前已叙及,构造运动是长期而缓慢的。正是这种缓慢的构造运动,在数百万年乃至上亿年的累积作用下,使坚硬的、厚度和体积巨大的岩石圈发生变形、变位,使水平岩层变成倾斜岩层、直立岩层、倒转岩层,甚至弯曲、揉皱(褶皱)以及错断的七零八碎(断裂)。
岩石的变形与其他物体变形一样,一般都经过弹性变形、塑性变形、断裂(脆性)变形三个阶段:
1.弹性变形
岩石受外力(不超过弹性极限)发生变形,当外力去掉后变形立即消失,这种变形即为弹性变形。地震时所产生的弹性波(地震波)即属于这种性质。弹性变形在地壳岩石中不留任何痕迹,所以对研究地质构造来说,意义不大。
2.塑性变形
岩石受外力(超过弹性极限)发生变形,当外力消失后,不能恢复原来形状,而形成永久性变形,但仍然保持其连续完整性,这样的变形称为塑性变形。褶皱构造就属于塑性变形。
3.断裂变形
岩石受外力达到或超过岩石的强度极限(破裂极限)时,岩石内部的结合力遭到破坏,产生破裂面,失去了它的连续完整性,这种变形即为断裂变形。如地壳中广泛存在的各种断裂构造。
由于岩石性质不同,有脆有塑,其变形性质也不相同。一般说来,脆性岩石当外力作用达到一定程度,即由弹性变形直接转变为断裂变形,没有或只有很小的塑性变形。塑性较大的岩石,当外力作用增大,超过岩石的弹性极限时,则由弹性变形转变为塑性变形;再继续施力,就会产生断裂变形(图13-5)。
岩石变形除了与岩石本身的软硬等性质有关外,更重要的还与岩石所处的外界条件有关。如埋深、围压、温度三者增加时,岩石的塑性必然增加;应力作用时间越长变形也越大。应力状态对岩石变形也有很大影响,当岩石受到张力时,会使岩石脆性增强,最容易发生张断裂;而当岩石受到压力时,岩石塑性相应增强,这时易产生剪切裂隙。
岩石变形和变位的产物称为地质构造。最基本的地质构造有褶皱和断裂。
图13-5 大理石柱塑性实验
(据Paterson)