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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
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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
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斜长角闪岩弹性和流变性质的高温高压实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
对来自浙江陈蔡地区的天然斜长角闪岩在高温高压下进行了弹性波速和流变性质的实验研究.波速实验发现, 细粒和中粒斜长角闪岩的纵波波速沿线理方向(X)的传播快于沿面理法向(Z)的传播;在800或600 MPa及550℃的高温高压条件下,细粒和中粒斜长角闪岩的波速各向异性仍较高, 分别约为7.83%和9.77%,其平均纵波波速约为6.77和6.64 km/s.在高准静水压力作用下,当温度升至750℃之后,不同方向上传播的岩石波速都开始大幅度下降. 高固定围压和低固定应变速率(500 MPa,1×10-4/s) 的三轴流变实验发现, 细粒斜长角闪岩的变形随温度的升高经历了脆性破裂(<650℃)、半脆性破裂、碎裂流动直至塑性变形(>800℃)这样一个基本过程. 韧性变形域内流变强度随温度的增加而逐渐下降, 且在750~800℃间强度急剧下降. 对两类实验前、后的样品进行显微和探针分析, 认为脱水熔融是引起波速和强度在高压(静水压、围压)、750℃之后大幅下降的主要原因之一. 相似文献
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攀枝花辉长岩半脆性-塑性流变的实验研究 总被引：16，自引：2，他引：16
在固体介质三轴实验系统上对干的攀枝花细粒辉长岩进行了半脆性-塑性流变学实验研究. 实验 条件为: 温度700~1150℃, 围压450~500 MPa, 应变速率1×10-4~3.1×10-6 s-1. 实验结果表明, 在700~ 800℃, 应力指数平均值n = 14.6, 激活能Q = 612±12 kJ/mol, 变形以机械双晶和位错滑移为主, 含微破裂, 为半脆性流变; 在900~950℃, 应力指数平均值n = 6.4, 激活能Q = 720±61 kJ/mol, 变形以机械双晶和位错滑移为主; 在1000~1150℃, 应力指数n = 4.1, 激活能Q = 699±55 kJ/mol, 变形以位错滑移、攀移为主. 本实验结果在微观结构、变形机制和流变参数等方面与已有的单斜辉石和辉绿岩流变实验结果接近. 相似文献
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丘陵草坡土壤10Be分布特征及土壤生成速率 总被引：2，自引：0，他引：2
以位于广东省境内的中国科学院鹤山丘陵综合试验站草坡集水区土壤剖面为对象, 对土壤样品进行了大气成因10Be测定, 对基岩以及风化岩石样品进行了就地(in-situ)宇宙成因10Be测定. 基于土壤层大气成因10Be测定, 参考土壤层底界14C表观年龄, 估算出草坡地区3800年以来大约有34%的成土物质被侵蚀掉; 基于风化岩石间隙土大气成因10Be测定, 估算得到基岩之上90 cm厚的风化岩石层至少经历了1.36 Ma, 平均侵蚀速率约为1.26×10-4 cm/a. 表面风化岩石和基岩就地成因10Be浓度分别为10.7×104 atoms/g和 8.31×104 atoms/g, 据此估算得到: 土壤生成速率为8.8×10-4 cm/a; 表层风化岩石以及基岩宇宙射线暴露时间分别约为7.2×104和2.3×105a. 土壤生成速率大于侵蚀速率, 自然地貌状况稳定. 相似文献
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河流-湖泊三角洲相砂岩成岩作用的重建及其对储层物性演化的影响 总被引：25，自引：0，他引：25
延长油区侏罗系和上三叠统河流-湖泊三角洲相砂岩储层的物性受沉积相及埋藏-成岩作用的控制.
河流相砂岩的物性好于三角洲相砂岩(平均孔隙度和平均渗透率分别为14.8%和12.7×10-3μm2,
9.8%和5.8×10-3μm2). 埋藏压实作用是导致砂岩孔隙丧失的主要原因.
碳酸盐是造成砂岩物性降低的主要胶结物.
晚期成岩阶段富含有机酸和无机酸的酸性孔隙流体及表生成岩阶段的大气降水是形成次生孔隙及导致砂岩物性改善的主要介质. 相似文献
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河流-湖泊三角洲相砂岩成岩作用的重建及其对储层物性演化的影响——以延长油区侏罗系-上三叠统砂岩为例 总被引：28，自引：0，他引：28
延长油区侏罗系和上三叠统河流-湖泊三角洲相砂岩储层的物性受沉积相及埋藏-成岩作用的控制.河流相砂岩的物性好于三角洲相砂岩（平均孔隙度和平均渗透率分别为14.8％和12.7×10-3μm2,9.8％和5.8×10-3μm2）.埋藏压实作用是导致砂岩孔隙丧失的主要原因.碳酸盐是造成砂岩物性降低的主要胶结物.晚期成岩阶段富含有机酸和无机酸的酸性孔隙流体及表生成岩阶段的大气降水是形成次生孔隙及导致砂岩物性改善的主要介质. 相似文献
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正华北克拉通减薄是近年来地学界的热点问题,拆离断层形成与地壳伸展减薄是华北克拉通岩石圈减薄的浅部响应,而拆离断层内岩石的流动及变形机制直接受控于岩石流变学状态。对于华北克拉通地壳流变研究,流变实验和天然样品流变分析多数集中在下地壳,对于与拆离断层对应的中上地壳流变实验研究比较少。目前为止,有关于地壳伸展和拆离断层形 相似文献
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糜棱岩的超声波衰减特征及其油气地质意义 总被引：7，自引：0，他引：7
糜棱岩是断裂构造带、伸展盆地滑脱层和韧性剪切带中常见的岩石类型.通过对郯庐断裂带南段糜棱岩和类糜棱岩超声波衰减的研究,探讨其衰减特征与岩石组构、弹性波速、封闭性能的关系.结果表明,糜棱岩的超声波衰减特征与岩石内部结构构造、变形变质程度等存在着密切的关系,品质因子Q值对岩石组构及应力应变程度的变化较为敏感,即粒度较细、结构致密、定向构造明显、糜棱岩化程度较高的岩石,其Q值较大,反之则小.糜棱岩还表现出Q值各向异性的特征,且岩石Q值总体上与波速及封闭性能参数(突破压力、封盖高度和遮盖系数等)正相关,封闭性能参数对Q值的变化极为敏感.因此,根据Q值可灵敏有效地判断岩石物性及封闭性能,比较不同盖层封闭能力的相对强弱. 相似文献
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岩石圈流变实验研究的进展 总被引：2，自引：2，他引：0
岩石高温高压变形实验是了解地球内部物质流动特性的最直接的手段 .本文概述了近年来岩石流变实验研究的一些成果 ,重点总结了水和部分熔融对上地幔顶部橄榄石流变行为的影响 ,以及地壳多相岩石流变实验研究的一些成果 . 相似文献
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本文就红土山和青龙山榴辉岩的矿物、岩石组分和矿物共生组合特征,参照矿物、岩石实验数据和实验曲线,计算出该榴辉岩是在T=890°-1270℃,P=17.25-24.75Kb,相当于52—74公里深度的区域变质作用条件下形成。其原岩可能来源于拉斑玄武岩。榴辉岩在成岩后又遭受了剪切挤压的动力变质作用,使其经历了进变质和退变质作用。推测榴辉岩的成岩和迁移,所经历的条件是温度由1080℃±190℃降到750℃±80℃,压力由21.0Kb±3.75Kb 降到4.3Kb±2.5Kb,并被挤压到壳内混合岩化片麻岩系中,以大小不等的透镜体产出。动力变质的退变质作用,其温度、压力条件,本文计算的方程式为P(Kb)=0.0506T(℃)-33.65,为地震地质提供构造演变的条件和有关能量计算问题 相似文献
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2008年5月12日,青藏高原东缘的龙门山断裂带上发生了Mw7.9级汶川地震.本文通过分析覆盖汶川地震震中区域的ALOS/PALSAR像对的方位向偏移量来选择无明显电离层扰动影响的像对进行干涉处理,获取了高精度、连续的InSAR地表形变场.在此基础上,结合高精度GPS同震形变数据,采用同震、黏弹性松弛震后形变联合反演模型同时确定了汶川地震的同震滑动分布和龙门山地区的流变结构参数.研究结果表明,汶川地震是一个断层破裂非常复杂的地震事件,其中,北川段、岳家山段、虹口段和汉旺段的滑动以逆冲为主,而青川段以右旋走滑为主.滑动主要发生在10 km深度以上的区域,最大滑动量位于虹口段的东北端,达10.7 m.地震释放的总能量为9.28×1020 N·m（Mw7.91）,与地震学的结果一致.联合反演模型确定的龙门山地区中下地壳的黏性系数为2×1018 Pa·s,为青藏高原东部地区的黏性系数提供了一个可靠的下限值.如果有更长时间的震后形变观测时间序列,将为该区域提供更为可靠的流变结构. 相似文献
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孔隙压岩石三轴摩擦实验装置是研究孔隙压对岩石滑动面摩擦性状影响的专用设备.该设备包括孔隙压岩石三轴实验装置和岩石摩擦装置两部分.摩擦装置由上、下压头,密封套筒和具有内部滑动块体的岩石样品组成.滑动面宽20×20mm、高40mm 的长方体,滑动面宽20mm、高30mm.最大孔隙压P_(max)=100MPa,最大位移L_(max)=10mm.应用该装置将三轴条件下样品之间的斜向摩擦滑动变为轴向滑动.滑动面上的法向压力σ_n=σ_3,即σ_n 变为与轴压无关的独立变量. 相似文献
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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。 相似文献
16.
在压力3
GPa, 温度1450～1600 K, 应变速率10-4～10-5 s-1条件下,
对深俯冲带和上地幔中两种重要岩石(榴辉岩和方辉橄榄岩)的流变性质进行了实验研究,
获得了榴辉岩在超高压条件下的流变参数, 应力指数为3.4, 活化能为480
kJ/mol, 活化体积为12 cm3/mol.
实验结果表明具有中等石榴石含量榴辉岩的流变强度与方辉橄榄岩的流变强度在上地幔浅部条件下基本相当,
是多晶绿辉石岩强度的2～3倍和多晶石榴石岩强度的一半.
随榴辉岩中石榴石含量的逐步增加, 岩石的整体流变强度也不断增大.
在实验研究基础上,
计算了不同板块汇聚速率条件下深俯冲大洋岩石圈在不同深度层次上的流变强度,
以及橄榄岩和榴辉岩上地幔流变强度随深度的变化. 研究表明,
俯冲洋壳从下覆的上地幔拆离出来最有可能发生在缓慢俯冲的热俯冲带中;
而快速俯冲的冷俯冲带, 俯冲地壳与上地幔之间在强度上是耦合的,
发生拆离的可能性不大.
过渡带是上地幔中除岩石圈地幔外的高强度和高黏度层. 相似文献
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大洋深俯冲带流变性质及其地球动力学意义——来自地幔岩高温高压实验的启示 总被引：4，自引：0，他引：4
在压力3GPa,温度1450～1600K,应变速率10-4～10-5s-1条件下,对深俯冲带和上地幔中两种重要岩石（榴辉岩和方辉橄榄岩）的流变性质进行了实验研究,获得了榴辉岩在超高压条件下的流变参数,应力指数为3.4,活化能为480kJ/mol,活化体积为12cm3/mol.实验结果表明具有中等石榴石含量榴辉岩的流变强度与方辉橄榄岩的流变强度在上地幔浅部条件下基本相当,是多晶绿辉石岩强度的2～3倍和多晶石榴石岩强度的一半.随榴辉岩中石榴石含量的逐步增加,岩石的整体流变强度也不断增大.在实验研究基础上,计算了不同板块汇聚速率条件下深俯冲大洋岩石圈在不同深度层次上的流变强度,以及橄榄岩和榴辉岩上地幔流变强度随深度的变化.研究表明,俯冲洋壳从下覆的上地幔拆离出来最有可能发生在缓慢俯冲的热俯冲带中;而快速俯冲的冷俯冲带,俯冲地壳与上地幔之间在强度上是耦合的,发生拆离的可能性不大.过渡带是上地幔中除岩石圈地幔外的高强度和高黏度层. 相似文献
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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. 相似文献
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成岩作用是影响砂岩声波速度的地质因素之一，定量表征压实和胶结作用的砂岩声波速度岩石物理模型具有重要的理论和实践应用意义.选取视压实率和视胶结率定量表征砂岩成岩作用，通过建立视压实率与颗粒配位数的关系将压实作用的影响引入修正的定量表征胶结作用的CCT模型，最终建立了一种能够定量表征压实和胶结作用对砂岩声波速度影响的岩石物理模型.理论考察发现，随胶结率的增大，岩石声波速度首先迅速增大，随后趋于稳定；随视压实率增大，岩石声波速度同样逐渐增大，当胶结率较大时声波速度变化更为明显.为了验证该声波速度模型，分别对人造砂岩和天然样品进行了声波速度实验观测，结果表明：实验结果与理论分析的趋势吻合良好.该模型易于使用，能够为应用地震和测井资料识别有利储层、定量评价孔隙度以及开展横波速度预测等应用提供理论基础. 相似文献
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在温度为200°—700℃,围压为200—700MPa,恒定应变速率(1×10~(-4)/s)条件下,笔者对长石砂岩和石英砂岩完整的和带预切口的试样进行了变形实验。应力-应变曲线表明,完整砂岩发生了脆性的、脆延性过渡状态的和延性的变形;而带预切口的砂岩在整个实验条件下都发生了稳定摩擦滑动。显微观测表明,岩石变形的主要机制是晶内和穿晶微裂隙的产生和发展。根据实验结果笔者推测,砂岩组成的地壳在地下10km左右的深度有最大破坏强度和摩擦强度;而发育在岩石中的断层的活动一般以稳定摩擦滑动为主。 相似文献