海南岛小妹韧性剪切带的纳米尺度

为查明构造性质不明、空间位置不清楚的南海北缘琼南缝合带西段——九所－陵水断裂带,采集断裂带东段小妹韧性剪切带中花岗岩、石榴石石英片岩和花岗质片麻岩3类样品,探讨其纳米尺度特征.扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观测结果表明:这3类岩石存在多种纳米结构和构造,结合野外实践得到的该剪切带纳米颗粒的发育程度与其所受剪切作用有关.纳米颗粒的形成机制可能有:(1) 剪切力作用下层状硅酸盐热分解;(2) 颗粒塑性变形后发生脆性破裂,再经剪切作用研磨而成.与台湾太鲁阁深大断裂带中的韧性剪切带岩石样品进行SEM测试结果对比,发现其纳米颗粒特征和研究区具可比性,据此推测小妹韧性剪切带在区域构造归属上可能与九所－陵水深大断裂带密切相关.      

哀牢山-红河剪切带中段多阶段新生代花岗岩脉:同位素年代学及对于剪切应变型式转变时间的约束

哀牢山-红河剪切带是新生代印度板块与欧亚板块碰撞过程中发育的大规模走滑型剪切带,其发育对于碰撞过程中印支地块的南东向逃逸以及藏东南地区构造格局的形成具有重要的贡献。与剪切带演化相关,伴随发育多阶段花岗岩脉就位,它们为限定剪切变形时限、阐明剪切作用属性提供了重要证据。本文在野外观察基础上,应用显微构造和EBSD石英c-轴组构分析查明花岗岩脉的构造特点与应变型式,同时采用锆石LA-ICP-MS测年方法获得岩脉侵位与结晶年龄。年龄分析结果表明,岩脉年龄分别为27.09±0.48Ma、25.17±0.23Ma和25.16±0.50Ma,其中年龄为27.09±0.48Ma的花岗岩脉具有糜棱岩化现象,其变形特征体现为中温变形后叠加低温变形,且剪切变形形式由一般剪切转换为简单剪切;年龄为25.17±0.23Ma的花岗岩脉表现出同剪切晚期构造特征,且具有较低温度简单剪切变形特点;25.16±0.50Ma的切穿糜棱叶理,矿物未见变形,可能代表剪切期后岩脉。结合区域构造,推测剪切方式由纯剪为主的剪切向由单剪为主的剪切转换发生在27Ma和25Ma之间,哀牢山-红河剪切带中段在约25Ma走滑运动结束。     

红河断裂韧性剪切带内纳米颗粒的形态及其构造意义

纳米颗粒被发现广泛发育于韧性剪切带内,其发育特征与断层的剪切活动密切相关.为了解红河断裂韧性剪切带内纳米颗粒的发育特征,探讨其形成规律及与红河断裂活动性的关系,我们在不同的区段3次穿越红河韧性剪切带,采集了韧性剪切带内糜棱岩、片麻岩和片岩等近百块样品进行扫描电镜（SEM）的观察,通过对纳米颗粒的统计和分析,在样品中发现了具球粒状形貌特征的纳米单体,这些单体呈分散状分布于岩石表面,同时还发现了多达12种纳米颗粒聚集体,不同的聚集体在形貌特征以及发育阶段上都有着明显的差异,反映了红河断裂带剪切活动过程中不同位置经历不同的构造应力、温度和压力条件.      

桂北地区三门韧性剪切带的厘定及其构造意义

通过野外地质调查、室内显微组构分析和磁组构测量,在桂北三门地区厘定出一条大型韧性剪切带;并利用热液锆石U-Pb定年约束其变形时代.三门韧性剪切带发育密集的透入性片理、旋转碎斑系、拉伸线理、眼球构造、书斜构造、A型褶皱、波状消光、机械双晶、核幔构造和S-C组构等宏观和微观韧性变形特征.磁各向异性度(P值)显示其走向呈NNE向,倾向呈NWW向.运动学指向显示早期具有左旋逆冲剪切,晚期具有右旋正滑剪切的运动学性质.磁化率椭球体扁率(E值)显示岩石变形以压扁型应变为主,暗示运动学方向以左旋逆冲剪切为主.镁铁质糜棱岩的热液锆石U-Pb定年结果为441±2 Ma,代表三门韧性剪切带的变形时代.在磁组构、运动学和年代学研究的基础上,结合区域地质资料,认为该韧性剪切带是华南加里东期华夏陆块由SE向NW逆冲到扬子陆块受阻后反冲作用的产物.这一认识揭示了扬子陆块和华夏陆块碰撞拼合的方式和时代,为深化华南加里东构造运动的认识提供了新的资料.     

CO2地质储存的纳米尺度流体-岩石相互作用研究

大气中持续增长的CO_2是引起.温室效应.的主要原因.并给全球带来越来越严重的环境问题.消减CO_2是人类共同而临的生存挑战,也是技术难题.在全球碳循环过程中.有多种调节方法可以减少大气中CO_2含量.但目前只有地质储存被认为是可快速实施、见效明显的CO_2减排方式.CO_2流体-岩石相互作川是地质储存的核心科学问题,...     

中部地壳剪切带花岗质岩石变形及其对于构造-岩浆关系的约束:以滇西点苍山为例

哀牢山-红河剪切带剪切时间的厘定至今存在较多的争议,争议的本质更确切地说是对于剪切带内及其附近剪切作用与岩浆作用认识的差异。点苍山杂岩是位于哀牢山-红河剪切带北端的一个杂岩体,由西部的深变质岩、东部的叠加退变质带和不同时代的花岗质岩石组成。为了正确厘定剪切前、剪切期(包括剪切前期和剪切后期)、剪切后花岗质岩脉,剪切作用过程中构造变形与岩浆作用之间的关系,同时对哀牢山-红河剪切带剪切时间进行新的约束,本文围绕点苍山杂岩开展详细的宏观构造解析、显微构造观察和组构分析,以查明岩体(脉)岩浆流动构造和晶质塑性变形构造,同时对同剪切岩脉开展锆石U-Pb学分析。结果显示,剪切不同阶段就位的花岗质岩石具有不同的宏观构造、显微构造与组构特征。现今所见岩石变形构造、显微构造和组构特点一方面取决于递进剪切变形作用过程中的时间早晚,另一方面还与它们在递进剪切变形作用过程中的构造位置有密切联系。获得两组同剪切年龄为28.54±0.15Ma和27.31±0.23Ma,其中前者为剪切早期阶段同就位的花岗岩脉,后者为剪切稍晚阶段同就位的花岗岩。研究揭示出就位较晚的岩脉(即后者)因其位于递进剪切变形的高应变带而具有较为复杂的变形构造、显微构造和组构型式,就位较早的岩脉(前者)因在递进剪切变形作用过程中位于低应变带而具有简单的变形构造、显微构造和组构型式,并仍然保留有岩浆结晶组构特点。哀牢山-红河剪切带在28.54~27.31Ma间持续发生着从早期阶段较高温(~700℃),向中期阶段中高温(550~600℃)和晚期阶段低温(低于400℃)环境的递进剪切变形作用。     

土体强度与变形尺度特性的理论与试验分析

土体是一种颗粒介质,其强度与变形特性具有显著的颗粒尺度效应。采用胞元土体模型和三轴抗剪试验分析了土体强度和变形的尺度效应特性。根据土体中不同尺度颗粒间相互作用表现出的聚集和摩擦效应,提出了“基体-增强颗粒”土体胞元模型,胞元体由基体和增强颗粒组成,其中基体由微小土颗粒集成,而增强颗粒为砂粒,宏观土体则简化为由许多胞元体构成的介质。引入广义球应变和广义等效应变,基于应变能导出了考虑颗粒尺度效应的应力-应变关系以及屈服应力计算公式;同时,针对增强颗粒不同粒径和体分比的土体进行一系列三轴不排水抗剪试验,给出了应力-应变和屈服应力尺度效应的测试结果。试验和理论计算结果均表明,土体强度和变形的尺度效应随增强颗粒的体分比增加以及粒径的减小而增强,由此反映出土体强度和变形显著的尺度效应;土体强度和变形尺度效应的理论预测结果与试验具有较好的一致性。     

滇西哀牢山变质杂岩中含石墨岩石的变形-变质温度、构造特征及流变弱化意义

前人研究表明石墨化作用与变质温度具有良好的相关性,同时室内摩擦实验研究认为少量石墨就能够有效地降低断层摩擦阻力,进而被认为对断层弱化起着重要的固体润滑作用而开始受到大家的关注。但是由于技术手段的限制,我们对天然断裂带中含石墨岩石的宏观-微观构造、变形机制、变形-变质环境以及对岩石流变行为的贡献仍然还不是很清楚。本文在详细的野外地质观测的基础上结合室内实验分析,对新生代红河-哀牢山走滑断裂带内哀牢山深变质杂岩东南侧边界发育的含石墨岩石开展了深入的研究。其中主要侧重利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及拉曼光谱(Raman Spectra)技术方法和手段,对宏观及显微构造变形行为、石墨拉曼温度、矿物晶格优选定向(LPO)以及其变形-变质环境进行了综合分析。结果表明,含石墨岩石显微构造特征表现为典型的塑性到超塑性流动构造特征,通过石墨拉曼光谱地质温度计,获得了哀牢山杂岩东部边界与上盘未变质岩石接触的含石墨岩石变形-变质的石墨拉曼温度为462～505℃;而靠近深变质岩含石墨岩石的石墨拉曼温度在511～529℃。基质中强烈细粒化的石墨、石英及长石具有明显的晶格...     

阿尔金北缘脆-韧性剪切带内变形闪长岩的年代学、地球化学特征及其对北阿尔金早古生代构造演化的指示

阿尔金北缘脆-韧性剪切带是北阿尔金地区一条重要的构造边界,对其形成时代及剪切特征进行深入的研究有利于加深对北阿尔金地区早古生代构造格局与构造演化的认识。本文在喀腊大湾地区发现了一套卷入该脆-韧性剪切带内的变形闪长岩,对其开展了详细的野外地质调查、显微构造观察、地球化学及其年代学研究。野外观察该变形闪长岩发育片麻状面理及拉伸线理,线理的倾向为114°~137°,倾角为25°~43°;面理产状为走向98°~120°,倾向SW,倾角60°~75°,与脆-韧性剪切带延伸方向一致。显微构造观察显示变形闪长岩发育有云母鱼和S-C组构,并可见角闪石残斑被错断,显示出右行剪切的指向。地球化学特征研究表明变形闪长岩的Si O2为57.59%~62.39%,全碱(Na2O+K2O)为4.79%~5.29%,具有较高的Mg O(3.10%~4.04%)、Mg#值(49.9~51.2),铝饱和指数(A/CNK)为0.81~0.89,属准铝质钙碱性岩石,具有I型花岗岩特征。样品富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、K)、轻稀土(LREE)和活泼不相容元素(Th、U),而相对亏损重稀土(HREE)和高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti),具有弱的Eu负异常(δEu=0.75~0.84),与岛弧岩浆岩类似。岩石成因研究表明岩体应形成于与洋壳俯冲有关的活动大陆边缘岛弧环境,其岩浆应来源于俯冲板片流体交代地幔楔诱发的部分熔融,并在岩浆上升过程中混染了上地壳物质或/和在俯冲过程混入了俯冲沉积物。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析,获得206Pb/238U加权平均年龄为478.1±2.1Ma(MSWD=0.27),代表了变形闪长岩的结晶年龄,这不仅表明北阿尔金洋在早奥陶世已处于俯冲消减阶段,而且限定了阿尔金北缘脆-韧性剪切带形成时代的下限。结合区域地质资料和本项目组以往对变形闪长岩体东北侧出露的未变形似斑状二长花岗岩和黑云母二长花岗岩(即阿北岩体,锆石SHRIMP U-Pb年龄为413±5Ma~427.3±5.7Ma)的研究,推测阿尔金北缘脆-韧性剪切带的形成时代应介于早奥陶世至晚志留世早期之间,这一年龄范围与北阿尔金洋闭合的时代具有良好的一致性。因此,笔者认为阿尔金北缘脆-韧性剪切带可能是塔里木板块和阿中地块斜向碰撞汇聚事件的构造响应。