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Journal of Structural Geology:在高温高压条件下花岗糜棱岩的强度和变形行为各向异性实验研究

2017-06-05

中地壳岩石经历了变质变形作用,发育有强烈的变形组构,具有显著的各向异性特征。中国地震局地质研究所构造物理实验室博士研究生刘贵与导师周永胜研究员和合作者开展了高温高压流变实验,研究中地壳各向异性岩石流变强度和变形特征。实验样品为具有变形组构的花岗糜棱岩,实验压缩方向与岩石面理呈30°、45°和60°夹角。实验条件为温度600-850 ℃,围压800-1200 MPa,应变速率1×10-4/s、1×10-5/s、1×10-6/s。用扫描电镜和电子探针研究实验样品主要矿物的变形微观结构与变形机制。

 实验结果表明,在600-700 ℃时,三组样品基本都表现为半脆性流变;在800-850 ℃时,样品的应力指数为n=3±0.3,岩石以塑性变形为主。实验力学数据显示,花岗糜棱岩在半脆性破裂域,压缩轴与岩石面理呈30°夹角时,岩石强度最小;在塑性流变域,压缩轴与岩石面理呈45°夹角时,岩石强度最小;其它斜交角度的样品强度小于压缩轴垂直或平行岩石面理的样品强度,而压缩轴垂直岩石面理的岩石强度大于压缩轴平行岩石面理的岩石强度。微观结构分析表明,实验变形对原有面理不同程度的进行了继承与改造,其中,30-45°夹角的样品,新形成的面理主体沿着原有的云母和石英条带发育,而60°方向的样品,新形成的面理以构造置换为主。电子背散射(EBSD)分析显示初始样品中石英c轴定向组构在实验变形过程中被置换成新的定向组构。综合力学数据、流变参数和微观结构得出,组构显著影响岩石强度,但组构对岩石的脆塑性转变、流变参数和变形机制影响不大。这表明组构只影响岩石变形的难易程度,不影响岩石的变形方式。


图1、花岗糜棱岩在半脆性破裂域,压缩轴与岩石面理呈30°夹角时,岩石强度最小;在塑性流变域,压缩轴与岩石面理呈45°夹角时,岩石强度最小.


以上研究结果发表在国际知名地学期刊Journal of Structural Geology上(Gui Liu, Yongsheng Zhou, Yaolin Shi, Changrong He.Strength variation and deformational behavior in anisotropic mylonites under high-temperature and -pressure conditions - an experimental study. Journal of Structural Geology. 2017,96: 21–34).
http://dx.doi.org/10.1016/j.jsg.2017.01.003.