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相似文献
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1.
主要介绍在不同温度(300—1000℃)、围压(300—600 MPa)条件下灰岩的等应变率压缩实验和蠕变实验以及变形样品的显微观测、分析结果.通过研究岩石的流变特性、变形形迹和变形机制及其受温度,压力、应变率等因素的影响,确定由共轭网络状塑性流动向均匀塑性流动过渡的温、压界限,并讨论了相应的流变学标志和微观构造标志.上述结果为大陆岩石层多层构造网络的研究提供了实验依据.  相似文献   

2.
地壳岩石变形行为的转变及其温压条件   总被引:10,自引:4,他引:6       下载免费PDF全文
周永胜  何昌荣 《地震地质》2000,22(2):167-178
岩石脆延性转化 (brittle ductiletransition)和脆塑性转化 (brittle plastictransition)是不同的概念。脆延性转化指从岩石的局部变形破坏到宏观均匀流动变形的转化 ,它与宏观结构和力学行为的变化相关。脆塑性转化指脆性向晶体塑性变形的转化 ,它与力学行为和微观机制的变化相关。通过地壳中最主要的石英、长石的实验室和野外变形温压条件对比发现 ,达到相同的变形特征 ,在实验室和野外所需温压条件不同。建立变形机制图使解决这一矛盾成为可能。但受实验资料的限制 ,目前几种主要岩石的变形机制图还无法建立。因此 ,通过对实验与自然环境下变形特征及微观机制对比 ,找出两者温压条件的差别 ,就成为将实验研究结果外推解决实际地质问题的有效途径  相似文献   

3.
岩石的流变决定了地球各时空尺度的变形,是理解大陆岩石圈构造演化的关键.岩石流变学的研究主要通过高温高压流变学实验和天然变形岩石的多尺度观测来实现,目前已经积累了大量的数据.本文总结了岩石圈不同深度主要造岩矿物,包括橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石、斜长石、石英和云母的流变机制、组构类型以及地震学性质;介绍了岩石圈地幔橄榄岩、榴辉岩、基性麻粒岩、斜长角闪岩和长英质岩石的高温高压实验和天然变形观测进展,包括流变学强度和行为、地震波速和各向异性等;以青藏高原为例,讨论了岩石流变学研究在解译地震波速各向异性的定量化约束作用.将矿物变形组构与地震波各向异性相结合,有望在岩石圈流变学机制和结构的研究中取得重要突破.  相似文献   

4.
在高温高压条件下开展了天然角闪岩样品的变形实验研究,并且利用偏光显微镜和扫描电镜对实验样品进行微观结构观察,研究了在不同的温压和应变速率条件下角闪石的变形机制。实验结果表明,随着温度升高,样品的应力-应变曲线由强化逐渐转化为屈服,并且出现弱化,样品强度显著降低,随着围压增加,样品强度增大,随着应变速率降低,样品强度降低,压缩方向与样品面理斜交的实验样品强度显著降低。实验变形样品在500℃时,角闪石表现为晶内破裂和碎裂变形,其变形以脆性为主导;在600℃时,样品中发育由角闪石残斑和碎裂基质构成的碎裂组构,部分角闪石晶体出现了波状消光,角闪石以碎裂变形为主,局部具有塑性变形的特征;在700℃时,样品以晶体扭折变形为主,局部出现脱水和细粒微晶,并且含有微破裂,显示了样品以晶体扭折变形为主,含有微破裂,样品变形处于脆-塑性转换域;在800℃时,样品中基本没有发现明显的脆性变形,样品以动态重结晶作用为主,角闪石出现脱水。因此,在实验温压范围内,在500℃→600℃→700℃→800℃条件下,角闪石变形机制表现为脆性破裂→碎裂流动→晶体扭折→动态重结晶和脱水作用,显示了角闪石经历了脆性—脆-塑转化—塑性变形的变形机制。  相似文献   

5.
地壳深部岩石普遍存在变形组构,花岗质岩石中的变形组构不仅影响岩石强度,而且对后期变形具有显著控制作用。近年来,先存组构对各向异性岩石的流变强度影响成为高温高压实验研究的热点之一。文中对前人给出的各向异性岩石(包括云母片岩-片麻岩、石英-钙长石均匀混合体与层状组构样品)半脆性-塑性流变实验数据进行了重新整理与分析,结合作者开展的不同组构条件下花岗片麻岩与糜棱岩流变实验结果,讨论了先存组构对各向异性岩石流变强度的影响。实验数据表明:1)各向异性岩石的面理与最大主应力方向的角度是影响强度的主要因素。在半脆性破裂域,样品压缩方向垂直于面理(PER)和平行于面理(PAR)的强度基本相同,在压缩方向与面理呈30°夹角时,岩石破裂强度最小;在塑性流变域,垂直于面理方向的强度显著高于平行于面理方向的强度,当面理与最大主应力方向的角度为45°时,岩石强度最小。2)后期变形对原有组构的继承与改造程度,决定了各向异性岩石强度高低。3)样品中矿物的含量、分布与粒度对各向异性岩石强度有显著影响。理论模型预测结果与云母片岩实验结果比较吻合,但其他类型各向异性岩石的流变比理论模型结果要复杂得多。因此,进一步开展具有先存组构的各向异性岩石的流变实验,并将实验变形与实际地质条件下更为复杂的岩石变形进行对比分析,是认识各向异性岩石流变和变形机制最有效的方法。  相似文献   

6.
组构对花岗片麻岩高温流变影响的实验研究   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
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.本文利用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800~1200 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轴极密区位于Z轴附近,为底面滑移;压缩方向垂直面理的样品,石英组构轴极密区位于X轴附近,为柱面滑移;压缩方向平行面理的样品,石英组构轴极密区位于Z轴附近,伴有少量的Y轴极密,底面滑移和柱面滑移.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.  相似文献   

7.
本文通过总结天然变形钾长石和斜长石的变形机制研究成果,斜长石和花岗岩的脆塑性转化、钙长石集合体高温流变以及钠长石的实验变形研究成果.综合分析发现钾长石和斜长石变形机制具有温压条件的不同步性:在低于绿片岩相条件下两种长石均表现为脆性碎裂,相应的实验室变形条件为850℃;在绿片岩相条件下,钾长石以碎裂变形为主,斜长石以晶内塑性变形为主,对应实验室变形温度约为900~950℃;在角闪岩相温压条件下,斜长石以动态重结晶为主,而钾长石表现为塑性变形为主,同时发生出溶,该变形特征在实验室条件下的变形温度需要1000℃.影响斜长石流变性质的主要因素为粒度和结构水含量,粒度的减小将引起变形机制从位错蠕变向扩散蠕变转化,结构水含量增加导致激活能减小.结构水(羟基)和动态重结晶的细粒化均对长石的流变起到明显的弱化作用.  相似文献   

8.
从脆性破裂到塑性流动的破坏模式转换,对了解震源机制、地壳强度及野外尺度上的变形方式具有重要的意义.最近在高质量力学数据采集、微观变形结构的系统观察和压缩条件下岩石破坏的理论模拟研究方面的进展,使我们能进一步认识脆-延转换的物理和力学机制.通过测量强度的温压敏感性和对破坏模式的观察,可识别一些岩石脆-延转换的力学特性.然而,在高温高压下,对硅质岩石的半脆性流动或不同的孔隙流体、应变率及颗粒粒径对强度和流变的影响等方面比较全面的研究,还几乎没有.从脆性破裂到半脆性流动、从半脆性流动到全塑性流动,它们的转换强度和压力呈明显的线性关系.但这种关系的物理基础还没有很好地建立起来.微观结构的定性观察结果提供了有关各种变形机制的运行条件、应变分区的估计和裂纹成核机制的确定等方面的信息.最近对微观结构的定量研究,对半脆性域变形的微观机制起到了重要的约束作用.但在认识上仍存在很大的差距.  相似文献   

9.
浅层断裂韧滑流变的实验分析   总被引:7,自引:2,他引:5  
选取湘中浅层花岗岩和不同颗粒度的岩石进行高温高压糜棱岩成岩实验,获得其形成的温压条件和微观变形.再同断裂带中所产生的天然韧滑流变糜棱岩一起做TEM观察测试,计算出人工糜棱岩位错密度、流变应力和应变速率分别为3.20×109/cm2,139.32MPa和6.39×10-10S.这与天然糜棱岩的有关数据基本处于同一数量级.以此成岩模拟实验为基础,通过干湿样品实验比较、原岩化学分析以及同法国中央地块、江苏连云港等中深层次糜棱岩的综合分析对比,初步确定浅层岩石流变变化的有关参数,也说明了岩石圈垂向深度流变的多重性和总趋向性.  相似文献   

10.
脆塑性转化带对于研究岩石圈变形、断层强度和变形机制以及强震的孕育和发生具有重要意义。文中采用汶川地震震源区彭灌杂岩中具有代表性的细粒花岗岩样品,在固体压力介质三轴实验系统上开展了高温高压非稳态流变实验研究。实验设计模拟了汶川地震区地壳10~30km深度的实际温度和压力,温度为190~490℃,压力为250~750MPa,应变速率为5×10-4s-1,利用扫描电镜对实验样品进行微观结构观察。实验力学数据、微观结构及变形机制分析表明,在相当于地壳浅部10~15km深处的低温低压条件下,表现为应变强化,样品具有脆性破裂-半脆性流动的变形特征;在相当于地壳15~20km的深度条件下,随着应变量增加,应力趋于稳态,样品具有脆塑性转化特征;在相当于地壳20~30km的深度条件下,样品具有塑性流动特征。当样品处于半脆性域时发生非稳态流变,主要变形机制为碎裂作用,同时激活了动态重结晶作用、位错蠕变等塑性变形机制。样品强度随着深度不断增大,在深度为15~20km时达到极大值,深度为20~30km时强度逐渐减小。因此,花岗岩的强度随深度的变化规律与微观结构及变形机制均表明,在实验温度和压力条件下,花岗岩具有非稳态流变特征,在15~20km深处,龙门山断裂带处于脆塑性转化带,花岗岩强度达到最大值,该深度与汶川地震的成核深度一致,显示出彭灌杂岩的强度和变形对汶川地震的孕育和发生具有控制作用。  相似文献   

11.
岩石层流变学的研究现状及存在问题   总被引:3,自引:5,他引:3  
岩石层的流变学是一门综合性的学科,它不仅包括高温高压岩力学实验,而且还包括岩石圈的地质构造,物质组成和温度场特性的研究,70年代以来岩石力学实验和地质热研究的成果推动了岩石层流变学的发展,目前,人们应用已有的实验结果建立了岩石层流变学的剖面,并以此为基础讨论了许多大地构造现象,但是,人们对流变机制的转换,水对岩石层流变性的影响等问题尚不清楚,因此,为了深入的了解岩石层流变性质在岩石层运动学和动力学中的应用,必须开展岩石层流变机制的理论和实验研究,以便建立流变性质的三维分布,本文主要分析了岩石层的流变性质随深度变化的研究结果及其在实际中的应用,讨论了确定岩石层粘度或流变强度的主要因素并对岩石层的流变学研究方向提供了一些看法。  相似文献   

12.
岩石圈流变学研究进展   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
岩石圈流变学的目标是研究岩石圈物质的变形、流动及其机制。70年代以来高温高压岩石力学实验和地热研究的丰硕成果,推动了该分支学科的进展。Ranali等(1987)建立了7种岩石圈流变学剖面,并论述了岩石圈的流变学分层特性。此后,一些学者对不同地区的岩石圈做了研究,获得了类似的结果,建立了岩石圈流变学分层理论。运用这一理论,能解释地球科学许多分支学科所研究的不同尺度的构造现象。因为岩石圈的结构分层和流变性质,控制了大陆构造的形成演化,尤其是大陆构造变形。最新研究表明,一系列深成构造作用,如下地壳韧性剪切、造山带演化晚期或造山期后重力塌陷和莫霍面松驰等,与下地壳软化和塑性流动密切相关,而中上地壳(或汇聚带上地幔最上部)脆性域控制了地震震源的分布  相似文献   

13.
The modern concepts of the rheology of viscous mantle and brittle lithosphere, as well as the results of the numerical experiments on the processes in a heated layer with a viscosity dependent on pressure, temperature, and shear stress, are reviewed. These dependences are inferred from the laboratory studies of olivine and measurements of postglacial rebound (glacial isostatic adjustment) and geoid anomalies. The numerical solution of classical conservation equations for mass, heat, and momentum shows that thermal convection with a highly viscous rigid lithosphere develops in the layer with the parameters of the mantle with the considered rheology under a temperature difference of 3500 K, without any special additional conditions due to the self-organization of the material. If the viscosity parameters of the lithosphere correspond to dry olivine, the lithosphere remains monolithic (unbroken). At a lower strength (probably due to the effects of water), the lithosphere splits into a set of separate rigid plates divided by the ridges and subduction zones. The plates submerge into the mantle, and their material is involved in the convective circulation. The results of the numerical experiment may serve as direct empirical evidence to validate the basic concepts of the theory of plate tectonics; these experiments also reveal some new features of the mantle convection. The probable structure of the flows in the upper and lower mantle (including the asthenosphere), which shows the primary role of the lithospheric plates, is demonstrated for the first time.  相似文献   

14.
For many years, the study on ductile shearing zones mainly focuses on the strain analysis and the characteristics of microcosmic structure of felsic duc-tile shearing zones in deep layers (8—10 km). Discus-sions on the process of the development of small-type and mini-size ductile shearing zones have been re-ported in recent years[1,2]. 揇uctile deformations in brittle deformation擺3] and 揵rittle deformations in ductile deformation擺4] are rather a familiar phenome-non in nature. Researchin…  相似文献   

15.
The rheological properties of upper mantle rocks play an important role in controlling the dynamics of the lithosphere and mantle convection. Experimental studies and microstructures in naturally deformed mantle rocks usually imply that olivine controls the upper mantle rheology. Here we show for the first time evidence from the geometry of folded compositional layers in mantle rocks from Western Norway that garnet-rich rocks can have lower solid-state viscosities than olivine-rich rocks. Modeling of melt-free and dry rheology of garnet and olivine confirms that the reversed viscosity contrast between garnet-rich and olivine-rich layers for this folding event can be achieved over a relatively wide range of temperatures at low stress conditions when the fine-grained garnet deforms by diffusion creep while the coarse-grained olivine deforms by dislocation creep and/or diffusion creep.In general, modeling of the fold viscosity contrast shows that in the stable subcontinental lithospheric mantle or convecting mantle such a reversed viscosity contrast can be formed due to diffusion creep processes in fine-grained garnets in a dry mantle environment or at conditions where the garnet-pyroxene layer is partially molten, i.e. close to solidus–liquidus conditions in the upper mantle. Alternatively in cold plate tectonic settings, e.g. in subduction zones, some water-weakening is a feasible mechanism to create the reversed viscosity contrast between garnet and olivine.  相似文献   

16.
The authors select different grain size samples from granitic body in Weishan, central Hunan, to conduct mylonitization experiments under high temperature (HT) and high pressure (HP), by which the temperature and pressure conditions of mylonitization and microstructures of deformation have been obtained. Through the transmission electron microscopy (TEM) observations of experimental mylonite, we calculate its dislocation density (D), differential rheological stress (Pd) and speed rate of strain (Rs): 3.20x109/cm2, 139.32 MPa and 6.39x10-10/s respectively. The results are in the same magnitude-order with those of natural mylonite from fault zones. By comparison and analysis of chemical compositions and microstructures of different structural environments, the authors establish approximate rheological parameters related to shallow structural level and also suggest the multiple rheological properties and total trend from deep structural level to shallow structural level.  相似文献   

17.
岩石圈流变结构的一种新的应变率约束   总被引:3,自引:1,他引:3       下载免费PDF全文
对目前存在的3种应变率约束条件(常应变率,常构造力,与应变率有关的构造力约束)进行了讨论,它们都不能真实地反映岩石圈内的应变率分布及实际观测.基于近几年GPS测量的研究结果,提出利用GPS实测应变率对岩石圈流变结构进行约束的新方法.对华北地区实际流变剖面的计算结果表明,本文方法克服了上述三种约束条件的不足,利用它所确定的岩石圈流变结构更为合理,在流变性质上较好地反映了与大地构造的对应关系,而且一定程度上反映岩石圈内各种状态参量及物质参量对流变结构的影响.同时还讨论了这种约束存在的问题.  相似文献   

18.
大陆岩石圈流变学是固体地球科学领域的基本问题,也是理解大陆变形的动力学过程和构造演化史的关键.本文对近年来大陆岩石圈流变学的研究进展进行了综述.重点讨论大陆岩石圈流变学的纵向分层和横向分块特性及流变学与地震活动性、壳-幔解耦及下地壳流动变形的地球动力学意义和中国大陆地区岩石圈流变学研究状况.最后,对大陆岩石圈流变学研究存在的问题和未来的研究方向做了一定的探讨和展望.  相似文献   

19.
岩石圈流变机制的确定及影响岩石圈流变强度的因素   总被引:20,自引:2,他引:20  
讨论了确定岩石圈流变强度中存在的问题,根据Byerlee定律,给出了在Anderson断层系统下三种断层的摩擦滑动强度公式,利用小标本实验结果外推,用大标本实验结果作约束,得到岩石圈几种典型岩石的脆性破裂规律,利用上述结果和传统的方法,分别得到了鄂尔多斯和山西裂谷两个典型地区的流变强度随深度的变化。结果表明,以往的计算对岩石圈流变强度的估计过高,对脆性形变区估计不足,流变机制估计不对;岩石圈有力学分层的特性,但各地分层的深度范围不同,使得成层和力学作用变得复杂,讨论了水、应变率以及多相矿物对流变强度的影响。  相似文献   

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