渐进变形

变形岩石从初始状态变化到最终状态，总要经历一系列的变形阶段。是无数个瞬间增量应变逐渐累积成有限应变或总应变的过程。这一阶段的整个过程称为渐进变形。在变形史上的任何时刻，应变的性质都可以分解为两部分:一部分是已经发生的有限应变；另一部分是正在发生的无穷小应变，它们之间的关系如图2-4-1所示。在应变椭球中，一个轴被拉长，另一个轴被缩短，被不可拉伸的线分成两个区域(λ = 1):一个区域是所有线被拉长的地方；另一个区域是该区域的所有线路都被缩短了。正在发生的无穷小应变椭圆也有一个长轴和一个短轴，无穷小不可延伸线被分成同样的两个区域。增量应变(I)叠加在有限应变上可以产生四个不同的应变带。

渐进变形过程中，根据有限应变椭圆和无限小应变椭圆的主轴方位是否发生变化，可分为渐进* * *轴渐进变形和非* *轴渐进变形。

图2-4-1某变形阶段有限应变和无限小应变叠加关系图

(据拉姆齐1967)

1 ——有限应变线已被拉伸，无限小应变正在被压缩；2—有限应变线已被拉伸，并继续以无限小的应变拉伸；3-有限应变线被缩短，无限小应变被拉伸；4-有限应变线被延伸，无限小应变继续缩短。

f-有限应变；I——无限小的应变；++ ve—-正应变区；-ve-负线性应变区；ε-应变率；λ-主应变

纯剪切变形是* * *轴的典型递进变形，在其变形过程中，有限应变主轴的取向始终与无限小应变主轴的取向一致。在* * *轴的渐进变形过程中，不同方向的线段具有不同的应变演化历史，因此应变椭圆被划分为四个不同的应变区(图2-4-2a):

(1)带1中1A区域:线段继续拉长；

(2)带1中的1b区:线段前期缩短，后期延长，最终超过原长度；

(3)2区:线段前期缩短，后期延长，但不超过原长度；

(4)3区:线段不断缩短。

图2-4-2 * * *轴递进变形过程中不同方向线段的应变演化和褶皱中硬夹层的递进变形。

A-* * *轴逐渐变形，1a的线段不断拉长；1b的线段前期缩短，后期拉长，最终超过原长度；带2前期缩短，后期延长，但未超过原长度；带3线继续缩短；B—挤压褶皱中硬夹层的递进变形，不是多期变形。

由于变形过程中有限应变和无限小应变的叠加，应变线具有不同的应变性质，因此将其视为两阶段变形的产物是错误的。如果层理挤压形成的褶皱中有硬岩层，硬岩层会在褶皱转折端形成肠状褶皱，在翼部形成石香肠构造，而翼部与转折端过渡处的应变历史会先缩短后拉伸，从而形成断裂褶皱或孤立的褶皱转折端(图2-4-2b)。

简单剪切是典型的非* *轴渐进变形。在非* *轴渐进变形过程中，有限应变主轴的取向与无限小应变主轴的取向不重合，其应变椭圆也可分为四个应变历史不同的区域。这四个应变区的应变线的应变特征与沿* * *轴渐进变形的四个区不同，沿非* * *轴渐进变形产生的四个区对主应变轴具有明显的不对称分布特征。

图2-4-3岩石中纯剪切和简单剪切渐进变形形成的结构单元的几何特征

(根据Passchier等人，1990)

在现场常见的S形张拉整体节点，大多是非* *轴渐进变形和非均匀变形。因此，根据岩石中组构元素的对称性，有时可以确定流动的性质是* * *轴向还是非* *轴向。在简单剪切过程中，在大残留光斑边缘形成的压力影分布是“不对称”的，这是因为压力影中的细基体材料因旋转而偏离拉伸主轴。然而，在纯剪切过程中，它们总是平行于主拉伸轴(图2-4-3a)。被应时或其他深熔浅色矿脉充填的拉伸裂纹一般垂直于主拉伸轴延伸(图2-4-3b)。如果流动保持非* *轴状态，随着变形的进行，这些矿脉的新断面仍会向这个方向发展，但旧断面可能会发生旋转，导致张性裂缝呈S形分布。

高级变质岩中所见的递进变形效应与其变形历史中任何时刻的流动特征有关，实际上是所有不同流动模式的“总和”。如图2-4-4所示，最终的有限应变是4Ma以来岩石渐进变形的结果，但变形不同阶段的流动参数(如涡流强度和拉伸比)是不断变化的。在1.64Ma的初始阶段，纯剪切流变形控制了该阶段的变形历史，但3 ~ 4 Ma以后的历史转化为简单剪切。

图2-4-4岩石中"流"的变形演化过程

(根据Passchier等人，1990)