高黎贡剪切带变形花岗质岩石中的长石细粒化和岩石流动特性

以高黎贡剪切带中发育的变形花岗质岩石为研究对象,主要通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、阴极发光仪(CL)和电子背散射衍射(EBSD)对其显微构造、组构以及矿物成分进行了精细的测试分析,重点针对岩石中的长石细粒化和流体制约因素进行了深入讨论.研究结果表明:(1)高黎贡剪切带中的变形花岗质岩石随糜棱岩化程度的增强,呈现出两个明显的端元变形岩石类型,即Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩和Ⅱ型-条带状超糜棱岩.(2)在Ⅰ型和Ⅱ型岩石中,主要矿物组合均为钾长石、斜长石、石英、黑云母和(或)白云母.然而其中Ⅰ型岩中矿物的成分含量为:钾长石(残斑为主)斜长石石英±黑云母;Ⅱ型岩中矿物的成分含量为:细粒化的斜长石钾长石石英±黑云母.(3) EBSD组构结果显示无论是Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩,还是Ⅱ型-条带状超糜棱岩,条带状石英在Y轴方向形成最大c轴0001主极密的结晶学优选定向,表示以柱面a滑移系发育为主;而Ⅱ型-条带状超糜棱岩基质中的石英单颗粒在X轴方向形成最大c轴0001主极密的结晶学优选定向,指示了柱面c滑移系.(4)Ⅱ型-条带状超糜棱岩基质中分布的钾长石矿物变形是以(100)[010]滑移系的发育占主导地位的位错蠕变动态重结晶,斜长石矿物呈现较弱的EBSD组构,表现出颗粒边界为主的滑移超塑性流动特征.值得注意的是从Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩到Ⅱ型-条带状超糜棱岩中,变形长石残斑主要为钾长石.在角闪岩相剪切变形过程中钾长石呈现出明显细粒化以及矿物相、矿物成分和结构的转变,表现为钾长石矿物残斑被细粒化斜长石和石英颗粒取代并伴随着流体作用.钾长石残斑的强烈细粒化进一步形成高应变局部化的超糜棱岩和整个岩石的超塑性流动.     

龙门山断裂带脆塑性转化带内花岗岩的微量水分布特征及其在地震孕育中的作用

本文采集了映秀—北川断裂带南段出露的发生韧性变形的花岗岩样品,分析了脆塑性转化带内的岩石变形特征、变形温度和流动应力,并利用傅里叶红外吸收光谱仪(FITR)重点对石英和长石进行了测试.研究表明,龙门山断裂带深部发生过局部化塑性流动,以中、高温位错蠕变机制为主,重结晶细粒石英的粒度约15~100μm,估算得到的流动应力约15~80MPa.石英和长石内的微量水由晶体缺陷水、颗粒边界水和少量的包裹体水构成,两者的红外吸收光谱特点非常相似,主要吸收峰出现在波数3400cm~(-1)附近,次要吸收峰主要分布在波数3050cm~(-1)、3200cm~(-1)、3300cm~(-1)、3380cm~(-1)、3430cm~(-1)、3600cm~(-1)、3650cm~(-1)和3730cm~(-1)附近.花岗片麻岩内石英的水含量0.004~0.019wt%,长石的水含量0.013~0.043wt%;花岗初糜棱岩中石英的水含量0.004~0.018wt%,长石的水含量0.029~0.069wt%,愈合片麻岩中裂缝的早期石英脉中的细粒石英的水含量0.003~0.014wt%,发生半脆性-脆性变形的晚期石英脉的水含量0.016~0.032wt%.通过与前人的研究对比,认为龙门山地区韧性剪切带内微量水含量随变形程度增加而升高,弱化了脆塑性转化带内断层中心岩石流变强度,提高断层的应变速率,加强了脆塑性转化带向脆性域底部的闭锁断层的应变传递作用.对于难以滑动的高角度逆断层,这有利于强震在中地壳深度附近的孕育和发生.     

含次生流体包裹体的石英和长石内的微量水及其地质意义

本文采集了龙门山逆冲推覆构造带内三种不同变形程度的长英质岩石,利用傅里叶红外吸收光谱仪(FITR),测试了包含次生流体包裹体石英和长石内的微量水,并与干净石英样品测试结果进行比较.研究表明,含次生流体包裹体的石英和长石的吸收峰基底宽缓,曲线平滑,主要吸收峰出现在3380~3450cm-1附近,造成次要吸收峰难以识别,吸收强度整体大幅提高,其中3200cm-1、3650cm-1和3730cm-1附近的微弱吸收峰更容易见到.三个样品中含次生流体包裹体的长石的水含量(0.022~0.103wt%H2O)高于石英(0.011~0.031wt%H2O)的水含量,水含量随变形程度的增加先升高后降低.含次生流体包裹体的石英和长石的水含量不能代表矿物内的结构水,但能够反映出微裂隙内流体的多少.因此,这间接指示了震后快速蠕变时期断层带边缘水含量高于中心的流体分布特征.     

花岗闪长岩中剪切带构造岩的变形显微构造

本文讨论了美国加州内华达山花岗闪长岩体中剪切带构造岩的变形显微构造。利用化学浸蚀法揭示的动态重结晶石英颗粒粒度分布表明,石英粒度与岩性关系不大,但随着构造岩的剪切应变增大,粒度显著减小。因此,在较大的应变条件下,使用动态重结晶石英颗粒度古应力计时应当谨慎     

龙门山断层脆-塑性转化带流变结构与汶川地震孕震机制

汶川地震发震断层为高角度逆断层,这种断层滑动和发生强震需要断层深部具备特殊的力学条件。发震断层地区地表出露若干韧性剪切带,其中不同类型石英变形具有不同的变形温度。细粒糜棱岩中的石英表现为高温位错蠕变,变形温度为500~700℃;含残斑初糜棱岩中的石英表现为中温位错蠕变,其变形温度为400~500℃;早期石英脉中的石英表现为低温位错蠕变,变形温度为280~400℃;晚期石英脉以碎裂变形为主,其变形温度为150~250℃。石英的这些变形特征显示出断层带经历了多期脆-塑性转化。根据糜棱岩中的重结晶石英的粒度估计的断层塑性流动应力为15~80MPa。石英和长石内的微量水以晶体缺陷水、颗粒边界水和流体包裹体水的形式存在,水含量随岩石的应变增加而升高,变化范围为0.01~0.15wt%。断层脆-塑性转化带内石英含有大量与裂隙愈合相关的次生流体包裹体,其捕获温度为330~350℃,流体压力为70~405MPa,估计的流体压力系数为0.16~0.9,代表强震发生后,断层带内产生的大量微裂隙逐渐愈合过程中的流体特征。在考虑断层带流体压力和应变速率变化条件下,利用石英流变参数建立了从间震期到地震成核阶段断层脆-塑性转化带流变结构和震后快速蠕滑阶段断层脆-塑性转化带流变结构。结果表明,在间震期、地震成核阶段、震后快速滑动阶段,断层强度和脆-塑性转化深度随应变速率和流体压力变化而变化,且脆-塑性转化特征与石英的变形机制、断层速度弱化和强化转化深度、汶川地震震源深度等吻合,显示映秀-北川断层具备摩擦滑动速度弱化和地震成核的基础,而断层带内存在高压流体可能是触发高角度逆断层滑动和汶川地震发生的主要机制。     

韧性剪切带及其变形岩石

本文讨论了地壳和上地幔中韧性剪切带及其中的变形岩石。在大多数情况下,韧性剪切带中的变形岩石为糜棱岩,因为经受韧性剪切变形时,岩石的粒度显著减小并发育了强化的叶理(线理)。但是在某些情况下,例如,当隐晶质灰岩及富含长石的岩石经受韧性剪切变形时,剪切带中的变形岩石粒度局部增大或者没有发生明显减小,它们并不是典型的糜棱岩。由于变形环境、变形介质及变形机制的不同,韧性剪切带内岩石变形的产物是不同的     

新疆二台断裂带断层岩及古震源体特征

新疆二台断裂带是在早期的韧性剪切带（糜棱岩带）的基础上发展起来的．糜棱岩形成于地壳中１０～１２ｋｍ的岩石韧－脆性转换带．此后发生了岩石变形过程为韧性变形—韧性失稳—脆性断裂的地震活动，形成了二台断裂带，并伴有假玄武玻璃的产生．假玄武玻璃的分布范围长约６０ｋｍ、宽约３００ｍ，代表了古震源体的规模，其环境条件与糜棱岩的形成环境相同     

红河断裂带中南段糜棱岩分形特征及主要流变参数的估算

红河断裂带是一条经历了长期构造演化的块间构造变形带,该断裂的西南侧出露一套经韧性剪切形成的糜棱岩。研究区糜棱岩宏观上发育多种变形组构,如构造面理、线理、S-C组构等。微观变形特征有云母鱼、长石碎斑、长石和角闪石压扁拉长、碎斑旋转形成的压力影等;尤其是石英普遍变形,其特征有波状消光、核幔构造、动态重结晶、单颗粒压扁拉长及石英条带等;石英动态重结晶新颗粒尤其发育,重结晶的新颗粒边界具有锯齿状或港湾状等不同的微观特征,这些不同的特征记录了变形时的温压环境和流变速率。石英新颗粒分维几何统计分析表明:研究区石英动态重结晶颗粒边界形态具有自相似性,表现出分形特征。分维数值为1.150～1.180,变形温度大约500℃,同构造变质环境属高绿片岩相-低角闪岩相;初步估算应变速率可能低于10-8.4s-1,根据石英重结晶的粒径估算变形古应力为42.0～58.0MPa     

新疆二台断裂带断层岩及古震源体特征

新疆二台断裂带是在早期的韧性剪切带(糜棱岩带)的基础上发展起来的．糜棱岩形成于地壳中10～12 km的岩石韧-脆性转换带．此后发生了岩石变形过程为韧性变形——韧性失稳——脆性断裂的地震活动，形成了二台断裂带，并伴有假玄武玻璃的产生．假玄武玻璃的分布范围长约60 km、宽约300 m，代表了古震源体的规模，其环境条件与糜棱岩的形成环境相同．      

郯庐断裂带南段韧性剪切带糜棱岩化过程中长石成分和结构状态变化 …

在对郯庐断裂带南段３条韧性剪切带中糜棱岩及围岩进行矿物组合,结构构造观察研究的基础上,对长石物进行了多项分析测试,发现长石成分及其结构状态参数的变化与构造应力场的构造作用存在明显的对应关系：随剪切变形作用的加强,长石矿物的结构状态参数呈增大趋势。     

秦岭商丹糜棱岩带构造变形环境的显微构造标志

商丹糜棱岩带不同区段石英和长石的显微构造及石英组构特征表明,商丹糜棱岩带自西向东构造变形环境显示从低绿片岩相至中- 高绿片岩相至高绿片岩相—低角闪岩相的变化规律。低绿片岩相变形环境下,石英多为Ⅰ型条带,长石主要显示脆性破裂特征,石英c 轴组构呈单一环带型式。中- 高绿片岩相变形环境下,石英主要为Ⅱ型石英多晶条带,斜长石主要处于脆性碎裂流动状态,钾长石开始向韧性转化,石英c 轴组构呈绕y 轴分布的点极密型式。高绿片岩相—低角闪岩相变形环境下,石英普遍呈现光性均匀并有120°三连点的动态重结晶和Ⅳ型条带,斜长石开始显示脆- 韧性过渡状态的变形特点,钾长石显示明显的韧性变形特点,石英c 轴组构呈Ⅰ型交叉环带型式     

沂沭断裂带中段基底韧性剪切带

在沂沭断裂带中段的泰山群结晶基底中,存在着一系列北东、北北东走向的左行韧性剪切带。对其中发育糜棱岩的韧性剪切带的结构构造、应变测量、变形岩石的显微构造、显微组构以及长石粒度和含量的变化规律进行了观测分析。讨论了韧性剪切带的变形条件和机制。及其递进发展的趋势。指出基底韧性剪切带是沂沭断裂带元古宙时期断裂活动时在地壳较深层次上形成的构造表象。在此基础上,讨论了地壳不同层次上的断裂变形及断裂岩石的综合分类问题     

利用变形石英显微构造估算剪切带差异应力一例

美国加利福尼亚州的内华达山脉的爱迪生湖花岗闪长岩中发育了一系列剪切带。作者在研究其中三条剪切带的变形显微构造时,试图用剪切带糜棱岩内的动态重结晶石英粒度及石英残碎斑晶中亚晶粒粒度作为古应力计估算了剪切带形成时的差异应力大小。 采用化学浸蚀法浸蚀剪切带糜棱岩标本的抛光面,浸蚀剂为饱和的氟化氢铵(NH_4HF_2)溶液。浸蚀时间:为揭示重结晶石英颗粒的边界,浸蚀时间为5—7分钟;为揭示石英亚晶粒的边界,浸蚀时间为25—30分钟。然后,在反光显微镜下用交截法测量动态重结晶石英的粒度及石英亚晶粒的粒度(图版Ⅰ)。由三条剪切带6块标本的测量,得到动态重结晶石英粒度平均为20—40μm;亚晶粒粒度平均为8—20μm     

太行山早前寒武纪杂岩的同位素年代学和地质事件

通过对太行山前寒武纪杂岩地质学和同位素地质年代学研究 ,确定了太行山的地质事件主要有 5期 .新太古代早期玄武质岩浆喷发和石英闪长质 英云闪长质岩浆侵位 ,形成阜平片麻岩的角闪斜长片麻岩和TTG片麻杂岩中变质基性岩包体 .新太古代晚期麻粒岩相变质和黑云斜长片麻岩侵位 .新太古代末期至古元古代早期伸展隆升 ,形成城南庄大型变形带 ,沿着伸展变形带变质基性岩脉侵位 .古元古代晚期 (吕梁期 )太行山前寒武纪杂岩重新活化 ,构造隆升 ,南营片麻岩侵位 ,之后形成龙泉关韧性剪切带 .古元古代末期形成区域性花岗质伟晶岩 ,代表吕梁运动结束     

郯庐断裂带南段韧性剪切带糜棱岩化过程中长石成分和结构状态变化特征的研究

在对郯庐断裂带南段３条韧性剪切带中糜棱岩及围岩进行矿物组合、结构构造观察研究的基础上,对长石矿物进行了多项分析测试,发现长石成分及其结构状态参数的变化与构造应力场的构造作用存在明显的对应关系：随剪切变形作用的加强,长石矿物的结构状态参数呈增大趋势,矿物单位晶胞的体积和斜长石中Ｓｉ／Ａｌ比值随之减小;长石的变形指数（Ｉｓｓ）和斜长石中的钙长石分子（Ａｎ）与岩石的变形强度呈明显的正相关关系。这些研究结果为探讨构造变形场中矿物岩石的变形 变质作用提供了一种简捷有效的手段     

滇西澜沧江左旋走滑挤压带应变分解的应变和运动学涡度证据

集中于青藏高原东南缘澜沧江走滑挤压带应变路径与应变分解关系的探讨, 该剪切带出露各类型韧性变形岩石, 为有限应变、运动学涡度值和单剪-纯剪组分比率的定量化分析提供地质条件. 平均运动学涡度值的估算基于3种传统方法, 即Rs-q法、碎斑双曲线分布法和极摩尔圆法; 计算结果表明低级片岩带内的糜棱岩化变质沉积岩平均运动学涡度为0.19~0.54, 高级片麻岩带的初糜棱岩、糜棱岩和超糜棱岩的运动学涡度值分别为0.19~0.73, 0.11~0.8和0.84~0.95 (甚至高达0.99). 利用经典应变分析方法和运动学涡度值估算结果一致暗示澜沧江剪切带总体为单斜对称应变. 结合运动学路径, 该剪切带可以被厘定为典型的走滑挤压应变带、且发生了应变分解. 根据区域构造背景, 青藏高原东南缘展布的这些新生代陡立而狭窄的大型韧性剪切带是调节陆内变形过程中简单剪切组分的重要地质载体, 而纯剪切组分则分解在构造带外侧更宽阔的地体上.     

内蒙赤峰南部楼子店韧性剪切带应变与剪切作用类型

赤峰南部楼子店韧性剪切带北东-南西向, 低-中角度倾向南东. 韧性剪切带主要为花岗质糜棱岩, 向上依次逐渐变为绿泥石化糜棱岩带、微角砾岩带、脆性断层面及断层泥带, 这些带具有相似的面理产状, 但相关线状构造产状及运动学标志存在明显差异. 基于长石碎斑进行的Fry法有限应变测量得出, 初糜棱岩对数付林参数、罗德参数和应变强度系数分别为1.25~3.30, -0.535~-0.112和0.41~0.75, 付林图解及霍赛克图解上处于视收缩应变区; 糜棱岩对应的参数分别为0.99~1.43, -0.176~-0.004和0.63~0.82, 付林图解及霍赛克图解上处于靠近平面应变的视收缩应变区. 极莫尔圆法、双曲线法、斜交面理法三种方法求得初糜棱岩和糜棱岩的运动学涡度在0.67~0.95之间, 变形为单剪为主的一般剪切变形. 有限应变和运动学涡度综合分析表明在韧性变形的初始阶段, 变形为加长剪切, 产生了L构造岩; 随着剪切带的抬升和应变的积累, 变形逐渐变为加长-减薄剪切, 形成L-S构造岩. 这些剪切作用类型只能形成a(平行剪切)线理/ab(平行剪切)面理的应变相, 递进变形过程中线理不会发生90°转向.     

水对下地壳基性岩脆塑性转化影响的实验研究

研究表明 ,干的基性下地壳处于半脆性摩擦与半脆性流变的过渡状态 ,因此 ,文中采用多种基性岩样品进行了干的和含水基性岩的脆塑性转化实验 ,以深入理解大陆下地壳的力学性质。实验围压 4 5 0～ 5 0 0MPa ,应变速率 1× 1 0 - 4s- 1。实验结果表明 ,济南辉长岩 (样品C)、延庆辉绿岩 (样品D)和含水辉绿岩从 30 0℃到 90 0℃经历了脆性破裂、碎裂流动、半脆性流动和塑性流动几个变形域 ,而细粒攀枝花辉长岩 (样品A)和中细粒攀枝花辉长岩 (样品B)从 70 0℃到 90 0℃经历了半脆性流动和塑性流动 2个变形域。干的辉长岩样品比干的辉绿岩样品发生脆延性转化的温度高 1 0 0℃ ;所有干的基性岩样品的脆塑性转化都发生在 70 0℃ ,但半脆性流动域变形微观结构有差别 ,辉绿岩中斜长石和辉石发生了细粒化 ,并存在强烈的定向 ,形成初糜棱岩结构 ,辉长岩样品的细粒化和定向特征不明显。干的基性岩在以位错滑移为主的高温塑性流变域的强度和微观结构基本相同。水对基性岩脆塑性转化的影响体现在岩石的强度和脆延性与脆塑性的转化温度两方面。在实验温度范围内 ,含水辉绿岩样品的强度远小于干的辉绿岩和辉长     

苏北-胶南地体构造初探——江苏响水至内蒙古满都拉地学断面研究报道之二

胶南群中发育大量的超基性岩、榴辉岩和强烈变形的糜棱岩,它们在空间上呈带状分布。超基性岩-榴辉岩带和糜棱岩带多赋存于胶南群洙边组之中,具有明显的层控特点。因此,它们可能是同一套变形地层单位被褶皱的产物,并且可能代表了一条形成于中深地壳、现已褶皱并出露地表的大型滑脱带。 海州群变质较浅,发育许多中高压矿物,并有蓝片岩产出。因此,它可能是一条高压变质带     

长英质岩石的流变学特征及其影响因素

在总结岩石变形机制与岩石流变学实验进展的基础上,讨论了岩石流变学数据的重复性。虽然高温高压流变学实验积累了大量的数据,但中、上地壳长英质岩石和早期获得的石英集合体的流变实验数据重复性比较差,而近年来发表的石英、长石的流变学实验数据重复性相对较好。虽然利用经验理论模型,根据端元组分可以拟合两相矿物集合体的流变律,但并不能满足定量确定复杂组分和特殊流变性的长英质岩石流变参数的需要。因此,利用长英质岩石流变参数估计大陆地壳流变强度剖面时,即使在相同地温和应变速率条件下,给出的流变曲线、脆-塑性转化带深度也有一定差别,还需要通过大量实验给出更精细的长英质岩石流变学实验数据。根据近年来流变学实验研究的新进展,讨论了在实验室条件下影响长英质岩石流变的各种因素,重点分析了流体、岩石成分、样品粒度和组构对流变的影响。微量结构水对岩石流变有显著的弱化作用,而熔体对流变的影响与熔体含量和分布相关,只有熔体呈薄膜状湿润颗粒边界时,熔体的弱化作用才显著。成分对岩石流变的影响不仅体现在样品的应力指数等流变参数的变化方面,还体现在样品从半脆性变形向塑性变形的转化温度方面。粒度主要影响岩石的变形机制,其中,细粒样品在扩散蠕变域具有应力与粒度线性负相关特性,是理想的应力计,可以用来定量确定韧性剪切带的流变强度;而在位错蠕变域,应力与粒度没有依存关系,这为将实验室条件得出的流变数据外推估计地壳流变提供了重要依据。组构和各向异性是地壳中岩石存在的普遍现象,但关于层状组构对多相矿物组成的岩石流变影响的研究非常少,需要通过新的实验来深入研究。