长石显微变形机制研究进展

岩石的变形机制研究一直以来都是构造地质学研究的主题,特别是基于矿物变形的显微构造研究是流变学研究的基础。从近地表到下地壳,岩石的变形从脆性破裂逐渐过渡至韧性蠕变,这些变形过程会被记录在岩石中,形成相应的显微构造。一般来讲,从低温低压至高温高压的变形环境,单一矿物的显微变形机制经历从微破裂、到矿物的溶解-沉淀、到位错蠕变、到动态重结晶作用、到颗粒边界滑移或扩散蠕变等的连续转变,它们之间的转换往往是过渡并且相互影响的,通常也会耦合发生。长石是地壳中含量最丰富的造岩矿物,因此长石的变形行为会直接影响地壳的流变学性质,研究长石的显微变形机制对理解地壳流变学特性至关重要。长石还是一种非常特别的矿物,主要分为斜长石和碱性长石两个端元,由于它们所属晶系的不同,有着差异的变形行为,然而这两个系列的长石在一定的温压条件下又是可以相互转化的,这些物理差异性和化学行为的复杂性造就了长石非常复杂的显微变形特性。本综述从岩石的显微变形机制讲起,随后概述了长石的显微变形特征,尝试归纳不同温度条件下长石的显微变形表现,对比斜长石和钾长石的异同,总结不同显微变形机制对长石结晶学优选方位的影响,最后简单介绍了一下国际上显微变形研究方法和技术的进展。     

单轴压缩条件下花岗岩中不同矿物的形状变化

岩石中不同矿物的形状变化反映了岩石的变形破坏过程。在分析花岗岩试样表面图像不同矿物纹理特征基础上,使用室内单轴压缩试验视频图像和灰度分界阈值分割法,研究了单帧图像中不同矿物的分布特征,使用形状参数描述了岩石变形过程中不同成分的形状特征,探讨了不同成分区域形状变化与裂隙扩展过程的关系。结果表明,花岗岩变形过程中圆形度的大小顺序为长石黑云母石英,内切圆半径的大小顺序为黑云母长石石英;离散指数的大小顺序为长石石英黑云母;长石承受了轴向力的主要部分,形状变化与所处位置关系较大;破坏过程中裂隙面积出现大小顺序为长石、石.英、黑云母,裂隙扩展较快时裂隙大多出现在长石和石英区域。     

利用变形花岗岩体中的长石矿物进行有限应变测量初探

岩石有限应变测量的方法较多，相比之下，“长短轴法”最简单、快捷，野外易于操作，但是对所选的对象变形前要求近圆形，或者椭圆形，且随机分布。花岗岩区很难找到满足此条件的颗粒。在《1：25万玉门镇幅》调研的过程中，试以长石颗粒为研究对象，进行长短轴法变形测量，将其结果与相邻变形砾石、杏仁体和包体测量结果进行对比，发现它们具有相似的应变椭圆轴率，证实在变形花岗岩区可以用变形长石颗粒研究区域变形的特点。     

龙门山韧性剪切带主要矿物结构水含量与变形的关系

矿物中的各种水对变形有显著影响。本文研究了龙门山中央断裂带映秀-北川断裂南段韧性剪切带花岗质岩中石英和长石的变形和水含量的关系。通过显微镜下统计石英、长石的粒度和轴比,得出剪切带中花岗质岩石的变形程度分为:弱变形带和过渡带的花岗片麻岩以及强变形带的初糜棱岩。其中弱变形和过渡变形样品中有细粒化强变形条带。根据石英动态重结晶粒度与流动应力关系,计算了剪切带的流动应力约15～200MPa。利用稳态流变方程,估算出韧性剪切带的变形温度范围400～550℃。花岗质岩石和细粒化剪切带的全岩化学成分分析显示,强变形导致SiO2、K2O减小,Fe2O3、CaO、MgO、LOI增大。Fe、Mg含量增大,K含量降低。显然说明长石含量降低,铁镁质矿物含量增多,初步认为是长石经水解反应发生云母化导致的。利用傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)对剪切带花岗质岩石中的主要矿物石英和长石进行了结构水含量的分析,结果表明长石的水含量高于石英的水含量,弱变形的粗粒长石和石英的水含量低于强烈变形的细粒长石和石英的含水量,即随着变形程度的增强,矿物中的含水量呈增加趋势。因此,在剪切带中,强烈剪切变形导致长石和石英晶体位错密度变大,形成点缺陷和缺陷,这些缺陷中被OH充填,形成结构水。这种结构水促进了剪切带中岩石的变形。     

糜棱岩化过程中矿物变形温度计

对有效确定中—低温下糜棱岩变形温度一直以来都没有比较理想的方法，而在研究韧性剪切带过程中对其变形温度的确定又常是必不可少的。根据近年来国际上对天然石英、长石、方解石等矿物变形的研究成果，总结了利用矿物变形指示变形温度的方法。在不同的温度条件下，长石与石英的变形方式具有阶段性，其变形与动态重结晶型式与温度具有明显的对应关系。石英变形中的滑移系及其C 轴组构图主要受变形温度的控制。低温变形中的方解石e 双晶纹形态也与温度呈密切的相关性。观测这些矿物变形的显微构造，可以很好地估计韧性剪切带糜棱岩化过程中的变形温度。     

使用试验视频图像研究花岗岩中不同矿物成分的变化特征

结合灰度分界阈值分割法和粒子图像测速技术,对单轴压缩条件下花岗岩变形破坏过程中不同矿物成分(黑云母、长石和石英)的变化特征进行了研究。由室内单轴压缩试验获得花岗岩变形破坏过程的试验视频图像;由灰度分界阈值分割法获得视频图像中岩石表面不同矿物成分的位置;使用粒子图像测速技术得到岩石表面不同时刻的位移;采用应变计算公式的差分格式得到不同位置不同方向的应变大小;在此基础上,研究了不同变形阶段岩石中不同方向应变的变化特征及其与矿物成分分布的关系。结果表明:裂缝出现前,花岗岩表面各矿物成分变形方向主要沿水平方向;裂缝发展过程中,长石变形方向主要是竖直方向,石英变形方向主要是水平方向;三种矿物成分中,最大主应变从大到小的顺序为黑云母、长石、石英。     

塔里木盆地碎屑岩中钾长石的蚀变作用

本文采用扫描电镜和能谱分析等手段研究了塔里木盆地碎屑岩中长石颗粒在酸性介质中的蚀变过程及其产物。研究发现长石颗粒在酸性介质中存在两种蚀变途径。岩石渗透性好时，孔隙不流动性好，长石蚀为折出的碱性离子很容易被带增，长石蚀变的最终产物为高岭石及自生石英。     

长石砂岩中长石溶解作用发育机理及其影响因素分析

松辽盆地和辽河盆地的砂岩储层中长石含量很高，次生孔隙主要是由长石颗粒溶解后形成的。本文运用扫描电镜、Ｘ衍射、氧碳稳定同位素等分析方法，对研究区砂岩储层中长石溶解作用发育状况以及溶解物质的迁移与沉淀的影响因素进行了分析，阐明了泥质岩在成岩过程中由于粘土矿物和有机质演化所释放出来的富含有机酸溶液对砂岩中长石溶解作用的发育产生着重要影响。     

山东省牛庄洼陷古近系沙河街组沙三中亚段储集层成岩作用研究

山东省牛庄洼陷古近系沙河街组沙三中亚段储集层岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主,岩石结构成熟度和成分成熟度均较低。砂岩成岩作用包括压实作用、胶结作用、交代作用、溶解作用等。压实作用主要有刚性颗粒发生脆性破裂、颗粒之间呈线接触和凹凸接触、岩石碎屑颗粒呈明显的定向排列、塑性颗粒挤压变形或刚性颗粒嵌入变形颗粒中、粘土质碎屑被挤压变形发生假杂基化等五种表现形式。胶结物主要有泥质胶结物、碳酸盐胶结物、自生粘土矿物和自生石英、长石。交代作用主要有石英交代长石颗粒、碳酸盐胶结物交代石英、长石及岩屑颗粒、碳酸盐胶结物之间的相互交代。发生溶解作用的主要是石英、长石和岩屑颗粒,胶结物中主要是碳酸盐矿物。目前研究区沙三中亚段储集层成岩演化处于晚成岩A期。影响成岩作用的主要因素为岩石成分、沉积环境、孔隙流体性质等。成岩作用对储集物性的影响主要表现在孔隙度和渗透率的变化,其中压实作用和胶结作用使储层原生孔隙迅速减少、渗透率降低,使得储集物性变差;而溶解作用是次生孔隙发育的主要因素,从而改善砂岩的储集性能。     

长石集合体中变形强化的流体分布及其对韧性剪切带的意义

９００℃和１．４Ｇｐａ的试验表明，细粒长石休合体中含水流体的分布从静水条件下的孤立孔隙变化到变形期间几乎完全被润湿的颗粒边界；在紧随变形作用后的退火期间孤立孔隙的分布有快复原。     

石榴石的塑性变形及差异应力计算

岩石在形成时和形成后所经历的任何热力学事件都应在其内部留下痕迹,如何寻找和发现这些遗迹是地质学界长期关注和亟待解决的问题。笔者认为,电子显微技术(TEM)是解决这一问题的最有效、最直观的方法之一。最近几年,大量的TEM研究结果证实,各类变质岩中的石榴石均发生不同程度的塑性变形。深入研究其变形程度和变形特征,对于揭示岩石所经历的变质变形历史具有重要的意义,特别是通过观测位错密度,可定性推算岩石曾经历的古差异应力,为拟定区域构造演化模式提供佐证。      

京北琉璃庙地区变质杂岩变质变形特征

琉璃庙地区变质杂岩主要由变质上壳岩、变质深成侵入杂岩及其脉岩群组成.它们多数经韧性变形改造形成各种类型糜棱岩和构造片岩.研究表明,变质上壳岩原岩主要以钙碱性火山(熔)岩为主.本区变质杂岩经历了三期变质变形作用,即高角闪岩相区域变质作用形成大型复式同斜紧闭褶皱;绿帘角闪岩相动力变质作用及强烈的韧性变形,形成了以蓝闪石为特征的不同强度的糜棱岩带;绿片岩相动力变质作用和韧脆性变形作用.     

岩石古流变性质的构造研究进展

岩石古流变性质研究是大陆动力学研究的一个重要方面。岩石古流变性质研究的一个发展方向是通过比例模型,建立流变参数与构造变形几何参数之间的定量关系,再利用天然岩石构造变形几何参数的定量测定,反推在形成这些变形时所处物理化学条件下的岩石流变参数。对利用露头尺度地质构造的定量测量研究岩石古流变性质的方法与进展做了重点介绍。     

GEOCHEMICAL EFFECTS OF MAJOR ELEMENTS DURING FLUID-ROCKS INTERACTION IN MARINWOBO FAULT IN THE SOUTH MARGIN AREAS OF ALTAI MOUNTAINS

There are four types of metamorphic rocks in the Marinwobo fault, i. e, cataclasite, mylonite,mictosite and migmatitic granite, and the formation of these rocks is due to the progressive metamorphism of the pyroclastics. The fluids play a very important role in the metamorphic process of these rocks in the Marinwobo fault, the most important feature is that the fluids not only result in the migration of the major elements of the deformation rocks, but also result in the volume loss of the deformation rocks in the deformation process. Thus the migration laws of the major elements in different stages of the progressive metamorphic process are discussed according to mass balance equations. Finally, the quantitative analysis of the mass loss and volume loss of the different rocks the in Marinwobo fault is discussed in this paper.     

GEOCHEMICAL EFFECTS OF MAJOR ELEMENTS DURING FLUID-ROCKS INTERACTION IN MARINWOBO FAULT IN THE SOUTH MARGIN AREAS OF ALTAI MOUNTAINS

There are four types of metamorphic rocks in the Marinwobo fault, i. e, cataclasite, mylonite,mictosite and migmatitic granite, and the formation of these rocks is due to the progressive metamorphism of the pyroclastics. The fluids play a very important role in the metamorphic process of these rocks in the Marinwobo fault, the most important feature is that the fluids not only result in the migration of the major elements of the deformation rocks, but also result in the volume loss of the deformation rocks in the deformation process. Thus the migration laws of the major elements in different stages of the progressive metamorphic process are discussed according to mass balance equations. Finally, the quantitative analysis of the mass loss and volume loss of the different rocks the in Marinwobo fault is discussed in this paper.     

大别超高压岩石中石英的组构和变形

通过对大别地区不同超高压岩石和同一超高压岩石中不同变形期次石英的变形特征的研究 ,探讨超高压岩石折返时的流变学特征和状态。运用野外构造解析、组构分析、透射电镜和应变分析发现 ,除榴辉岩中静态重结晶石英外 ,其它超高压岩石中石英均发生了强烈的塑性变形 ,波状消光、变形纹、变形条带等极为常见。石英石榴岩中石英交叉滑移位错的发育 ,说明经历了高温位错蠕变 ,其代表的差异应力为Δσ =78.92MPa。石英脉的变形是超高压岩石折返到中地壳以后的角闪岩相退变峰期产物 ,其差异应力为Δσ =2 5 .2MPa。超高压二云母片岩中石英典型的糜棱结构代表的差异应力为 :Δσ =5 9.6 1MPa。大别超高压岩石可能是在构造应力比较低的情况下区域隆升的结果     

软弱破碎围岩变形特性

本文在连续十余年原位监测试验资料的基础上,描述了全断面开挖的软弱围岩变形u-t全过程曲线;阐明了不同变形阶段的变形速率、变形量以及这些变形的时空效应;探讨了岩体工程地质特性、埋深、洞径、开挖方式和支护及时性等主要因素对围岩变形特性的影响;并针对具体工程提出了围岩稳定性状态划分及其判别标准、失稳险情预报原则、变形控制标准与初期支护抗力的确定原则、后期支护最佳施作时期的选择以及合理开挖方式。     

软硬相间层状复杂岩体综合变形模量原位试验研究

某拟建大型电站坝基岩体为一套河湖相沉积岩,包含了砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩等多种岩性岩体。不同岩体变形参数各异,常规变形试验只能获得单一岩性岩体的变形模量,而这种软硬相间层状复杂岩体的综合变形模量是与单一岩性岩体变形模量、岩层倾角、岩层厚度多个因素相关的,如何通过试验获得这种复杂组合岩体的综合变形模量是一个重要问题。本文首先对坝址区不同岩性所占的比例进行了详细的统计,获得砂岩、粉砂岩和泥岩的厚度比为6:2.5:1.5,根据这一统计结果在坝轴线附近选择含有砂岩、粉砂岩和泥岩三种岩体的大型变形试验区,将承压板尺寸设定为200cm37cm,承压板就能同时覆盖砂岩、粉砂岩和泥岩三种岩体,且将其厚度比确定为6:2.5:1.5。通过在承压板上施加大荷载（250余吨）将应力传至下部多层岩体,从而获得软硬相间层状复杂岩体的综合变形模量。试验结果表明坝基弱下风化岩体的综合变形模量可达到7.0GPa,已经满足筑坝的要求。通过原位试验成功地论证了坝基岩体综合变形模量量值的问题。      

吉林省夹皮沟太古代岩石分布及变质、变形作用研究

在野外1∶10000地质填图及室内研究工作基础上,认为夹皮沟地区太古代主体岩石是中酸性侵入体(TTG),已变质成为长英质片麻岩。太古代上壳岩以包体形式分布在长英质片麻岩中。太古代岩石经历了三期变质作用和三期变形作用。太古代上壳岩经历韧性变形作用和具有麻粒岩相变质怍用,长英质片麻岩经历早期韧性变形作用和角闪岩相变质作用,而晚期经历脆—韧性变形作用和绿片岩相变质作用。低级变质作用和晚期变形作用改造、叠加早期变质作用和变形作用。     

采动影响下巷道围岩变形与破坏的弱结构面效应

岩体中弱结构面的产状要素和力学参数是影响深部巷道围岩变形和破坏的重要因素。通过对金川矿区地下开采过程中发生的与弱结构面效应有关的巷道变形特征、破坏模式与机理分析得出,在断层附近或穿过断层开挖时,往往会引起断层活化,引发巷道变形和破坏。当在节理岩体中开挖时会使围岩中低强度的节理裂隙等弱结构面正应力减小,抗剪强度降低,从而发生相对滑移、变形。此外,与巷道开挖相比,矿体开采的影响不仅在持续时间上,还是在影响以及程度上都是造成巷道变形和破坏的弱结构面效应更加显著的主要原因。