石英结晶学优选与应用

石英集合体的结晶学优选可由位错滑移、双晶滑移、定向成核与生长等形成,其中位错滑移是塑性变形岩石中石英结晶学优选产生的最重要的机制。影响变形石英结晶学优选的因素有温度、应变速率、应变、差应力、水、复矿物岩石中各种矿物间的相互作用、初始结晶学方向等。系统总结了石英晶体变形与滑移系,结晶学优选的测量与表达,多种条件下石英的结晶学优选,以及在判断剪切方向、计算运动学涡度、判定变形温度、分析变形历史等方面的应用,并认为应用石英组构作运动学和动力学解析时需与其它微观、宏观现象相结合。     

内蒙古大青山古元古代造山带中-下地壳深熔流变研究

内蒙古大青山地区是典型的早前寒武纪造山带根部岩石出露区,大量下地壳高级变质-深熔岩石中保留了丰富的流变构造样式,是开展部分熔融岩石流变行为研究的天然实验室。本文对内蒙古大青山地区雪海沟和大庙-忽鸡沟构造带内变形岩石开展了宏观、微观构造解析、EBSD组构以及锆石U-Pb年代学研究,并结合前人研究成果,考查了不同构造层次、不同熔融程度岩石的流变特征及其与造山过程的耦合关系。研究结果表明,雪海沟至大庙-忽鸡沟地区体现了造山带地壳结构层次由深至浅的特点。深部构造层次（雪海沟）高级深熔条件下,宏观上以各种形式的浅色脉体参与岩石流变,深熔熔体夹矿物颗粒流形成网状的断续条带状构造。微观上斜长石受扩散蠕变、颗粒边界滑移和颗粒流动影响,一般没有明显的晶内变形组构,CPO（晶格优选方位）发育不明显。在中深部构造层次（大庙-忽鸡沟）深熔作用相对较弱,宏观上形成平行片麻理的较规则条纹/条带构造。微观上斜长石发生位错蠕变,CPO发育明显。此外,角闪石在不同构造层次下均表现出位错蠕变特征,结晶优选方向受深熔作用影响不大。上述变形样式和机制,体现了造山带根部高级变质-深熔岩石在固-液两相介质中,发生水平层状粘-塑性流动变形特点。随后深熔岩石的塑性流动变形伴随加厚地壳的伸展减薄-隆升过程而逐渐硬化并遭受剥露。     

北京云蒙山大水峪韧性剪切带糜棱岩的变形温度

横穿北京云蒙山东部的白垩纪大水峪韧性剪切带的云蒙峡剖面中,主体岩石为花岗质-闪长质糜棱岩,普遍发生了脆性-韧性变形。糜棱岩中的残斑为斜长石、钾长石,基质为斜长石、钾长石、石英、角闪石、黑云母。糜棱岩中一类斜长石基质与斜长石残斑化学成分基本相同,是斜长石残斑机械破碎的产物,未经历动态重结晶。另一类斜长石基质的An值明显高于斜长石残斑的An值,表明此类斜长石基质经历了动态重结晶作用。糜棱岩中钾长石基质的Or值略大于钾长石残斑Or值。本文根据糜棱岩中经历动态重结晶的斜长石基质和钾长石基质,采用二长石温度计估算的糜棱岩韧性变形温度条件为450～630℃。发现随着背离云蒙山岩基的方向,自西而东,大水峪糜棱岩带的韧性变形温度条件有明显的递降现象。     

浙江省花岗岩交代变质过程中一些矿物的作用

对浙江省内花岗质岩石样品薄片在偏光显微镜下鉴定,试图建立矿物学与微构造之间的联系,确定裂隙分布矿物学控制因素,并调查微裂隙与交代变质蚀变之间的关系.薄片显示花岗质岩石主要由斜长石、钾长石、石英和云母组成.其中长石和云母解理发育,在结构上更易于变形,而石英则表现为均质特征,其中的裂隙比其他矿物(长石、云母)中更发育.这些解理和裂隙接纳流体进入并造成交代变质.在此过程中,黑云母被白云母交代而形成石英并释放出钾,这些钾进而交代斜长石而形成钾长石.值得关注的是,一些矿物颗粒边界显现出很少的变形,如钾长石-斜长石边界和石英-石英边界呈现较低程度的颗粒间碎裂,并变得可能比以前更坚硬,这是因为重结晶作用和交代作用胶结了以前的碎裂结构.最后,变形作用影响到整个岩石,为流体通过岩石打开通道,进一步的微裂隙对大规模钾交代变质作用的发生至关重要.研究区内花岗岩的矿物学及裂隙特征表明,交代作用可以作为可靠的构造标志,用以恢复浙江花岗岩现代和古裂隙的几何特征.     

变形石墨对构造- 热过程的定量约束及流变弱化意义

岩石变形过程的精细厘定是构造地质学研究中的难点和重点。石墨是碳的同素异形体，摩擦实验研究表明，增加少量石墨化碳质物能够显著降低岩石的摩擦系数和力学强度，具有固体润滑剂的流变学意义。本研究针对红河- 哀牢山剪切带新生代变形，开展了详细的野外观测和构造解析，针对不同变形- 变质程度的天然含石墨岩石样品，利用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、电子背散射衍射(EBSD)、拉曼光谱方法，开展了详细的显微及亚显微变质与变形构造、矿物晶格优选定向、石墨拉曼地质温度计应用等深入分析。发现深变质岩中，石墨晶体常常与黑云母共生且定向拉伸或生长，呈现出晶质片状、条带状、膝折等变形构造特征；在强烈塑性变形的岩石中，石墨表现出塑性到超塑性流动构造特征；细粒化石墨富集形成微型滑移带/面，承载流变弱化的“干”润滑作用；在低级变质- 弱变形岩石中，石墨有序度低，呈弥散状分布。EBSD组构显示石墨发育柱面、菱面到低温底面晶格滑移系，对应的石墨拉曼地质温度范围为600~500℃、530~460℃、450~400℃。变形石墨的位错滑移系具有与石英位错滑移系类似的演化特征，具有成为变形温度计的潜力。     

西秦岭糜署岭岩体镁铁质微粒包体的特征及成因

糜署岭岩体的岩石组合为灰白色似斑状二长花岗岩-花岗闪长岩-石英闪长岩，其中镁铁质微粒包体十分发育。包体密集成群、成带状分布，个体大小悬殊且有定向性。有的包体具有细粒边，有的见冷凝边；包体与寄主岩石在成分、色率以及组构上多呈弱过渡关系，界线模糊；包体中发育斜长石异常环带及针状磷灰石，常有寄主岩石中的钾长石巨晶(捕虏晶)。这些特征提供了基性岩浆与酸性岩浆混合的证据，也为探讨本区中生代壳幔混合作用和地壳增生提供了信息。     

超高压榴辉岩中绿辉石组构和变形机制研究进展

榴辉岩中绿辉石晶格优选方位(LPO)类型主要有S型(压扁型)组构、L型(收缩型)组构、L-S中间型组构、退火型组构,其中L型和S型组构是绿辉石在超高压岩石中最发育的组构类型.矿物组构的产生与变形机制密切相关,目前还无法解释绿辉石LPO产生和变化的原因.对天然绿辉石变形机制的最新研究进行了评述,包括位错蠕变产生变形绿辉石LPO的传统观点,以及扩散蠕变伴随晶体各向异性生长和空间群转换两种新观点.使用费氏台对大别山双河地区榴辉岩中的绿辉石组构进行了测量,并用电子背散射衍射技术(EBSD)对测量结果进行了验证.结合榴辉岩的显微构造和绿辉石组构特征对大别山双河超高压榴辉岩中绿辉石的变形机制进行了初步探讨,认为其变形机制以位错蠕变为主.     

红河-哀牢山剪切带角闪岩中角闪石变形特征及地震波各向异性

角闪岩作为中下地壳的重要物质组成,其岩石和矿物的变形行为及力学强度表现直接制约着中下地壳力学属性与状态,因此开展对其中重要组成矿物角闪石的变形行为和地震波各向异性研究,具有重要地质意义.以红河-哀牢山剪切带中出露的变形角闪岩中角闪石为研究对象,其中显微构造分析表明,变形角闪岩分别呈现出粗、中粒条带状糜棱岩和细粒条带状超糜棱岩.分别对这3种变形岩石中的角闪石矿物颗粒进行了EBSD晶格优选定向分析和地震波各向异性计算,结果表明3种变形角闪岩中的角闪石呈现出不同取向及典型晶质塑性变形特征,(100)[001]主要滑移系发育,同时发育不同程度的(010)[001]和(110)[001]次级滑移系.我们认为在剪切变形过程中,角闪石双晶滑移和解理面滑移共同作用致使角闪石细粒化.从粗粒到细粒条带状角闪石,随着角闪石颗粒粒度减小,角闪石中AV_p也有逐渐变小的趋势,表明角闪石变形行为、形态优选定向及晶格优选定向共同影响着地震波各向异性.     

湖南道县辉长岩包体的组构与波速各向异性研究及其意义

辉长岩包体的主要造岩矿物斜长石、单斜辉石的组构测定结果表明 :条带状辉长岩的斜长石组构为结晶b轴的优选定向 ,推测其成因是在重力作用占主导并伴有低应力的情况下形成的。宏观呈块状的辉长岩 ,在微观组构上仍有定向线理存在。经由组构、岩石密度、矿物组成计算得到的理论波速各向异性与实测波速得到的一致 ,从而表明地震波的各向异性对矿物组构的强烈依赖性。推测道县辉长岩包体的波速各向异性反映了下地壳地震波的一般特征。其组构特征反映了该区中、新生代下地壳的变形特征。     

辽西兴城—台里韧性剪切带北段变形特征

辽西兴城—台里地区发育系列花岗质岩石,强烈构造变形特征均显示其具有韧性剪切带的特点。对剪切带北段进行详细宏微观构造解析,结合岩石变形强度差异性分析、有限应变测量、石英C轴EBSD测试以及古差异应力值估算等研究,结果表明剪切带内花岗质片麻岩和眼球状花岗质片麻岩具有NEE向左行剪切变形特征,变形岩石为S-L构造岩,应变类型属于平面应变,古差异应力值介于30~40 MPa之间。长石-石英矿物温度计以及石英C轴EBSD组构指示剪切带以中低温变形为主,温度在400℃~500℃,属绿片岩相变质,具中-低温韧性剪切带特征。韧性剪切带内普遍存在变形分解现象,弱变形带内岩石残斑含量较高,眼球状构造和S-C组构较为发育;强变形带岩石残斑含量较低,剪切面理较为发育,糜棱面理发育较弱或者不发育。     

冻土的蠕变及蠕变强度

基于试验，本本讨论分析了冻土三轴蠕变规律及温度和围压对冻土蠕变强度的影响，给出了土蠕变及蠕变强度随时间降低的方程式，进而提出了冻土蠕变强度的物型屈服准则。通过改变参数可将冻土的瞬时强度准则与冻土的瞬时强度准则与冻土的蠕变强度准则统一为同一个方程描述。     

石膏角砾岩蠕变特性试验研究

对石膏角砾岩进行了单轴、三轴蠕变试验,获得了不同围压下的蠕变曲线。对其蠕变特性进行了综合分析,结果表明,其蠕变具有非线性及加速蠕变特性,而且不同围压对蠕变的影响很大。根据试验结果,按遗传蠕变理论建立了石膏角砾岩的非线性蠕变方程,该方程能描述石膏角砾岩的非线性及加速蠕变特性,通过回归分析,确定了蠕变参数数值。     

冻结黄土的拉伸蠕变特性

本以为依据揭示饱水冻结黄土拉伸蠕变过程的若干特点。拉伸蠕变同样具有两类三阶段性质，与压缩蠕变相比，拉伸非衰减蠕变的总变形小，第Ⅲ阶段变形的比例不大，历时短，不论土温高低最终均发生脆性破坏，根据应变速率－时间曲线特征提出拉伸蠕变方程，对第Ⅲ阶段变有较好的表述。     

三峡库区马家沟滑坡滑体粗粒土蠕变试验研究

为进行滑坡建模和数值模拟的需要,针对三峡库区马家沟滑坡滑体粗粒土开展了三轴蠕变试验,研究了不同围压、不同应力水平下滑体土的蠕变变形规律。试验表明,滑体粗粒土具有明显的非线性蠕变特征,蠕变过程可分为减速蠕变和匀速蠕变2个阶段;围压和应力水平对蠕变速率和蠕变阶段划分有重要影响。采用应力-应变关系为指数函数,应变-时间为幂函数的Singh-Mitchell（简称S-M）蠕变模型描述粗粒土的蠕变特性,与试验数据对比表明,S-M蠕变模型与试验结果具有较好的一致性,能很好地描述该粗粒土的蠕变特性。     

软黏土蠕变试验及其经验模型研究

针对湖南竹城公路路基软土开展了系统的三轴固结不排水蠕变试验,得到不同围压、不同应力加载等级下的全过程蠕变曲线。进而通过“陈氏加载法”得到分别加载下蠕变曲线和应力-应变等时曲线。以围压100 kPa为例,得出应力-应变关系采用幂函数,而应变-时间关系采用双曲线关系的蠕变方程。对比分析表明,该蠕变方程较Singh-Mitchell模型、Mesri模型更适应试验数据,能够更好地反映和预测该软土的蠕变特性。     

k0固结条件下淤泥土排水蠕变特性研究

利用室内试验研究土体蠕变特性时,因受试验条件限制较少开展土体的排水蠕变特性试验研究。对于先还原土体的先期固结条件,然后再开展土体的三轴排水蠕变特性试验的研究更少。为此,以淤泥土为研究对象,通过 固结三轴排水蠕变试验探讨了饱和淤泥土在轴向加载和侧向减载条件下的排水蠕变特性。由试验数据可知：排水条件下,两种应力路径的轴向蠕变规律基本一致,体积应变明显小于轴向应变,且随时间的延长呈现一定程度的剪缩与剪胀交替性。首次利用三单元力学模型推测出淤泥土的蠕变起始时间为施加偏应力荷载后的100～200 min之间。提出淤泥土蠕变系数的概念并总结其变化规律,得知淤泥土的蠕变系数与偏应力水平密切相关,即不论围压及加载方式如何,蠕变系数均随应力水平增大而增大,且基本呈直线关系,而与前期固结围压大小、蠕变荷载施加方式关系不大。最后提出了淤泥土蠕变本构模型建立的思路,即用南水双屈服面模型描述瞬时变形量和用蠕变经验公式描述蠕变变形量相结合的方式来建立蠕变本构模型。     

隧道衬砌结构三轴压缩蠕变特性试验研究

使用MTS-815液压伺服系统对隧道衬砌的混凝土试件进行了三轴压缩蠕变试验,当压缩蠕变强度达到混凝土试件抗压强度的85%时进入加速蠕变阶段。分析了隧道衬砌混凝土三轴压缩蠕变变形的特点,确定采用摩尔-库仑准则和Burgers模型串联组合而成的黏弹塑性模型可以合理地描述衬砌混凝土的蠕变特性。组合模型的黏弹性状态与Burgers模型一致,塑性状态与Mohr-Coulomb模型一致,它不仅能够反映衬砌结构蠕变的全过程,且能模拟材料的黏弹塑性变形特性,解决了典型Burgers蠕变模型只能描述黏弹性蠕变的缺陷。同时也研究了三轴试验条件下组合蠕变模型参数的求解方法,得到隧道衬砌混凝土的蠕变参数。     

重塑黄土三轴蠕变特性研究及模型分析

采用SR-6型三轴蠕变仪对陕西省泾阳县某边坡重塑黄土进行了一系列室内三轴固结排水蠕变试验,着重研究了90%压实度下重塑黄土在不同含水率与围压下的蠕变特性,并依据试验资料建立了两种经验蠕变模型。结果表明：该地区黄土具有明显的流变特性,总体呈非线性衰减蠕变;围压与含水率均对蠕变特性有着显著的影响,土样在小围压、大含水率的条件下蠕变现象明显且蠕应变较大;同等荷载增量引起的应变增量的突然放大,预示着该级荷载已经超过土体的屈服应力值,土样产生黏塑性变形;两种模型的建立均能恰当地描述土体在20% ~ 65%偏应力水平下的蠕变特性,且模型简单,参数易得。     

营口软土的固结不排水剪切蠕变特性

利用自行改装后的三轴蠕变仪对海相沉积的营口软土进行蠕变试验,获得了在不同围压、不同偏应力条件下的剪切应变与时间关系数据。分析表明:(1)固结不排水蠕变中没有体积变化,不同偏应力下剪切蠕变可用对数形式表达;(2)固结不排水剪切蠕变在低应力水平下表现为线性粘弹性,而高应力水平时则具非线性的特性。由此,提出了描述软土蠕变规律的Singh-Mitchell经验模型和五参数的广义Kelvin模型,并确定了相应的模型参数。与试验数据拟合发现:Singh-Mitchell经验模型对应力水平为20%~80%时具有较高的拟合精度;Kelvin模型中的变形模量和粘滞系数均不为常数。     

堆石蠕变机理分析与颗粒破碎特性研究

根据大型压缩仪完成的堆石蠕变试验,结合颗粒破碎测试试验,对蠕变产生的机理进行了简要的理论分析,在力的作用下,细化破碎的堆石颗粒滑移充填孔隙是发生蠕变的重要原因。堆石颗粒的破碎可分为对应于主压缩变形的颗粒破碎和伴随蠕变变形的颗粒破碎。颗粒破碎引起堆石级配的细微改变,从而形成后期变形。