大理岩压溶蠕变与微裂隙愈合实验研究

宋 娟, 周永胜, 党嘉祥, 姚文明

(1.中国石油大学地球科学与技术学院,山东青岛 266580;2.中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京 100029)

大理岩压溶蠕变与微裂隙愈合实验研究

宋 娟1, 周永胜2, 党嘉祥2, 姚文明2

(1.中国石油大学地球科学与技术学院,山东青岛 266580;2.中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京 100029)

压溶蠕变可能是间震期断层带的主导变形机制之一,开展压溶蠕变及其对微裂隙愈合的实验研究对理解强震孕育和发生具有重要意义。以Carrara大理岩为样品,开展相同围压(800 MPa)和应变速率(1×10-7s-1)、不同温度(300、400、500 ℃)下大理岩压溶蠕变实验。利用扫描电镜研究实验变形样品的微观结构与变形机制,利用傅里叶变换红外吸收光谱测试实验样品的含水量。实验结果表明:在300 ℃条件下,碎裂和压溶是样品主要变形机制,400 ℃时样品同时出现碎裂、压溶和局部动态重结晶,500 ℃时样品主要变形机制为压溶和动态重结晶。压溶主要出现在样品强变形区域,粒度减小与含水量增加促进了压溶发生,而压溶引起孔隙和微裂隙愈合。

压溶; 微裂隙愈合; 大理岩; 高温高压

压溶是上地壳矿物蠕变的主要方式,是碳酸盐岩中普遍存在的成岩方式之一。压溶的作用过程分为三个阶段[1-2]:一是在有效应力的驱动下,可溶性物质的溶解,并且在颗粒相接触的边界相交叉;二是在化学能和流体通量的促使下,可溶性矿物从高应力处扩散;三是可溶性物质在低应力处沉淀。这是一个依赖于时间的非常缓慢的物质扩散迁移过程,且三个阶段中最慢的速率将控制整个压溶蠕变过程的速率[3-4]。……