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武功山地区位于华南加里东造山带中段,构造剪切作用发育。本文在对该区进行区域构造调查和中法合作研究的基础上,对该区域从新元古代到中生代的韧性板劈理带、逆冲断层带、挤压片理带和拉伸构造带等多种构造剪切作用的变形带,以及该区变质岩透入性面理滑移面,就其超微观纳米粒子结构和动力薄膜进行了扫描电镜(SEM)观测,研究构造剪切作用与纳米粒子结构产生、赋存以及结构特征和特殊功能效应之间的关系。
通过对武功山地区的韧性剪切带,包括断层、劈理等滑移面高应变域,以及变质岩透入性而理滑移面的ab,ac组构面进行扫描电镜量测,发现表面普遍存在纳米粒子及层状结构,并为三轴压力实验所验证。无论是脆性或韧性剪切均形成了纳米粒子,且其单体和复体结构特征均无明显差别,纳米颗粒经过粒化-异化-分化,个体形态有别,结构层次分明。证实纳米粒子的存在具有普遍性。
通过与典型的显微构造对比,由纳米粒、纳米线、纳米层所形成的一套纳米线理、面理和组构系统。其纳米线呈线状,纳米层叠层状展布,由滑移主导的定向组构(包括应力矿物优选方位),与直观的线理和面理平行相符。而断裂带岩石脆性或韧性剪切表层和高温高压实验中显现出的岩石剪裂表面上,通过扫描电镜(SEM)观测到的单体和复体纳米颗粒是极为相似的,都反映出剪切高应变薄层带同摩擦-黏性流变的对应性。在SEM观测中发现了S-C构造等超微组构构造,与典型的显微构造也显示出一致性。
在构造剪切滑动面上具有一定圆度和硬度的纳米-微观粒子的运动是一种黏-弹性变形的滚动摩擦,依据实验,其滚动摩擦(力)只有一般滑动摩擦(力)的1/15~1/20即具有粘-弹性变形的摩擦-黏性带,在此微域条带中,构造应力场-流变物理场-地球化学场非常活跃,并同变质岩面理发育的三个阶段(剪切滑移强化作用-弱化作用-易剥作用)相互关联。纳米界限层(薄膜)以微弱摩擦力传递推进滑移量而形成平滑运动的机制,从黏-弹性变形行为揭示的构造剪切的微观运动学机理,显示出纳米结构成因与剪切滑动机制的相关性。
进一步结合宏观区域构造探讨构造动力学行为研究,我们认为华南武功山地区是具有透入性构造和叠层纳米结构异常发育特点的韧性剪切带,与国内外典型加里东造山带相比,可以考虑是具有一定的构造事件穿时性。即力学上称的系统动力学行为的时间滞后概念.至于是否是叠加构造效应等,还应结合构造事件多种方法的同位素测年和区域构造不同层次的岩石流变进行深入研究。
对断裂带构造剪切作用的纳米尺度量测研究表明,断裂带岩石面理表层具有典型的纳米粒子结构,其油气地质物性参数测量显示,突破压力超出良好油气封盖层突破压力值数倍之多。是具有最上乘的“涂抹效应”或“涂抹能力”的封盖层。而相关地震研究还湿示。其发震断裂的起始宽度可以只有几厘米,甚至几毫米,很可能是一个剪切纳米滑移的薄层带结构(当然这仍结合发震机制继续研究)。
本文从上述几方面揭示了纳米粒子存在的普遍性;纳米结构与显微构造的一致性;纳米结构成因与剪切滑动机制的相关性;纳米结构与构造动力学行为的关系;以及纳米结构的特殊功能效应。诚然,纳米粒子层蕴涵的信息是丰富的,该项研究还处于起步开拓阶段,仅试图为构造地质学和相关学科领域提出新的理念和新的探讨平台。