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1.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
开展麻粒岩流变实验,分析新矿物的形成对麻粒岩的流变的影响,为研究中国东部地区下地壳中性和基性麻粒岩流变结构奠定基础。采用天然基性麻粒岩样品,在围压为1 500 MPa,温度900~1 050℃,应变速率1×10-5/s的条件下,开展流变实验,获得麻粒岩的稳态塑性流变方程;在相同压力和温度条件下,开展静压状态下的淬火实验,研究静压条件麻粒岩在高温高压下的矿物反应;利用扫描电镜(SEM)、电子探针等,分析实验样品的微观结构与成分,研究实验前后矿物成分变化,重点分析在高温高压条件下矿物反应分布以及通过反应形成的新矿物的特征;通过力学数据与微观结构、成分的定量分析,并与静压条件下的矿物反应对比,研究矿物反应对麻粒岩流变的影响,把矿物反应的影响作为参数引入流变方程中,为定量估计有变质反应参与的大陆下地壳流变强度提供初步的本够方程;根据天然麻粒岩样品的流变实验数据,结合已经发表的辉石、长石、长石—辉石组合、辉长岩、辉绿岩、麻粒岩、榴辉岩等的流变实验结果,综合研究矿物成分与矿物反应对麻粒岩流变的影响,揭示基性麻粒岩流变的复杂性。本项目拟利用天然的麻粒岩样品,在3 Gpa熔融盐固体介质三轴实验装置上,开展矿物参与的麻粒岩的高温高压流变实验,获得麻粒岩样品的稳态塑性流变方程、微观结构与变形机制;分析样品实验前后的成分变化,研究矿物反应形成的新矿物,并分析新矿物对麻粒岩的流变的影响;利用麻粒岩流变实验数据,为研究中国东部地区下地壳中性和基性麻粒岩流变结构奠定基础。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>1研究背景大陆下地壳主要由麻粒岩组成,麻粒岩高温流变实验研究是认识大陆下地壳流变的主要途径之一。以往下地壳流变实验研究主要集中在热压合成单矿物结合体-两相矿物组合、辉绿岩、辉长岩、热压合成麻粒岩等方面,缺少天然麻粒岩高温流变实验结果。笔者选择怀安瓦窑口中性麻粒岩进行高温流变实验研究。 相似文献
3.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
下地壳的含水性和变形研究对探讨岩石圈变形方式和机制具有重要意义。传统观念认为,大陆岩石圈强度轮廓为"果酱三明治"式(即下地壳力学强度相对较弱,而上地壳和地幔岩石圈力学强度相对较硬,而大洋岩石圈强度轮廓正好相反,即下地壳力学强度相对较强,而上地壳和地幔岩石圈力学强度相对较弱。大陆地震震源深度分布的研究发现,大陆岩石圈地幔并无明显地震活动的证据,而某些地区下地壳却存在比较显著的地震活动,从而表明至少在某些地区,大陆下地壳在力学强度上要高于岩石圈地幔。大陆下地壳的流变学性质具有显著的空间和时间上的不均一性。大陆下地壳不同力学强度模型争议的一个很重要的关键点为下地壳究竟是干的还是湿的。我们对攀西含钒钛磁铁矿辉长岩和汉诺坝麻粒岩中结构水和组构特征的研究结果表明:下地壳可能是富水的而不是先前认为的干的,辉石与长石中的含水量及分配系数在不同的下地壳岩石中差别很大,并直接影响矿物和岩石的变形组构和强度。对榴辉岩相条件下准稳态的麻粒岩的变形初步实验研究表明,麻粒岩相变是非常缓慢的过程,很难导致地震,下地壳地震活动可能与含水矿物脱水和部分熔融有关。 相似文献
4.
本文用有限元方法研究多矿物岩石的流变性质,即在一定温度压力范围内单矿物流变性质已知的情况下,采用随机网格划分和材料性质指定的方法,建立三维多矿物岩石的有限元模型,在计算机上计算该岩石模型在不同温度压力下的变形,根据这种数值模拟实验的结果,确定岩石整体的流变性质,而不必再进行真实多矿物岩石的高温高压实验.用有限元方法进行多矿物岩石流变性质的研究可以更为高效和节省,但其前提是多矿物间没有发生化学反应,变形机制仍与单矿物实验时的主导机制一样.本研究中进行了由锗橄榄石和锗尖晶石组成的双矿物岩石的流变实验,鉴于单个的随机生成的模型不一定居有代表性,因此对每一种矿物比例均随机生成了多个岩石模型,进行大量Monte Carlo实验和统计分析.计算结果表明,由两种矿物组成的双矿物岩石整体流变性质介于两者之间且按一定规律分布,与矿物比例有关;但即使同等矿物比例混合后的岩石会由于内部矿物分布结构的不同仍会出现一定差异,特别在试件尺度小时这种效应更为明显,因此多矿物岩石实验试件应该有足够大的尺度. 相似文献
5.
含熔体差应力状态下中下地壳岩石的变形结构与物质迁移 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对辉长岩、麻粒岩、斜长角闪岩高温高压变形实验样品的研究,确立了含熔体差应力状态下中下地壳岩石共轭扇式变形模型的合理性,划分出垂直于轴向压应力定向和剪切定向两种变形组构。并通过对主要变形矿物、变形组构的识别,详细勾画了辉长岩、麻粒岩、斜长角闪岩3种典型中下地壳岩石的变形结构图式和变形机制。辉长岩为弥散带状变形结构,麻粒岩、斜长角闪岩为共轭扇式模型结构;中下地壳岩石的变形可能主要集中在流变性最强的一种或者几种组分上;变形集中化的过程,也往往是某些组分集中化的过程;变形不仅是造成岩石圈深部层次物化环境不均一性的重要因素,也是成矿的重要条件。 相似文献
6.
应用显微傅里叶变换红外光谱技术,对华北克拉通北缘汉诺坝地区的太古宙地体麻粒岩和新生代玄武岩中捕虏体麻粒岩(中生代底侵成因)的主要组成矿物(单斜辉石、斜方辉石、斜长石和石榴子石)进行了详细分析.结果表明,无论是地体麻粒岩还是捕虏体麻粒岩,岩石中的主要组成矿物均含有结构水,主要以OH形式存在.同种产状麻粒岩的矿物水含量(H2O%)均存在较大的变化,而且都远远超出实验误差,表明下地壳内水的分布可能是不均一的.两种产状麻粒岩的矿物结构水含量有着显著的不同,地体麻粒岩中矿物的水含量是捕虏体麻粒岩的2倍以上.太古宙-古元古代形成的安徽女山新生代玄武岩中的捕虏体麻粒岩具有与汉诺坝太古宙地体麻粒岩相似的水含量范围,但明显高于汉诺坝中生代形成的捕虏体麻粒岩.由此看来,早期(太古宙-古元古代)下地壳的水含量要比中生代形成的下地壳高得多,这可能指示不同时代下地壳在形成机制和性质上的不同. 相似文献
7.
产于火山岩中的下地壳麻粒岩包体是人们窥视深部地壳的一个窗口 ,现已成为人们探索大陆下地壳物质组成和演化最直接的研究对象。下地壳岩石包体一般具有麻粒岩相矿物组合 ,主体由镁铁质麻粒岩组成 ,以出现紫苏辉石矿物为标志 ,下地壳包体的平衡温度为 70 0～10 4 0℃ ,平衡压力在 0 .8～ 1.4GPa之间。在绝大多数地区 ,基性下地壳包体占优势 ,其共同特征是低SiO2 、高CaO和Mg# ,过渡族元素和不相容元素含量变化很大 ,不同构造背景和不同岩石类型的包体同位素成分也有差异 ,全球各大陆下地壳包体Nd、Pb同位素组成分布具有“块体效应”特征。利用出露于地表的下地壳麻粒岩包体可以探讨下地壳物质组成和成分 ,建立下地壳物性剖面和岩石圈模型 ,并可作为幔源岩浆底侵作用的重要判据之一。世界范围内下地壳麻粒岩包体研究表明 ,在探讨下地壳的组成特点上 ,由火山岩中麻粒岩包体和出露的麻粒岩地体两类岩石样品所获得的下地壳组成特点存在比较大的差异 ,前者较后者反映的下地壳组成更偏基性。下地壳包体的类型与成因对揭示大陆地壳的增生、演化方式以及壳—幔交换作用具有重要的指示意义 相似文献
8.
南天山榆树沟麻粒岩相构造岩研究 总被引：11，自引：4，他引：7
榆树沟麻粒岩相构造岩宏观上呈糜棱岩带和糜棱岩化带产出,发育强烈流变叶理;微观上主要造岩矿物发育各种塑性变形显微构造。变形过程中同种造岩矿物的动态重结晶新晶与塑变残斑（残晶） 之间化学成分变化不明显, 表明在变形期间水活度低,以位错蠕变为主。该构造岩形成于深地壳麻粒岩相变质的晚期阶段,是地体在早期阶段于下地壳底部－上地幔顶部发生高压麻粒岩相变质作用后因构造抬升进入深地壳麻粒岩相环境下发生退变质和强烈韧性剪切变形的产物, 其形成后经历了快速的构造折返过程。 相似文献
9.
地壳岩石与矿物的流变性主要受温度的控制，其次是受其成分的控制。在深部地壳高温环境下，岩石和矿物的流变性较强，应变相对均匀分布。在浅部地壳中，它们的粘滞性及各自间的粘滞性比显著增强，而流变性减弱，应变逐渐集中于适合流变和变形的岩石与矿物。流变性的这种变化导致了露头各种构造形迹的变化，如皱、布丁和剪切带等，以及各种显微构造特征的变化（如：变形矿物、压力影和膝折等）。岩石与矿物的这种物性概念在地质学中的运用，实质是将构造变形样式的形成机理分析趋于定量化和综合研究。 相似文献
10.
下地壳基性麻粒岩流变强度实验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
镁铁质基性麻粒岩被认为可能是大陆下地壳的主要组成岩石[1,2],涉及当前地球动力学研究中地壳变形和高原隆升,壳幔边界的力学耦合与拆离,底侵和拆沉作用等一系列地球动力学问题阳[3,4],具有重要的地球动力学意义.大陆下地壳的流变学性质是我们深入认识这些地球深部过程的关键点之一. 相似文献
11.
青藏高原及邻区三角形发震构造域是全球大陆最显著的地震多发区.脆性活动断层及其弹性回跳模式无法合理解释该区深度集中分布在10~40 km的点状震源.针对发震构造和地震机理不明确这一重大科学问题, 以大陆动力学和地球系统动力学新思想为指导, 对青藏高原及邻区发震构造系统进行域、层、带、点相关研究, 阐明大陆地震构造系统的结构型式, 认为下地壳固态流变及其韧性剪切带是提供地震能量的孕震构造, 中地壳韧-脆性剪切带是累积地震能量的发震构造, 上地壳脆性断裂是释放地震能量的释震构造.在研究青藏高原及邻区地震构造系统及其形成背景的基础上, 进一步论证了大陆地震热流体撞击的形成机理: 地幔墙导致大洋中脊之下的软流圈热流物质层流到大陆特定部位汇聚加厚并底辟上升, 造成大陆下地壳部分熔融和固态流变, 并改变莫霍面的产状, 固态流变物质侧向非均匀流动, 形成大陆盆山体系, 流动的韧性下地壳与脆性上地壳之间具有韧-脆性剪切滑脱性质的中地壳不断积累由下地壳热能转换而来的应变能, 形成发震层, 震源定位于下地壳热流物质富集带("热河")中的固态-半固态流变物质撞击到强弱层块之间的构造边界, 不同热构造环境和撞击角度产生5种不同类型的地震.从而为大陆地震的科学预测奠定了全新的理论基础. 相似文献
12.
Susan Ellis Silke Wissing Adrian Pfiffner 《International Journal of Earth Sciences》2001,90(1):168-180
Published strength profiles predict strength discontinuities within and/or at the base of continental crust during compression. We use finite element models to investigate the effect of strength discontinuities on continental collision dynamics. The style of deformation in model crust during continued subduction of underlying mantle lithosphere is controlled by: (1) experimental flow-law data; (2) the crustal geotherm; (3) strain localization by erosion; (4) strain-softening and other localization effects. In the absence of erosion and other factors causing strain localization, numerical models with typical geothermal gradients and frictional/ductile rheologies predict diffuse crustal deformation with whole-scale detachment of crust from mantle lithosphere. This prediction is at odds with earlier model studies that only considered frictional crustal rheologies and showed asymmetric, focused crustal deformation. Without localization, model deformation is not consistent with that observed in small collisional orogens such as the Swiss Alps. This suggests that strain localization by a combination of erosion and rheological effects such as strain softening must play a major role in focusing deformation, and that strength profiles derived under constant strain rates and uniform material properties cannot be used to infer crustal strength during collision dynamics. 相似文献
13.
下地壳岩石的波速测定可以提供有关下地壳物质组成及物理性质的重要信息。但是，由于下地壳难于直接采样，因此常常利用目前出露地表的古老麻粒岩地体样品来代表下地壳，但所获结果常常与实际情况不符，由新生代玄武岩携带到地表的下地壳包体则为我们提供有关下地壳的直接信息。本文对采自河北汉诺坝武岩中的下地壳包体进行了密度和高温高压波速测定，下地壳由不同类型的麻粒岩相岩石组成。其密度和波速有较大的差异，因此所获波速不能直接与地震测深得到的下地壳波速进行对比，而需要进行波速的温度、压力校正，并进行具体的分析，本文得到下地壳包体的原地波速6.13-6.90km/s与该区地震资料得到的结果十分接近，并探讨了下地壳低速层的可能成因。 相似文献
14.
The relative importance of the contribution of the lower crust and of the lithospheric mantle to the total strength of the continental lithosphere is assessed systematically for realistic ranges of layer thickness, composition, and temperature. Results are presented as relative strength maps, giving the ratio of the lower crust to upper mantle contribution in terms of crustal thickness and surface heat flow. The lithosphere shows a “jelly sandwich” rheological layering for low surface heat flow, thin to average crustal thickness, and felsic or wet mafic lower crustal compositions. On the other hand, most of the total strength resides in the seismogenic crust in regions of high surface heat flow, crust of any thickness, and dry mafic lower crustal composition. 相似文献
15.
Summary A large-scale relict domain of granulite facies deformation fabrics has been identified within the Blansky les granulite body.
The granulite facies mylonitic fabric is discordant to the dominant amphibolite facies structures of the surrounding retrograde
granulite. The complex geometry of retrograde amphibolite facies fabric indicates a large-scale fold-like structure, which
is interpreted to be a result of either crustal-scale buckling of an already exhumed granulite sheet or active rotation of
a rigid granulite facies ellipsoidal domain in kinematic continuity with the regional amphibolite facies deformation. We argue
that both concepts allow similar restoration of the original granulite facies fabrics prior to the amphibolite facies deformation
and “folding”. The geometry of the granulite facies foliations coincides with the earliest fabrics in the nearby mid-crustal
units suggesting complete mechanical coupling between the deep lower crust and the mid-crustal levels during the vertical
movements of crustal materials. Microstructures indicate grain-size sensitive flow enhanced by the presence of silicate melts
at deep crustal levels and a beginning of an exhumation process of low viscosity granulites through a vertical channel. The
amphibolite facies fabrics developed at middle crustal levels and their microstructures indicate significant hardening of
feldspar-made rigid skeleton of the retrograde granulite. Increase in the strength of the granulite allowed an active buckling
or a rigid body rotation of the granulite sheet, which acted as a strong layer inside the weaker metasediments. 相似文献
16.
青藏高原东部壳幔速度结构和地幔变形场的研究 总被引：16，自引：0，他引：16
在青藏高原东部地球动力学问题中,笔者在文中主要考虑与地壳上地幔速度结构和地幔变形场有关的问题,它涉及当前流行的下地壳流动模型和壳-幔的耦合-解耦模型。在2000年完成的穿过川西高原和四川盆地的深地震测深剖面,揭示了川西高原的地壳结构具有地壳增厚(主要是下地壳增厚)、地壳平均速度低等特点,显示地壳的缩短与增厚的碰撞变形特征。根据川西高原上设置各爆炸点的记录截面图共同呈现PmP(莫霍界面反射波)弱能量的特点,推断在川西高原的下地壳介质具有强衰减(Qp=100～300)的性质,支持存在下地壳流动的模型。青藏高原东部和川滇西部地区的上地幔各向异性(SKS波快波偏振方向和快慢波延迟时间)的初步结果表明,这两个地区的壳-幔变形特征是不同的,尽管它们在地理位置上属于同一个板块碰撞带。在青藏高原内部的壳幔变形属于垂直连贯变形,它以缩短为主,而高原外部的地壳(或岩石圈)则相对于其下方地幔运动。在高原内部和外部之间存在一个重要的地幔变形过渡带。然而,高原内部的垂直连贯变形与高原内部存在大范围下地壳流动的模型不一致。笔者在该地区开展了近两年的宽频带流动地震观测,试图从地震记录中确定过渡带的位置和探讨它的流变性质。文中扼要回顾已经取得的结果,并介绍正在进行的研究。 相似文献
17.
大陆中部地壳应变局部化与应变弱化 总被引：1，自引：1，他引：0
大陆岩石圈流变学研究是构造地质学学科发展的必然,也是发展板块构造理论、探索大陆板块内部变形与动力学演化的核心问题。大陆中部地壳是大陆岩石圈中一个具有特殊性的圈层,其主要成分以花岗质岩石为代表,位于岩石脆-韧性转变域。在中部地壳层次上,岩石既具有脆性变形特点,又具有韧性变形属性,而且常常表现出多种流变强度。研究成果显示,中部地壳岩石流变具有许多特殊性:1)应变局部化是中部地壳流动最为典型表现形式;2)存在大陆地壳多震层:多震与强震,显示出中部地壳既弱又强的流变学属性;3)液/岩反应强烈,流体相直接影响着岩石的流变性;4)在许多地区存在有地球物理异常体(低速高导体)。大陆中部地壳应变局部化是板块相互作用过程中地壳层次上应变积累与集中的重要表现。在宏观尺度、中小型尺度和微观尺度上都有着重要的构造特点。地壳岩石的应变弱化,是诱发应变局部化的主要机制。多种形式的水致弱化(包括液压致裂、反应弱化、水解弱化等)与结构弱化(包括细粒化、晶格取向、成分分带性等)对于应变局部化具有重要的贡献。大陆地壳岩石流变学、中部地壳弱化与应变局部化研究,是未来岩石圈流变学研究的重要方向。 相似文献
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19.
中国大陆岩石圈等效粘滞系数的计算和讨论 总被引：27，自引：0，他引：27
大陆岩石圈的流变结构对岩石圈动力学过程有很大的影响,因此对岩石圈等效粘度的估计是大陆动力学研究中基础和重要的问题。文中对利用实验室流变实验结果估算岩石圈流变结构的计算方法中包含的多种不确定性进行了讨论,包括岩性、温度、应变速率、实验室速率数据外推到地质构造运动速率等因素对等效粘滞系数估算的影响,并以温度和应变速率的新研究成果为基础,对中国大陆地壳和上地幔等效粘滞系数做出了估计。中国中地壳等效粘滞系数一般在1021~1024Pa.s,下地壳等效粘滞系数在1021~1022Pa.s,其中青藏高原下地壳等效粘滞系数较低,约为1019~1020Pa.s;与前人研究认为青藏高原存在柔性下地壳流动的结论吻合。 相似文献
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基性麻粒岩产于大陆地壳深部,它的研究可以为大陆岩石圈的性质、组成、演化和深部动力学过程提供重要信息。南天山库米什榆树沟地区发育总厚达1000多米的基性麻粒岩构造岩片,走向南东,朝北东推覆。剖面上和石炭纪蛇绿混杂岩共存,并发生了石榴子石的旋转变形和强烈的石英-长石矿物相韧性变形。然而它们的变形条件至今尚未被研究。本文运用透射电镜(TEM)超微组构技术对榆树沟基性麻粒岩中石英和石榴子石进行了详细研究,结果表明,石英中存在着丰富的超显微变形构造,自由位错、亚颗粒和位错网非常发育,这表明研究区基性麻粒岩在折返抬升过程中曾遭受过较强的石英-长石相韧性变形作用;石榴子石中的超微变形构造则极为少见,只在其中发现几根自由位错,并在其颗粒边缘发现少量亚颗粒构造,说明该矿物主体属于脆性变形。这两种矿物变形性质的差异,反映了石榴子石的晶体结构在该条件下比石英更稳定,而且说明石榴子石的变质温度没有超过900℃,也就是说,本区麻粒岩的变质作用并非发生在极高温度的条件下。 相似文献