渐进的织物发展与下地壳剪切带中的应变局部化

《Journal of Structural Geology》：Progressive fabric development and strain localization in an anastomosing, lower crustal shear zone

斜长石变形机制及应变带结构演化研究：基于魁北克莫林剪切带的多尺度分析，揭示了从原岩到薄成分带状（TCB）的渐进结构变化，温度从720℃降至630℃伴随晶粒细化、形状优选取向（SPO）及晶体学优选取向（CPO）演变，证实动态再结晶主导变形，并识别出高应变带与低应变带交替系统。

　　

德安娜·弗洛雷斯|巴西尔·蒂科夫

威斯康星大学麦迪逊分校地球科学系，美国威斯康星州麦迪逊市

1.0 摘要

我们报告了在加拿大魁北克省莫林正长岩进行的野外研究和微观结构分析，以探讨斜长石的变形行为。莫林正长岩受到莫林剪切带（MSZ）的变形影响，该剪切带具有轻微向西倾斜的片理和沿走向（约南北方向及水平方向）的线理。MSZ构造岩记录了不同程度的结构演化，其中原岩被多种变形结构所覆盖。观察到的结构类型包括：原岩结构；LCB（无成分条带）；SCB（半成分条带）；以及TCB（细成分条带），结构演化程度从原岩逐渐向TCB方向增强。微观结构显示，在LCB结构中斜长石通过亚晶粒旋转发生动态重结晶，在TCB结构中则出现膨胀核化现象。对正长岩的电子背散射衍射分析表明，结构演化与晶粒尺寸减小、形状优先取向增强以及晶体学优先取向模式的变化有关。这些结构变化与石英中的钛元素热压计测得的变形温度变化相吻合，即从原岩的约720°C逐渐降至TCB的约630°C。

莫林剪切带表现出从南向北（从上到下）的运动特征。我们将这些结构变化解释为格伦维尔造山运动“造山盖”下变形的结果。空间上不同的结构演化程度反映了高应变区与低应变区之间的相互连接。这一系统可能是由于莫林剪切带从高温下的宽范围剪切带逐渐演变为低温下的相互连接的剪切带而形成的。

章节摘录

引言

下地壳在岩石圈的变形过程中起着重要作用，但其流变特性仍知之甚少。由于无法直接观测到活跃的下地壳变形及其条件，我们依赖于变形实验（例如Hirth和Kohlstedt，1996年）、大地测量研究（例如Freed和Bürgmann，2004年），以及对未受低温影响的下地壳岩石的野外和微观结构联合研究。

地质背景

莫林剪切带位于北美洲格伦维尔省的渥太华地区（参考文献：Rivers，2015年；Lambert等人，2023年等）。该地区在格伦维尔造山运动的渥太华阶段（10.9亿至10.2亿年前）经历了活跃的变形，这一时期包括了伸展作用。伸展作用导致了变质核杂岩和正长岩-锰矿-铬铁矿-花岗岩（AMCG）杂岩的形成。莫林正长岩是其中几种AMCG杂岩之一。

方法

在野外，我们主要在莫林剪切带范围内对露头进行了特征描述和采样；部分露头（包括原岩）位于剪切带之外（见图1）。野外特征描述包括成分和主要矿物组成的估算，以及基于相对成分条带、片理和线理的存在和测量结果，还有露头的可见晶粒尺寸的测定。

在研究的78个地点中...

结构特征分析

我们根据野外和微观结构观察结果对莫林正长岩的结构演化进行了分类。结构类型被划分为四类：1）原岩结构；2）无成分条带（LCB）；3）半成分条带（SCB）；4）细成分条带（TCB）。以下内容将重点介绍各类结构之间的共同特征。然而，在局部区域也存在各类型之间的过渡结构。

斜长石的变形机制、重结晶机制及结构演化

所有结构类型中都存在表明斜长石内部应变的特征，如变形孪晶和波状消光现象。这表明位错的产生和迁移在适应高温应变和结构演化过程中起到了重要作用。晶粒尺寸减小，较小晶粒呈拉长形态，与宏观片理方向大致平行。此外，大多数样品显示出中等至强烈的斜长石CPO（晶体各向异性）现象。这些特征共同表明...

结论

片理强度、CPO模式、微观结构和成分比值定义了魁北克莫林正长岩的初始原岩结构及三种结构类型（LCB、SCB和TCB）。每种结构类型的微观特征表明，尽管位错蠕变是主要的变形机制，但动态重结晶机制有所不同。LCB（无成分条带）结构是由亚晶粒旋转重结晶形成的。SCB（半成分条带）...

作者贡献声明

巴西尔·蒂科夫：撰写、审稿与编辑、项目监督、方法论设计、资金获取、概念构思。德安娜·弗洛雷斯：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、实验分析、数据管理

未引用参考文献

Allard等人，2021年；Allmendinger等人，2012年；Almqvist等人，2021年；Barreiro等人，2015年；Benn和Allard，1989年；Bernard等人，2019年；Bernard等人，2021年；Bunge，1982年；Cardozo和Allmendinger，2013年；Czaplińska等人，2015年；Dufréchou，2017年；Fazio等人，2023年；Griggs和Blacic，1965年；Hunter等人，2018年；Hynes和Rivers，2010年；Ji等人，2014年；Kilian等人，2011年；Kruhl，1987年；Kruse等人，2001年；Llana-Fúnez和Brown，2012年；Li等人，2008年；Liebmann等人，2023年；Marshall和McLaren...

资助

本研究得到了NSF EAR（项目编号：2123718）对B. Tikoff的支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

感谢邵成吉在首次考察时带领我们参观莫林剪切带。感谢Will Nachlas在分析工作中提供的宝贵帮助。感谢Bil Schneider协助操作EBSD扫描电子显微镜。特别感谢Alexander D. Lusk在整个项目期间提供的指导和讨论。同时感谢野外助手K. Johnston、E. Chevalier和K. Carlton的支持。此外，也感谢Ian Alsop、Albert Griera和Haemyeong Jung提出的宝贵意见。