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(一)基本变形方式
岩石变形最基本的形式是线变形和角变形。它们组成了五种基本的变形方式(图3-10)。
◎拉伸(extension):指在张应力作用下的线变形。岩石沿受张应力作用的方向被拉伸,所以它的线应变的方向与最大主应变轴的方向一致。
◎压缩(compression):指在压应力作用下的线变形。岩石沿受张应力作用的方向被压缩,所以它的线应变的方向与最小主应变轴的方向一致。
◎剪切(shear):指在简单剪切作用下的剪变形,使岩石被剪切错动或形态发生变化。
◎弯曲(bending):指在沿岩石长轴方向的压应力作用下或是在弯梁作用下产生的变形,致使岩石发生弯曲。在发生弯曲变形的岩石内部存在一个中和面,表现为既不拉伸,也不压缩;在中和面外侧表现为拉伸变形,在中和面内侧表现为压缩变形。
◎扭转(torsion):在岩石的两端,与轴线垂直的平面上各作用一对大小相等、方向相反的力偶所产生的变形,称为扭转变形。这种变形是比较复杂的,与岩石轴线平行的一系列直线都发生了歪斜,在与岩石轴线垂直的一系列横截面上都存在着剪切力,致使岩石发生剪变形。
图3-10 岩石的五种基本变形方式
(二)均匀变形和非均匀变形
上述五种变形方式可归结为均匀变形和非均匀变形两种类型。
◎均匀变形(homogeneous deformation):岩石的各个部分和变形性质、方向和大小都相同的变形,称为均匀变形。其特征是:原来是直线,变形后仍然是直线;原来是互相平行的直线,变形后仍然互相平行。拉伸、压缩和剪切三种变形属于均匀变形。根据变形过程中应变主轴的空间方位是否发生变化,可将均匀变形分为非旋转变形和旋转变形两种。前者指变形过程中,应变主轴的空间方位始终保持不变,包括拉伸变形和压缩变形;后者指应变主轴的空间方位在变形过程中发生了改变,如剪切变形。
◎非均匀变形(heterogeneous deformation):岩石各点变形的方向、大小和性质是变化的,这种变形称为非均匀变形。弯曲和扭转属非均匀变形。
在讨论岩石变形时,常将整体的非均匀变形近似地看做是若干连续的局部均匀变形的总和,如图3-11所示,就整体的弯曲变形而言,属于非均匀变形,但各个局部可以近似地看做是均匀变形,而且任意两个相邻的小圆所反映的变形方向、大小、性质的差别是不明显的。