研究亮点

相关链接

研究亮点

首页 - 研究亮点

Journal of Asian Earth Sciences:麻粒岩高温流变实验研究

2017-06-05

基性麻粒岩流变实验是大陆地壳流变结构、大陆动力学和浅源强震孕育研究的关键科学问题之一。以往的基性岩流变实验主要采用斜长石、辉石单相矿物集合体、两相矿物组合的人工热压样品、以及相对简单成分的辉绿岩和辉长岩,实验结果给出了大陆下地壳流变强度的上限和下限,但实验中没有考虑大陆下地壳条件下的部分熔融和变质反应。

中国地震局地质研究所构造物理实验室周永胜研究员和合作者开展了高温流变实验,研究熔体和矿物反应对麻粒岩流变的影响。实验在地震动力学国家重点实验室自主研发的气体介质三轴高温流变仪上完成,实验样品为怀安瓦窑口麻粒岩,实验条件为温度900~1200 ℃、围压300 MPa、应变速率10-4~10-6/S。基于力学数据,采用稳态流变方程,获得实验样品在温度1050–1100 ℃时的应力指数为5.7,激活能为525 kJ/mol;在温度1125–1150 ℃时的应力指数为4.8 ± 0.1,激活能为 1392 ± 63 kJ/mol。通过扫描电镜对实验变形样品分析表明,在低于1100 ℃时,麻粒岩以颗粒边界迁移重结晶为主,在高于1100 ℃时,颗粒边界迁移重结晶伴有部分熔融和变质反应发生,形成细粒橄榄石,部分熔融引起的颗粒边界滑移和扩散对麻粒岩流变具有弱化作用,在地温梯度比较低的大陆下地壳,含微量水的麻粒岩可能表现为半脆性变形,但在地温梯度高的大陆下地壳,含微量水的麻粒岩可能表现为塑性流变。本文是地震动力学国家重点实验室自主研发的气体介质三轴高温流变仪上产出的第一篇国际论文。


图1、麻粒岩高温流变实验应力-应变曲线、基于实验结果给出的大陆下地壳流变强度、以及实验样品中出现的部分熔融与变质反应。


以上研究结果发表在国际知名地学期刊Journal of Asian Earth Sciences上(Yongsheng Zhou, Huiting Zhang, Wenming Yao, Jiaxiang Dang, Changrong He. Experimental study on creep of partially molten granulite at high temperatures wet condition. Journal of Asian Earth Sciences. 2016, 139: 15-29).
http://dx.doi.org/10.1016/j.jseaes.2016.10.011