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.     

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.     

内蒙古大青山地区地质构造与成矿

内蒙古大青山地区的临河-集宁断裂带是华北板块北缘的一条重要断裂带。它主要由韧性剪切带、韧脆性剪切带和推覆构造等构成。推覆构造自南向北可分为叠瓦逆冲推覆构造带、紧闭褶皱-逆冲断层变形带、宽缓褶皱一断层转折褶皱带、滑脱褶皱一断层传播褶皱带等4个变形带。断裂带从韧性到脆性表示了其出露深度不同。并有由南到北活动强度逐渐减弱的趋势。该区主要分布有以金为主的多金属矿床和以煤、大理岩为主的非金属矿床。区内金多金属矿床多与韧性剪切带有关,断裂构造为金属矿床的形成提供了空间,也是成矿物质的通道。研究指出了该地区的找矿前景与方向。     

喜马拉雅东构造结东缘碧罗雪山-崇山剪切带北段构造变形特征及构造意义

位于喜马拉雅东构造结东缘的新生代碧罗雪山-崇山剪切带出露各类构造岩,其西侧翼主要为片麻岩带,以条带片麻岩、眼球状糜棱岩化片麻岩和混合片麻岩为特征,东侧翼为糜棱岩化片岩带;基于野外构造-组构几何关系和叠加-改造痕迹,可识别出多期韧性、韧-脆性和脆性构造变形（D1~D4）.第一期变形D1主要发育等斜-紧闭褶皱F1（褶皱轴近N-S走向）和陡立的轴面劈理S1,以及代表地壳物质垂向增厚和侧向减薄的布丁构造;第二期变形D2构造特征为发育大规模韧性走滑剪切面理S2,部分S2面理发生褶皱变形,形成褶皱F2,褶皱轴陡倾伏,褶皱面陡立,近N-S走向,与剪切面理S2近平行,D2构造样式表现为左旋走滑挤压应变（Transpression）特征;D1和D2构造变形均被晚期NW-SE和NE-SW走向的第三期D3构造改造,即走滑剪切带S3和共轭走滑断裂;第四期构造D4以脆性右旋走滑伸展应变（Transtension）为特征,即N-S走向的走滑组分和正断组分同时发生.结合邻区新生代哀牢山-红河剪切带和高黎贡剪切带的构造几何、运动学和年代学数据,分析认为自新生代印度-欧亚汇聚-碰撞以来,环喜马拉雅东构造结及东缘地区的陆内构造变形经历了地壳增厚（D1）、左旋走滑挤压（韧性域D2和韧-脆性域D3）和右旋走滑伸展（D4）多期构造变形和变形体制的转换.     

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)     

三轴压缩下大理岩剪切断裂能的测定

本文采用山东掖县大理岩岩样,在800t高温高压伺服三轴流变仪上,对大理岩在室温和不同国压条件下进行连续加载和循环加载实验,并用Rice提出的滑动弱化模型,分别对大理岩在上述围压和加载条件下的剪切断裂能进行测定和计算,得到了在不同围压下大理岩剪切断裂能的变化情况,以及加载方式对大理岩剪切断裂能造成的影响,并对所得结果进行了初步分析和讨论.     

铁岭地震台洞体应变参数解算与分析

针对铁岭地震台洞体应变观测资料,利用Venedikov调和分析方法计算铁岭地震台站洞体应变测项的潮汐因子和相位滞后,并以潮汐因子的稳定性对观测资料进行了质量评价;以铁岭地震台洞体应变讨论两分量观测解算平面应变参数,结果表明：铁岭洞体应变的最大剪应变T和面应变s在2006年和2009年出现了明显同步转折,可能反映了铁岭地震台及附近地区的应变出现了调整。     

蒙古-贝加尔裂谷区地壳应变场及其地球动力学涵义

蒙古-贝加尔地区是现今构造最活跃的大陆地区之一,其地壳构造运动及变形对我们理解大陆动力学问题具有重要的科学意义.基于融合的这一区域的GPS速度场,本文计算了该区应变率场和应变能变化率场.结果显示,蒙古褶皱带以南区域表现为NNE-SSW方向的压缩状态,主压应变率约为-2.0×10^-9/a,剪应变及面膨胀均较弱,表明蒙古褶皱带比较稳定.贝加尔裂谷整体处于拉张状态且伴有较强的剪应变和面膨胀,暗示可能有多种机制控制裂谷的张裂过程.蒙古高原西部有两条高应变率的构造带,结合深部存在地幔热柱等证据,我们认为这两条构造带及所围限的区域共同构成Amurian板块的西部边界—一条弥散变形的边界带.蒙古-贝加尔地区剪应变分布与0~40 km的地震活动性基本一致,表明该地区形变在地壳尺度耦合程度较高.地幔对流拖曳力场与主应变轴方向及应变率场的一致性表明,地幔对流可能是蒙古—贝加尔地区区域构造动力学过程主要控制因素之一.     

复杂应力条件下饱和松砂单调与循环剪切特性的比较研究

本文利用大连理工大学新引进与开发的“土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪”,针对福建标准砂,在不排水条件下同时进行了单调剪切试验与循环剪切试验,进而对其进行了对比分析。通过比较表明,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性密切相关,当循环剪切应力水平高于单调剪切过程中应变软化阶段最小强度时将会发生流滑变形。无论在单调剪切中,还是在循环剪切中,稳定状态时的有效偏应力比随着大主应力方向与竖向之间夹角的增大而减小,在中主应力系数相同的条件下,循环剪切中呈现显著剪胀时的有效偏应力比和最终稳定状态时的有效偏应力比峰值分别与单调剪切中达到相变状态时的有效偏应力比和最终稳定有效偏应力比基本上一致。然而不排水条件下单调与循环剪切过程中孔隙水压力的增长特性却并不相同,循环剪切中的最大孔隙水压力随着初始主应力方向角的增大而减小,单调剪切中的最大孔隙水压力却随着主应力方向角的增大而增大。     

弹性板块运动模型研究进展

传统板块构造理论认为板块是一个刚体,实际上板块是可变形的.板块内部几年到几十年时间尺度的变形主要是弹性变形,因此应当用弹性模型描述板块运动.推导了板块的弹性运动方程,由空间大地测量新的观测成果建立了菲律宾海、太平洋和澳大利亚板块的弹性运动模型.发现三个板块内部都存在明显的水平形变.板内应变场的空间变化有明显的规律：板块边界附近的应变率最大,从边界向内部逐渐减小;在板块扩散边界附近,主张应变率大于主压应变率,主张应变轴基本上与边界的扩张方向一致;在俯冲边界附近,主压应变率大于主张应变率,主压应变轴基本上与板块的俯冲方向一致;在走滑兼有俯冲性质的边界附近,最大剪应变的方向与边界断裂的走向基本一致.由GPS观测得到的主压应变轴与由震源机制解得到的主压应力轴方向具有很好的一致性.板内的应力－应变场基本上遵循广义胡克定律.     

韧性失稳——北京怀柔神堂峪韧性剪切带和透闪石玻璃

本文根据神堂峪韧性剪切带中的鞘褶曲以及鞘褶曲中出现的玻璃物质,来讨论岩石在同一深度上由于应变速率的改变而出现的脆-韧性转换现象.划分了不同的变形期次,并讨论了在这些过程中矿物的结构、岩石的构造形态以及物质组分方面的变化.     

Styles of mesoscale brittle deformations associated with the Miocene folding of the Taishu Group,Tsushima, between the Japan Sea and East China Sea backarc basins

The Taishu Group is a folded, Eocene–Lower Miocene, thick sedimentary package exposed widely on Tsushima Island between the Japan Sea and East China Sea. This location makes the strata important to understand tectonics and paleo-environments in the Far East, but the timing of the folding is controversial. We studied the styles of brittle deformations of the strata. It was found that flextural-slip folds were dominant. Mesoscale faults were classified into two groups: NE–SW trending reverse faults and NW–SE trending strike-slip faults. Members of both the groups showed movements largely perpendicular to the fold axes. The latter group consisted of sinistral and dextral faults. Accordingly, we interpreted that they were transfer faults activated during the folding. Consequently, mesoscale faults and flexural-slip faults evidence the map-scale plane strain of the Taishu Group in the plane perpendicular to the NE-trending fold axes. There were few transpressional deformations in the group. This is inconsistent with the transpression hypothesis for explaining the simultaneous folding and Japan Sea opening. Another hypothesis in which the folds in Tsushima are regarded as an onshore part of the Taiwan-Shinji fold belt is inconsistent with the timing of folding suggested by mining geologists to be consistent with and contemporaneous with this deformation. On the other hand, we found that dolerite dikes and sills were involved in the folding. Therefore, we conclude that the folding began during the late Early Miocene time and climaxed during the ore mineralization at around 15 Ma. We suggest that the folding in Tsushima was the easternmost manifestation of the compressional regime around the Yellow Sea and East China Sea in the Early to early Middle Miocene, and that the compression was brought about by the arrival of the Philippine Sea plate to initiate buoyant subduction under Kyushu.     

山西断陷盆地带形成机制的初步数值模拟

本文在分析山西断陷盆地带的各种地质、地球物理资料的基础上,用三维粘-弹塑性有限元方法对该断陷带的形成机制进行了模拟计算。表明山西断陷盆地带的形成是地壳深部的上隆作用和北东—南西向挤压应力场在深部隐伏断裂上派生的右旋滑动共同作用的结果。地壳深部的上隆是一个主要的不可忽视的因素     

焉耆盆地北缘和静逆断裂-褶皱带中晚第四纪变形速率

焉耆盆地为南天山内部的一个山间盆地,盆地北缘发育1排第四纪新生褶皱带,即和静逆断裂-褶皱带。中晚第四纪以来,由于和静逆断裂-褶皱带的持续活动使得在褶皱生长过程中形成的多期洪积地貌面发生反向掀斜变形。利用高精度差分GPS,对褶皱带中部哈尔莫敦背斜区内的多期变形地貌面的地形形态进行了测绘,判定背斜的生长主要以翼旋转为主。利用背斜北翼不同地貌面的反向掀斜角度,分别计算了不同期次地貌面的隆升和缩短变形量。结合原地宇宙成因核素深度剖面法和光释光测年法,对背斜区内的F4,F3b,F2洪积台地面和T1阶地面的形成年龄进行了测定,发现背斜在距今约550ka、428.3+57.6-47.2ka和354.3+34.2-34.8ka不同时段的平均隆升速率从0.31±0.24mm/a下降至0.15±0.02mm/a,同时背斜北翼的翼旋转速度也呈逐渐减小的趋势。但背斜自起始变形开始,缩短速率却大致保持恒定为约0.3mm/a。而这一恒定的缩短速率与现今横跨和静逆断裂-褶皱带所观测的GPS速率具有很好的一致性,说明在天山内部的哈尔莫敦背斜区,短尺度的GPS速率可以代表长尺度的地壳应变速率,同时反映出山体内部一系列断层和褶皱构造在吸收和调节整体变形量时也起到一定的作用。     

TTI介质弹性波相速度与偏振特征分析

相速度和偏振方向是研究地震波传播规律和描述介质特性的重要参数,在理论研究和实际应用中有重要作用.本文假定倾斜横向各向同性(TTI)介质对称轴位于观测坐标系XOZ面内,在此观测坐标系下直接推导了TTI介质弹性波相速度和偏振方向的解析表达式,再进一步利用Thomsen弱各向异性理论,推导了弱各向异性近似条件下弹性波相速度以及qP波和qSV波偏振方向表达式.理论分析和数值试例表明,在相速度方面,随着各向异性介质参数改变,qP波和qSH波速度变化较为平缓,qSV波速度变化较为剧烈.弹性波相速度近似式误差均较小,能较好地近似精确相速度.在偏振方向方面,SH波偏振方向只是传播方向和对称轴倾角的函数,而与各向异性参数无关,SH波偏振方向既垂直于传播方向,又垂直于TTI介质对称轴方向.除特定方向外,qP波和qSV波的偏振方向与传播方向均成一定角度,并且随TTI介质对称轴倾角的改变而改变;在精确和近似情况下,qP波和qSV波的偏振方向始终垂直;在精度允许范围内,偏振方向的弱各向异性近似式与理论解析式吻合较好.     

A method of estimating the stress exponent in the flow law for rocks using fold shape

On the basis of experiment and theory, we expect rocks to deform in a linear fashion when diffusive processes control deformation, and nonlinearly in most other situations. The geometric characteristics of buckle folds in layered materials are dependent on rheological parameters, and in particular depend strongly on the stress exponent,n _L , of the stiff layers involved. Thus, information about the deformation rocks have undergone and their rheological state during deformation can be obtained by studying fold shapes and strain distributions. This is important because there is uncertainty in extrapolating laboratory-derived flow laws to the very slow natural strain rates and large strains found in nature.We have studied the development of buckle folds in linear and nonlinear materials using finite-element modeling, and interpolated the numerical results to construct plots relating several geometric parameters to variations in power-law exponent,n _L , and viscosity ratio,m, of layer to matrix. Such plots allow for a comparison of the results of numerical models with data for many natural and experimentally-produced folds, and there is consistency among the data for folds produced in physical models, using both linear and nonlinear materials and the numerical simulations. data for folds from the Appalachian Mountains, the Alps and elsewhere, however, suggest high values ofn _L in the flow laws for a number of rock types. The unexpectedly high estimates ofn _L suggest that other factors, such as strain softening or anisotropy, may influence fold shape, and thus complicate the estimation of the rheological properties of rocks.     

横观各向同性岩土材料的应变局部化分析

为分析横观各向同性岩土材料的应变局部化行为,推导对应于Lade横观各向同性屈服准则向前欧拉算法的迭代格式及本构矩阵,通过有限元软件ABAQUS的UMAT接口实现相应的程序代码。数值算例调查分析材料主方向对横观各向同性岩土结构的极限承载力和变形局部化模式的影响。结果表明该模型能较好地模拟横观各向同性岩土结构的应变局部化行为。     

Mechanical analysis of folds in compressive belt and its significance to earthquakes

IntroductionActivefaultsandfoldswereallthegeologicPhenomenaleftoverbycrustalmovemellts.Activefaultshavebeenresearchedmuchmoreextensiveanddeepthanthatofactivefoldsduetovisualizationonactivefaulting.Itcompelledgeologistsandseismologiststoresearchtheproblemsofcrustalstabilitycausedbymovementoffoldingsincetheearthquakesgeneratedbyfoldingoftenoccurredinthepasttensyears.'Throughgeologicalsurveysonearth'Ssurfaceandprospectingtrenches,excavatings,duringthecourseofmappingactivefaultinginXinjiang,some…     

岩石正交各向异性的实验观测

岩石速度各向异性由多种因素引起,如果这些因素在岩石中构成正交分布,就会出现正交各向异性.在实验室通过选择了三种不同岩性的岩石,采用超声脉冲测试方法中的横波偏振扫描方式,观测了岩石样品三个坐标方向上的横波速度变化,通过分析三个传播方向上出现横波分裂的差异,以及出现最大或最小快慢横波振幅的偏振方向发现,可从横波偏振方向和速度值判断出纹理砂岩和裂隙大理岩样品存在不同程度的速度正交各向异性和裂隙方向等特征,认为这两种岩石的正交特性的原因是岩石的层理或裂隙与岩石本身的结构(定向颗粒或结晶)构成的.实验室超声波测试可以找出正交各向异性的结构方向.