地震旋回控制下的西藏罗布莎橄榄岩构造变形

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碰撞带蛇绿岩内橄榄岩地块中的地震活动能够被记录于橄榄岩非稳态显微变形组构中,橄榄岩矿物这些特殊的材料力学行为可以作为非常有用的“地震化石”提供重要的长期地质历史中变形机制、温压条件以及差异应力等相关信息。之前实验岩石学和天然变形岩石的研究工作提供了典型的受地震循环控制的橄榄岩变形显微结构依据。罗布莎橄榄岩从岩石圈地幔向上地壳固态位移过程中,随着特提斯洋的开合和青藏高原的隆升,不同变形机制的激活导致多种样式的变形组构的产生。偏光显微镜和SEM观察所揭示的显微变形结构进一步通过EBSD原位微区面扫描获得晶体空间要素信息,再进一步通过TEM超微尺度的位错组态研究,共同揭示了罗布莎橄榄岩构造变形路径。  薄片可见不同数量的重结晶橄榄石小颗粒围绕较大的橄榄石残斑,体现出一定的核幔构造特征,是典型的初糜棱岩-糜棱岩结构。橄榄石残斑锯齿状或缝合状颗粒边界指示相邻颗粒位错密度的变化梯度诱发了颗粒边界迁移,代表被改造的高应变区;重结晶颗粒的结晶学方向围绕相邻残斑结晶学方向散布,表明应变诱发颗粒边界迁移伴随着亚颗粒旋转,说明变形和动态重结晶发生在位错蠕变域内;应变硬化存储的应变能随着恢复和重结晶作用消耗,发生准静态表面能减小控制下的颗粒边界的再调整,局部形成泡沫结构橄榄石集合。橄榄石残斑晶内变形体现为指示晶格畸变的波状消光;平行(100)面的变形带是紧密堆叠的b=[100]的刃位错排布形成的低角度倾斜晶界的光学表达;广泛发育的波状变形纹在透射电镜下则体现为高密度的[001]方向螺型位错,夹杂少量呈低角度排布呈倾斜边界的[100]方向刃位错。部分扭折带边界呈缝合状,表明受应变诱发的颗粒边界迁移所改造。棋盘式变形图案指示差异应力达到了同时激活[100]和[001]两组位错滑移的临界剪切应力。以上这些结构指示了早期阶段低温塑形域内滑移控制的应变硬化过程,并且伴随着一定的脆性微破裂,生成一系列剪切破碎带和晶内强应变域(高位错密度区和微裂隙),现在体现为出现在残斑微裂纹内,破碎域、变形带边界的细小橄榄石颗粒集合体和一些平行排布的晶内重结晶颗粒带,是在第二阶段位错蠕变机制下由于恢复和重结晶作用而形成。类似的应变机制也体现在部分细粒-中粒的剪切带中,这些细粒带顺应之前强应变带由亚颗粒的旋转伴随边界迁移重结晶形成,是应力松弛阶段“破碎愈合”的产物。在位错蠕变阶段,残斑内应变硬化积累的位错逐渐攀移,最终使得变形带和变形纹呈现出现在所观察到的光学特征。斜方辉石波状消光,晶格弯曲形成的扭折带,扭折带边界接近平行于(001)面,显示不均匀塑性变形,其与橄榄石显微变形结构差异表明变形过程中斜方辉石强度较大,而橄榄石强度较小,橄榄石作为橄榄岩主要成分,成为流变学主导矿物调节了岩石中的大部分应变。橄榄岩这样的变形演化过程指示了存在瞬时的高应力和应变速率,随后快速降低衰减的应力历史。这样的应力历史具有典型的地震驱动变形特征,即在同地震加载过程中,瞬时的高应力脆性变形和位错滑移控制的变形,随后在震后松弛过程中,伴随着应力的下降,发生恢复和重结晶作用。超细剪切破碎带可能是破碎成因假熔岩,指示同地震快速滑移过程中超碎裂化过程,可能记录了不止一期的应变局部化事件,对诱发地震旋回具有重要意义。记录了同地震特征性的应力加载和卸荷过程的罗布莎橄榄岩可能形成于拉张体制控制下青藏高原脉动式隆升过程中,多期次旋回性地震活动对高原快速抬升具有反馈作用。
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