构造变形流变场分配多尺度数值模拟研究

流变场分配(flow field partitioning)现象在自然界高应变岩石中十分常见。传统的基于固体连续变形机制理论的变形分析中,流变场分配问题往往被忽略,致使应变带中流变场如何分配一直都缺乏深入认识。Eshelby阐述了嵌入均匀介质中的椭球体内流变场的数学方法,为探讨流变场的分配奠定了理论基础。本文从固体连续变形机制入手,重点介绍基于Eshelby理论的多尺度数值模拟思路和方法,探讨流变场分配问题。模拟结果表明:嵌入基质中的椭球体内分布的流变场主要取决于椭球体与基质间的相对流变强度,椭球体的相对流变强度越低,其变形越接近于简单剪切,且有限应变积累越快。模拟还揭示,不同流变强度的椭球体内模拟拉伸线理和面理产状的总体格局反映基质流变场特征。由此得到以下结论:(1)在流变场分配现象显著的区域,局部小尺度上应变、涡度测量分析结果无法直接揭示区域流变场运动学边界条件,对这些区域的构造变形分析必须是多尺度的;(2)基于Eshelby理论的以实质变形组构为约束的多尺度数值模拟分析,能更为合理地揭示高应变岩石中流变场的分配。     

石英C轴组构指示北大别造山后伸展期中-下地壳流变形式

造山带中-下地壳韧性流变形式反映深部岩石圈构造活动形式,是造山带深部岩石圈运动学及动力学研究的重要内容。前人对板块俯冲阶段造山带中-下地壳流动开展了较为深入的研究,但对造山后伸展期中-下地壳流变形式及其深部动力学认识不足。本次工作对北大别造山后伸展期中-下地壳岩石开展了详尽的构造观察和石英C轴组构分析,研究造山后伸展期中-下地壳流变形式。本次研究表明,中-下地壳流变带内岩石变形从边界区域的简单剪切变形为主导逐渐转变为在核部区域以纯剪切变形为主。流变带内部岩石变形特征表明北大别中-下地壳流变带的流变形式是介于活动边界条件下的透入性剪切流动和固定边界条件下韧性垮塌流动的过渡形式。这一流变形式可能是深俯冲太平洋板块的绕屈回撤和加厚造山带地壳活化韧性垮塌叠加的结果。