内蒙古大青山高级变质岩部分熔融与流变机制研究

高级变质岩部分熔融和流变机制的研究对探讨地壳早期形成演化过程、地壳深部流变性质和岩石圈演化动力学机制具有重要的科学意义。本项目是以大青山高级变质岩为研究对象，以传统构造解析为基础，结合岩石高温高压变形实验研究，查明大青山地区高级变质岩的构造样式、组构特征、构造岩类型、岩石流变机制，以及岩石部分熔融作用与变形作用之间关系。通过宏观与微观组构分析、岩石高温高压实验变形，查明岩石熔融作用与岩石流变机制之间关系，确定在熔体含量不同的体系中，起主导性的流变机制和特征组构要素。通过动态实验变形研究，确定差值应力与岩石熔融之间的本构关系，以及在应力作用下，熔体迁移、流动规律和特征。通过综合分析宏观、微观组构和岩石高温高温变形实验成果，模拟和反演下部地壳岩石流变机制，建立下部地壳流变机制模型和理论。

大青山高级区主要由早前寒武纪高级变质杂岩组成，其下部是一套麻粒岩系，通常分布在不同规模穹形构造的核部，主要由中色麻粒岩组和浅色麻粒岩组两套变质地层组成。其上为乌拉山岩群，由黑云角闪片麻岩系和孔兹岩系组成，分布穹形构造边部。除了这些变质地层之外，发育有规模不等的成分与之相应的原地或半原地深熔片麻岩形成，如石榴花岗质片麻岩、眼球状花岗质片麻岩、花岗质-花岗闪长质片麻岩、紫苏花岗质-紫苏花岗闪长质-紫苏斜长花岗质-紫苏石英闪长质片麻岩，它们在空间上与相应的变质表壳岩单位密切共生，分布在不同变质地层接触带或穹形构造核部。同位年代学研究表明，区内麻粒岩和紫苏花岗质片麻岩显示出相近的年代学特征，其同位素年龄为2507~2545Ma。在2500Ma左右发生的大规模连续的区域麻粒岩相变质作用。高级变质岩形成于地壳深部构造层次上，遭受了强烈变形、变质和深熔作用改造，形成了一些特殊构造要素组合，主要有不规则流动褶皱、层间底辟褶皱、熔体线理和局部脆性变形组构，其构造岩主要为构造片麻岩。高级变质岩主要流变机制为：(a）扩散蠕变，一种通过扩散物质的转移而达到颗粒形态改变的作用，包括晶内扩散蠕变（Nabarro－Herring蠕变）和颗粒边界扩散蠕变（Coble蠕变），通过颗粒边界调整保持相邻颗粒之间应变的协调性；（b）颗粒流动，颗粒边界滑移或颗粒之间相对运动成为主要的应变机制。在这种情况下，岩石能够达到很大的变形而颗粒形态没有改变，颗粒的形态不再反应宏观应变特征。利用高温高压的实验对岩石进行差应力和温度与岩石熔融程度实验，实验结论表明：岩石的熔融程度与差应力呈正相关的关系，差应力可以降低熔点，并控制熔体流动和空间分布。