書????名 | 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)——現(xiàn)代建模和力學(xué)原理 | 作????者 | (美)波拉德(Pollard、D.D.)、(美)雷蒙德(Flecher、R.C.) |
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出版社 | 科學(xué)出版社 | 出版時間 | 2015年11月01日 |
頁????數(shù) | 500 頁 | 定????價 | 168 元 |
開????本 | 特16 | 裝????幀 | 平裝 |
ISBN | 9787030461469 |
Contents
preface pageix
Acknowledgments xi
Chapter 1 Motivations and opportunities 1
1.1 Earthquake hazards in southern California 2
1.2 Radar lineaments on Venus 9
1.3 Faulting in a North Sea hydrocarbon reservoir 11
1.4 Anticracks in southem France 16
1.5 Mountain building on the Colorado Plateau 20
1.6 Concluding remarks 24
Chapter 2 Structural mapping techniques and tools 25
2.1 Geographic coordinates and map projectios 27
2.2 Local coordinates and position vectors 34
2.3 Orientations ofstructural elements 52
2.4 Structural mapping using GPS technology 69
2.5 Concluding remarks 74
Chapter 3 Characterizing structures using differential geometry 75
3.1 The concept and description oflineations 77
3.2 The concept and description of curved surfaces 91
3.3 Applications of differential geometry to structural geology 114
3.4 Concluding remarks 119
Chapter 4 Physical quantities,fields,dimensions,and scaling 120
4.1 Physical quantities and the continuum 121
4.2 Physical dimensions and dimensional analysis 127
4.3 Dimensionless groups and the scaling of structural processes 132
4.4 Scaled laboratory models 143
4.5 Concluding remarks 150
Chapter 5 Deformation and flow 152
5.1 Rock deformation:some observations and a simple description 154
5.2 Evolving gwometry of a structure:kinematic models,velociy models and deformation 158
5.3 Relation between deformation and velocity fields 168
5.4 Velocity fields:the instantaneous state of motion 177
5.5 General results 183
5.6 Concluding remarks 192
Chapter 6 Force,traction,and stess 194
6.1 Concepts offurce and traction 196
6.2 Concept and analysis of stress 207
6.3 State of stess in the Earth 227
6.4 Concluding remarks 241
Chapter 7 Conservation of mass and momentum 243
7.1 Particle dynamics 245
7.2 Rigid-body dynamics and statics 248
7.3 Conservation of mass and momentum in a deformable continuum 260
7.4 Field equations for the elastic solid and viscous fluid 276
7.5 Concluding remarks 285
Chapter 8 Elastic deformation 287
8.1 Estimating rock properties form geological field tests 288
8.2 The idea1ized elastic material 292
8.3 Quasi-static displacement boundary value problems 299
8.4 Quasi-static traction boundaryvalue problems 308
8.5 Elastic properties form laboratory and engineering field tests 319
8.6 Elastic heterogeneity and anisotropy 323
8.7 Concluding remarks 331
Chapter 9 Brittle behavior 333
9.1 Brittle deformation in the laboratory and in the field 334
9.2 Strength of laboratory samples 337
9.3 Brittle fuilnre in a field ofhomogeneons Stress 357
9.4 Brittle fuilnre in a field ofheterogeneous stress 364
9.5 Fracture propagation and fault growth 371
9.6 Concluding remarks 382
Chapter 10 Viscous flow 384
10.1 Rock deformation by viscous flow 385
10.2 Constitutive relations fur isotropic viscpus flunids 386
10.3 Plane and antiplane flow 388
10.4 Viscous flow in layers:mullios and folds 396
10.5 Flow of anisotropic visscous fluids 416
10.6 Concluding remarks 420
Chapter 11 Rheological behavior 421
11.1 Departures from linear viscous flow 422
11.2 Boudinage and the non-linear power-law fluid 423
11.3 Coupling of viscous flow and macroscopic diffusional transport 440
11.4 Continuum properties of composite materials 446
11.5 Anisottopic f1uids and intema1 instability 450
11.6 Concluding remarks 455
Chapter 12 Model development and methodology 456
12.1 Idealization offield observations 457
12.2 Selection of genera1 boundary conditions 462
12.3 A methodology for the practice of structura1 geology 474
12.4 Concluding remarks 477
References 478
Index 497 2100433B
本書提供了一個現(xiàn)代的定量化方法來研究地質(zhì)構(gòu)造。在傳統(tǒng)內(nèi)容基礎(chǔ)上,突出了定量描述方法論,幾何學(xué)和運動學(xué)方法。本書介紹了微分幾何學(xué)地質(zhì)建模:綜合了常規(guī)的地圖空間信息和赤平投影方向數(shù)據(jù)建模,為地質(zhì)構(gòu)造的重現(xiàn)提供了一個有效手段。此版本僅限在中華人民共和國境內(nèi)(不包括香港、澳門特別行政區(qū)及臺灣地區(qū))銷售。
現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)把地球作為一次整體來研究,20世紀60年代出現(xiàn)的板塊構(gòu)造說,就是吸收了地震研究、海洋地質(zhì)調(diào)查和古地碰研究等方面的最新科學(xué)成果,較好地解釋了全球構(gòu)造問題。 至20世紀80年代,地質(zhì)學(xué)已發(fā)展成為...
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)產(chǎn)狀要素是什么意思?
巖層產(chǎn)狀(即巖層的產(chǎn)出狀態(tài),由傾角、走向和傾向構(gòu)成)bed,attitude of巖層在空間產(chǎn)出的狀態(tài)和方位的總稱。除水平巖層成水平狀態(tài)產(chǎn)出外,一切傾斜巖層的產(chǎn)狀均以其走向、傾向和傾角表示,稱為巖層產(chǎn)...
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的章節(jié)目錄
第一章緒論一、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究對象和內(nèi)容二、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究意義三、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究方法第二章 沉積巖層的原生構(gòu)造及其產(chǎn)狀第一節(jié)沉積巖層的原生構(gòu)造一、層理及其識別二、利用沉積巖層原生構(gòu)造確定巖層的頂面...
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評分: 3
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)課程設(shè)計——課程設(shè)計目的是使學(xué)生在全面系統(tǒng)地掌握構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的基本理論、知識的基礎(chǔ)上,著重培養(yǎng)學(xué)生解讀、分析地質(zhì)圖的能力,掌握構(gòu)造地質(zhì)常見圖件的編繪方法,提高學(xué)生分析并解決地質(zhì)構(gòu)造實際問題的能力。 程設(shè)計是通過綜合閱讀南寧幅1/40萬...
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評分: 3
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究緒論課程講義——本講義為構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究緒論學(xué)習(xí),內(nèi)容包括構(gòu)造地質(zhì)學(xué)概述、研究對象和內(nèi)容、研究方法和研究意義。39頁。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)簡介
狹義的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)一般限于形變和變形機制方面的研究。構(gòu)造學(xué)或大地構(gòu)造學(xué)是對區(qū)域性宏觀構(gòu)造演化史的研究,也是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的組成部分。狹義的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與構(gòu)造學(xué)相輔相成,前者的研究是區(qū)域構(gòu)造演化的具體內(nèi)涵,而后者則是前者變形機制的成因環(huán)境和條件的綜合概括 。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)最先是對構(gòu)造要素,即褶皺和斷裂的形態(tài)、變形組合的認識和分析,以及構(gòu)造均勻域區(qū)劃分帶的研究,而后又結(jié)合巖石組合特征,研究演化歷史和變形期次與階段。其核心是構(gòu)造演化的動力機制和成因模式,因而總與學(xué)說、假說相聯(lián)系。
1859年霍爾在研究北美地質(zhì)時,發(fā)現(xiàn)阿巴拉契亞山脈古生代沉積區(qū)具槽形特征。他把這種現(xiàn)象解釋為因沉積重力負荷而致下沉,1873年丹納把這種槽形構(gòu)造命名為地槽,并認為是地球因冷縮而在大陸邊繞出現(xiàn)的塌陷帶。地槽概念的提出標志著現(xiàn)代構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的起點。
1887年貝特朗提出造山旋回的概念。1883~1909年修斯在收縮說的基礎(chǔ)上完成巨著《地球的面貌》,書中突出了地質(zhì)學(xué)的全球觀點,同時還發(fā)展了沉積建造的時空分帶理論,使地槽地臺學(xué)說得以建立,并奠定了20世紀前半葉的地質(zhì)學(xué)研究的基礎(chǔ)。
泰勒1910年討論了歐亞大陸第三紀山脈弧形向南突出,1912年魏格納有關(guān)大陸起源的論述,使大陸漂移思想形成了大陸漂移說。因此,在20年代前后,在地質(zhì)學(xué)中開始了以地槽學(xué)說為代表的垂直論,與以大陸漂移說為代表的水平論有關(guān)主要構(gòu)造運動方式之爭,并把垂直論與大陸位置相對固定相聯(lián)系,稱為固定論,而水平論固有大陸長距離漂移的認識,稱為活動論。
1928年霍姆斯提出地殼以下物質(zhì)熱對流的假說,用以解釋大陸漂移。1930~1933年哈爾曼和范·貝美倫提出的重力與波動說,解釋造山物質(zhì)的運動規(guī)律。
施蒂勒1924年提出了造山期及其同時性,支持了地槽學(xué)說的造山理論。1936年他把地槽進一步劃分為正地槽和準地槽,其后又把正地槽分為優(yōu)地槽和冒地槽。這些研究成果都顯示了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)在造山作用理論與巖石建造學(xué)說等方面的重大發(fā)展,進而使地槽地臺學(xué)說成為20世紀50年代地質(zhì)科學(xué)的主導(dǎo)理論。
在20世紀60年代,由赫斯首先提出的海底擴張說,以及由轉(zhuǎn)換斷層證實巖石圈運動符合描述剛體球面轉(zhuǎn)動規(guī)律的歐勒定律,確立了巖石圈板塊構(gòu)造學(xué),并被譽為現(xiàn)代地球科學(xué)理論的一次革命,從而引起對地質(zhì)學(xué)中原有的基本原則和規(guī)律重新思考和再認識,也促進了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的現(xiàn)代化進程。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)對地質(zhì)體變形機制開展了實驗和定量描述的研究。在20世紀50年代創(chuàng)立了構(gòu)造物理學(xué),60年代,以蘭姆賽為代表,從構(gòu)造形態(tài)幾何學(xué)中發(fā)展了有限應(yīng)變測量,提高了構(gòu)造變形機制的定量研究的實踐性。70年代,地球動力學(xué)的模擬實驗和描述計算,擴大了構(gòu)造成因機制的研究基礎(chǔ)。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)主要研究地質(zhì)體的次生構(gòu)造及其成因和演化,同時也進行構(gòu)造作用環(huán)境的重建和反演的研究,可概稱為改造和建造。它們都是在漫長的地質(zhì)歷史中發(fā)生和形成,并具復(fù)雜多樣的特征。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的次生構(gòu)造都與內(nèi)生地質(zhì)作用相聯(lián)系,這與地球深部作用緊密相關(guān)。巖石圈板塊運動是地質(zhì)構(gòu)造演化的主因,所以對地質(zhì)構(gòu)造的研究盡管有尺度不同和目的不一的差別,但都必須著眼于全球整體的地質(zhì)演化規(guī)律與特定的形成環(huán)境相結(jié)合。
各種構(gòu)造作用主要都集中在上地幔圈層以上的巖石圈內(nèi),因而巖石圈又 稱為構(gòu)造圈。在這里,既有現(xiàn)今的活動構(gòu)造現(xiàn)象,如地震可測量的板塊運動向量等,也有各種已經(jīng)固結(jié)了的構(gòu)造,這種歷史中的構(gòu)造一直可追溯至38億年以前的古老地質(zhì)體中。
持續(xù)不斷的構(gòu)造作用,使地表和地下各種地質(zhì)體發(fā)生形變,如巖層彎曲和斷裂;地表升降造成山脈、高原和盆地;地表遭剝蝕和盆地內(nèi)沉積;巖漿的侵入活動和火山噴發(fā)等,它們都直接間接地由更為廣泛而具體的構(gòu)造運動所引起的。從礦物晶格位錯至造山帶的形成,不同成因環(huán)境和層次的變質(zhì)作用現(xiàn)象,巖漿巖分帶,大陸碰撞區(qū)地殼壓縮隆升和鄰區(qū)的盆地沉積充填,以及地質(zhì)體演化發(fā)展中的構(gòu)造疊加和改造等,都是次生構(gòu)造。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)也研究由構(gòu)造作用決定的原生構(gòu)造現(xiàn)象,如造山帶的位置和形態(tài)、盆地的形態(tài)和分布,各種層次的變質(zhì)作用與分帶,不同成因的巖漿巖侵位和噴出活動條件等的本身特征,都由構(gòu)造環(huán)境所決定,是由先期構(gòu)造造成而又成為后繼構(gòu)造作用的基礎(chǔ)。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與地質(zhì)學(xué)一樣始于對大陸地質(zhì)的研究。地殼構(gòu)造具雙層模式特征,不同深度層次的構(gòu)造變形機制、作用過程和產(chǎn)物有很大的不同,特別是在地下一般為10~15公里深處的脆韌性物性過渡帶上下的差別。其淺部常見脆性構(gòu)造變形,構(gòu)造發(fā)育不均勻;而在過渡帶之下,以韌塑性均勻剪切變形為特征,各類韌性剪切構(gòu)造面一般都很平緩,多強烈置換構(gòu)造和透入性特征。淺部的脆性斷層向下進入韌塑性帶時常產(chǎn)狀變緩。具細粒化重結(jié)晶的糜棱巖則多形成于脆韌性過渡帶附近或更深些。
構(gòu)造變形的各種不同速率和長時間的作用進程,可造成地質(zhì)體的穿時現(xiàn)象,而不同階段的構(gòu)造作用可使構(gòu)造發(fā)生遞進變形或疊加;它們在時空上的關(guān)系,主構(gòu)造期間及遞進變形期內(nèi)的演化序列,又常與沉積作用或巖漿侵位相關(guān),這種具明顯對應(yīng)關(guān)系的主期又稱為構(gòu)造熱事件,它不僅是構(gòu)造變形產(chǎn)物,也是地質(zhì)階段劃分的重要標志,有重要的紀年意義。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)強調(diào)野外實地觀測。其研究精度則隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速提高。20世紀60年代以來遙感技術(shù)的運用,對地質(zhì)構(gòu)造的研究產(chǎn)生極高的效益;采用反射地震技術(shù)研究地殼結(jié)構(gòu),并開創(chuàng)大陸地學(xué)斷面的研究和成囤,所有這些創(chuàng)新技術(shù)和理論,已有可能在更廣闊的范圍內(nèi)研究具體的構(gòu)造單元、區(qū)域構(gòu)造特征、水平運動和制圖。
實驗室內(nèi)的顯微構(gòu)造與組構(gòu)研究、構(gòu)造變形條件的溫度和壓力的測算、古應(yīng)力場重建及古應(yīng)力差值估算等已經(jīng)實現(xiàn)。因此,構(gòu)造地質(zhì)研究的觀測分析手段已是宏觀更宏、微觀更微,使不同尺度的構(gòu)造有可能在成因和演化及運動學(xué)和動力學(xué)上結(jié)合得更好,研究得更深入。計算機數(shù)字模擬則又開拓了為這方面實驗提供可資參考的途徑。
地質(zhì)學(xué)的研究對象是地球。地球包括固體地球及其外部的大氣。
狹義的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)一般限于形變和變形機制方面的研究。構(gòu)造學(xué)或大地構(gòu)造學(xué)是對區(qū)域性宏觀構(gòu)造演化史的研究,也是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的組成部分。狹義的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與構(gòu)造學(xué)相輔相成,前者的研究是區(qū)域構(gòu)造演化的具體內(nèi)涵,而后者則是前者變形機制的成因環(huán)境和條件的綜合概括。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)最先是對構(gòu)造要素,即褶皺和斷裂的形態(tài)、變形組合的認識和分析,以及構(gòu)造均勻域區(qū)劃分帶的研究,而后又結(jié)合巖石組合特征,研究演化歷史和變形期次與階段。其核心是構(gòu)造演化的動力機制和成因模式,因而總與學(xué)說、假說相聯(lián)系。
該教材共十三章,在系統(tǒng)論述構(gòu)造地質(zhì)學(xué)基本理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了各種主要地質(zhì)構(gòu)造(線理、劈理、節(jié)理、褶皺和斷層等)的幾何學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)特征和相關(guān)研究方法,及構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的重要進展,增加了“新構(gòu)造與新構(gòu)造運動”“不同構(gòu)造環(huán)境下的地質(zhì)構(gòu)造組合”“流變學(xué)與巖石塑性變形”等章節(jié),并編制了一套構(gòu)造地質(zhì)學(xué)室內(nèi)實習(xí)圖件附于教材之后。