切带是由材料的不均匀变形引起,并由试样局部应变能释放的冲击作用形成的;试样端部摩擦约束与试样内部初始缺陷都能够引起试样的不均匀变形进而诱发剪切带。分析了不同边界约束条件、初始缺陷设置方式及二者共同作用对剪切带形式的影响,平面应变条件下土体的剪切带有单一型、交叉型和多段型等3种形式,多段剪切带的发展具有先后顺序。     

岩石剪切断裂过程能量消耗的估计

岩石剪切断裂过程的能量特性可用剪切断裂能(能量释放率)来表征.目前使用的剪切断裂能概念(公式)是以断裂面上常正应力为前提条件的,直接应用该剪切断裂能公式,从常围压的常规三轴试验的位移     

排山楼金矿韧性剪切带演化过程

野外地质调查、室内显微构造及石英EBSD组构分析等综合研究表明,排山楼金矿区发育了三期韧性剪切活动,并先后形成了东西向、北东向延伸的韧性剪切带.前者主要表现为右行压扭活动,后者切割了前者,先后经历了左行压扭、左行走滑-伸展等多期构造活动.东西向韧性剪切带中发育大量多晶石英条带与云母的显微构造分层现象,形成于较深的地壳层次及中高温的环境下,石英结晶学优选(CPO)表明石英以柱面a、柱面c滑移为主,该剪切带可能形成于印支期,是蒙古带与华北太古宇克拉通沿索伦-林西缝合带拼合作用在排山楼地区的一种构造表现.北东向韧性剪切带早期的韧性剪切活动可能发生于~160 Ma,是燕山运动早期活动的结果,该期韧性剪切形成于中低温环境及中浅层地壳层次,显微构造以多晶石英集合体和石英的亚颗粒旋转为代表,石英以菱面a滑移为主.晚期的韧性剪切以韧性变形为主,叠加了后期脆性变形,主要表现为低温变形的左行走滑-拆离伸展,发育石英低温颗粒边界迁移、膨凸重结晶和方解石机械双晶,形成于地壳较浅层次,可能与130~120 Ma期间华北克拉通岩石圈大规模减薄与破坏作用有关,该期韧性剪切与拆离伸展运动可能直接导致了排山楼金矿的形成.     

郯庐断裂带南段韧性剪切带糜棱岩化过程中长石成分和结构状态变化特征的研究

在对郯庐断裂带南段３条韧性剪切带中糜棱岩及围岩进行矿物组合、结构构造观察研究的基础上,对长石矿物进行了多项分析测试,发现长石成分及其结构状态参数的变化与构造应力场的构造作用存在明显的对应关系：随剪切变形作用的加强,长石矿物的结构状态参数呈增大趋势,矿物单位晶胞的体积和斜长石中Ｓｉ／Ａｌ比值随之减小;长石的变形指数（Ｉｓｓ）和斜长石中的钙长石分子（Ａｎ）与岩石的变形强度呈明显的正相关关系。这些研究结果为探讨构造变形场中矿物岩石的变形 变质作用提供了一种简捷有效的手段     

五莲拆离断层带的结构、应变及运动学涡度特征

五莲拆离断层带发育于胶东半岛,作为五莲变质核杂岩的重要构造单元,分隔了作为下盘的苏鲁造山带超高压变质岩与上盘的早白垩世诸城盆地与盆地基底.断层带走向由南向北总体由NNE转为NE向,倾向W或WNW,平面上具有"波瓦状"延伸特征,主要由断层角砾岩、糜棱岩组成,向下过渡为糜棱岩化片麻岩.拆离断层带总体具有上盘向W或WNW向伸展运动.调和平均值法计算获得断层带中弗林指数K取值范围0.98～2.0,平均值约为1.35.极摩尔圆法、伸展褶劈理法、Rs/θ法、石英光轴法等多种方法获得糜棱岩、初糜棱岩的平均运动学涡度值分别为0.64～0.97、0.76～0.93、0.6～0.92、0.63～0.98,均值分别为0.83、0.80、0.78和0.86;应变测量与运动学涡度估算的结果共同说明五莲拆离断层带是在伸展拉伸条件下形成的一般型韧性剪切带.运动学轨迹显示,从NW向SE方向运动学涡度值总体存在递减的趋势,在剪切带的中上部,简单剪切作用更为明显,表现为较高的涡度值(涡度值>0.75,最大可达0.98)、低的减薄率和较低的K值;向下盘方向,纯剪切应变的成份明显增加,表现为较低的涡度值(涡度值<0.70,最小可达0.64)、相对高的减薄率和较高的K值.结合大地构造背景,五莲拆离断层带的形成与演化是华北克拉通岩石圈减薄与破坏作用在其东部边缘的一种反映.五莲断层带可以被厘定为形成于地壳伸展环境的减薄型一般剪切带,是地壳伸展引起断层带简单剪切、下盘快速抬升及岩浆上涌引起垂向施加在断层带的纯剪切联合作用的结果.     

超低硬度隔震橡胶支座的竖向力学性能研究

为了解具有超低硬度(G值为0.196 MPa,简称G2)的天然隔震橡胶支座(简称LNR)及铅芯隔震橡胶支座(简称LRB)的竖向力学性能,采用试验方法对不同直径G2-LNR支座和G2-LRB支座进行了不同压力下竖向刚度、不同水平剪应变下竖向静刚度及不同水平连续剪切位移下支座附加竖向变形测试,对同直径G值为0.392MPa(简称G4)支座部分相同性能进行了对比测试,并将G2测试结果和理论分析结果进行了对比.测试结果表明,G2-LNR竖向刚度随竖向压力的增加呈线性增加的趋势,其不同剪应变状态下竖向静刚度随应变增加呈线性减少的趋势.G2-LRB竖向刚度随竖向压力的增加呈非线性增加,而不同剪应变状态下竖向静刚度随应变未呈现明显的变化规律.试验与理论分析结果表明,测试得到的不同剪应变状态下支座竖向静刚度与理论计算得到的支座刚度在大应变时误差较大.支座不同剪应变状态下竖向静刚度难以准确反映支座在连续水平剪应变状态下的真实刚度,采用藤田隆史考虑重叠面积竖向刚度公式可以较好地预计G2支座在不同剪切位移时支座的附加沉降位移.