Paterson高温高压流变仪及其在岩石流变学中的应用

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• 责任者：邵同宾^c中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室^d1988^e硕士研究生 ; 嵇少丞 ; 李建峰 ; 王茜 ; 宋茂双
• 刊名：大地构造与成矿学
• 出版年：2011
• 卷期：35^b3总130
• 关键词：高温高压实验 ; 流变学20^a岩石 ; 变形
• 页码：457～476
• 索书号：P411.06/228
• 图表：^c表1参134插图
• 分类号：1300
• 文摘期号：2012/08

摘要

地球作为一个动态体系，其内部岩石在各种物理化学条件下变形，形成各种地质构造。在过去的几十年里，得益于相关测试分析手段的不断发展，地球材料的流变学研究取得了许多实验突破，加深了人类对地壳和上地幔岩石变形行为的理解。该文对实验岩石变形装置的技术发展做了扼要的回顾，重点介绍了Paterson高温高压流变仪(HPT)。HPT是一台内部加热气体介质高温(可达～1 500 ℃)高压(高达700 MPa)三轴变形装置，与固态介质的Griggs装置相比，更能对温度、围压、差应力和应变进行高精度的测量，从而获得高质量的力学数据。选择不同的驱动系统，HPT可以在压缩、拉伸和扭转模式下进行各种类型的测试，如恒定应变速率，蠕变(恒定应力)和松弛实验等。利用该装置上的孔隙流体模块，还可以自动控制孔隙流体压力并测量进出样品孔隙流体的体积，从而测定实验变形过程中样品的体积变化。因此，HPT是研究矿物岩石的力学行为和物理性质的最佳装置。该文还对HPT在解决各种关键的地质与地球物理问题，如多相岩石的流变学和断裂力学、部分熔融的形成和萃取、脆‐韧性转变、动态重结晶和晶格优选定向的发育，以及变形岩石的地震波性质等方面的应用进行了简要的总结。中国科学院广州地球化学研究所最近安装的HPT是目前中国唯一的一台同类仪器，为中国引入了地球科学领域的一项新的高技术，必然会对构造地质学和地球动力学实验研究产生积极的作用。