矿物反应与变形关系研究——以糜棱岩高温高压实验为例

摘要

矿物反应和变形局部化在中下地壳普遍存在,两者相互影响和促进.实验研究表明,矿物反应与变形关系非常复杂.本文在糜棱岩高温高压流变实验的基础上,分析了实验变形样品中的矿物反应分布特征以及矿物反应引起的化学成分变化,讨论了矿物反应与变形的相互影响.微观结构分析表明,实验变形后的糜棱岩样品在温度800 ～ 890℃时,角闪石和黑云母出现脱水反应,生成微晶角闪石和黑云母,并伴有局部熔融.受应变局部化控制,脱水反应产物主要出现在黑云母、角闪石条带边缘.微晶和熔体的成分分析表明,不仅脱水反应形成的微晶与熔体的SiO2含量非常低,而且黑云母周围的反应产物和熔体主要来自于黑云母的脱水,角闪石边缘的反应产物和熔体主要来自于角闪石脱水,石英、钾长石和斜长石没有参与反应与熔融.本研究中的脱水反应产物中,没有发现辉石和石榴石,这种脱水反应与文献中报道的无局部化的均匀样品在静高压和高熔融比例条件的脱水反应产物和熔体的成分有很大差别.黑云母和角闪石的局部化分布和脱水程度低,可能是造成脱水反应产物有差别的巨大原因.在本实验结果中,脱水反应对变形的影响主要体现为,脱水反应产生了细粒混合矿物相,使得在局部化的剪切带内变形机制从位错蠕变转变为扩散蠕变,导致样品出现应变弱化.另外脱水反应还引起了局部脆性破裂.变形引起晶体塑性变形,增加了位错密度和矿物细粒化,促进了晶体内部成核和黑云母与角闪石的脱水分解;差应力作用增加了局部的正应力和平均应力,增加了黑云母和角闪石能够稳定存在的压力范围,这可能是反应产物以微晶黑云母和角闪石为主,而没有转化为辉石的原因.