曾广乾, 刘 南, 陈柏林

(1.中国地质科学院 地质力学研究所, 北京 100081; 2.自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室, 北京 100081;3.湖南省地质调查院, 长沙 410016)

流变学是研究地壳组成岩石和矿物在各种物理条件(温度、 围压、 差应力、 应变速率、 应变方式等)下和化学环境(主要是氧逸度和水含量)中力学性质和变形行为的科学[1-2]。岩石的流变行为决定了岩石与岩石圈的表现, 进而影响着板块内部的活动性, 是深化发展板块构造理论、 探索大陆动力学的核心问题之一[2-9]。此外, 岩石变形与地震成因(地震破裂的成核、 扩展与演化)、 岩石变形的资源效应(尤其是韧性剪切带型金矿), 一直以来是地震地质学家和矿床地质学家研究的重要课题[10-18]。

一般认为, 上部地壳岩石中由微破裂碎裂流动向晶质塑性的转变, 即岩石变形机制由脆性向韧性变形的转变, 主要控制因素包括成分、 温度、 压力、 差应力、 实验变形中样品的尺度、 粒度、 结构异向性和应变速率等[19-26]。 大量研究表明流体作用对岩石的流变行为产生着深刻的影响[27-34]。本文结合前人对流体作用与岩石变形机制的研究, 重点讨论粤北塘洞韧性剪切带中岩石变形特点, 侧重强调流体相对于岩石变形的物理与化学效应。

1 流体相对岩石流变行为的作用

Sibson[35]依据对苏格兰高地Moine断层构造岩的研究建立了经典的断层带分区模式, 认为岩石脆性变形出现在地壳断层带上部(<10 km), 而韧性变形则在地壳断层带下部占主导地位(>15 km), 二者之间存在一转变带(温度相当于250～350 ℃), 于此脆性与韧性变形机制以不同比例的组合形式出现。……