超高压变质岩的塑性流变：显微构造和变形机制

!" 苏鲁超高压变质带和仰口超高压韧性 剪切混杂岩
" " 苏鲁超高压变质带是大别山超高压变质带的东延， 从江 苏北部的东海县到山东的威海市长约 >@@ 公里。超高压变 质带的北部是华北板块的前寒武纪的变Байду номын сангаас岩系， 其南部是一 条兰片岩带。超高压变质岩系的底部是一条高压 Q 超高压 韧性剪切带， 断续出露约 ?@@ 公里。仰口位于青岛东北约四 十公里海边。在仰口超高压韧性剪切带以构造窗形式出露 在层状超高压变质岩中 （ F=-0 !" #$& ，?@@; ，?@@> ） 。韧性剪 切带由超高压韧性剪切构造混杂岩组成， 具有典型的 “ K10+7 Q $. Q 3-()$R”构造特征 （ 图 !、 图 ?-） 。各类超高压糜棱岩基 质中包裹着弱变形的超高压变质岩块体， 不均匀变形和应变 分流作用十分明显 （ 方爱民等，?@@P ） 。块体的成分有钾长 紫苏花岗岩、 二长岩、 英云闪长岩和辉长岩， 基质为各种岩性 的糜棱岩。花岗岩岩块中钾长石斑晶直径可达 > 厘米， 从岩 块中心向边部钾长石斑晶被剪切逐渐拉长 （ 图 ?K ） ， 最终形 成拉伸线理 （ 图 ?+） 。从弱变形的岩块到超糜棱岩的变形在
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赵中岩等： 超高压变质岩的塑性流变： 显微构造和变形机制
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图 !" 超高压变质岩的显微构造
（ #） 超高压韧性剪切混杂岩中弱变形的花岗岩块体包裹在糜棱岩基质中； （ $） 花岗岩块体中钾长石斑晶 （ 直径约 % 厘米） 被逐渐剪切拉 长 （ 从右向左） ； （ &） 花岗质糜棱岩中的面理和拉伸矿物线理， 长石被拉成长柱状； （ ’） 花岗岩块体在几厘米内被剪切成超糜棱岩
图 !" 仰口地区构造地质图 #$%& !" ’()*+(*), -./ %,010%2 3-4 05 6-.%70* 矿物： 如石英、 斜长石、 云母、 角闪石和辉石等， 转变为柯石 兰晶石和多硅白云母等在上地幔 英、 石榴石、 绿辉石 8 硬玉、 环境下稳定的超高压变质矿物。研究这些超高压变质矿物 的变形机制和显微构造特征是深入了解其流变学行为的关 键。在过去的二十年， 尽管构造地质学工作者在已经发现的 超高压变质带开展了大量的构造地质研究， 揭示了大量的角 闪岩相和绿片岩相变质岩构造， 然而却未找到超高压变质岩 构造 （ 9,.)2 !" #$& ， !::; ；<$+=-)/ !" #$& ， !::> ；9-+7,) !" #$& ， ?@@@ ；A*, !" #$& ， !::B ； #-*,) !" #$& ， ?@@; ； ’(0+7=,)( C D,..,)， !::E ；’(0+7=,)(，?@@? ；D,..,) !" #$& ，?@@! ） 。与此 同时， 在超高压变质岩中发现了许多原生岩浆岩和火山岩构 造 （ F=-.% -./ G$0*，!::H ；I)*.0 !" #$& ，?@@! ；JK,)=L.M1$ !" #$& ， ?@@? ） 。因此， 有的研究人员提出在深俯冲带内， 应力强 度较低， 只有几个兆帕 （ <N- ） ， 小于位错蠕变所需的应力强 度 （ ’(O+7=,)( C D,..,)， !::E ；’(O+7=,)(， ?@@? ） 。我国地质工 作者在苏鲁超高压变质带的仰口地区首次发现了超高压韧 性剪切构造岩， 并开展了详细的构造地质填图和研究工作， 揭示了在超高压变质条件下， 位错蠕变仍然是矿物和岩石的 主要变形机制， 在大陆深俯冲带内应力强度应在几十个兆帕 以上 （ F=-0 !" #$& ，?@@> ） ， 而高应变主要集中在韧性剪切带 内 （ 赵 中 岩 等， ?@@? ；方 爱 民 等， ?@@P ；F=-0 !" #$& ，?@@; ， ?@@> ） 。本文重点描述该地区超高压韧性剪切构造岩的显微 构造并探讨其变形机制。
! 国家 5Z? 项目 /25553Z==3@ 和国家自然科学基金 >3?Z4232 资助;
第一作者简介：赵中岩，男， 25>5 年生，副研究员，构造地质专业，SX9+0:： 676&+’8 9+0:; 0)<+F; +<; <(
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超高压变质岩的塑性流变：显微构造和变形机制
赵中岩! 方爱民 "#$% "&’()*+( +(, -$./ $010(
中国科学院地质与地球物理研究所， 北京! 233345! 676&+’8 9+0:; +<; <( !"#$%$&$’ () *’(+(,- ."/ *’(01-#%2#，31%"’#’ 42./’5- () 62%’"2’#，7’%8%", 233345 ，31%". 433= 93> 9?3 收稿， 433= 93@ 942 改回:
()*+ !" ,-./.&/0)& .123&132-. /4 15- 678 2/&9. #1 :#;*9/3 几个厘米的距离内完成 （ 图 !’） 。各类岩性糜棱岩互层状交 替出现。有关仰口各类岩石的超高压变质作用已有数篇文 章报道 （ 7)2#<)=# !" #$+ ，>??@ ；A#BB). !" #$+ ，>??C ；D5#;* E F)/3， >??C ；:- !" #$+ ， !GGG# H $） ， 超高压变形研究成果正在 陆续发表中 （ 赵中岩等， !GG! ；方爱民等， !GGI ；D5#/ !" #$+ ， !GG@ ， !GG% ） 。 辉岩中， 绿辉石呈长柱状， 矿物的长轴大体平行面理方向定 向排列。颗粒的边界清晰， 相邻颗粒在平行长轴 （ 平行面理） 的边界上有压溶现象， 表现为一个颗粒边界向内凹进而另一 个颗粒的边界向外凸出 （ );’-;1#1)/; ） （ 图 @# ） 。绿辉石与多 硅白云母和兰晶石之间呈长颗粒平滑接触， 常见绿辉石被多 硅白云母 “ 切削” （ 123;&#1)/; ） （ 图 @& ） ， 是典型的压溶特征。 绿辉石普遍有不规则的波状消光， 部分有亚晶界构造。在糜 棱岩化榴辉岩中， 绿辉石由于动态重结晶作用发生了明显的 细粒化。重结晶颗粒大多在 >G H !G 微米之间， 具有明显的 形态组构 （ 图 @$ ） 。颗粒的长边边界平直并平行面理方向， 表明亚晶粒旋转 （ .3$*2#); 2/1#1)/; ） 是动态重结晶的主要机 制， 短边边界呈锯齿状并与面理方向高角度相交， 表明颗粒 边界迁移 （ *2#); $/3;’#2K =)*2#1)/; ） 是动态重结晶的重要机 制 （ 图 @’ H -） 。有少量绿辉石斑晶残存， 残斑具有核幔构造 （ 图 @’） 。核部绿辉石斑晶有亚晶界构造， 幔部由动态重结 晶的绿辉石颗粒组成。 多硅白云母和兰晶石是榴辉岩中常见的超高压变质矿 物。在面理化柯石英榴辉岩中， 它们都具波状消光 （ 图 @# ） 。 多硅白云母局部发育有亚晶界构造。在糜棱岩化榴辉岩中， 多硅白云母普遍发生了动态重结晶。兰晶石普遍发育亚晶