內蒙古大青山高級變質岩部分熔融與流變機制研究

《內蒙古大青山高級變質岩部分熔融與流變機制研究》是依託吉林大學，由劉正宏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：內蒙古大青山高級變質岩部分熔融與流變機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉正宏
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

高級變質岩部分熔融和流變機制的研究對探討地殼早期形成演化過程、地殼深部流變性質和岩石圈演化動力學機制具有重要的科學意義。本項目是以大青山高級變質岩為研究對象，以傳統構造解析為基礎，結合岩石高溫高壓變形實驗研究，查明大青山地區高級變質岩的構造樣式、組構特徵、構造岩類型、岩石流變機制，以及岩石部分熔融作用與變形作用之間關係。通過巨觀與微觀組構分析、岩石高溫高壓實驗變形，查明岩石熔融作用與岩石流變機制之間關係，確定在熔體含量不同的體系中，起主導性的流變機制和特徵組構要素。通過動態實驗變形研究，確定差值應力與岩石熔融之間的本構關係，以及在應力作用下，熔體遷移、流動規律和特徵。通過綜合分析巨觀、微觀組構和岩石高溫高溫變形實驗成果，模擬和反演下部地殼岩石流變機制，建立下部地殼流變機制模型和理論。

結題摘要

大青山高級區主要由早前寒武紀高級變質雜岩組成，其下部是一套麻粒岩系，通常分布在不同規模穹形構造的核部，主要由中色麻粒岩組和淺色麻粒岩組兩套變質地層組成。其上為烏拉山岩群，由黑雲角閃片麻岩系和孔茲岩系組成，分布穹形構造邊部。除了這些變質地層之外，發育有規模不等的成分與之相應的原地或半原地深熔片麻岩形成，如石榴花崗質片麻岩、眼球狀花崗質片麻岩、花崗質-花崗閃長質片麻岩、紫蘇花崗質-紫蘇花崗閃長質-紫蘇斜長花崗質-紫蘇石英閃長質片麻岩，它們在空間上與相應的變質表殼岩單位密切共生，分布在不同變質地層接觸帶或穹形構造核部。同位年代學研究表明，區內麻粒岩和紫蘇花崗質片麻岩顯示出相近的年代學特徵，其同位素年齡為2507~2545Ma。在2500Ma左右發生的大規模連續的區域麻粒岩相變質作用。高級變質岩形成於地殼深部構造層次上，遭受了強烈變形、變質和深熔作用改造，形成了一些特殊構造要素組合，主要有不規則流動褶皺、層間底辟褶皺、熔體線理和局部脆性變形組構，其構造岩主要為構造片麻岩。高級變質岩主要流變機制為：（a）擴散蠕變，一種通過擴散物質的轉移而達到顆粒形態改變的作用，包括晶內擴散蠕變（Nabarro－Herring蠕變）和顆粒邊界擴散蠕變（Coble蠕變），通過顆粒邊界調整保持相鄰顆粒之間應變的協調性；（b）顆粒流動，顆粒邊界滑移或顆粒之間相對運動成為主要的應變機制。在這種情況下，岩石能夠達到很大的變形而顆粒形態沒有改變，顆粒的形態不再反應巨觀應變特徵。利用高溫高壓的實驗對岩石進行差應力和溫度與岩石熔融程度實驗，實驗結論表明：岩石的熔融程度與差應力呈正相關的關係，差應力可以降低熔點，並控制熔體流動和空間分布。