大陆下地壳麻粒岩高温流变实验研究

The upper lower crust in eastern China is consisted by intermediate granulite,and composition of lower most crust is mafic granulite.The creep data of granulite are very limit. The project plans to perform creep tests in gas medium traxial mechine under high temperature condition using natural and hot-pressed fine-grained intermediate and mafic granulite samples, and get the flow laws of continental lower crustal granulite constituted by multi-mineral phases in dry and wet conditions. To study the deformation mechanisms of major minerals, microstructures and chemical composition in experimental deformed samples should be analyzed under SEM, EBSD, TEM and microprobe. The trace water of major minerals in starting and deformed samples will be measured using Fourier-transform infrared spectrometer (FTIR). Effects of trace water to rheology of intermediate and mafic granulite could be quantitatively determined. Compared with creep tests data of mineral aggregations and rocks published in recent years, effects of multi-mineral phase in granulite rheology can be analyzed. Finally, we hope to give the rheological profiles of lower crust in eastern of China. The project can supply essential experimental data for study complexity of rheolgy in lower crust, seismogenic environment and continental dynamics.

中国东部下地壳由中性麻粒岩和基性麻粒岩组成，麻粒岩流变实验数据比较少。本项目拟采用天然的和热压合成的细粒中性麻粒岩和基性麻粒岩样品，在干燥和含水条件下，在气体介质三轴流变仪上开展高温高压流变实验，获得中国东部下地壳两种麻粒岩的干样品和含水样品的流变参数；利用扫描电镜与电子背散射、透射电镜、电子探针等，研究实验样品主要矿物的变形微观结构与变形机制、样品的成分特征；利用傅里叶变换红外光谱仪测定实验样品中微量水的含量，定量研究微量结构水对麻粒岩流变的影响。分析中性和基性麻粒岩的流变参数、流变强度、变形机制及其影响因素。与近年来已经取得的下地壳单相-两相矿物集合体和岩石流变实验比较，讨论多相矿物麻粒岩流变的复杂性，并利用实验结果研究中国东部地区下地壳的流变结构。本研究能够为深入认识大陆下地壳麻粒岩流变的复杂多样性、强震孕育的环境和大陆动力学等方面提供必要的实验数据。

本项目利用气体介质三轴高温流变仪，在温度900~1150℃、压力300MPa条件下，开展了中性麻粒岩和基性麻粒岩流变实验，基于力学数据获得了2种麻粒岩的流变参数，利用傅里叶变换红外光谱仪测定了实验样品中微量水含量，利用扫描电镜和电子背散射分析了微观结构和成分特征。基于熔体对流变影响模型，研究了熔体对麻粒岩流变的弱化机制，给出了熔体对流变强度弱化的定量参数。讨论了压力对基性岩矿物反应的影响，分析了矿物反应与流变的关系，实验结果表明，在低压高温条件下基性岩实验样品出现显著的矿物反应，由辉石与磁铁矿生成了橄榄石，矿物反应产生的橄榄石对基性岩流变强度有强化趋势，高压条件下抑制了矿物反应的发生。基于实验结果分析了大陆下地壳的流变强度，结果表明，长石和辉石给出了大陆下地壳流变强度的上限和下限，基于麻粒岩流变实验给出的下地壳流变强度结果介于端元组分流变强度之间，含微量水的大陆下地壳具有相对比较低的流变强度。.利用熔融盐固体介质三轴高温流变仪，开展了角闪岩流变实验和各向异性长英质岩石流变实验，研究了先存组构对各向异性岩石流变强度和变形机制影响，结果表明，在相同的应变速率和温度条件下，垂直面理组构的样品强度明显比平行面理组构的样品强度要高，实验变形样品发生构造置换作用，新形成的变形组构改造了原有组构。.讨论了岩石圈构造超压研究进展，在差应力条件下，从微观尺度的变质反应和岩石颗粒间尺度到不同地质体之间、地壳内部构造带和岩石圈尺度都存在局部压力非均匀分布和构造超压。因此，根据变质反应和矿物相变确定的压力不能直接换算成岩石圈深度。.本项目发表论文9篇，接收待刊1篇，其中第一标注8篇（包括2篇国际SCI论文，2篇国内SCI论文，4篇国内EI论文），第二标注2篇论文（2篇国际SCI论文）。