组构对花岗片麻岩高温流变影响的实验研究

详细信息   

• 责任者：刘贵^c中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室^d博士研究生 ; 周永胜 ; 姚文明 ; 刘俊来^c中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室 ; 何昌荣 ; 张媛媛
• 刊名：地球物理学报
• 出版年：2013
• 卷期：56^b7
• 关键词：组构 ; 花岗质片麻岩20^a高温高压实验 ; 流变性30^a微观结构
• 页码：2332～2347
• 索书号：P260.66/141
• 图表：^c表1参56插图
• 分类号：1300
• 文摘期号：2013/12

摘要

深部岩石先存的变形组构对流变特性影响的实验研究是新的研究热点之一，然而目前相关的实验研究非常有限。该文利用3 GPa固体介质熔融盐三轴高温高压容器，选择华北克拉通北部辽东拆离断层带中具有变形组构的花岗片麻岩样品，在温度600～840 ℃、围压800～1 200 MPa、应变速率1×10^-4～2.5×10^-6/S条件下，对不同组构方向的样品(实验压缩方向分别垂直和平行花岗片麻岩的面理)开展高温高压流变实验。实验结果表明，在相同的应变速率和温度条件下，垂直面理的岩石强度比平行面理的岩石强度要高。两组实验样品在600～700 ℃时，应力指数平均值为6.5，为半脆性流变；在800～840 ℃时，应力指数平均值为2，垂直面理样品的激活能为Q=380 kJ/mol，平行面理样品的激活能为Q=246.4 kJ/mol，以塑性变形为主，局部存在黑云母和角闪石的脱水熔融。微观结构研究表明，垂直面理的样品，在变形过程中形成了新的变形条带，把原有的面理破坏改造；而平行面理的样品，在实验变形过程中新的变形带主体继承了原有组构。EBSD分析显示花岗片麻岩原岩中石英(c)轴极密区位于Z轴附近，为底面(a)滑移；压缩方向垂直面理的样品，石英组构(c)轴极密区位于X轴附近，为柱面(c)滑移；压缩方向平行面理的样品，石英组构(c)轴极密区位于Z轴附近，伴有少量的Y轴极密，底面(a)滑移和柱面(a)滑移。这表明垂直面理的样品中石英变形改造比平行面理的样品更彻底，这与微观结构分析结果一致。显然实验样品的非均匀组构对样品强度和石英(c)轴定向等具有显著影响，但对样品的脆塑性转化和塑性变形机制没有实质影响，这对理解地壳深部普遍存在的形态各向异性岩石流变具有重要参考价值。