第四章 变形机制
《土力学》 第四章土的压缩性
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
学习基本要求
内 容
学时A（36学时制）
学时B（54学时制）
室内压缩试验与压缩性指标
1.5
1.5
现场载荷试验与指标
0.5
0.5
第四章土的压缩性与地基沉降计算
学习目标
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学习基本要求
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参考学习进度
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轴向应变
主应力差
室内三轴试验
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
一、e – p 曲线
0
100
200
300
400
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
压缩系数，kPa-1，MPa-1
1
e0
侧限压缩模量,kPa ,MPa 侧限变形模量
固体颗粒
孔隙
体积压缩系数， kPa-1 ，MPa-1
P(kPa)
Kiss
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation 由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
第四章土的压缩性与地基沉降计算
材料成形技术基础第4章
§4-3 塑性成形的力学基础
一、点的应力状态分析
1. 基本概念—外力、内力和应力 1）外力 • 体积力：作用于变形体内部的力，如重力、磁力 和惯性力等 • 表面力：作用于变形体表面上的力，包括工模具 对变形体的作用力和约束反力等。分析塑性成形 过程时，体积力一般可以不考虑，若不加特殊说 明，外力即指表面力 2）内力 在外力作用下，为保持变形体的连续性，其内部 各质点之间必然会产生相互作用的力，叫做内力。
§4-2 金属热态下的塑性变形
二、热塑性变形机理 1）晶内滑移 高温时原子间距加大，热振动和扩散速度增加，位 错滑移、攀移、交滑移及节点脱锚比低温容易；滑 移系增多，滑移灵便性提高，各晶粒之间变形更加 协调；晶界对位错运动阻碍作用减弱，因此，其主 要机理仍然是晶内滑移。 2）晶界滑移 热塑性变形时，由于晶界强度降低，使得晶界滑动 易于进行；温度越高，原子动能和扩散能力就越大， 扩散蠕变既直接为塑性变形作贡献，也对晶界滑移 其调节作用。
§4-2 金属热态下的塑性变形
3）扩散蠕变 应力作用下，空位发生定向移动，引起蠕变
图4-11 扩散蠕变示意 a）空位和原子的移动方向 b）晶内扩散 c）晶界扩散
§4-2 金属热态下的塑性变形
三、热塑性变形对金属组织和性能的影响
1）对组织的影响 改善晶粒组织，细化晶粒 对于铸态金属，粗大的树枝状晶经塑性变形及再 结晶而变成等轴（细）晶粒组织；对于经轧制、 锻造或挤压的钢坯或型材，在以后的热加工中通 过塑性变形与再结晶，其晶粒组织一般也可得到 改善。
§4-1 金属冷态下的塑性变形
图4-4 面心立方晶体孪生变形示意
§4-1 金属冷态下的塑性变形
二、冷塑性变形特点 冷塑性变形时，多晶体主要是晶内滑移变形;实 质上是位错的移动和增殖的过程;由于位错的交互作 用,塑性变形时 产生了加工硬化。存在三个特点： （1）各晶粒变形的不同时性 塑性变形首先在位向有利的晶粒内发生,位错源 开动,但其中的位错却无法移出此晶粒,而是在晶界处 塞积。位错塞积产生的应力场越过晶界作用到相邻 晶粒上,使其得到附加应力。随外加应力的增大,最终 使相邻位向不利的晶粒中滑移系的剪应力分量达到 临界值而开动起来,同时也使原来的位错塞积得到释 放,位错运动移出晶粒。如此持续运作,使更多晶粒参 与变形。
共晶合金的变形机制与共晶温度有何关联？
共晶合金的变形机制与共晶温度有何关联？一、共晶合金的变形机制1. 变形机制的概述共晶合金的变形机制是指在外加力的作用下，合金发生形变过程中的微观层面的变化和破坏。
变形机制一般包括滑移、扩散和位错运动等。
2. 滑移的作用滑移是指在晶格中，原子因受到外力的作用而发生位错滑移的现象。
共晶合金中不同晶粒的滑移方向和滑移面的差异会导致晶界的形变和位错的运动，从而产生变形。
3. 扩散的影响扩散也是共晶合金变形中的重要因素。
扩散是指原子在晶格中由高浓度区域向低浓度区域的移动。
共晶合金中的扩散会影响晶粒间的相互作用，从而影响变形性能。
二、共晶温度对共晶合金的影响1. 共晶温度的定义共晶温度是指在共晶合金中，两种或多种晶体结构同时存在的温度范围。
共晶温度通常是固定的，可以影响共晶合金的力学性能和物理性质。
2. 共晶温度对变形机制的影响共晶温度对共晶合金的变形机制有着重要的影响。
在低于共晶温度时，共晶合金的变形主要由滑移和位错运动等机制主导。
而在高于共晶温度时，扩散现象开始起主导作用。
3. 共晶温度与晶界的关系共晶温度还与共晶合金中的晶界有关。
晶界是晶体颗粒之间的界面，具有不同于晶内的结构和性质。
共晶温度的变化会导致晶界处的结构和性质发生改变，从而对共晶合金的力学性能和变形机制产生影响。
综上所述，共晶合金的变形机制与共晶温度之间存在着紧密的关联。
在共晶温度范围内，共晶合金的变形机制主要由滑移、扩散和位错运动等因素共同作用。
共晶温度不仅影响共晶合金的变形机制，还与晶界的结构和性质有关。
因此，深入理解共晶合金的变形机制与共晶温度之间的关联，对于优化合金制备和提高合金性能具有重要意义。
塑性成形理论基础
内力和应力
当所加外力使工件内部原子间距发生变化时，原子间便出现 相应的内力与外力平衡。
内力的强度(大小)称为应力。 如图，工件受若干外力 F1 …….Fn作用。在其内 一点Q处 截取一微小面素dA ，由于平衡， 面素两侧的应力相等dFA= dFB = dF则：
23 2 3
2
31 3 1
2
12 2 1
2
根据主应力的排序规则，最大切应力为：
max 1 3
2
球应力张量与偏差应力张量
应力张量可作如下分解：
xx xy xz xx m xy
xz m 0 0
ij yx
yy
yz
yx
yy m
yz
0
m
0
zx zy zz zx
材料成形原理
第四章 塑性成形理论基础 (物理基础、力学基础)
塑性加工原理的内容
力 1. 塑性加工力学条件
学 基
2. 塑性加工中的摩擦与涧滑
础 3. 不均匀变形
4. 塑性变形机制
物 理
5. 塑性变形中组织性能演变
基 础
6. 金属的塑性与变形抗力
7. 塑性变形中组织性能控制
塑性加工/成形原理
力学基础(塑性力学基础)
应力、应变分析，屈服准则 本构关系，塑性问题
物理基础(金属学基础)
变形机制、组织性能演变、塑性与 变形抗力
材料科学与工程学科基础课
塑性成形理论基础
之
力学基础
应力、应变分析，屈服准则 本构关系，塑性问题
材料成形原理
一、应力分析
塑性成形/加工中工件所受外力
主要有作用力和约束反力。
第四章变形机制介绍
填方解石细脉) , ③期的细脉切过②期的(单偏光)
二、晶内滑移作用
• 晶内滑动有三种形式：平移滑动、双晶滑移和扭折
• 1.平移滑动：晶体一部分相对另一部分发生了单位晶格的整数倍滑移。
• 滑动时角剪切应变发生变化,晶格内部质点排列不变.滑动后晶体形态发 生改变,结晶学优选方位发生改变 .形成变形纹,变形条带,拔丝构造,波状 消光等组构
太行山北段中新生代断层岩 碳酸盐岩区碎裂岩系列断层岩典型显微构造特征 Typical microstructures of cataclasite series in carbonate rock. a 计鹿村北灰质初碎裂岩(单偏光) ;b 蓬头村北灰质碎裂岩(单 偏光)
花岗岩岩体区碎裂岩系列断层岩的典型显微构造特征 Typical microstructures of cataclasite series in granitic rock. a 大河南岩体赵家蓬调和寺农场附近初碎裂岩(单偏光) ;b 王 安镇岩体康家沟村附近碎裂岩(正交偏光)
• 2.双晶滑动 在晶内滑移时,如果晶体的一部分相对另一部
• 分滑移的距离为单位晶格的非整数倍.其特点是: a 剪切应变是恒定的,其大小严格受地为双晶的几何要求所决 定的. b.滑移的结果造成了相对位移两侧晶体以滑移面为对称面成 镜像对称,即产生了机械双晶. c.双晶滑移也可以产生矿物集合体的形态和结晶方位优选. d.产生双晶滑移的剪应力比产生平移滑移所需要的剪应力高 许多. 平移滑移和双晶滑移是低温条件下塑性变形的唯一的变形机 制.
岩石的脆性破坏 ������ 试验和自然界宏观破裂的主要 形式 – 张裂——位移方向垂直于破裂 面 剪裂——位移方向平行于破裂面
–
库仑剪破裂准则： ������ 问题的提出–岩石 实验中破裂面与应力 圆中最大剪应力作用 面不一致–自然界岩石 实际共轭剪裂面夹角 也不是90° ������ 库仑准则的核心– 剪破裂不仅与剪应力 有关，而且与正应力 有关������ 经验公式
《金属工艺学》课程笔记 (2)
《金属工艺学》课程笔记第一章绪论一、金属工艺学概述1. 定义与重要性金属工艺学是研究金属材料的制备、加工、性能、组织与应用的科学。
它对于工程技术的进步和工业发展至关重要，因为金属材料在建筑、机械、交通、电子、航空航天等几乎所有工业领域都有广泛应用。
2. 研究内容（1）金属材料的制备：包括金属的提取、精炼、合金化等过程，以及铸造、粉末冶金等成型技术。
（2）金属材料的加工：涉及金属的冷加工（如轧制、拉伸、切削）、热加工（如锻造、热处理）、特种加工（如激光加工、电化学加工）等。
（3）金属材料的性能：研究金属的物理性能（如导电性、热导性）、化学性能（如耐腐蚀性）、力学性能（如强度、韧性）等。
（4）金属材料的组织与结构：分析金属的晶体结构、相变、微观缺陷、界面行为等。
（5）金属材料的应用：研究金属材料在不同环境下的适用性、可靠性及寿命评估。
3. 学科交叉金属工艺学是一门多学科交叉的领域，它与物理学、化学、材料学、力学、热力学、电化学等学科有着紧密的联系。
二、金属工艺学发展简史1. 古代金属工艺（1）铜器时代：人类最早使用的金属是铜，掌握了简单的铸造技术。
（2）青铜器时代：铜与锡的合金，青铜，使得工具和武器的性能得到提升。
（3）铁器时代：铁的发现和使用，推动了农业和手工业的发展。
2. 中世纪至工业革命（1）炼铁技术的发展：如鼓风炉、熔铁炉的发明，提高了铁的产量。
（2）炼钢技术的进步：如贝塞麦转炉、西门子-马丁炉的出现，实现了钢铁的大规模生产。
3. 近现代金属工艺（1）20世纪初：金属物理和金属学的建立，为金属工艺学提供了理论基础。
（2）第二次世界大战后：金属材料的快速发展，如钛合金、高温合金的出现。
4. 当代金属工艺（1）新材料的开发：如形状记忆合金、超导材料、金属基复合材料等。
（2）新技术的应用：如计算机模拟、3D打印、纳米技术等。
三、金属工艺学在我国的应用与发展1. 古代金属工艺的辉煌（1）商周时期的青铜器：技术水平高超，工艺精美。
大地构造学 第四章 变质、变形作用与大地构造环境
第四章 变质、变形作用与大地构造环境变质岩全部是次生的，有正变质、副变质岩。
所有的变质岩都发生了一定的重结晶，重定向，出现大量新生矿物，面每种矿物和岩石在一定的物理、化学环境下保持稳定，所以变质岩反映了温度、压力及流体状态等物理化学条件的变化，因而变质矿物组合和结构的研空对区域构造分析具有重要意义。
第一节 变质作用与大地构造环境一 变质相带变质带是Barrow在苏格兰东南部的达拉德多（Dalradian）中首次证实卫区域变质作用的递增性质。
1893年Barrow（巴罗式变质带）提出递增变质带：绿泥石带――黑云母带――石榴石――十字石带――蓝晶石带――夕线石带变质带的分界线是古变质面与地表的交线（图1）。
图1 变质带变质带的划分是根据单个变质矿物的出现为标志的，但单一矿物的出现可以在较宽的P －T条件下，这样就难以记变质矿物形成时的P－T环境，如：钾长石，矽线石，石榴石各自具有较宽的P－T稳定区，但是正长石＋矽线石＋铁铝榴石组合确实只在最高级的变质作用中出现，因此，爱斯科拉提出了变质相的概念。
变质相――是变质岩中一套在空间上多次出现的变质矿物组合。
它的矿物成分和化学成分之间存在着恒定的和可以预测的关系，爱斯科拉共提出了八个变质相（图2）。
其中警戒变质有5个：1蓝片岩相：高压－低温条件蓝闪石＋硬玉蓝闪石＋绿辉石蓝闪石＋硬玉＋石英2 绿片岩相：低级变质钠长石＋绿帘石白云母＋绿泥石＋或－榍石（泥质岩）阳起石＋绿泥石＋硬绿泥石（基性岩）3 绿帘石－角闪岩相：介于绿片岩相与角闪岩相之间绿泥石＋绿帘石＋角闪石＋钠长石4 角闪岩相：中高级变质石英＋白云母＋黑云母＋矽线石（泥质）角闪石＋斜长石＋和（epsod）+矽线石（基性）方解石＋透闪石＋和方解石＋石榴石＋帘石（钙质）透闪石＋镁橄栏石和＋蛇纹石等（镁质）5 麻粒岩相：高温变质石英＋钾长石＋矽线石＋石榴石（泥质）方解石＋透辉石＋镁橄栏石（方柱石、刚玉）（钙质）镁橄栏石＋顽火辉石＋尖晶石（镁质）图2变质相二 变质带1变质相系变质相系：压力控制或影响变质矿物组合。
《构造地质学》讲义解析精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）《构造地质学》第一章绪论一、地质构造与构造地质学二、构造尺度与构造层次的概念地壳或岩石圈不同深度的物理化学条件所导致的地质构造在垂向上的分带性。
不同的构造层次分别显示不同的主导变形机制。
三、构造解析的思想1.对不同岩石类型地区和不同尺度的地质构造采取不同的研究方法野外观察和地质填图始终是研究地质构造的基本方法。
2.构造解析分析和解释地质构造要素的空间关系和形成规律的方法学，内容包括对构造的几何学、运动学和动目的：了解地质构造的发生条件、形成机制和演化过程。
四、学习构造地质学的意义1.理论意义阐明地壳构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳构造的演化和地壳运动规模及其动力来源。
2.实践意义应用地质构造的客观规律指导生产实践，解决矿产分布、水文地质、工程地质、地震地质及环境地质等方面有关的问题。
由角度不整合限定。
思考题1. 构造尺度与构造层次的概念。
2. 对地质构造主要从哪几个方面进行研究？各有什么主要内容？3. 学习构造地质学有什么意义？第二章沉积岩层和岩浆岩的原生构造及其产状一、倾斜岩层与直线的产状要素1. 岩层的产状要素走向、倾向和倾角。
(图中直线MON)，走向线两端延伸的方向即为该岩层的走向，有两个数值。
倾向：层面上与走向线垂直的直线称（真）倾斜线，倾斜线下倾方向在水平面上的投影线所指的方位就是该岩层的倾向。
倾角：岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐夹角就是该岩层的（真）倾角。
注意：规定：水平岩层的倾角为0°；直立岩层的倾角为90°，走向有两个数值。
当观察剖面与岩层的走向斜交时，岩层与该剖面的交迹线叫视倾斜线，视倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角称视倾角，也叫假倾角。
视倾角的值比倾角值小，两者之间的关系为： tanβ=tanα·cosω2. 倾斜岩层产状表示法（1）方位角表示法：“倾向∠倾角”如：213︒∠54︒、0︒∠ 25︒、60︒∠ 60︒地质学上一般采用方位角表示法。
变形机制和变形机理的不同
变形机制和变形机理的不同
变形机制是指由于材料的内部结构和外部环境，形变力的作用使材料变形的过程，并使变形局限在一定的范围内；而变形机理是指变形机制中变形所涉及的破坏过程及材料结构所涉及的变化。
变形机制可以分为有效变形和极限变形两种机制，其中有效变形是指某一次加载作用产生的变形；极限变形则是材料内部结构破坏后产生的变形。
而变形机理则是变形进行的阶段性及变形产生的原因，它所反映出来的是材料体内发生变形时所涉及到的机理。
比如材料发生塑性变形时，它是通过孪晶、滑移、撕裂等塑性机理发生变形的；而材料发生韧性变形时，它是通过屈服弯曲、脆性断裂等方式发生变形的。
细胞的弹性形变和变形机制研究
细胞的弹性形变和变形机制研究细胞是生命的基本单位，其弹性形变及其变形机制的研究对于深入了解生命活动有着重要的理论和应用价值。
细胞的弹性形变是指细胞在外受到一定的力量时所产生的形变。
这种形变是细胞对周围环境做出反应的表现，不同种类细胞的弹性形变特性存在差异。
同时，细胞的弹性形变还可以用来作为某些病理生理学疾病的监测手段。
细胞的变形机制研究主要集中于细胞膜的研究。
细胞膜是细胞与外界环境之间的物理和生物学障碍。
它是一个复杂的结构，由脂质双层和相关蛋白组成。
细胞的形态和生物学特性受到膜的形态和功能调节的影响。
近年来的相关研究表明，细胞膜在生物体内不仅处于静态的状态，而且经常出现高频率的动态变化，这种动态是由膜内的生物分子和信号激活机制所控制的。
近年来，研究者们以新的理论和方法来研究细胞的弹性形变和变形机制。
例如，基于现代材料学理论，研究者们将细胞比作一种受到外力的塑料材料，通过实验数据的拟合，分析细胞在不同应力下的弹性形变和变形机制。
同时，利用拉曼光谱、纳米压印技术和原子力显微镜等高精度检测技术，可以测量细胞膜在微纳尺度下的形态和对力的反应。
此外，半导体技术、光学显微技术等也用于研究细胞的弹性形变和变形机制。
例如，通过使用微纳米制造技术和激光微加工技术，可以制造出特定形状的微器件，用于对细胞施加力并测量其弹性形变特性，从而研究其变形机制。
细胞的弹性形变和变形机制研究具有广泛的应用前景。
例如，利用应力感受器和生物纳米系统等技术，可以研究生物分子之间的相互作用和信号传递机制。
同时，研究细胞的弹性形变和变形机制还可以用于研究生物学过程的基础原理，从而对生命活动的控制和调控机理进行深入研究，为新型生物技术和医学科学的发展提供理论支持和实验基础。
综上所述，细胞的弹性形变和变形机制研究是关于生物学控制和调控机制的重要研究领域，对于加深对生命本质的了解和发现新型生物技术具有非常重要的意义。
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1.微应变阶段 2.塑性应变阶 段（位错密度 加大、应变硬 化、恢复。 3.稳态蠕变
动态恢复时应力-应变曲线
亚晶粒、重结晶， 降低位错密度， 发生在高温条件 下。
四、 动态重结晶作用 • 动态重结晶(dynamic recrystallization):是指由
变形作用引起的重结晶作用,使大的颗粒变为细小的新颗粒. 发生的条件是温度大于0.5Tm. • 特征:使大的强硬变矿物晶体变为细小无应变的新颗粒. • 依据动态重结晶形成机理和方式的不同,可以把动态重结晶 作用又进一步划分为颗粒边界迁移重结晶和亚晶粒旋转重 结晶两种类型
(f) Enlargement of the typical foam structure of mmS90, showing the equilibrium grain shapes and generally tight structure without pervasive porosity. The porosity distribution is, however, heterogeneous—although most grain boundaries are almost pore-free, local pockets exist where grain boundaries are covered in scattered fine pores, e.g. in the centre-right of the photograph (see also Fig. 6a and b), XY surface.
•
• • •
具有代表性的几种机械双晶形态特征
• 3.扭折(Kinking) • 当挤压应力轴与滑移面平行或夹角很小(0~30°),
晶体就会发生弯曲,产生了扭折,形成了膝折. • 事实上对于只有一个滑移系的矿物(如云母,滑石, 蓝晶石)或只有少数滑移系的矿物(如长石),扭折是 它们的主要韧性变形机制.
五、高温扩散蠕变
• 1、基本概念 • 扩散蠕变扩散蠕变是一种通过扩散物质的转移而达到
颗粒形态改变的作用，它分为高温扩散蠕变和低温扩散蠕 变。
• 高温扩散蠕变可以分为体积扩散蠕变或晶内扩散蠕变
(Nabarro-Herring)、颗粒边界扩散蠕变(Coble)，是指变形 过程中由岩石或矿物中的点缺陷(空位、杂质)和质点(离子、 原子)的扩散和运动引起应变的作用过程、是一种高温塑 性流动的重要机制。 • 低温扩散蠕变，又称为压溶蠕变，也称为溶解－沉淀蠕变。
• b.亚晶粒旋转重结晶作用(subgrain rotation recrystallization):由动态恢复作用形成的亚晶粒逐渐 旋转,使相邻亚颗粒之间位向差>12°,形成了大角度 边界,形成了新颗粒.
(b)Irregular Qtz2,1 surrounded by fine, equigranular Qtz2,2, XZ surface (mmS80).
库仑剪破裂准则： ������ 问题的提出–岩石 实验中破裂面与应力 圆中最大剪应力作用 面不一致–自然界岩石 实际共轭剪裂面夹角 也不是90° ������ 库仑准则的核心– 剪破裂不仅与剪应力 有关，而且与正应力 有关������ 经验公式
• • • •
库仑剪破裂准则 表达式：τ＝τ0＋μσn τ——剪破裂发生时的剪应力 τ0——当σn＝０时岩石的抗剪强度（又称 岩石内聚力） • ������ 上式可改写成τ＝τ0＋σn·tgυ截距为τ0的 直线方程
4、岩石扩散蠕变的高温高压实验证据
Tullis等对钠长石集合体变形实验结果有力证明, 在 900℃ 和10- 5 s- 1条件下, 当集合体含有w (H2O ) =0.9% 时, 变形以颗粒边界扩散蠕变为主, 其证据如 下: ①样品显示颗粒渐进增大, 而不是维持平衡的动态重 结晶颗粒粒度, 发育矩形而不是多边化的颗粒;②颗 粒内部平均自由位错密度特别低; ③沿颗粒边界有大 量的开口孔隙和裂隙; ④在两种长石组分(An1和An79) 等量混合物中, 许多较大颗粒的核和边缘成分不同 。
• 2.双晶滑动 在晶内滑移时,如果晶体的一部分相对另一部
• 分滑移的距离为单位晶格的非整数倍.其特点是: a 剪切应变是恒定的,其大小严格受地为双晶的几何要求所决 定的. b.滑移的结果造成了相对位移两侧晶体以滑移面为对称面成 镜像对称,即产生了机械双晶. c.双晶滑移也可以产生矿物集合体的形态和结晶方位优选. d.产生双晶滑移的剪应力比产生平移滑移所需要的剪应力高 许多. 平移滑移和双晶滑移是低温条件下塑性变形的唯一的变形机 制.
• a.体积（晶内）扩散蠕变(Nabarro-Herring);在应 力作用下岩石和矿物中的点缺陷和质点的扩散和 运动引起应变的作用过程。
• b.颗粒边界扩散蠕变(coble): • 晶体边界上点缺陷和质点的扩散引起岩石和 矿物变形的过程。由于边界缺陷所需要的激 活能只等于晶格扩散激活能的一半，在低温 范围内颗粒边界扩散占主导地位。而高温条 件下两种扩散机制同时起作用。
2、高温扩散蠕变的控制因素
通过高温高压实验查明了扩散蠕变机制及其影响因素[T , p , E a , R, f (O 2 ) ],从而建立了不同岩石的塑性本构方程：
式中：ε为应变速率； A 为物质常数； Q 为蠕变激活能；R 为 气体常数； T 为绝对温度；σ 为差异应力； n为应力指数； d 为颗粒大小;m 为颗粒指数。应力指数n 值描述了应变速率对应力的
灵敏度： 扩散蠕变n= 1， 位错蠕变n 为3～ 5。m 值则反映了应变速率对 颗粒大小的灵敏度： 位错蠕变m = 0； 晶内扩散蠕变m = 2；颗粒边界扩 散蠕变m = 3。
3、天然变形岩石扩散蠕变的显微构造特征
关于岩石塑性变形机制，人们研究最多的是位错蠕变。近10 年来，已有大量的高温高压实验证实了岩石位错蠕变的发生， 并记载了相应的显微构造特征 。 1）、长英质岩石 天然变形长石中的实例；其证据包括:（1）碱性长石核幔构 造的幔部为不连续的斜长石和钾长石两种成分的亚颗粒；反 映在位错攀移的同时也存在物质的扩散作用；（2）随着主晶 变形的增加，微斜长石中的出溶斜长石域出现重新组合，表 现为出溶斜长石域的拉长及联合增长，在高应变部位，拉长 的出溶斜长石域长度甚至超过了主晶长度；（3）花呢构造 （tweed texture）的加粗及对称性的变化表现为遭受变形最 强的钾长石颗粒显示出最粗的花呢构造。
• a.颗粒边界迁移重结晶作用(grain boundary migration recrystallization):颗粒边界膨胀作用(bulging)和成核作用(nucleation)
导致了晶体重新组织,具有高位错密度的老晶体被细小无应变新颗粒所代 替,在此过程中不需要改变矿物晶体的化学成分.
2）、超铁镁岩石 近年来，Ross等在超镁铁质捕虏体中发现了天然变形扩散蠕 变的证据： （1）细粒相发育碎斑—糜棱结构和镶嵌结构，且镶嵌结构不 具有形态优选方位（SPO），但具有很弱的晶格优选方位 （LPO），颗粒粒度小，呈等轴状； （2）光学显微镜观察表明，熔体以脉、三连点交汇点和斑点 形式存在于异剥橄榄岩和二辉橄榄岩中。电子探针扫描发现， 玻璃（熔体）不仅存在于颗粒[橄榄石、顽火辉石和(或) 透辉 石]三相点和脉中，而且完全沿一些颗粒边界分布（即湿润了 颗粒边界）。
• 5.超塑性蠕变
TEM观察表明石榴石变形以扩散蠕变为主的典型证据有 （图2）：（1）石榴石中石英包裹体内部无应变特征以 及它们的球状外形，表明石榴石内部未发生变形，它们 形状的变化是由于颗粒边界扩散变形过程造成的；（2） 石榴石明显缺乏位错蠕变所具有的光学晶格应变特征， 诸如变形带、重结晶特征、绕包裹体的破裂等。
太行山北段中新生代断层岩 碳酸盐岩区碎裂岩系列断层岩典型显微构造特征 Typical microstructures of cataclasite series in carbonate rock. a 计鹿村北灰质初碎裂岩(单偏光) ;b 蓬头村北灰质碎裂岩(单 偏光)
花岗岩岩体区碎裂岩系列断层岩的典型显微构造特征 Typical microstructures of cataclasite series in granitic rock. a 大河南岩体赵家蓬调和寺农场附近初碎裂岩(单偏光) ;b 王 安镇岩体康家沟村附近碎裂岩(正交偏光)
三、位错蠕变
• 位错蠕变也称为Weertman蠕变:晶体内塑性变 形时应变硬化和恢复作用达到动态平衡时变 形，称之为位错蠕变。 • 应变硬化就是变形晶体内位错密度增大（位 错缠结、交割等）； • 恢复是使变形晶体回复到未变形时的状态过 程，也就是是晶体内位错密度降低的过程 （攀移、交滑移、亚晶粒、动态重结晶）。
断裂带内断层岩的2 期变形叠加(a) 和3 期变形叠加(b)
a 南台石英闪长岩、碎裂岩2 期变形叠加: ①早期碎裂岩(基质是碎基和压溶残余物) , ②晚期碎裂岩(基质是方解石细脉)
(正交偏光) ;b 黄安村北白云岩、碎裂岩3 期变形叠加: ①最早期碎裂岩(碎基和压溶残 余物胶结) , ②、③后2 期碎裂岩(充
第四章 显微构造变形机制（1）
• 天然岩石变形行为主要表现为脆性和韧性，以及介于二者 之间，即脆性向韧性过渡。 • 研究方法：依据岩石变形实验结果，与天然变形岩石观察 研究。
• 一、显微破裂和碎裂流动
• 1.显微破裂作用：发生在矿物晶体规模上破裂作用。
• 从应力—应变的角度上看，岩石或矿物在应力作用下，超 过强度极限时就会发生破裂。岩石的抗剪强度和抗张强度 弱，易于产生这两种裂隙。 • 宏观上的脆性变形为脆性破裂，从微观角度看主要是微破 裂的产生和扩展及有关的碎裂作用。
Griffith理论：材料的强度取决于内部存在的微小裂隙， 在一组无规则取向的裂隙群中，最容易破坏方向上的裂 隙，其周围任意一点上最大张应力分量达到克服材料原 子间内聚力所需要的临界值时，开始扩展和发生破裂。 显微破裂主要有：晶内破裂、晶间裂隙和穿晶裂隙