碳酸盐岩高温高压流变学实验研究

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• 作者：李建峰宋茂双张桂男邵同宾
• 会议时间：2014-10-19
• 关键词：碳酸盐岩 ; 流变行为 ; 变形机制 ; 高温高压条件
• 作者单位：中国科学院广州地球化学研究所,同位素地球化学国家重点实验室 广东 510640
• 母体文献：2014年中国地球科学联合学术年会论文集
• 会议名称：2014年中国地球科学联合学术年会
• 会议地点：北京
• 主办单位：中国地球物理学会
• 语种：chi

摘要

利用气体介质Paterson高温高压流变仪完成了Carrara大理岩(方解石集合体)、房山汉白玉(细粒白云石集合体)和云南大理岩(粗粒白云石集合体)的三轴压缩实验。实验条件分别为:Carrara大理岩:300MPa(压力)、600~900℃(温度)、10-6s-1~10-3s-1(应变速率);房山汉白玉:300MPa(压力)、室温~900℃(温度)、10-6s-1~10-4s-1(应变速率);和云南大理岩:100~300MPa(压力)、室温~900℃(温度)、10-6s-1~10-4s-1(应变速率)。实验条件下,Carrara大理岩发生塑性流变,强度(稳态流变差应力)介于25.2~191.9MPa;对变形之后样品显微构造观测表明:稳态流变差应力>100MPa时,样品内以普遍发育变形双晶为特征,主宰变形机制为位错滑移;稳态差应力<100MPa时,样品内常见波状消光、变形纹,应变量大时方解石颗粒发生动态重结晶作用(旋转重结晶和颗粒边界迁移重结晶),主宰变形机制为位错蠕变。对>100MPa的实验力学数据进行指数定律流变方程拟合获得:60=11.8MPa,Q=267kJ/mol,A=3.3×106s-1;对<100MPa的实验力学数据采用幂指数定律流变方程拟合获得:n=7.63,Q=347.9±20.85kJ/mol,1nA=-1.68±0.630本次实验研究查明了方解石和白云石分别为主要组成矿物的碳酸盐岩在高温高压条件下的变形机制,测定了其流变强度,并通过多元线形拟合获得了相应变形机制下的流变律,为外推理解俯冲、造山带中碳酸盐岩在构造地质作用中的运动学特征和力学机制提供了实验理论支持。