黑云斜长片麻岩电导率研究.pdf

第36卷第3期
地震地质
2014年9月
SEISMOLOGY AND GEOLOGY
doi:10.3969/j,issn.0253-4967.2014.03.027
黑云斜长片麻岩电导率研究
郭颖星
王多君2)李丹阳23)陈小斌
1)中国地震局地球物理研究所,北京100081
2)中国科学院计算地球动力学重点实验室,北京100049
3)中国科学院大学地球科学学院,北京100049
4)中国地震局地质研究所,北京100029
摘要在压力为1.0GPa、温度为400~1073K条件下,用交流阻抗谱法研究了采自山东泰山的
黑云斜长片麻岩平行及垂直面理方向的电导率。在实验温度范围内,黑云斜长片麻岩实验样品电导
率的对数值为-6.0~0.5S/m,满足 Arrhenius方程。电导率在平行面理方向比垂直面理方向高出约1
个数量级。平行面理方向样品电导率分别在第3轮升、降温过程中的881~1040K之间出现1个明
显的电导率突变过程,这可能与黑云母的脱水有关。在低温段,垂直及平行面理方向样品的活化燴
分别为0.43和0.49eV,在高温段则分别为3.40和1.53eV。将该实验电导率结果与华东地区大地电
磁结果进行对比发现,在中下地壳范围内,该实验结果部分位于大地电磁结果范围内,说明黑云斜
长片麻岩可能是组成这一地区中下地売的候选岩石之
关键词高温高压电导率黑云斜长片麻岩
中图分类号:P313
文献标识码:A
文章编号:0253-4967(2014)03-0907-11
0引言
鲁西地区是华北克拉通保留相对较好的地区,在长达3000Ma的地质历史中,前后经历了
约3次克拉通化(宋明春等,2001)。王世进等(2012)认为新太古代早、中、晚期岩浆活动分别
形成了这一区域2700Ma的英云闪长质片麻岩、2660Ma的片麻状奥长花岗岩和花岗闪长岩以
及2560~2500Ma的中基性-中酸性侵人岩。这一地区的地质构造及岩性结构如图1所示。
由于该地区地质历史十分漫长,地质活动较为复杂,因此,对这一地区的研究已经越来越受到
地质学家的关注。关于这一地区地球物理方面的研究,前人做了大量的工作,例如,肖骑彬等
2008)研究了苏鲁造山带及其邻区深部的电性结构,叶高峰等(2009)给出了郯庐断裂带附近
大地电磁结果模型。
高温高压下地球深部物质的物理性质对于制约野外地球物理测量结果解释至关重要(朱茂
旭等,2001; Wang et a,2008,2010,2012),但是对于这一地区岩石矿物高温高压下电学性质
〔收稿日期〕2013-06-06收稿,2013-08-27改回。
〔基金项目]中国科学院、国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划(KZZD-EW-TZ19)、中国地震局地质
研究所基本科研业务专项(IGCE.A1005)、国家自然科学基金(41074063)和中国科学院知识创新
工程重要方向项目(KZCX2-YW-QN608)共同资助。
通讯作者:王多君,教授,E-mail:duojunwang(@hotmail.com
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地震地质
36卷
11700
117°20
36°30
点
秦山
0 5km
3610
泰安市
?234
图1鲁西泰山地区地质简图(改自王世进等,2012)
Fig. 1 The geological map of Taishan region, Western Shandong(modified from WANG Shi-jin et al., 2012)
1新太古代早期泰山岩套(条带状)英云闪长质片麻岩;2新太古代中期新甫山岩套上港片麻状奥长花岗岩;3新太古代晚期
傲徕山岩套二长花岗岩;4新太古代晚期峰山岩套TG岩;5新太古代晚期红门岩套闪长岩;6新太古代中期黄前组合
角闪石岩;7新太古代早期万山庄组合变辉长岩:8泰山岩群;9沉积盖层:10断层
的研究,到目前为止却鲜有报道,从而在一定程度上制约了对大地电磁资料的解释。位于本区
新太古代早期泰山岩套英云闪长质片麻岩带的黑云斜长片麻岩,是中下地壳广泛分布的主要
岩石类型,具有典型的片麻状构造和鱗片变晶结构,主要由斜长石、石英和黑云母组成。对于
片麻岩,前人做过一定的研究,Fuji-ta等(2007)在0.2,0.5,1.0GPa,0.01Hz及600~1000K
温度条件下测量了采自Higo変质带地区的片麻岩平行及垂直面理方向的电导率,认为在测量
之前需对样品进行多次加热冷却循环处理且在实验的最高温度下恒定一段较长的时间才能测
量到稳定的电导率。于英杰等(2011)在1.0GPa压力、343~962K温度和10~10°Hz频率的
条件下,对含角闪石片麻岩从平行和垂直面理2个方向分别进行了电阻抗的测定,分析了片麻
岩的微观导电机制。黄晓葛等(2008)对采自阴山造山带的太古代黑云斜长片麻岩垂直于样品
片麻理方向进行了电导率的研究,认为天然黑云斜长片麻岩在高压下的电传导可能是受到颗
粒内部和颗粒边界共同参与的混合传导机制控制,但颗粒内部的传导对总电导率的贡献远远
大于颗粒边界。本文用傅里叶变换红外光谱方法测得了实验前后黑云斜长片麻岩的水含量,
并通过复阻抗谱方法测出了样品在高温高压下10-10Hz频率范围内的电导率值,并充分考
虑了样品电导率的各向异性,将实验所得的电导率数据与鲁西大地电磁数据进行了对比。这
对研究这一区域太古界岩石的电学性质,对揭示鲁西地区电性结构乃至华北克拉通晚太古代
的地质演化具有重要意义。