顯微構(gòu)造地質(zhì)學第一章緒言課件

顯微構(gòu)造地質(zhì)學

Microtectonics

內(nèi)容提要第一章緒論一、顯微構(gòu)造定義、研究內(nèi)容二、顯微構(gòu)造研究意義.三、怎樣進行顯微構(gòu)造研究四、顯微構(gòu)造學發(fā)展歷史六、主要參考文獻顯微構(gòu)造第一章緒論一、顯微構(gòu)造定義、研究內(nèi)容構(gòu)造地質(zhì)學1.全球構(gòu)造2.區(qū)域構(gòu)造3.狹義構(gòu)造4.顯微構(gòu)造二、顯微構(gòu)造研究意義.1.確立顯微構(gòu)造與變形作用、變形環(huán)境之間關(guān)系，定量化研究地殼構(gòu)造變形。變形作用顯微構(gòu)造構(gòu)造環(huán)境σ,T,P,流體流變2.確定在變形過程中起主導(dǎo)作用的變形機制；3.能夠提供構(gòu)造變形期次、變形階段和構(gòu)造變形演歷史的證據(jù)；4.定量研究地殼構(gòu)造變形動力學和運動學過程（變形過程中應(yīng)變速率、應(yīng)力大小和運動方向）；5.確定變質(zhì)作用與變形作用之間關(guān)系；6.確定構(gòu)造變形環(huán)境（溫度、圍壓等）。三、怎樣進行顯微構(gòu)造研究

Howdowestudymicrostructures1.野外工作（fieldwork)a.明確研究區(qū)大地構(gòu)造位置、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景（資料閱讀、地質(zhì)調(diào)查）；

b.測量各種構(gòu)造要素c.采集定向標本2.室內(nèi)分析（Labanalysis

）a.定向薄片制作、2.室內(nèi)觀察分析（Labanalysis

）b.顯微鏡下薄片組構(gòu)分析；c.SEM(ScanningElectronMicroscope)組構(gòu)分析；d.TEM(TransmissionElectronMicroscope)位錯研究；

4.實驗?zāi)MA.高溫高壓巖石變形實驗；B.數(shù)值模擬（numericalsimulation）四、顯微構(gòu)造學發(fā)展歷史19世紀末期到20世紀初：觀察描述階段；奧地利學者Sander出版了《巖石的組構(gòu)學》從微觀角度研究了礦物結(jié)晶優(yōu)選方位與應(yīng)力之間關(guān)系，闡述了幾何對稱分析方法和運動學關(guān)系，解釋巖石變形特征和變形規(guī)律。此后，美國學者Fairbain分別介紹了《巖石構(gòu)造學》Petrotectonics和《構(gòu)造巖石學》Structuralpetrology顯微組構(gòu)分析方法，使顯微構(gòu)造得到快速發(fā)展。20世紀50~60年代:巖石實驗變形研究階段Terner(1953):礦物變形與應(yīng)力狀態(tài)變化之間關(guān)系.Carter、Griggs.巖石變形實驗技術(shù)和新發(fā)現(xiàn)。Terner和Weiss《變質(zhì)構(gòu)造巖的構(gòu)造分析》，提出礦物運動學與動力學分析的思路與方法20世紀70~80年代：新技術(shù)和先進科學理論發(fā)展階段。金屬物理學及材料學中位錯理論和流變學理論和新技術(shù)（X光巖組、電子顯微鏡、電子探針、計算機）引入，使得顯微構(gòu)造得到了快速發(fā)展。Vernon(1974)《變質(zhì)反應(yīng)與顯微構(gòu)造》論述礦物變形、恢復(fù)、重結(jié)晶和顆粒生長過程及實驗結(jié)果。Nicoles和Poirier(1976)《變質(zhì)巖的晶質(zhì)塑性和固態(tài)流變》位錯理論和流變在晶體變形過程中的地位和意義。

五、顯微構(gòu)造學發(fā)展對構(gòu)造地質(zhì)學影響1.構(gòu)造分析從簡單幾何描述到研究構(gòu)造運動學和動力學研究；2.研究范圍更加廣泛，構(gòu)造地質(zhì)研究不僅局限在區(qū)域-露頭尺度上，從全球—到超顯微研究，解決地學中一些根本性問題；3.從地表到上地幔；4.構(gòu)造分析走向定時、定量化階段；5.使構(gòu)造地質(zhì)學與其它學科之間的交叉、滲透更加廣泛；出現(xiàn)了構(gòu)造地球化學、構(gòu)造流變學、構(gòu)造熱力學等。六、主要參考文獻1-何永年，林傳勇，史蘭斌，1988，構(gòu)造巖石學基礎(chǔ)，地質(zhì)出版社（北京）；2-B.E霍布斯，W.D.米恩斯，P.F威廉斯著，1982，劉和甫吳正文等譯《構(gòu)造地質(zhì)綱要》，石油工業(yè)出版社（北京）3-劉瑞詢，1988，顯微構(gòu)造地質(zhì)學，北京大學出版社（北京）4-鄭亞東，常志忠，1985，巖石有限應(yīng)變測量及韌性剪切帶，北京：地質(zhì)出版社（北京）5-胡玲-1997，顯微構(gòu)造地質(zhì)學，北京：中國地質(zhì)大學出版社；6-王嘉陰，1980，應(yīng)力礦物學，北京：地質(zhì)出版社

思考問題1

顯微構(gòu)造定義、研究內(nèi)容2怎樣進行顯微構(gòu)造研究一、巖石礦物變形的基本概念2.脆性行為與韌性行為；脆性是指巖石和礦物出現(xiàn)明顯破裂，在破裂之前未出現(xiàn)永久變形；韌性是指巖石和礦物在沒有明顯破裂情況下，其大小和形狀發(fā)生了顯著的變化。>2%的應(yīng)變量為脆性；2-8%為脆韌性；<8%為韌性。4.蠕變小的恒定應(yīng)力長期作用下，固態(tài)巖石變形連續(xù)增加。蠕變過程可以劃分為三個階段：第一階段A-B應(yīng)變速率不斷減小，為過度蠕變；第二階段，B-C階段應(yīng)變速率恒定，為穩(wěn)態(tài)蠕變；第三階段C-D階段；應(yīng)變速率增加，加速蠕變。5.構(gòu)造層次

主要是因為向地下深處溫壓升高引起巖石力學性質(zhì)變化導(dǎo)致構(gòu)造變形變化和分層，在同一次構(gòu)造變形過程中，不同深度的各層中變形機制和構(gòu)造要素組合特征都不相同，不同深度各層稱為構(gòu)造層次。二、影響巖石和礦物變形的因素

一、外部因素（圍壓、溫度、應(yīng)變速率、流體）；內(nèi)部因素（成分、結(jié)構(gòu)等）1.圍壓圍壓增高會提高巖石強度，當圍壓達到一定程度時，巖石變形行為也由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性。Carrara大理巖在不同圍壓下變形差異應(yīng)力-應(yīng)變曲線拉伸和擠壓實驗中脆-韌性過度與溫壓的關(guān)系2.溫度溫度是影響巖石強度和變形行為的一個重要因素。溫度升高降低巖石強度，巖石變形由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性。引起熱蠕變，當溫度達到500℃巖石蠕變強度變的極低（0.1~1MPa)。熱蠕變對解釋深部構(gòu)造層次變質(zhì)巖中各種復(fù)雜的應(yīng)變具有特殊的意義。溫度升高使巖石強度明顯降低兩個實驗結(jié)果3.流體流體決定了地殼中的物資和能量的運動和交換，因而影響和控制地殼內(nèi)部的成巖作用、巖漿作用、變質(zhì)作用、構(gòu)造作用和成礦作用等地質(zhì)作用過程，以及地質(zhì)動力學機制和演化。流體決定礦物變形行為主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）均衡傳遞空隙壓，水壓越大裂隙末端越易擴張，使巖石強度降低；2）作為溶劑，促進物資的溶解和運移，改變巖石的成分和結(jié)構(gòu)使得巖石易于變形；3）潤滑作用，降低顆粒之間的粘結(jié)力，易于產(chǎn)生滑動。最為典型的實例是逆沖推覆構(gòu)造；4）顆粒邊界弱化作用，使巖石變形機制由位錯蠕變向擴散蠕變轉(zhuǎn)化，使巖石強度降低。5)水解弱化:6)流體存在引起流體壓力增高，引起脆性破裂。4.外部加載條件：1）加載方式，因為巖石抗壓強度、抗張強度和抗剪強度明顯不一樣；2）加載方位；當巖石內(nèi)先存在面狀構(gòu)造（破裂面、葉里面等）或結(jié)構(gòu)不均勻時，加載方位不同，巖石強度明顯不同。含不同角度石膏夾層的大理巖模型在單軸壓縮下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（馬瑾，1981）5.應(yīng)變速率應(yīng)變速率直接影響了巖石變形方式；White(1975）把構(gòu)造變形應(yīng)變速率劃為高、中、低三種應(yīng)變速率體制；1）高應(yīng)變速率（>10-3/s),脆性變形、玻化巖2）中應(yīng)變速率（10-4/s~10-9/s)，塑性變形和碎裂變形共存；3）低應(yīng)變速率（<10-9/s)明顯發(fā)生了塑性變形，形成了糜棱巖。6.巖石的成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造1）在相同的變形條件下，不同成分的巖石和礦物其變形行為有很大差異。2）具有相同化學成分和礦物成分巖石的結(jié)構(gòu)不同，其變形方式也不同。粒度可以導(dǎo)致礦