天然麻粒岩高温流变实验研究

摘要：

本实验在气体介质三轴高温流变仪上,采用怀安瓦窑口麻粒岩,在温度900～1200℃、围压300 MPa、应变速率10-4～10-6/s条件下,开展高温流变实验.实验样品麻粒岩由斜长石(52％)、单斜辉石和斜方辉石(40％)、石英(3％)、磁铁矿和钛铁矿(5％)组成,矿物平均粒度为:斜长石294μm、单斜辉石和斜方辉石282 μm、石英97μm、磁铁矿和钛铁矿109 μm.利用傅里叶变换红外光谱仪分析获得变形后样品的水含量约为0.17±0.05wt％.实验样品的强度随温度升高而降低,随应变速率降低而降低.基于力学数据,采用稳态流变方程,获得实验样品在900～1000℃时的应力指数为8.1～12.9,在1050～1150℃时的应力指数为4.8～5.8,平均值5.2.应力指数随着温度升高而降低.显微结构和成分分析表明,在900℃时麻粒岩出现矿物压扁与定向拉长特征,样品以位错滑移和微破裂变形为主;在950～1000℃时,麻粒岩样品中颗粒边界变得圆滑,表现出位错攀移特征,辉石和磁铁矿边缘出现微量熔体;在1050～1200℃时麻粒岩出现部分熔融,而且随着温度和实验时间(应变)增加,熔体含量增加,熔体结晶出微粒斜长石、辉石和橄榄石,部分辉石通过固体反应生成橄榄石.颗粒边界熔体和矿物反应促进了扩散作用,导致位错攀移和熔体引起的扩散蠕变共同控制了麻粒岩的高温流变.

关键词：麻粒岩、流变、变形机制、熔体、矿物反应

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分类号：P313(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：国家自然科学基金课题41374184和地震动力学国家重点实验室自主课题LED2013A05,LED2015A04资助.

在线出版日期：2016-12-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：4188-4199