《现代构造地质学》作为《高等构造地质学》的姊妹篇,秉持“零起点、宽口径和问题导向”的撰写原则,分三册出版。本书为上册——基础理论,主要内容包括:应力与应力莫尔圆、变形、应变与涡度基础、岩石变形(破裂)准则、岩石变形微观机理、岩石流变学等,共计六章。
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总序
前言
第1章 应力和应力莫尔圆 1
1.1 应力 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 应力向量 2
1.1.3 一点的应力状态 4
1.1.4 应力分量与应力张量 5
1.1.5 偏应力与平均应力 8
1.1.6 岩石圈中的应力张量与启示 8
1.2 应力莫尔圆 10
1.2.1 二维应力莫尔圆 10
1.2.2 二维偏应力莫尔圆 11
1.2.3 三维应力莫尔图解 12
1.3 不同层次和构造环境的基本应力状态 13
1.3.1 静岩(水)参考应力状态 13
1.3.2 构造应力与残余应力 15
1.3.3 埋藏和抬升过程的应力状态 16
1.3.4 构造环境与应力状态 18
思考题 19
参考文献 19
第2章 变形21
2.1 概述 21
2.1.1 概念 21
2.1.2 变形分量 22
2.1.3 运动的相对性与变形历史 24
2.1.4 均匀变形与数学描述 25
2.1.5 纯剪切与共轴变形 27
2.1.6 简单剪切与非共轴变形 27
2.1.7 次简单剪切 28
2.2 递进变形 28
2.2.1 递进简单剪切变形 28
2.2.2 递进纯剪切变形 32
2.2.3 递进次简单剪切变形 35
2.3 三维变形与尺度效应 36
2.3.1 一般三维变形 36
2.3.2 变形类型的尺度效应 38
2.4 岩石变形行为的主控因素 39
2.4.1 温度 39
2.4.2 应变速率 40
2.4.3 围压和孔隙流体压力 41
2.4.4 粒径和晶体结构 42
2.4.5 岩石(矿物)能干性 44
思考题 46
参考文献 46
第3章 应变与涡度48
3.1 应力与应变的关系概述 48
3.2 应变 49
3.2.1 相关概念 50
3.2.2 增量应变和有限应变 54
3.2.3 主应变 54
3.2.4 应变分量和应变状态 55
3.2.5 三维应变 56
3.3 应变椭球(圆)及其表示方法 57
3.3.1 概述 57
3.3.2 矩阵与应变椭球 57
3.3.3 应变椭球形态表示法 60
3.4 应变莫尔圆 63
3.4.1 质点线长度变化情形 63
3.4.2 角度变化情形(哈克公式) 65
3.4.3 剪应变情形 65
3.4.4 莫尔图解 66
3.4.5 简单剪切的特征 67
3.5 应变分配简介 68
3.5.1 问题提出 68
3.5.2 概念 69
3.5.3 实验证据 70
3.6 流脊与涡度 71
3.6.1 相关概念 72
3.6.2 流脊 73
3.6.3 涡度与运动学涡度 75
思考题 80
参考文献 81
第4章 岩石变形(破裂)准则83
4.1 岩石变形类型 83
4.1.1 概述 83
4.1.2 岩石变形的基本类型和特征 86
4.2 岩石脆性变形(破裂)理论 88
4.2.1 库仑破裂理论 88
4.2.2 屈特加破裂理论 91
4.2.3 格里菲斯破裂理论 92
4.3 岩石的韧性变形理论 94
4.3.1 悖论与挑战 94
4.3.2 最大有效力矩理论 96
4.4 最大有效力矩理论的莫尔圆包络线 99
4.4.1 莫尔包络线方程 99
4.4.2 包络线的物理含义讨论 99
4.5 不同变形理论的联合 102
4.5.1 岩石变形准则的联合 102
4.5.2 问题讨论 104
思考题 104
参考文献 104
第5章 岩石变形微观机理 106
5.1 概述 106
5.2 脆性变形机理 108
5.3 塑性变形机理 109
5.3.1 缺陷 110
5.3.2 扩散蠕变 112
5.3.3 位错蠕变 112
5.3.4 流变律 116
5.3.5 压溶作用 116
5.3.6 机械双晶 119
5.4 显微构造特征 120
5.4.1 恢复 120
5.4.2 重结晶 122
5.5 分子尺度的塑性变形机理讨论 124
5.5.1 矿物晶体结构和位错 124
5.5.2 α-石英的分子动力学模拟 125
思考题 128
参考文献 128
第6章 岩石流变学基础 130
6.1 岩石流变学基本力学概念 130
6.1.1 力学属性 130
6.1.2 变形属性 131
6.2 岩石破裂与断层摩擦滑动 132
6.2.1 岩石脆性破裂 132
6.2.2 断层摩擦滑动 133
6.3 岩石脆韧性和脆塑性转化 137
6.4 晶体塑性流变机制 139
6.5 岩石流变实验 140
6.5.1 流变实验设备与实验方法 140
6.5.2 稳态流变与非稳态流变 142
6.5.3 稳态流变方程与流变参数求取 143
6.5.4 非稳态流变方程 144
6.5.5 岩石圈主要造岩矿物流变实验进展 145
6.5.6 大陆下地壳基性岩流变实验进展 152
6.6 影响岩石流变的主要因素 154
6.6.1 矿物组分对流变的影响 154
6.6.2 粒度对流变的影响 157
6.6.3 微量水对流变的影响 159
6.6.4 熔体对流变的影响 160
6.6.5 矿物反应对流变的影响 162
6.6.6 先存组构和各向异性对流变的影响 165
6.7 大陆岩石圈流变结构 166
思考题 168
参考文献 168
附录I 糜棱岩与片岩– 片麻岩的比较 179
附录II 野外构造测量和观测 180
II.1 参考方位 180
II.2 面状构造的产状测量 181
II.3 线状构造的产状测量 182
II.4 地质素描 185
参考文献 185
附录III 极射赤平投影 186
III.1 赤平投影原理(下半球赤平投影) 186
III.2 平面的赤平投影 190
III.3 直线的投影 190
III.4 侧伏角的赤平投影 191
III.5 多条直线所在平面 192
III.6 两平面的交线 193
III.7 两面(线)夹角和角平分线 194
III.8 已知视倾角求平面产状 195
III.9 平面和直线的旋转 195
III.10 玫瑰花图 196
参考文献 196
附录IV 符号说明 197
附录V 名词索引 203