大陆岩石圈天然流变典型区（辽西兴城）解剖研究

This project is a part of the systematic studies on the natural rheology of the continental lithosphere. The study will be focused on the rheological study of the selected typical outcrops of the basement of the North China Craton, western Liaoning Province, where the rheological structure developed very well. On the basis of the systematic studies of the field geological survey, the detailed structural analysis, the rheological characteristics, meta-anatexis, numerical and physical modeling, the geometry, kinematics, property, assembly and the behavior of the natural rock rheology in the different tectonic levels will be ascertained, and to get the various rheological parameters, to reveal the features and deformation behavior of the rock rheology in macroscope in the middle and lower crust. The main parameters (rock composition, texture, P-T contidtion, fluid and anatexis and so on) controlling the crustal rheology and its behavior of the continental craton will be studied in detail. The rock rheological structure of the middle and lower crust of the continental craton, which is represented by the research area, will be finally established, and the reasonable structure-rock diagnostic markers to indicate the rheological features of the continental lithosphere will be provided. The study will provide effective natural rheological evidences for the experiments of the rock deformation, structural modeling and the interpretation of the geophysical data to study the rheology of the continental lithosphere.

本项目是大陆岩石圈天然流变学系统研究的一部分，拟选择流变构造丰富的华北陆块基底典型出露区开展详细的天然岩石流变学解剖研究。通过辽西兴城地区野外地质调查、详细构造解析，岩石流变特征、变质-深熔作用、数值模拟与物理模拟等系统综合研究，查明不同构造层次、不同天然岩石流变构造的几何学、运动学与类型属性、组合特征和流变行为等，并获取各类流变学参数；揭示中、下地壳岩石宏观尺度的流变学性质和变形行为，查明大陆克拉通地壳流变作用和行为的主要控制因素（岩石组成、结构、P-T条件、流体、深熔作用等），最终建立以研究区为代表的大陆克拉通中、下地壳的岩石流变学结构。为探讨研究大陆岩石圈流变学性质提供可靠的构造-岩石学标志，为岩石变形实验、构造模拟和地球物理数据解释提供有效的天然岩石流变学依据。

项目对华北克拉通北部基底岩石构造-流变发育典型区（辽西兴城-台里、锦州-医巫闾、冀东青龙、辽东鞍山、内蒙古大青山等地区）不同构造层次、不同天然岩石开展系统的岩石组成、结构构造及流变特征的解析研究。初步建立了重点解剖区（辽西兴城-台里）的三维构造变形模型，并获得了中浅部地壳花岗质岩石流变学参数、性质和变形机制。基于岩石熔融强度、熔融程度及溶体比例分析，揭示了熔融作用与流变学行为的关系。同时结合岩石组构特点和热年代学研究，确定了克拉通基底岩石的隆升过程、速率及相应的流变结构。综合不同大地构造背景、不同地壳层次典型变形区天然岩石流变学特征，初步建立了地壳流变结构模型：中、浅部地壳层次岩石变形以矿物位错蠕变（晶内重结晶）机制为主，多为中、低温塑性流变，并具有阶段性递进变形的特点。其演化过程具有从初始脆韧性变形→高温韧性变形→低温脆性变形，剪切过程为纯剪切→简单剪切→纯剪切的演变过程。变形带内的岩性差异控制了变形带内不同区域的应变速率，并影响了不同类型组构的发育，在岩石学接触边界上具有相对较高的应变速率。然而中、下部地壳层次岩石随变质-深熔作用的增强，熔体的出现弱化了岩石的流变结构。变形机制以颗粒边界扩散蠕变和颗粒流动（超塑性流）为主，岩石发生大规模的塑性矿物颗粒流动变形。由于固-液两相变形介质参与，使得变形样式极为复杂。宏观上形成不对称流动组构、条纹条带构造、熔融线理、层内流动褶皱等构造形迹；微观上矿物晶体没有发生明显塑性变形，均匀消光，晶体为三边平衡结构，与静态变质结构相似。部分熔融岩石在差应力的作用下熔体排出后，残余体强度增加，矿物晶体仍可以表现为脆性变形，位错蠕变机制在这种缺少熔体参与的条件下仍起主导作用。