差应力对石英、方解石拉曼谱峰的影响

差应力在地质作用过程中起着重要作用，是变质岩中矿物定向排列、矿物形态、晶格结构发生变化的重要因素，差应力和剪应力是导致矿物、岩体破裂，形成断层的主要原因。矿物受到差应力作用，晶体结构发生变化，引起拉曼谱峰的变化。本项目利用改造后的金刚石压腔(DAC)技术，在低温、不同差应力条件下对石英、方解石进行原位拉曼谱峰测试；利用大腔体压机在不同围压条件下对石英、方解石矿物轴向加压，导致其破裂，在样品破裂面进行拉曼谱峰测试，通过实验研究，获得不同条件下石英、方解石样品的拉曼谱峰，为研究天然矿物在地质过程中经历的力学机制、断层形成时的受力状态开发新的技术。

差应力广泛存在于岩石圈中，有着这至关重要的地质作用。由于差应力的存在，矿物的晶体结构、晶格参数、分子中各类化学键的振动模式发生了改变。分子振动模式的改变必然导致矿物谱学特征的变化。但由于目前技术的局限性，尚无法在原位定量差应力下测试物质的各种谱学特征。因此，本研究通过测试获得了金刚石压腔系统中碳化钨基座单轴下的总压应力(F/N)-应变(ε/um/m)关系，研制出了可以在定量单轴压力下原位测试样品谱峰的装置。在项目执行过程中，由于发现石英、方解石抗压强度非常小，实验过程中可能带来较大误差，本研究以抗压强度较大的单晶硅片为研究对象，利用研制的装置获得了单晶硅片单轴压力在2548.664MPa下的拉曼谱峰，样品的519.12 cm-1随压力增大有规律的向高频方向偏移，其偏移量与压力呈显著的线性相关，线性关系为：m=365.80n+10.19(R2=0.9812)。. 断裂带内岩体、矿物受到构造应力作用。本研究测试了汶川地震断裂带深溪沟出露的基岩错动面两侧岩脉矿物（石英）和汶川地震同震断层泥矿物（石英、方解石）的拉曼谱峰，并根据已有的实验数据及样品的扫描电镜特征，获得了断层活动过程中断层面所受应力状态及断裂带中的压应力分布。认为断层泥样品中方解石的1085 cm-1拉曼谱峰向高波数偏移，相应的构造内应力为496 MPa，反映了汶川8.0级地震深溪沟剖面断层面所受构造挤压应力的下限，断层泥中的石英颗粒残余应力反映了断层多期活动的残余应力综合效应。断裂带岩脉矿物的拉曼谱峰特征表明，错动面附近压应力值为368.63 MPa，明显低于两侧应力积累，这可能是由于错动面的多次活动而导致了应力不断得到释放。 . 常温、1.0~4.4GPa下，利用激光拉曼光谱技术研究了奥长石晶体结构随压力的变化。研究发现，压力为2.9GPa时，517 cm-1附近出现新的谱峰，奥长石开始相变。3.4GPa时，奥长石由三斜晶系完全相变为单斜晶系。卸压过程中，288 cm-1拉曼谱峰频移保持不变，458 cm-1，480 cm-1及516 cm-1谱峰向低频偏移。长石类矿物的相变压力与结构中八元环所含阳离子种类有关。