岩石的流变性质以及对一些地址构造的流变学解释

摘要

地质构造是岩石体(层)受力变形的现象,岩石的变形程度不仅与受力大小有关,还与作用力的持续时间有关.当时间因素加入到应力-应变关系之后,问题就进入流变学领域,岩石的蠕变和松弛就是流变学概念.对地质构造的考查表明:岩石强烈变形是在低于岩石强度的应力条件下,低于变质作用的温度条件下,但在足够长的持续时间条件下形成的.为探讨时间因素的具体影响，本文介绍两个与岩石流变性相关的马克斯威尔(Maxwell)模型和凯尔文(Kelvin)模型，导出这两个模型的本构关系，给出了这两个本构关系的微分方程解，代入真实岩石的力学参数（杨氏模量和剪切模量），得到一般岩石的马克斯威尔松弛时间和凯尔文延迟时间。这个时间大约是32000年。参照这个时间推断，如果岩石的变形量达到原尺度的一倍作为构造运动的发动阶段，达到原尺度的10倍作为构造运动的强烈阶段。那么，所需要的时间分别需要10万年和百万年。这个时间在地质上是可以接受的。如果构造运动停止下来，岩石内部应力的消除大约也需要这么长的时间。由此可见，造山带中的岩石体不太可能达到标准的静流体状态，总有明显的差应力，也有构造力的残余。那里的深度计算不能用压力除以比重的公式获得。