Кварц является наиболее распространенным отдельным минералом в земной коре (после группы полевого шпата ) [1] и, как таковой, присутствует в очень значительной части горных пород как в виде первичных кристаллов, так и в виде зерен обломков в осадочных и метаморфических породах. Динамическая рекристаллизация - это процесс повторного роста кристаллов в условиях стресса и повышенной температуры, обычно применяемый в областях металлургии и материаловедения . Динамическая перекристаллизация кварцапроисходит относительно предсказуемым образом в зависимости от температуры, и, учитывая его обилие, перекристаллизация кварца может быть использована для легкого определения профилей относительной температуры, например, в орогенных поясах или вблизи интрузий .
Механизмы перекристаллизации [ править ]
Предыдущие исследования выявили несколько режимов ползучести дислокаций в экспериментальных условиях. [2] Были определены два основных механизма изменения границ зерен. Первый - это процесс, при котором кварц размягчается при повышении температуры, обеспечивая средство для уменьшения внутреннего напряжения за счет миграции дислокаций в кристаллической решетке, известного как дислокационная ползучесть. Эти дислокации концентрируются в стенках, образуя новые границы зерен. Другой процесс связан с различиями в накопленной энергии деформации между соседними зернами, что приводит к миграции существующих границ зерен. Степень их возникновения зависит от скорости деформации.и температура, которые, соответственно, являются факторами, контролирующими внедрение новых дислокаций и способность дислокаций мигрировать и образовывать границы субзерен, которые сами мигрируют. [3]
Режимы рекристаллизации [ править ]
Наблюдаемые микроструктуры в кварце можно разделить на три полураздельные группы, которые образуют континуум текстур динамической рекристаллизации. Эти режимы будут обсуждаться с точки зрения изменений температуры, предполагая постоянный уровень сдвига .
Выпуклая рекристаллизация [ править ]
Самая низкотемпературная текстура (~ 250-400 ° C), выпуклая рекристаллизация (BLG) характеризуется выпуклостями и мелкими рекристаллизованными зернами по границам зерен и, в некоторой степени, микротрещинами. Большая пропорция и структура исходных кристаллов кварца сохранены в наибольшей степени по сравнению с другими профилями. Образованная комбинацией двух упомянутых механизмов ограниченная пластичность кристаллов (из-за низкой температуры) предотвращает дальнейшее разделение субзерен. Отсюда следует, что повышение температуры приводит к увеличению размера рекристаллизованных зерен и их объемной доли (0-25%) [4] по мере того, как внутреннее напряжение становится более разрешенным.
Рекристаллизация вращения субзерен [ править ]
При повышении температуры преобладающая текстура меняется на текстуру с отчетливыми субзеренами. Распознаваемое в шлифе по более многоугольной текстуре, повышенное размягчение кварца позволяет более тщательно снизить внутренние напряжения. Рекристаллизованные зерна показывают относительно прямые границы зерен и незначительные признаки внутризеренной деформации, такие как волнообразное затухание или деформационные ламели, или их отсутствие. [4] Объемная доля рекристаллизованных зерен в этом режиме составляет примерно 30-90%, образуя субзерна не только в межузельном пространстве, но и внутри более крупных кристаллов или ленточных зерен. Субзерна и рекристаллизованные зерна примерно одинаковы по размеру и форме.
Рекристаллизация миграции границ зерен [ править ]
Самая высокая температура из трех текстур, миграция границ зерен становится доминирующим механизмом при ~ 500-550 ° C. Демонстрируя гораздо больший размер рекристаллизованных зерен, чем в двух других режимах, помимо лопастных и сильно пересекающихся границ, при этих температурах кварц полностью перекристаллизовывается. То есть никаких доказательств наличия оригинальных зерен найти невозможно. При таких высоких температурах границы зерен могут свободно перемещаться по всем зернам, что приводит к гораздо менее локализованному образованию / изменению границ. В этом случае также были стерты признаки внутризеренной деформации, но они могут присутствовать на более поздних стадиях надпечатки.
Тенденции [ править ]
Помимо очевидного повышения температуры, в этом процессе рекристаллизации возникают и другие тенденции.
Пропорция перекристаллизованного объема [ править ]
Как упоминалось выше, с повышением температуры наблюдается заметное увеличение доли породы, подвергшейся перекристаллизации. От 0-30% при рекристаллизации с выпуклостью, до 90% при рекристаллизации с вращением субзерен и 100% при миграции границ зерен, это свойство может наблюдаться в кварците , по крайней мере, достаточно хорошо, чтобы получить относительные температурные отношения в полевых условиях.
Размер перекристаллизованного зерна [ править ]
От примерно 15 мкм (выпуклая рекристаллизация) до примерно 85 мкм (рекристаллизация с вращением субзерен) до нескольких миллиметров (миграция границ зерен), это экспоненциальное увеличение не только заметно, но и является частью основы, на которой лежат три режима рекристаллизации. были разграничены.
Утилита [ править ]
Наблюдение за перекристаллизацией в образце горной породы может выявить общую температуру, но ничего очень точного. Это связано с тем, что на процесс перекристаллизации сильно влияет присутствие воды и величина имеющейся деформации. Таким образом, эта информация может применяться для определения относительных температур различных пород гораздо более надежно, чем для определения абсолютных температур. Кроме того, это анализ, который можно провести, хотя бы предварительно, в полевых условиях, наблюдая за образцами горных пород в ручном режиме.
Соответствующие ссылки [ править ]
- Рекристаллизация вращения субзерен
- Неоморфизм
Ссылки [ править ]
- ^ Кляйн, Корнелис; Датроу, Барбара (2008). Руководство по минеральным наукам . Вайли. стр. & # 91, нужная страница & # 93, . ISBN 978-0-471-72157-4.
- ^ Хирт, Грег; Таллис, Ян (1992). «Режимы ползучести дислокаций в кварцевых агрегатах» (PDF) . Журнал структурной геологии . 14 (2): 145–160. Bibcode : 1992JSG .... 14..145H . DOI : 10.1016 / 0191-8141 (92) 90053-Y . Архивировано из оригинального (PDF) 25 апреля 2012 года.
- ^ Друри, Мартин Р .; Урай, Янош Л. (1990). «Деформационные процессы рекристаллизации». Тектонофизика . 172 (3–4): 235–253. Bibcode : 1990Tectp.172..235D . DOI : 10.1016 / 0040-1951 (90) 90033-5 .
- ^ a b Стипп, Майкл; Хольгер Штюниц; Рене Хейльброннер; Стефан М. Шмид (2002). «Восточная зона разлома Тонале:« естественная лаборатория »пластической деформации кристаллов кварца в диапазоне температур от 250 до 700 ° C» (PDF) . Журнал структурной геологии . 24 (12): 1861–1884. Bibcode : 2002JSG .... 24.1861S . DOI : 10.1016 / S0191-8141 (02) 00035-4 .
