根据石英自由位错密度估算差异应力值

发布网友发布时间：2022-06-05 03:12

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热心网友时间：2023-11-05 20:05

透射电子显微镜衍射技术的采用，使对变形岩石的研究进入了超微观。借助透射电镜直接观测发生强烈塑性变形石英晶体的超显微构造，获得晶格位错的图像，并运用晶体电子衍射理论基础上的位错反差理论来论述和解释。

选取焦家、新城、河东，夏甸、原疃等地的样品，制样后在Philips-400透射电子显微镜下观察，其位错组态类型和结构特征综述如下：

1.位错：线性缺陷，以位错线形式表现出来。在位错的高密度区自由位错紊乱分布，形成位错缠结（图版Ⅵ-3），是岩石变形未达稳态、伴随应变硬化作用的产物。在均匀分布区位错可呈弯曲状、网状、环状以及“人”和“三结点”结构（图版Ⅵ-4），代表稳态条件下形成的位错。

2.位错壁及亚颗粒边界；面状缺陷，为岩石稳态流动过程中恢复作用的标志。位错壁以几种形貌的位错群组成；由互相平行排列的位错，即位错列组成；由互相平行排列的位错环组成；由不同方向位错相交而成的位错网组成（图版Ⅵ-5）。由上述几种位错壁所包围的颗粒为亚颗粒，颗粒内位错呈网状且较均匀分布以及其它“多边化构造”的存在（图版Ⅵ-6），反映岩石的恢复作用。

以上位错组态说明变形是一种由非稳态变形向稳态变形演化的过渡类型，处于动态恢复的初始阶段，反映岩石变形是在中深中高温条件下进行的。为进一步了解断裂变形的程度，根据应力和位错密度的关系，估算断裂活动时差异应力的大小。

Takeuchi Argou（1976）从位错理论出发，指出位错密度与差异应力之间的关系为

（σ₁-σ₂）=αμbρ^0.5

式中α——材料常数，μ——剪切模量，b——柏格斯矢量，ρ——位错密度。

Weather等（1979）根据石英的实验资料，指出式中a=3，μ=44×10⁸Pa,b=5×10^-8cm，那么上式为

（σ₁-σ₂）=6.6×10^-5ρ^0.5

式中（σ₁-σ₂）单位为10⁸Pa，ρ为cm²。

位错密度ρ是以每单位面积内位错数目来确定的，根据5个样品透射电镜的超显微照片内位错数，分别计算出位错密度数值ρ，采用上述经验公式，计算出差异应力值，所得结果如表5-3。