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岩石形变的原因
来源:自然资源和规划局  发布时间:2025-04-08 14:23:06  作者:   编辑:

由构造板块相互作用产生的力所形成的基本地质特征,被称为岩石构造或地质构造。岩石构造包括褶皱(波状起伏形态)、断层(岩石体沿其发生相对滑动的破裂面)、节理(裂缝),以及与变质岩相关的小型构造。

一、应力:使岩石发生变形的力

从日常经验可知,要是门卡住了,你就得花费能量——也就是用力 —— 能把它打开。地质学家用 “应力” 这一术语来描述使岩石发生变形的力。只要作用在岩石体上的应力超过其强度,岩石就会发生变形,变形方式通常包括以下一种或多种:褶皱、流动、破裂或断层活动。

应力的大小不仅取决于所施加力的大小,还与力所作用的面积有关。例如,当你赤脚在坚硬地面行走时,身体的作用力(重量)会分布在整个脚底,因此作用在脚底任意一点的应力都较小。但如果你踩到一块尖尖的小石头(哎哟!),脚底接触该石头的那一点就会产生很高的应力集中。由此可见,应力可以理解为衡量特定面积上所受力大小的物理量。

当应力在各个方向上均匀施加时,这种应力被称为围压。与之相对,当应力在不同方向上施加的大小不均等时,则被称为差异应力。我们将探讨三种类型的差异应力:

1. 压应力

如同将岩体置于虎钳中挤压般的差异应力,被称为压应力。压应力最常与板块汇聚边界相关。当板块发生碰撞时,地壳通常会在水平方向缩短、在垂直方向增厚。经过数百万年的时间,这种变形会形成山地地形。

2. 张应力

将岩体拉开或使其伸长的差异应力,被称为张应力。在板块彼此分离的板块离散边界沿线,张应力会使岩体发生拉伸并变长。

3. 剪应力

差异应力还可能使岩石发生剪切作用,即岩体的一部分相对于另一部分发生移动。这种剪切作用类似于扑克牌组顶部相对于底部移动时,每张牌之间发生的滑动。剪应力引起的岩石小规模变形,会沿着密集分布的平行软弱面发生,例如片理面和显微破裂面 —— 在这些面上,滑动会改变岩石的形状。与之不同的是,在转换断层边界(如圣安德烈亚斯断层),剪应力会导致地壳的大型块体沿水平方向彼此滑动。

二、应变:由应力引起的形状改变

当水平分布的沉积岩层被抬升并倾斜时,其朝向会发生改变,但形状通常得以保留。差异应力也可能改变岩体的形状,这种改变被称为应变。

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