断层带中假玄武玻璃成因机制及非稳态流变意义

作     者：李文元 曹淑云 LI Wenyuan;CAO Shuyun

作者机构：中国地质大学(武汉)地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074 

出 版 物：《地质论评》 (Geological Review)

年 卷 期：2022年第68卷第3期

页      面：1006-1032页

核心收录：

学科分类：0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(编号:41972220、41722207) 国家重点研发计划项目(编号:SQ2017YFSF040030)的成果 

主　　题：假玄武玻璃 超碎裂—粉碎 摩擦熔融 断层弱化与强化 地震 流体作用 

摘      要：假玄武玻璃呈玻璃质或隐晶质特性,常常与断层带相伴出现,其形成能有效地降低断层摩擦强度,被认为是古地震快速滑动的化石纪录。因此,对假玄武玻璃的研究对深入了解深部就位的断层变形和地震成因机制等具有重要意义。尽管国内外学者对假玄武玻璃开展了长期的研究,也积累了丰富的资料,然而,由于天然假玄武玻璃非常少见或零星地被报道,再加上其形成环境和过程的复杂性,对假玄武玻璃的构造特征、形成环境和成因机制仍然存在诸多争议及亟待解决的关键科学问题。研究表明,假玄武玻璃可以发育在大陆岩石圈不同深度范围内,即中下地壳乃至上地幔以糜棱岩为主的韧性变形领域(60 km),或中上地壳层次以碎裂岩为主的脆性变形域(12 km)。越来越多证据也显示出在断层带的脆—韧性转换域中形成的假玄武玻璃跟浅源地震活动直接关联,也意味着中上地壳脆性变形和中下地壳塑性变形之间存在着更为复杂的耦合关联,同时对不同深部岩石强度和力学行为提出了挑战。对假玄武玻璃形成机制存在由断层面上的摩擦热导致的摩擦熔融体或仅仅是断层面岩石超碎裂粉碎作用认识的争议。而有研究认为干的环境有利于假玄武玻璃形成,因为流体的存在会降低断层面的有效正应力,不利于热量的积累以及摩擦熔融的进行;然而,另外一种观点认为流体的存在可以降低矿物熔融温度有利于断层摩擦熔融及形成假玄武玻璃。本文从假玄武玻璃的形成机制、形成深度、流体影响、形成后对断层强度的影响、以及保存与破坏机制几方面进行了最新总结,并对假玄武玻璃中非晶态物质的成因、脆—韧性转换带之下岩石的变形机制以及对陆壳强度的影响和非稳态流变意义进行探讨。