劉 貴 周永勝 石耀霖

1)中國科學(xué)院大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，中國科學(xué)院計算動力學(xué)重點實驗室，北京 100049

2)中國地震局地質(zhì)研究所，地震動力學(xué)國家重點實驗室，北京 100029

0 引言

花崗質(zhì)巖石的流變實驗是認識中上地殼流變結(jié)構(gòu)的主要途徑，是大陸動力學(xué)研究的重要環(huán)節(jié)。通過對均勻結(jié)構(gòu)花崗巖樣品流變實驗研究(Dell'Angelo et al.，1996;Schulmann et al.，1996;Bagdassarov et al.，1998)，初步建立了中上地殼的流變結(jié)構(gòu)。然而，大量野外地質(zhì)研究表明，在高應(yīng)變區(qū)，花崗巖因變形而形成的層狀結(jié)構(gòu)是地殼深部變形的主要特征。例如在上地殼，通過長石的分解，形成云母條帶層(Evans，1988);在中下地殼，S－C組構(gòu)普遍存在(Lister et al.，1984;Shimamoto，1989)，形成帶狀或斑狀花崗質(zhì)片麻巖、糜棱巖(Schulmann et al.，1996)。由于花崗質(zhì)巖石中的變形層狀組構(gòu)導(dǎo)致巖石出現(xiàn)各向異性，不僅影響巖石的強度，而且對后期變形具有顯著控制作用。例如，Liu等(2013)對遼東半島拆離斷層內(nèi)構(gòu)造巖的研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)造巖顯示中溫變形組構(gòu)被低溫變形組構(gòu)改造，結(jié)合年代學(xué)數(shù)據(jù)得出，遼東拆離斷層經(jīng)歷了2期變形，早期為中溫韌性剪切，晚期為低溫脆性－韌性轉(zhuǎn)化域的剪切變形，這表明拆離斷層形成和發(fā)育程度受中地殼巖石的流變——脆－韌性轉(zhuǎn)化變形控制。由于這2期剪切變形都發(fā)生在同一拆離斷層帶上，后期的脆－韌性變形是在已經(jīng)變形的糜棱巖基礎(chǔ)上發(fā)展的。早期糜棱巖變形組構(gòu)不僅控制了拆離斷層帶后期變形的發(fā)生與發(fā)展，而且影響了地殼伸展與減薄。

采用非均勻樣品，進行高溫、高壓流變實驗，是研究先存組構(gòu)對各向異性巖石流變影響的直接途徑。前人對具有層狀組構(gòu)的各向異性巖石的半脆性破裂實驗有了初步的結(jié)果，但研究組構(gòu)對巖石流變影響的實驗非常少(劉貴等，2013)。早期開展的層狀頁巖和云母片巖的脆性－半脆性破裂實驗(Jaeger，1960;Donath，1961，1964，1972;Borg et al.，1966;Paterson et al.，1966;McLamore et al.，1967;McCabe et al.，1975)表明，層狀結(jié)構(gòu)對巖石破裂強度有顯著的影響:當(dāng)先存變形面理與最大主應(yīng)力方向的角度為45°時，巖石強度最小。但是，也有一些層狀巖石破裂實驗顯示，破裂強度可能在與面理呈30°方向時最小(Donath，1961，1964;McLamore et al.，1967)。云母片巖半脆性流變實驗(Gottschalk et al.，1990;Shea et al.，1992，1993)表明，不僅巖石強度隨云母含量的增加而減小，而且云母分布均勻程度也直接影響樣品強度。Ji等(2000)通過合成石英－鈣長石的均勻混合體(Pc)和層狀結(jié)構(gòu)巖石的實驗，研究了單相礦物、均勻混合體、層狀結(jié)構(gòu)巖石的強度特征，結(jié)果顯示，均勻混合體和層狀結(jié)構(gòu)的巖石強度比純的鈣長石的強度高。Druiventak等(2011)研究了面理化橄欖巖在壓縮方向垂直于面理和平行于面理時的半脆性破裂強度，結(jié)果表明，部分樣品在這2個方向的巖石強度變化不明顯，但也有部分樣品強度在垂直于面理方向顯著大于平行于面理方向。沿與糜棱巖面理呈45°方向的剪切變形實驗(Rabinowitz et al.，2012)同樣顯示，組構(gòu)對剪切變形強度和變形方式都有顯著影響。

這些實驗結(jié)果為分析組構(gòu)對各向異性巖石流變強度影響提供了很好的實驗數(shù)據(jù)。本文重新分析和總結(jié)了云母片巖半脆性流變實驗數(shù)據(jù)(Shea et al.，1992，1993)以及合成石英－鈣長石均勻混合體(Pc)和層狀結(jié)構(gòu)樣品的流變實驗數(shù)據(jù)(Ji et al.，2000)，并結(jié)合花崗片麻巖和糜棱巖半脆性－塑性流變實驗結(jié)果(劉貴等，2013;Liu et al.，2014)討論了先存組構(gòu)對各向異性巖石流變強度的影響。

1 組構(gòu)對云母片巖和片麻巖流變強度的影響

Gottschalk等(1990)、Shea等(1992，1993)采用3種云母片巖和片麻巖，開展了實驗壓縮方向與樣品面理方向夾角分別為 0°，15°，30°，45°，60°，75°，90°的半脆性流變實驗，結(jié)果顯示，巖石強度受云母分布和巖石面理與壓縮軸之間的角度控制(圖1)。

在相同云母含量條件下，云母集中分布于局部條帶，壓縮軸與巖石面理在0°～15°與75°～90°方向，樣品強度相同，而且達到最大，在30°和60°方向，強度迅速降低，在45°方向強度最低，相當(dāng)于壓縮軸平行或垂直巖石面理方向的巖石強度的1/4(Gottschalk et al.，1990;Shea et al.，1992，1993)(圖1 a)。云母均勻分布但沿面理定向時，壓縮軸與巖石面理在0°～15°與75°～90°方向，樣品強度相同，而且達到最大，在靠近30°和60°方向，強度緩慢降低，在45°方向強度最低，相當(dāng)于壓縮軸平行或垂直巖石面理方向的巖石強度的2/3(圖1b)。如果云母均勻分布，樣品表現(xiàn)為形態(tài)各向同性，樣品在各方向的壓縮強度基本相同，而且普遍比較低(圖1c)。顯然，云母分布以及實驗壓縮方向與樣品面理夾角都會影響樣品強度。

圖1 云母分布、面理與壓縮方向夾角對云母片巖破裂強度的影響(Shea et al.，1992，1993)Fig.1 Effect of mica distribution and angle between foliation and compression direction on the fracture strength of mica schist(after Shea et al.，1992，1993).

這些實驗結(jié)果表明，組構(gòu)對巖石的流變強度影響顯著。壓縮軸與巖石面理呈45°方向的樣品強度往往相當(dāng)于壓縮軸平行或垂直巖石面理方向的巖石強度的1/4～2/3，但平行面理和垂直面理樣品的巖石強度是基本一致的。

2 組構(gòu)對石英－長石熱壓合成樣品強度的影響

2.1 層狀組構(gòu)對石英－長石熱壓樣品強度的影響

層狀構(gòu)造是所有沉積巖、變質(zhì)巖以及部分巖漿巖的重要特征，這些巖石由具有不同力學(xué)性質(zhì)的成分層構(gòu)成(嵇少丞等，2008a)，之前人們一直認為層狀巖石的強度近似等于弱層強度。Ji等(2000)采用石英和鈣長石各含50%的均勻混合體(Pc)和具有層狀結(jié)構(gòu)的合成樣品，通過高溫高壓實驗，研究了單相礦物鈣長石、均勻混合體以及最大主應(yīng)力方向垂直于石英－鈣長石層(以下簡稱為PER)樣品的強度(圖2)。實驗結(jié)果顯示，石英的強度最高，鈣長石的強度最低，均勻混合體和合成層狀樣品(PER)強度比純的鈣長石的強度高，比石英強度低。用鈣長石強度歸一化后，σpc/σAn和σper/σAn值為2～8，部分樣品強度之比達到20～24(圖3)。顯示出各向異性樣品的強度介于強相與弱相之間，而不是傳統(tǒng)意義上認為的成分分層巖石的強度由弱層控制。

2.2 石英、長石粒度對樣品強度的影響

圖2 礦物成分、礦物分層厚度比值(D/h)對巖石強度的影響(Ji et al.，2000)Fig.2 Effect of component and D/h of minerals on the strength of rocks(after Ji et al.，2000).

圖3 石英－鈣長石的均勻混合體(Pc)和層狀合成樣品強度與鈣長石強度之比隨溫度的變化(根據(jù)Ji et al.，2000，Xiao et al.，2002的實驗數(shù)據(jù)重新分析)Fig.3 The intensity ratio between synthetic layer and particulate quartz-anorthite composites and anorthite changes with temperature(re-analysed creep data from Ji et al.，2000，Xiao et al.，2002).

石英與鈣長石層狀合成樣品中(Ji et al.，2000)，樣品直徑與成分層厚度的比值(D/h)也直接影響樣品強度，D/h值越大，樣品強度越高，其中D/h=9的樣品強度比D/h=3的樣品強度高，D/h=1的樣品強度比D/h=3時略低(圖2，3)。均勻混合體樣品的高溫流變實驗顯示(Xiao et al.，2002)，不僅混合體樣品比純的鈣長石強度高，而且其強度之比隨石英和鈣長石比例變化，石英含量越高，其強度之比越大(圖3，4)。顯示出在相同溫度和應(yīng)變速率條件下，石英比鈣長石強度大，鈣長石比石英更容易變形。

這一結(jié)果與野外地質(zhì)觀察及花崗巖變形實驗結(jié)果相悖。在地殼脆－塑性轉(zhuǎn)化帶和塑性變形的糜棱巖樣品中，石英表現(xiàn)為壓扁拉長、亞晶?；⒅亟Y(jié)晶等現(xiàn)象，表明石英發(fā)生位錯蠕變、動態(tài)重結(jié)晶恢復(fù)，為典型的塑性變形。而長石仍表現(xiàn)為半脆性變形，以相對剛性的碎斑或碎裂基質(zhì)形式出現(xiàn)于變形巖石中。在這種環(huán)境中，石英力學(xué)強度比長石弱得多，石英容易變形，巖石的變形是由石英的塑性變形控制的。天然花崗巖變形實驗結(jié)果顯示，石英容易變形，而且如果石英含量 ＞20%，則石英控制樣品強度(周永勝等，2009)。

圖4 石英含量對均勻混合體樣品強度的影響(Xiao et al.，2002)Fig.4 Content of quartz effect on the strength of quartz-anorthite composites(after Xiao et al.，2002).

出現(xiàn)這種截然相反結(jié)果的原因是樣品粒度造成的。在野外地質(zhì)觀察和天然花崗巖樣品實驗中，石英和長石的粒度接近，或者石英粒度略小，石英與長石粒度之比在0.5～1之間。而石英－鈣長石組合的熱壓均勻樣品中(Ji et al.，2000;Xiao et al.，2002)，鈣長石粒度非常小，為2～6μm，而石英的粒度相對于鈣長石較大，為30～40μm。在該實驗中，由于實驗樣品粒度很小，高溫下鈣長石普遍為擴散蠕變，石英可能處于擴散蠕變與半脆性變形邊界(Ji et al.，2000)。在擴散蠕變域，粒度對樣品強度有顯著影響，根據(jù)石英和長石的變形機制圖(Rybacki et al.，2004;Burgmann et al.，2008)，粒度越大，強度越大。由于石英粒度遠大于長石，因此，實驗結(jié)果出現(xiàn)石英強度顯著高于鈣長石的情況(圖2)。這充分顯示出粒度的非均勻?qū)悠窂姸扔酗@著影響。

3 組構(gòu)對花崗片麻巖強度的影響

脆性－半脆性破裂的片麻巖實驗表明(Gottschalk et al.，1990)，破裂強度不僅同面理 S與壓縮方向夾角相關(guān)，而且與線理L方向相關(guān)，壓縮方向平行線理時，樣品破裂強度比垂直線理方向要大(Gottschalk et al.，1990)(圖5)。云母片巖、含云母片麻巖和橄欖巖為400～700℃時為脆性－半脆性破裂，其垂直于面理(PER)與平行于面理(PAR)強度之比(σper/σpar)大部分為0.9～1.1，表明2個方向強度接近，但也有部分樣品在2個方向的強度之比(σper/σpar)在1.2～1.3之間，顯示出垂直于面理的強度大于平行于面理的強度(圖5)。

圖5 壓縮方向垂直面理和平行面理的樣品強度比與溫度的關(guān)系(根據(jù)劉貴等，2013，Gottschalk et al.，1990，Druiventak et al.，2012，Shea et al.，1992 的實驗數(shù)據(jù)重新整理)Fig.5 The intensity ratio between rocks with PER and PAR versus temperature(re-analysed experimental data from LIU Gui et al.，2013;Gottschalk et al.，1990;Druiventak et al.，2012;Shea et al.，1992).

為了研究組構(gòu)對花崗片麻巖變形強度的影響，劉貴等(2013)在溫度為600～850℃，壓力為800～1 200MPa條件下，分別開展了壓縮方向垂直和平行花崗片麻巖面理的半脆性－塑性流變實驗研究。實驗樣品取自塊狀花崗片麻巖，把鉆取的圓柱狀樣品拋光磨圓至直徑3mm，高度6mm，放入烘箱內(nèi)，在150℃條件下干燥48h，以脫去樣品吸附的自由水。變形實驗采用等應(yīng)變速率加載，主要考察樣品在壓縮方向垂直于花崗片麻巖面理(PER)和平行于面理(PAR)條件下的強度特征。

實驗結(jié)果顯示(劉貴等，2013)，在600～700℃條件下，樣品為半脆性破裂，其壓縮方向垂直于面理的巖石強度與平行于面理的巖石強度之比(σper/σpar)為0.9～1.1，表明樣品在2個方向的強度接近，這與前人的結(jié)果相同(圖5)。但在800～850℃條件下，樣品為塑性流變，垂直于面理的巖石強度與平行于面理的巖石強度之比(σper/σpar)在1.1～1.8之間。即在相同的應(yīng)變速率和溫度條件下，樣品壓縮方向垂直于面理(PER)和平行于面理(PAR)的半脆性破裂強度基本相同，但垂直于面理方向的流變強度顯著高于平行于面理方向的流變強度(圖5)。

4 組構(gòu)對花崗質(zhì)糜棱巖強度的影響

與花崗片麻巖相比，花崗質(zhì)糜棱巖中的礦物粒度更細，而且面理組構(gòu)更為顯著。為了研究強烈韌性變形形成的面理組構(gòu)對各向異性巖石流變強度的影響，在溫度600～890℃，壓力1 200MPa的條件下開展了花崗質(zhì)糜棱巖半脆性－塑性流變實驗研究，同樣考察樣品在壓縮方向垂直于糜棱巖面理和平行于面理條件下的強度特征(Liu et al.，2014)。實驗方法與花崗片麻巖變形實驗相同(劉貴等，2013)。實驗結(jié)果表明(Liu et al.，2014)，在600℃條件下，樣品為半脆性破裂，其壓縮方向垂直于面理的巖石強度與平行于面理的巖石強度之比(σper/σpar)為0.9～1.1，表明樣品在2個方向的強度接近(圖6)。但在700～890℃條件下，樣品為塑性流變，垂直于面理的巖石強度與平行于面理的巖石強度之比(σper/σpar)在 1.2～1.4之間(圖 6)。

上述實驗結(jié)果與花崗片麻巖的實驗結(jié)果相同，表明在半脆性破裂域(600℃)，樣品壓縮方向垂直于面理和平行于面理的破裂強度基本相同;但在塑性流變域(700～890℃)，垂直于面理方向的強度顯著高于平行于面理方向的強度(圖 6)。

圖6 糜棱巖在壓縮方向垂直面理和平行面理的強度之比與溫度的關(guān)系Fig.6 The intensity ratio between mylonite with PER and PAR versus temperature.

5 討論

5.1 組構(gòu)對各向異性巖石強度影響機制及其對地殼拆離斷層形成和發(fā)育的啟示

實驗結(jié)果表明，在半脆性破裂域，樣品壓縮方向垂直于面理和平行于面理的強度基本相同，在壓縮方向與面理呈30°夾角時，巖石破裂強度最小，這符合庫侖破裂準(zhǔn)則和斷層沿弱面摩擦滑動規(guī)律;在塑性流變域，垂直于面理方向的強度顯著高于平行于面理方向，當(dāng)面理與最大主應(yīng)力方向角度為45°時，巖石強度最小，這與塑性滑移線場理論和塑性流動網(wǎng)絡(luò)模型是一致的。

通過偏光顯微鏡和掃描電鏡對巖石變形微觀結(jié)構(gòu)觀察表明(劉貴等，2013;Liu et al.，2014)，巖石先存面理構(gòu)成了巖石中的力學(xué)弱面，當(dāng)該弱面與壓縮方向夾角在30°～45°時，滿足庫侖破裂或塑性滑移所需條件，應(yīng)變集中于該弱面，實驗變形完全繼承了原有面理組構(gòu)，因此其強度比較低。與此相反，壓縮方向垂直面理的樣品，在實驗變形過程形成新的變形條帶，把原有的面理破壞，這需要更多的能量和更高的應(yīng)力，因此強度最高;而壓縮方向平行于面理的樣品，在實驗變形過程中形成的變形帶主體繼承了原有組構(gòu)，但局部形成新的變形帶，后期變形對原有組構(gòu)的繼承與改造作用共存，決定了巖石強度比較高，但小于壓縮方向垂直于面理的樣品強度。EBSD分析顯示(劉貴等，2013;Liu et al.，2014)，在低溫半脆性條件下，實驗變形對石英組構(gòu)改造不顯著，但在高溫條件下，實驗變形對石英組構(gòu)有顯著的改造作用，而且垂直于面理的樣品中石英變形改造比平行于面理的樣品更徹底。這與微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果是一致的。

在華北克拉通內(nèi)，發(fā)育大量的拆離斷層，控制了地殼伸展減薄。拆離斷層在形成和發(fā)育過程中，隨著地殼減薄，溫度降低，早期中高溫條件下形成的韌性剪切帶，被晚期低溫脆性－韌性轉(zhuǎn)化域的剪切變形疊加與改造(Liu et al.，2013)。因此，后期的脆性－韌性變形是在已經(jīng)變形的糜棱巖基礎(chǔ)上發(fā)展的，由于拆離斷層在不同深度層次上的產(chǎn)狀發(fā)生變化，后期變形與早期變形形成的糜棱巖面理就會有一定的交角。如果巖石中的先存變形組構(gòu)方向與所受到的最大主應(yīng)力的方向一致或呈小角度相交(類似于本研究中平行于巖石面理方向的壓縮實驗)，有利于拆離斷層發(fā)育;如果巖石中先存變形組構(gòu)的方向與所受到的最大主應(yīng)力方向呈大角度相交(類似于本研究中垂直于巖石面理方向的壓縮實驗)，由于礦物晶粒阻礙細顆粒的位錯滑移，增強了巖石強度，不利于拆離斷層發(fā)育。如果先存變形組構(gòu)與拆離斷層拉伸方向交角在30°～45°范圍，最有利于拆離斷層的持續(xù)發(fā)展。

5.2 巖石中弱相礦物和強相礦物對強度的影響

為了解釋非均勻樣品的變形機制，一些研究者通過理論模型分析巖石中弱相礦物和強相礦物在非均勻巖石變形中所起的作用。Handy(1994)、Handy等(1999)、Dell'Angel等(1996)給出流變引起的兩相礦物端元結(jié)構(gòu)和相分布的規(guī)律:1)Load-bearing framework(LBF):當(dāng)體積大的相構(gòu)成了應(yīng)力的支撐構(gòu)架時，它就承擔(dān)了相應(yīng)大的應(yīng)變。2)Interconnected weak layer(IWL):當(dāng)弱相連續(xù)成層狀時，構(gòu)成了相對弱的層狀結(jié)構(gòu)，大部分的應(yīng)變量則集中于弱相當(dāng)中，巖石強度也相對地降低。云母片巖和片麻巖實驗結(jié)果(Gottschalk et al.，1990;Shea et al.，1992，1993)與該模型預(yù)測結(jié)果吻合。但石英和鈣長石各含50%的層狀樣品實驗中(Ji et al.，2000)，層狀樣品強度介于強相石英與弱相鈣長石之間，而不是由弱層控制，顯示多組分層狀巖石流變的復(fù)雜性。因此，系統(tǒng)開展組構(gòu)對各向異性巖石流變影響的實驗，是全面認識這種復(fù)雜巖石流變最有效的方法。

在多相礦物均勻分布的巖石中，應(yīng)力在各礦物之間的分配主要取決于它們的體積分?jǐn)?shù)。如果體積分?jǐn)?shù)≥65%的礦物構(gòu)成應(yīng)力支撐構(gòu)架，其他含量少的礦物“充填”于這一構(gòu)架中“間隙”，樣品強度由支撐應(yīng)力的主要礦物決定(Ji et al.，2002，2004)。如果體積分?jǐn)?shù) ＜65% 的礦物構(gòu)成應(yīng)力支撐構(gòu)架，其他礦物隨機分布于其間，弱相礦物積累了更大的應(yīng)變，逐漸形成連續(xù)的弱化剪切帶;而強相礦物經(jīng)受較小的應(yīng)變，使原先由強相礦物彼此相接所構(gòu)成的應(yīng)力支撐構(gòu)架遭到破壞，導(dǎo)致巖石流動強度由弱相礦物控制，造成巖石流動強度大大降低，形成構(gòu)造層理弱化(嵇少丞等，2008b)。

花崗巖變形實驗結(jié)果與上述理論分析比較吻合。在西藏二長花崗巖中，含量達到70%的斜長石和鉀長石呈自形－半自形板狀，含量為25%的石英呈半自形－他形充填在長石之間，該花崗巖比含他形長石的居庸關(guān)花崗巖強度要高得多，在700～800℃時的強度大于居庸關(guān)花崗巖在室溫時的強度(周永勝等，2009)。由斜長石、石英和角閃石構(gòu)成的樣品，當(dāng)石英含量＜10%、斜長石和角閃石含量接近時，斜長石和角閃石共同控制了巖石的流變，石英的作用很微弱;如果石英含量很高(達到20%～40%)，則石英在變形中起主要作用(周永勝等，2009)。石英－鈣長石均勻混合體實驗(Ji et al.，2000;Xiao et al.，2002)也表明，鈣長石含量在80%～90%，石英含量在10%～20%時，樣品強度接近于鈣長石強度，含量 ＜20%的石英的影響有限;而石英含量在35%～50%，鈣長石含量在50%～65%時，均勻混合體的強度最大，接近于石英的強度(圖2，3，4)。為了確定從巖石中強相支撐框架到弱相互聯(lián)的轉(zhuǎn)化中的應(yīng)變?nèi)趸途植炕?，Holyoke等(2006)開展了在800℃、1 500MPa條件下的片麻巖剪切實驗，結(jié)果表明，在強相支撐的框架中，弱相的互聯(lián)引起了韌性變形的局部化和巖石強度的降低。應(yīng)變局部化程度隨著弱相和強相的比例的減小而減小，在低應(yīng)變下形成S－C組構(gòu)，在高應(yīng)變條件下形成S－C'組構(gòu)。

這些實驗結(jié)果表明，雖然理論預(yù)測可以解釋部分實驗結(jié)果，但各向異性巖石的流變比已有理論分析結(jié)果要復(fù)雜得多，而實際地質(zhì)條件下的變形比實驗變形更為復(fù)雜。因此，需要通過更詳細的實驗數(shù)據(jù)完善理論模型，為正確認識各向異性巖石流變強度和變形機制提供實驗和理論依據(jù)。

6 結(jié)論

本文對前人給出的各向異性巖石(包括云母片巖－片麻巖、石英－鈣長石均勻混合體與層狀組構(gòu)樣品)半脆性－塑性流變實驗數(shù)據(jù)進行了重新整理與分析，結(jié)合作者近年來開展的不同組構(gòu)條件下花崗片麻巖與糜棱巖流變實驗結(jié)果，討論了先存組構(gòu)對各向異性巖石流變強度的影響。得出以下認識:

(1)各向異性巖石的面理與最大主應(yīng)力方向的夾角是影響強度的主要因素。在半脆性破裂域，樣品壓縮方向垂直于面理和平行于面理的強度基本相同，在壓縮方向與面理呈30°夾角時，巖石破裂強度最小;在塑性流變域，垂直于面理方向的強度顯著高于平行于面理方向，當(dāng)面理與最大主應(yīng)力方向的角度為45°時，巖石強度最小。后期變形對原有組構(gòu)的繼承與改造程度，決定了各向異性巖石強度高低。

(2)樣品中礦物的含量、分布與粒度對各向異性巖石強度有顯著影響。弱相礦物(如云母)含量高或集中分布或呈局部條帶，對樣品強度具有弱化作用。在石英－鈣長石合成的均勻樣品和含層狀結(jié)構(gòu)樣品中，石英強度顯著高于鈣長石強度，這與實際的野外地質(zhì)或采用粒度接近的天然花崗巖樣品所得的流變實驗結(jié)果不同。這是因為在合成樣品中，石英粒度遠大于長石粒度，而且石英和鈣長石都處于強度與粒度正相關(guān)的擴散蠕變域。

(3)花崗片麻巖、糜棱巖的半脆性－塑性流變實驗表明，在塑性變形域，壓縮方向垂直于面理的樣品強度顯著高于平行于面理的樣品強度。微觀結(jié)構(gòu)和EBSD分析表明，壓縮方向垂直于面理的樣品，在實驗變形過程中形成新的變形條帶，把原有的面理破壞;壓縮方向平行于面理的樣品，在實驗變形過程中形成的變形帶主體繼承了原有組構(gòu)，但局部形成新的變形帶，后期變形對原有組構(gòu)的繼承與改造作用共存。

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