基性岩流变实验揭示出大陆下地壳流变的复杂性-地震地质.PDFVIP

第 ３５卷　第２期 地　震　地　质 Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．２ ２０１３年６月 ＳＥＩＳＭＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＬＯＧＹ Ｊｕｎｅ，２０１３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－４９６７．２０１３．０２．０１２ 基性岩流变实验揭示出大陆下 地壳流变的复杂性 周永胜 （中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京　１０００２９） 摘　要　　基性麻粒岩流变实验研究对认识大陆下地壳流变、板内构造变形和强震孕育等具有重要 意义。大量基性岩流变实验数据表明，基性麻粒岩流变实验研究集中在单相矿物和两相矿物集合体， 对天然基性麻粒岩流变研究很有限。基性麻粒岩流变实验结果的影响因素众多，除了实验条件（如温 度、压力、应变速率）外，实验样品的矿物组分、样品颗粒粒度、微量水、熔体、矿物反应等都会影响其流 变特性，这导致实验结果的复杂性。因此，根据单相或两相矿物集合体流变讨论大陆下地壳流变结构 时，存在很多不确定性，不能满足下地壳流变研究的实际需求。而根据端元组分流变参数和经验方程 估计由多相矿物组成的麻粒岩的流变强度，只是一种简单近似，无法完全取代麻粒岩流变实验研究。 因此，开展多相矿物基性麻粒岩的流变实验，以获得更接近真实大陆下地壳流变的实验数据，并且用 于定量研究下地壳流变，是大陆下地壳流变实验未来发展的方向。在基性麻粒岩流变实验研究中存 在的科学问题与技术难题是多相矿物流变、高温部分熔融的影响、矿物反应－流变相互作用，这些问题 都有待通过高温高压流变实验进行深入研究。 关键词　　基性岩　流变　大陆下地壳 中图分类号：Ｐ３１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３－４９６７（２０１３）０２－０３２８－１９ ０　引言 大陆下地壳主要由基性麻粒岩组成（Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎｅｔａｌ．，１９９５；Ｒｕｄｎｉｃｋｅｔａｌ．，１９９５；Ｗｅｄｅ ｐｏｈｌ，１９９５）。中国东部地区新生代玄武岩中的基性麻粒岩包体代表了中国东部大陆现代下地 壳的物质组成（樊祺诚等，１９９６，１９９８；Ｇａｏｅｔａｌ．，１９９８，１９９９；史兰斌等，２０００）。大陆下地壳流 变是大陆板内构造变形、强震孕育和发生的基础，是大陆动力学研究的前缘课题。基性岩流变 实验是研究大陆下地壳流变特性的主要途径之一，高温流变实验结果为确定大陆下地壳流变强 度提供了必要的数据（Ｂｒａｃｅｅｔａｌ．，１９８０；Ｂüｒｇｍａｎｎｅｔａｌ．，２００８）。然而，在基性岩流变实验中， 不同时期或不同类型的实验样品（如干样品与含水样品、简单人工合成样品与复杂天然样品） 得出的流变参数相差比较大（Ｚｈｏｕｅｔａｌ．，２００９）。因此，根据流变实验估计的大陆下地壳流变 强度存在很大的不确定性。例如，根据干样品流变得出的大陆下地壳具有相对较高的流变强 度，并且得到某些地区地震震源深度分布的支持（Ｍａｇｇｉｅｔａｌ．，２０００ａ，ｂ；Ｊａｃｋｓｏｎ，２００２）；与此相 反，根据含水样品流变得出的大陆下地壳具有非常弱的流变强度，并且得到大部分地区地震震 〔收稿日期〕　２０１２－１０－２２收稿，２０１３－０３－１３改回。 〔基金项目〕　地震动力学国家重点实验室自主课题（ＬＥＤ２０１３Ａ０５）资助。 ２期 周永胜：基性岩流变实验揭示出大陆下地壳流变的复杂性 ３２９ 源深度分布的支持（Ｃｈｅｎｅｔａｌ．，１９８３；Ｋｏｈｌｓｔｅｄｔｅｔａｌ．，１９９５）。以基性岩流变实验结果为基础得 出的２种大陆下地壳流变强度模型（Ｊａｃｋｓｏｎ，２００２；周永胜等，２００３ａ；Ｂüｒｇｍａｎｎｅｔａｌ．，２００８；Ｂｕ ｒｏｖ，２０１０）反映了基性岩流变的复杂性（Ｚｈｏｕｅｔａｌ．，２００９）。 本文通过综述基性岩流变实验进展，讨论了基性岩流变的复杂性与影响基性岩流变性质的 主要因素，总结了大陆下地壳流变研究中需要深入研究的问题。 １　基性岩流变实验进展 基性麻粒岩主要由斜长石、单斜辉石、斜方辉石、石榴石等矿物组成。早期的基性岩流变实 验多采用大陆下地壳基