两类榴辉岩的石榴石变形特征差异——来自TEM研究的证据

大陆碰撞造山带中超高压榴辉岩从变形程度上通常可以分为面理化榴辉岩和块状榴辉岩两类。本文利用透射电子显微镜对中国大陆科学钻探主孔岩心中面理化榴辉岩和块状榴辉岩的石榴石变形特征进行了比较研究。结果表明:(1)面理化榴辉岩中石榴石的位错密度比块状榴辉岩中石榴石的位错密度高大约3个数量级,位错密度达1.2×1010/cm2。并且有水分子团与高密度位错共存,表明主导石榴石发生强烈塑性变形的机制为水弱化的位错滑移。(2)块状榴辉岩中石榴石的位错密度低,没有观察到水分子团,虽然在局部发现有位错网,但总体上仍呈刚性。(3)两类榴辉岩的石榴石中占主导地位的位错滑移系都是1/2<111>{110},其次为<100>{010}。本文对变形石榴石晶体中水的赋存状态、水弱化机制及变形石榴石形态优选方位与晶格优选方位不协调问题进行了讨论:(1)水在石榴石晶体中有三种可能赋存状态:第一种是吸附于位错管道中的极化水分子;第二种是通过晶体表面以及位错管道扩散进入晶格的间隙水分子;第三种是以4OH-替代SiO44-形式的结构水。(2)石榴石水弱化机制有两种可能:一种是水弱化促进的位错滑移机制,在面理化榴辉岩石榴石的塑性变形中起主导作用;另一种是水弱化促进的扩散和颗粒边界滑移机制,在面理化榴辉岩石榴石的塑性变形中只起次要作用。(3)变形石榴石不产生明显的LPO是由其晶体结构本身特征所决定的,并不能排除其主导变形机制仍然是位错滑移的可能性。     

石英单晶滑移系可动性与主应力(σ_1)取向的关系

本文通过一组c轴与主应力(σ_1)夹角ψ不同的人工合成石英单晶体定向样品的实验变形,研究了主应力取向对石英晶体滑移系开动的影响。研究表明,主应力取向对石英晶体滑移系的可动性有明显影响:在450—650℃温度,300—500MPa围压条件下,当ψ=0°时,石英滑移系不开动;ψ=90°时,(001)[100]、(011)[111]等底面或锥面的滑移系有微小动作;ψ=45°时,石英晶体滑移系可动性最好。在这种温度压力条件下,石英晶体的位错沿开动的滑移系运动是石英产生塑性变形的直接原因。     

2008年汶川地震破裂的滑移向量

估计同震滑移向量对于认识和理解破裂方式和破裂过程具有重要意义。2008年汶川大地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带的中央断裂和前山断裂上各形成了一条长250 km和72 km的地表破裂带。地震发生后至今,已经发表了大量有关同震位错沿破裂带分布的论文和报告,但绝大部分都仅仅是破裂的走向位错和垂直位错,极少有同震滑移向量的报道。这不仅是因为野外难以直接测量到水平缩短量(或拉张量),而且还因为这些走滑位错实际上是视走滑位错,部分或全部来自水平缩短或拉张。因此,仅仅根据视走滑同震位错和垂直同震位错估计的同震总滑移量肯定包含了相当大的误差。尝试利用据不同走向参考线测量到的一组(两个以上)视走滑位错来计算水平滑移向量的这一新方法,获得了中央破裂带上的7个水平同震滑移向量,并结合垂直位错量进一步计算了走滑、倾滑和水平缩短三个同震滑移分量以及断层倾角和破裂面上的同震滑移向量,综合出露破裂面的擦痕所指示的滑移向量,并对比根据矩张量解获得的震源深度的滑移向量,得出以下认识:(1)破裂南段的地表滑移向量的方位角明显小于震源深度滑移向量的方位角,表明在破裂从震源向地表传播过程中破裂面上的滑移向量发生了逆时针旋转;(2)滑移方位角向北东方向逐渐增大,表明地平面上水平滑移向量表现出顺时针旋转的趋势,而且在破裂向北东方向传播过程中近地表的走滑分量逐渐减小而倾滑分量逐渐增大;(3)几乎在每一个观测点倾滑分量都大于走滑分量,表明汶川地震的破裂方式在任何地点都是以逆冲运动为主;(4)破裂面倾角在10.4°～64.7°,平均值为41°,与天然破裂露头和探槽揭示的结果基本一致;(5)滑移向量沿破裂带的分布显示,走滑分量中段大而两端小,倾滑分量则相反,中段小两端大。     

淮北刘桥煤矿砂岩中石英光轴组构特征

研究煤系地层砂岩中石英碎屑颗粒光轴（ｃ）的组构特征,发现石英碎屑颗粒光轴（ｃ）极密优选方位与区域构造线方向十分吻合。由于砂岩中非等轴状的刚性石英碎屑颗粒在构造应力的驱动下,相对于韧性杂基（基质）发生机械旋转而形成的,是石英针状取向假说的一个很好的例证。     

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。     

ψmin快速换算表

利用旋转针台在锥光下测定2V,使用诺布尔设计的选转法,可以避免用马拉尔公式引起微尺目镜的系统误差和微尺目镜刻度不准确等缺点。在测定光轴角的实际运用中,使用两光轴间夹角的余角(ψmin)最为方便。ψmin是针轴旋转时最小角,它由测量的针轴(R)与测量的物台刻度(λ)两个已知参数计算。计算ψmin方法有多种,例如图解法(邓万明,1981)和计算图(王三学,1984)公式等,但各有优劣。图解法中,“λ”仅有20°、25°、30°、35°、45°和60°几条曲线供查,其余则要内插估读,使用受到限制。若用新发明的计     

雪球状石榴子石变斑晶的形成机制:以南迦巴瓦地区雅鲁藏布江缝合带西侧石英片岩为例

雅鲁藏布江缝合带米林地区的石英片岩糜棱岩化强烈,线理及面理构造发育。S-C组构、"σ"残斑以及不对称褶皱等指示了上盘相对下盘向NW下滑的剪切运动趋势。电子背散射衍射(EBSD)测试结果表明:雪球状石榴子石变斑晶边部面理(S2)中石英包裹体晶格优选方位模式图指示的运动指向与石英岩基质面理(或外部面理;S3)中石英包裹体晶格优选方位模式图指示的运动指向一致,都是上盘向NW正滑。然而,雪球状石榴子石的核部(S1)石英包裹体优选方位(LPO)模式图指示相反运动指向。能量色散显微分析(EDS)测试结果表明石榴子石的成分环带显示连续生长环带特征。连接石榴子石核部面理(S1)可以恢复得到石英岩早期不对称褶皱形状的面理轨迹。这些说明文章样品中雪球状石榴子石变斑晶是生长在不对称褶皱之上的。此过程主要是剪切方向发生了旋转,而不是石榴子石自身旋转。这种雪球状石榴子石变斑晶的存在说明南迦巴瓦地区雅鲁藏布江缝合带西侧岩石最初经历向SE的逆冲作用,后期经历由SE向NW的拆离滑脱事件。     

ψ_(min)计算图

用旋转针台在锥光下测定矿物的2V时,如不用马氏常数,则须用公式tanψ_(min)=sinR·cotλ计算ψ_(min)角。式中R和λ角为实测结果。该公式已有的计算图仅有λ=20°,25°,30°、35°、45°和60°几条曲线,使用不便。为此,作者设计绘制了一个λ可为60°以下任意角度的计算图(图1)。从这个计算图实测的ψ_(min)角与用公式直接计算的ψ_(min)角的对比(表1)来看,图解法的结果是令人满意的。     

北祁连山玉石沟地幔橄榄岩的流变特征及其板块动力学意义

北祁连山加里东期板块俯冲带的南缘的橄榄岩体,是时代为495～522 Ma的玉石沟蛇绿岩套底部地幔岩残片,主要由尖晶石相的方辉橄榄岩和纯橄岩组成,流动构造(包括叶理和线理)发育。强烈的构造重结晶作用使方辉橄榄岩呈典型的残斑结构,而纯橄岩则以粒状变晶结构为特征。橄榄石普遍发育平行(100)面的扭折带,根据扭折带测得橄榄石以(010)[100]高温滑移系为主。组构特征表明方辉橄榄岩的橄榄石Ng[010]沿与叶理面垂直的压应力方向优选方向,而纯橄岩则经历了强烈的旋转剪切流变。利用氧化缀饰法揭示出橄榄石的位错构造十分发育,包括高密度自由位错、倾斜壁、扭转壁(位错网格)、亚晶粒构造、位错弓弯和位错环等,表明岩石经历了在高温、高压、低应变速率状态下以位错蠕变和攀移多化为机制的     

福建明溪大洋窠幔源包体橄榄石的位错结构特征

本文介绍了采用透射电子显微镜观察研究福建明溪大洋窠上第三系玻基玄武岩中的包体橄榄石的位错结构。研究表明,该地幔源包体橄榄石中存在位错壁、自由位错、位错弓弯和位错环等,它们是该橄榄石在上地幔的高温低应力条件下发生复杂蠕变的产物。根据该地包体橄榄石中自由位错密度(统计值为2.0×10~8cm~(-2)和共生辉石的化学成分,估算出福建明溪大洋窠玻基玄武岩中幔源包体的变形条件为:温度(T)为1070℃;压力(P)为2480MPa;深度(Z)为79.3km;流变应力(σ_1-σ_3)为136MPa;流变速率(ε)为7.6×10~(-13)s~(-1);粘稠度(η)为0.8×10~(20)poise。     

剪切带中膝折带与剪切条带劈理的成因:实验研究

用人造KCl/云母片岩作单剪变形实验,以其原始片理(S_1)与外加单剪面斜交,角度取值于0°～170°,间隔10°。多数实验的角剪应变为30°,在二阶段实验中为50°,所有实验的完成都是在室温、围压介于10和80MPa,应变速率4.8×10~(-4)/s的条件下进行的。样品的变形主要是由滑移完成的,S_1上有滑移,并出现了另外两组滑移面。它们以膝折带型式出现,局部为透入性剪切条带劈理。两种构造可以单独出现或呈共轭组出现,它们出现的样品中S_1方向分别对应于瞬时应变椭球体的缩短区与拉伸区。我们将讨论这些构造发育中涉及到的各种因素。我们的实验表明,有膝折带或剪切条带劈理形成的剪切带中S_1与带的边界斜交。哪种构造出现以及它们是呈单组构造出现还是两组共轭出现主要依赖于S_1的初始方向。     

青海可可西里北缘韧性剪切带的显微构造特征

在可可西里北缘发现的糜棱岩化带,经显微构造研究确定为韧性剪切带。此带发育流劈理及拉伸线理。糜棱岩化花岗岩和糜棱岩化石英脉中的石英发育亚晶粒构造、位错构造和动态重结晶,长石主要发育机械双晶。石英c轴组构属韧性剪切带中的典型形式,石英变形以位错蠕变机制和位错滑移机制共存为特征,石英的动态重结晶作用是由亚晶粒旋转机制形成。长石的变形主要是通过机械双晶实现的。此韧性剪切带形成时的温度约400℃,差异应力约30MPa,应变速率约1.9×10^-13s^-1.     

花岗质超糜棱岩的微观构造与变形机制

花岗质岩石的变形方式和过程决定大陆地壳的流变学特性。本文聚焦藏南拆离系超糜棱岩化的花岗质岩石，借助传统显微构造分析方法和扫描电镜、阴极发光、矿相自动分析系统和电子背散射衍射等新技术手段，开展微观组分、结构、组构定量化观测和分析。超糜棱岩主要造岩矿物为钾长石、斜长石、石英、黑云母等，显微构造呈现为单矿物相域与多相矿物混合域交织结构。相平衡模拟与斜长石钙含量等值线变形温度估算结果为390～410℃。单相域的矿物集合体条带主要分为钾长石条带与石英条带，其中钾长石条带内变形颗粒呈现典型的核 幔构造。组构分析表明钾长石颗粒具有强烈的晶格优选定向，残斑与动态重结晶的钾长石颗粒具有相似的晶格优选方位(CPOs)特征。施密特因子法分析揭示钾长石残斑变形过程中主要活动的滑移系为(100)\[010\]、(010)\[001\]和(001)\[100\]，基质钾长石颗粒形成机制主要为位错蠕变驱动的亚颗粒旋转重结晶。在混合相域，矿物颗粒发生强烈细粒化而只含有少量残斑，基质颗粒主要为斜长石，斜长石颗粒间广泛分布微米级黑云母颗粒。斜长石无组构或弱组构，主导变形机制为颗粒边界滑动。在单相域条带与混合相域基质内，石英颗粒均发生强烈细粒化，颗粒表面发育溶蚀结构以及细小的新晶晶核，石英＜c＞轴晶格优选定向及形态学长轴优选定向皆平行于线理X方向，变形机制为溶解 沉淀蠕变。这显示在由单相域向混合相域的演化过程中，流体作用至关重要，流体与单相域钾长石进行交代使其分解为细粒的斜长石与石英，并导致花岗质岩石变形机制由位错蠕变向非位错蠕变转换，并诱发岩石的流变弱化。     

定向钻进钻头运行轨迹调控

在定向钻孔施工中,结合地层促斜规律进行跟踪设计,控制钻头运行轨迹十分重要。实践证明,在具层理的二叠系地层中定向钻进,当钻孔定向弯曲方向相逆于岩层倾向(α=65°～80°),常规稳斜孔段自然弯曲表现为增斜;当钻孔定向弯曲方向相顺于岩层倾向(α=45°～65°),常规稳斜孔段自然弯曲表现为降斜,其顶角变化率均为1°～3°/100m。同时,钻孔方位也发生漂移,其方位漂移率为10°～30°/100m。因此在调整增斜孔段的终点方位和顶角时,要为稳斜孔段预留提前量。在定向造斜时,造斜钻具的工作角(β)决定着钻孔轴线的空间位置变化,理论计算的β值经过修正后才能作为造斜器在孔内的装置工作角(ω_0)。     

哀牢山韧性平移剪切带的特征

标志冈瓦纳古陆向华夏古陆俯冲的云南中西部哀牢山古俯冲带,在始新世—渐新世、中新世—上新世时转化为右旋韧性平移剪切带。计算的剪切带的最大应变值(γ)为12.6,角应变(φ)为85.5°,获得的塑性应变的应力场有两期:第一期,主压应力(σ_1)方位为3°/49°,应力张量为-1.575;第二期,主任应力(σ_1)方位为252°/1°,应力张量为-0.876,流动应力值最高达389MPa。     

云南大坪金矿床控矿断裂受力机制分析

本文通过断裂带构造形迹和结构面力学性质分析、节理统计以及定向薄片显微分析,采用岩组分析法和石英变形纹费氏台测量,测得成矿前期i应力σ_1的产状为NE45°±5°,侧伏角为40°±5°;成矿期主压应力为NW70°±5°,侧伏角35°±5°;成矿期后主压应力转变为SE20°左右,侧伏角约45°。研究表明,成矿期NW向断裂具张扭性,为最佳容矿构造     

板裂千枚岩微观结构与力学性质

为了研究板裂千枚岩的微观结构及力学性质,以汶川-马尔康高速公路沿线典型的板裂千枚岩为研究对象,进行了X衍射,薄片鉴定和单轴、三轴压缩试验。结果表明：1）板裂千枚岩微观结构和矿物成分比较复杂,具有明显的脆、塑性变形和裂隙,结构稳定性差;2）板裂千枚岩的各向异性明显,结构面夹角从0°到90°,板裂千枚岩的弹性模量、抗压强度、黏聚力和内摩擦角先减小后增大,呈V型分布规律;3）板裂千枚岩的破裂模式与结构面夹角和围压的大小密切相关,其破裂模式共有顺结构面的张拉劈裂破坏、顺结构面的剪切滑移破坏、Y型张拉-剪切复合破坏、顺结构面和贯穿结构面的复合张剪破坏、贯穿结构面的剪切破坏5种类型;4）随着围压的增大,不同结构面夹角试样的强度、变形参数和破裂模式的各向异性逐渐减弱;5）最大主应力与结构面的组合方式控制着岩石的破裂模式和力学性质,这是板裂板裂千枚岩显示各向异性的根本原因。     

大别山双河超高压硬玉石英岩显微组构特征及其流变学意义

硬玉石英岩是大别—苏鲁超高压(UHP) 变质带内重要超高压岩石类型之一, 其变形机制和动力学背景参数(应变、应力、应变速率) 对于全面了解超高压造山带的形成和演化有非常重要的意义.对大别山双河地区超高压硬玉石英岩3个样品中的主要组成矿物硬玉和石英进行显微组构和透射电镜(TEM) 的初步研究.晶格优选方位(LPO) 测量成果表明: 硬玉组构类型与绿辉石相近, 为L, LS型; 石英组构类型主要为单斜对称.TEM研究表明硬玉滑移系以(100) [001]、(110)[001]及(110)1/2[110]为主.石英中位错发育, 滑移系以(0001)[1120]底面滑移为主, 代表硬玉石英岩折返过程中经历的区域性剪切作用      

江苏六合方山幔源包体橄榄石的位错构造研究

本研究采用光学显微镜(氧化缀饰)法和透射电子显微镜法,首次查明江苏六合方山玄武岩的包体橄榄石中存在自由位错、位错壁、位错弓弯、位错环、亚晶粒和位错扭折条带等显微、超显微构造,它们是包体橄榄石在上地幔高温、高压条件下发生塑性蠕变的产物,不同位错形态反映主矿物塑性变形的不同状态。根据橄榄石中自由位错密度和包体中辉石的化学成分,估算江苏六合方山地区上地幔某些流变学参数为:温度(t)为1052℃,压力(P)为2060MPa;深度(Z)为66.6km;流动应力(σ_1—σ_3)为51.3MPa;流动速率(ε)为3.6×10~(-14)/s;粘稠应(η)为5.7×10~(21),这些参数值与中国东部其它地区上地幔的同类参数值相接近。     

川东断层岩中方解石的位错构造特征

本文主要研究川东台阶状逆断层中断层岩的超显微构造特征。通过透射电子显微镜(TEM)对三个方解石样品的观察与分析,揭示了方解石的位错亚构造有:弯曲的自由位错、位错环、位错缠结、位错网、微双品和堆垛层错。自由位错密度为4.03×10~8cm~(-2)。根据上述特征,说明方解石的变形已基本进入稳态阶段。据自由位错密度与差异应力的关系式,算出了断层活动的差异应力值。