华北下地壳麻粒岩超显微构造研究

The regional granulite terrain and granulite xenoliths of different geological times exposed in north china provide excellent samples for people to study the rheological properties of the lower crust. The granulite terrain has a unique petrofabric characteristic, and its formation mechanism has not yet been ascertained. In this project, we propose to use modern testing technology, such as TEM, FTIR, EBSD and so on, to study the ultramicrostructure of the granulite terrain sample and determine its dislocation slip system, and combine with the rheological strength experiment of rock fabrics, mineral structural water and single mineral aggregates containing structural water to identify whether the phenomenon that the fabric of pyroxene is significantly stronger than plagioclase is caused by the difference of weakening degree due higher content of structural water content in they pyroxene than that of plagioclase, or caused by the effect of multiple overprinted slip systems of the plagioclase. Meanwhile, we will combination the crystalline structure of plagioclase to analyses the formation mechanism of plagioclase fabrics, then further to study the formation mechanism of the granulite terrain's unique fabric mode and reveal the rheological properties of the lower crustal granulite in north china. On the other hand, by in-depth studying the differences of the ultrastructural characteristics between the granulite terrain and granulite xenoliths, and combining with the structural water research, we will try to reveal the corresponding deformation mechanism. This research will provide valuable information for a deeper understanding of the rheological properties and its evolution process of the lower crust in north china.

华北出露不同时代的地体型麻粒岩和包体型麻粒岩，为人们研究下地壳的流变性质提供了绝佳的样品。地体型麻粒岩具有独特的岩石组构特征，其形成机理迄今尚未探明。本项目拟采用TEM、FTIR、EBSD 等现代测试技术及流变学实验方法，对地体型麻粒岩样品进行系统的超微构造研究及位错滑移系测定，并结合岩石组构、矿物结构水及含结构水的单矿物集合体流变强度实验，查明究竟是由于辉石的结构水含量高于斜长石所引起的弱化程度差别导致了辉石的组构明显比斜长石强，还是由于斜长石的多滑移系叠加效应导致了斜长石的组构明显比辉石弱。同时结合斜长石的晶体结构来分析斜长石组构的形成机理,进而剖析地体型麻粒岩独特组构模式的形成机理，揭示华北下地壳麻粒岩的流变性质。另一方面，深入研究地体型麻粒岩和包体型麻粒岩超微构造特征的差异，并结合结构水研究，揭示相应的变形机制。本研究将为深入认识华北下地壳的流变性质及演化过程提供有价值的资料

麻粒岩是大陆下地壳的主要组成岩石，其塑性变形特征和变形机制研究对深入理解大陆下地壳流变学性质具有重要意义。本项目利用TEM对华北地体型麻粒岩和包体型麻粒岩进行了大量的超显微构造观察和系统的滑移系测量，并结合矿物结构水和岩石组构研究，深入剖析了地体型麻粒岩中通常表现出的斜方辉石组构强于单斜辉石组构且单斜辉石组构强于斜长石组构的机理。研究结果表明斜方辉石具有几乎单一的主滑移系（001）[100]，检测到的滑移系种类也只有两种，导致其组构最强；单斜辉石虽然具有一组明显占优势的主滑移系（100）[001]，但还检测到另外两组相对较发育的滑移系，而且合计检测到了4种不同的滑移系，因此相对较多的滑移系的共同作用是导致其组构强度弱于斜方辉石的重要原因；而斜长石中检测到的滑移系种类多达7种，其中较发育的滑移系有4种，分别是（010）[100]、（001）[100]、（010）[001]和（011）[100]，多组滑移系共同发育且没有一组明显占优势的主滑移系是导致斜长石组构最弱的主要原因。因此，怀安条带状地体麻粒岩中斜方辉石组构强于单斜辉石组构且单斜辉石组构强于斜长石组构的独特组构模式，并不代表斜方辉石变形>单斜辉石变形>斜长石变形，或斜方辉石流变强度<单斜辉石流变强度<斜长石流变强度，而是由于斜长石及单斜辉石发育有多滑移系而形成的。即斜长石组构虽然比辉石组构弱但并不意味着斜长石比辉石强。该结果对其他岩石的组构研究也具有借鉴意义。同时矿物的位错亚构造特征反映了在早期下地壳高温、高应力、“湿”的变形环境下，以动态重结晶为恢复机制的晶体位错蠕变是地体型麻粒岩的主要塑性变形机制。另外，包体型麻粒岩矿物中也含有结构水，但结构水含量较地体型麻粒岩低；同时矿物中也发育有自由位错、位错列及位错壁等塑性变形特征，但位错密度低于地体型麻粒岩。表明包体型麻粒岩比地体型麻粒岩的流变强度高，但同样以动态重结晶为恢复机制的晶体位错蠕变为主要塑性变形机制。该项目研究为深入认识华北下地壳的流变性质及演化过程提供有了价值的微观实验资料。