主要造岩矿物动态重结晶作用概述

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1、http://www.paper.edu.cn1主要造岩矿物动态重结晶作用概述纪沫，胡玲*，刘俊来，曹淑云中国地质大学（北京），地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京（100083）E-mail：jimo19820731@163.com摘要：动态重结晶是一种重要的矿物变形作用，它主要包括膨凸、亚颗粒旋转和颗粒边界迁移重结晶作用三种变形机制。随着变质条件的不断增强，膨凸、亚颗粒旋转和颗粒边界迁移重结晶作用顺次出现。变形岩石中矿物发生的动态重结晶作用，是温度、压力、应力以及流体等多方面综合作用的结果。结合主要造岩矿物矿物的观察及综合分析，本文提出以变质相带划分主

2、要造岩矿物动态重结晶机制的转变条件。由脆性到韧性变质条件，主要造岩矿物的动态重结晶发生的相对顺序大致应为方解石→黑云母→石英→长石→角闪石→橄榄石→辉石。关键词：造岩矿物；动态重结晶作用；变质条件1．引言动态重结晶在岩石变形过程中矿物的变形起到了重要作用。随着矿物的不断变形，晶体内位错增加到一定程度后会以连续或不连续的方式消除。前者即为动态恢复作用，而后一过程中发生无位错颗粒的再生长，称为重结晶作用。重结晶作用按其驱动力或方式不同，可分为静态和动态重结晶作用。动态重结晶作用普遍出现于广泛的变形条件中，一般地矿物在温度T>0.5Tm（Tm为熔融温度）或达到一定

3、临界应力和较低应变速率的蠕变中都有可能发生[1]动态重结晶。2．动态重结晶机制[2-5]动态重结晶是变形晶体中位错密度降低的结果。高位错密度颗粒的边界物质转移到低位错密度的晶体晶格中，弱变形颗粒增大而强变形颗粒减小。重结晶作用以矿物颗粒内部[6-8]粒度、形态和定向性的改变为代表特征。动态重结晶机制主要包括膨凸（BLG,bulgingrecrystallisation）、亚颗粒旋转（SGR,Subgrainrotationrecrystallisation）和颗粒边界迁移（GBM,Grainboundarymigration）三种。低温条件下，相邻两个具有不

4、同位错密度的颗粒边界附近，具有较低位错密度的颗粒向着具有较高位错密度的颗粒一侧凸出，并形成新的独立小颗粒的过程，称为低温颗粒边界迁[9-10]移或膨凸重结晶作用。膨凸重结晶作用主要发育于具有明显位错密度差异的不同颗粒边[11]界和三连点附近部位。曹淑云等（2007）在对云南点苍山地区的变形角闪石研究中发现，脆－韧性转变条件下角闪石颗粒的动态重结晶作用由双晶成核作用完成，剪切应力作用下动态重结晶新颗粒沿双晶面发生剥离，这种重结晶作用可看作膨凸重结晶作用的一个特例。1本课题得到教育部博士点基金（20040491003），国家自然科学基金（40772133）的资助

5、。-1-http://www.paper.edu.cn图1动态重结晶机制演化过程简图（据Passchieretal.,2005改编）a.膨凸重结晶作用;b.亚颗粒旋转重结晶作用;c.颗粒边界迁移重结晶作用随着较高温度条件下动态恢复作用的不断发展，晶内位错逐渐有效地组织形成位错壁和位错阵列，并组织形成亚颗粒。随着亚颗粒的旋转和错向逐渐加强，相邻亚颗粒之间位向差θ>12°时即可构成大角度边界，最终形成与变形主晶光性方位有显著差异的新晶体颗粒，称[10]为亚颗粒旋转动态重结晶作用。高温条件下，新生的无应变动态重结晶颗粒广泛出现，它们与相邻高应变变形主晶直接接触。造

6、成了颗粒间的位错密度差，此时的颗粒边界是一个不稳定的边界，低位错密度（或低能态）的晶体颗粒将首先吞噬高位错密度（高能态）颗粒边界上的位错，并使得颗粒边界[10]向着高位错密度颗粒方向迁移，称为颗粒边界迁移动态重结晶作用。3.主要造岩矿物的动态重结晶变形现象自然界中组成岩石圈以及对岩石圈性质影响较大的重要造岩矿物，主要包括方解石及白云石、石英、云母、角闪石、辉石和橄榄石等。这些矿物在不同变质条件或不同的构造层次表现出不同的力学属性、变形行为和变形机制。下面本文就不同矿物的动态重结晶变形行为进行详细分析。现有资料表明，前人对方解石、石英和长石三矿物的动态重结晶作

7、用进行了详细的研究。众多学者对这三种矿物的动态重结晶作用也做了详细的研究，特别对其动态重结晶作用与温[12-13]度之间的关系进行了限定。[14]方解石在250℃左右的低级变质条件下即可发生动态重结晶作用，当有应力作用加入[15]时首先形成膨凸重结晶新晶粒（图版Ⅰa），随着变质条件的不断加深，方解石发生亚颗粒旋转重结晶作用并形成核幔结构，亚颗粒旋转新晶粒具有明显光性方位差异并组成幔部，[15]发育机械双晶的老颗粒残留为核部，但新晶粒并未继承老晶粒的双晶（图版Ⅰb）。石英的膨凸、亚颗粒旋转和颗粒边界迁移动态重结晶作用在天然和实验岩石中均十分常见，Pssichi

8、er（2005）观察到石英的高温颗粒边界迁移动态重结