宋 娟, 周永勝, 黨嘉祥, 姚文明

(1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580;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)

大理巖壓溶蠕變與微裂隙愈合實驗研究

宋 娟1, 周永勝2, 黨嘉祥2, 姚文明2

(1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580;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)

壓溶蠕變可能是間震期斷層帶的主導(dǎo)變形機制之一,開展壓溶蠕變及其對微裂隙愈合的實驗研究對理解強震孕育和發(fā)生具有重要意義。以Carrara大理巖為樣品,開展相同圍壓(800 MPa)和應(yīng)變速率(1×10-7s-1)、不同溫度(300、400、500 ℃)下大理巖壓溶蠕變實驗。利用掃描電鏡研究實驗變形樣品的微觀結(jié)構(gòu)與變形機制,利用傅里葉變換紅外吸收光譜測試實驗樣品的含水量。實驗結(jié)果表明:在300 ℃條件下,碎裂和壓溶是樣品主要變形機制,400 ℃時樣品同時出現(xiàn)碎裂、壓溶和局部動態(tài)重結(jié)晶,500 ℃時樣品主要變形機制為壓溶和動態(tài)重結(jié)晶。壓溶主要出現(xiàn)在樣品強變形區(qū)域,粒度減小與含水量增加促進了壓溶發(fā)生,而壓溶引起孔隙和微裂隙愈合。

壓溶; 微裂隙愈合; 大理巖; 高溫高壓

壓溶是上地殼礦物蠕變的主要方式,是碳酸鹽巖中普遍存在的成巖方式之一。壓溶的作用過程分為三個階段[1-2]:一是在有效應(yīng)力的驅(qū)動下,可溶性物質(zhì)的溶解,并且在顆粒相接觸的邊界相交叉;二是在化學(xué)能和流體通量的促使下,可溶性礦物從高應(yīng)力處擴散;三是可溶性物質(zhì)在低應(yīng)力處沉淀。這是一個依賴于時間的非常緩慢的物質(zhì)擴散遷移過程,且三個階段中最慢的速率將控制整個壓溶蠕變過程的速率[3-4]。斷層帶內(nèi)的壓溶有兩種方式,裂隙間發(fā)生的壓溶和顆粒間的壓溶,壓溶作用是裂隙愈合的一種主要機制[5-7]。經(jīng)過長期地質(zhì)演化,深部斷層帶不同階段的愈合機制可能出現(xiàn)疊加,難以直接觀察斷層的愈合細節(jié),壓溶實驗和微裂隙愈合模擬實驗是研究斷層帶愈合機制的重要手段之一。研究發(fā)現(xiàn),斷層深部流體會隨斷裂帶破裂及愈合發(fā)生周期性變化,從而通過物理和化學(xué)作用對巖石的力學(xué)性質(zhì)、變形機制、斷層作用演化和地震孕育發(fā)生等產(chǎn)生影響[8-12]。壓溶蠕變可能是間震期斷層帶的主導(dǎo)變形機制之一[5,13-16]。一方面,壓溶作用致使斷層內(nèi)的裂隙愈合,被封閉在斷裂帶內(nèi)的流體壓力將逐漸增加,形成接近于靜巖壓力的流體壓力,根據(jù)有效應(yīng)力定律,流體孔隙壓對斷層強度有明顯的弱化作用[17],地震則發(fā)生在該流體壓力接近靜巖壓力時;另一方面,地震發(fā)生后,斷裂帶被貫通,斷層的連通性及巖石滲透率顯著增加,流體壓力接近靜水壓,流體再次活躍起來,在斷層淺部,流體隨著其高壓消失而向上排出,原先溶解于高壓流體中的礦物質(zhì)在裂隙中析出結(jié)晶,形成脈體,愈合了斷層帶中的裂隙,致使斷層帶的強度得到恢復(fù)[15,18]。簡單剪切是斷層帶活動構(gòu)造變形的主要機制,且較高的含水量和較大的應(yīng)變有利于微裂隙和孔隙的愈合。筆者選擇Carrara大理巖,在樣品水飽和的情況下開展剪切變形實驗,研究方解石壓溶及其對微裂隙的愈合。

1 實驗裝置、實驗設(shè)計和實驗樣品

1.1 實驗裝置

本實驗是在中國地震局地質(zhì)研究所構(gòu)造物理實驗室自主研制的3 GPa熔融鹽固體介質(zhì)三軸高溫高壓實驗系統(tǒng)上進行的。實驗裝樣方式在韓亮等[18]實驗的基礎(chǔ)上對圓柱形樣品(尺寸Φ3 mm×6 mm)進行了改進。經(jīng)過實驗中的技術(shù)積累,再次對裝樣方式進行了關(guān)鍵修改,固體介質(zhì)高溫高壓三軸壓力容器裝樣方式如圖1(a)所示。先將大理巖加工成直徑3 mm的圓柱形,沿與圓柱形橫截面夾角45°方向切成厚1 mm薄片的大理巖樣品,兩面剖光,然后把樣品在蒸餾水中真空浸泡48 h以上,使其水飽和,之后將大理巖樣品夾在兩個同樣45°斜切面的剛玉柱之間,用鎳箔完全包裹,組成尺寸Φ3 mm×6 mm的圓柱形,如圖1(b)所示。實驗方法參見文獻[18],溫度標(biāo)定參見文獻[19],壓力標(biāo)定參見文獻[20],摩擦力標(biāo)定參見文獻[21]。

圖1 實驗裝樣結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Sample assembly

1.2 實驗設(shè)計

實驗設(shè)計的圍壓800 MPa、溫度300～500 ℃、應(yīng)變速率1×10-7s-1,研究含水樣品的壓溶蠕變與微裂隙愈合。由于實驗應(yīng)變速率遠高于天然斷層變形速率,提高圍壓能擬制含水實驗樣品的碎裂流動,促進壓溶蠕變,因此本實驗圍壓設(shè)計為800 MPa。

圖2 溫度及應(yīng)變速率對樣品主要變形機制的影響[22]Fig.2 Temperature and strain rate impact on deformation mechanism of samples

張媛媛[22]研究表明在應(yīng)變速率為1×10-7s-1、溫度為300～400 ℃條件下,大理巖主要發(fā)生壓溶蠕變,在溫度高于500 ℃轉(zhuǎn)化為塑性變形(圖2)。本實驗溫度設(shè)計為300、400和500 ℃。在自然界斷層極低的應(yīng)變速率及有水存在的條件下,壓溶蠕變可能成為脆塑性轉(zhuǎn)化帶的主要變形機制之一。張媛媛研究還表明在較低的溫度、1×10-7s-1應(yīng)變速率條件下壓溶蠕變是主要變形機制,隨著應(yīng)變速率的逐漸升高,樣品的主要變形機制從壓溶蠕變向壓溶+碎裂流動轉(zhuǎn)化,最終以碎裂流動為主,壓溶作用消失(圖2)。本實驗應(yīng)變速率設(shè)計為1×10-7s-1,為了樣品達到足夠的應(yīng)變和出現(xiàn)充分的壓溶,實驗時間要達到110 h以上。

實驗樣品的顯微結(jié)構(gòu)是確定愈合機制和觀察微裂隙愈合程度的直接證據(jù),為了保留愈合過程中的顯微結(jié)構(gòu),減少卸樣產(chǎn)生的后期變形,實驗結(jié)束時快速關(guān)閉加溫系統(tǒng)，同時迅速降低軸壓至相對靜壓條件,再以相同卸載速率同時降低圍壓和軸壓。

1.3 實驗樣品

實驗采用的樣品為Carrara大理巖,主要礦物為方解石,含有少量金云母((K,Na)2(Mg,Fe2+)6[Si6Al2]O20(OH,F,Cl)4)、白云石((Ca,Mg)[CO3]2)、磷灰石(Ca5[PO4]3(F,Cl,OH))等。偏光顯微鏡下顯示樣品結(jié)構(gòu)均勻,方解石顆粒粒度范圍約60～100 μm,雙晶發(fā)育(圖3(a))。在中國地震局地質(zhì)研究所構(gòu)造物理實驗室的高分辨率掃描電子顯微鏡下,實驗原始樣品Carrara大理巖顯示顆粒間緊密接觸,顆粒邊界清晰,棱角分明,較為平直,顆粒邊界和三聯(lián)點部位存在孤立分布的微小孔隙(圖3(b)),圖3(c)是圖3(b)的局部放大,原巖中存在少量的溶蝕作用。

圖3 原巖樣品的顯微結(jié)構(gòu)Fig.3 Microstructures of starting samples

2 實驗結(jié)果

實驗過程中樣品的外部主應(yīng)力方向不變,其內(nèi)部主壓應(yīng)力方向與主剪切斷層面皆呈近45°夾角,樣品為簡單剪切變形。給出的三個實驗結(jié)果見表1。

表1 大理巖剪切變形實驗條件及結(jié)果

2.1 實驗力學(xué)數(shù)據(jù)

大理巖樣品在圍壓800 MPa,應(yīng)變速率1×10-7s-1,溫度300～500 ℃條件下的剪應(yīng)力-剪應(yīng)變曲線如圖4所示。所有實驗力學(xué)數(shù)據(jù)都經(jīng)過摩擦力校正。三組實驗樣品的剪應(yīng)力-剪應(yīng)變曲線類似,其中300℃和400℃條件下的剪應(yīng)力-剪應(yīng)變曲線基本相同,500℃條件下的實驗樣品的強度略低。

圖4 相同圍壓和應(yīng)變速率,不同溫度下的樣品的剪應(yīng)力-剪應(yīng)變曲線Fig.4 Shear stress versus shear strain curves for shear deformation experiments of Carrara marble at different temperature under constant confining pressure and strain rate

2.2 實驗樣品的顯微結(jié)構(gòu)

將所有實驗變形樣品沿最大主應(yīng)力方向(差應(yīng)力方向)及主剪切面的長軸方向切開,磨制成探針片,在電子顯微鏡下對三個實驗樣品進行了微觀結(jié)構(gòu)分析。

300 ℃ 樣品的電子顯微鏡圖像如圖5所示(圖5(a)中白色箭頭指示樣品主剪切面剪應(yīng)力的方向),樣品變形主要由碎裂和壓溶主導(dǎo)。圖5(a)顯示的樣品主要是碎裂,在碎裂的方解石中及方解石顆粒邊界出現(xiàn)顯著的壓溶作用。圖5(b)是圖5(a) 中方框內(nèi)的局部放大,方解石顆?；蛩閴K之間的壓溶作用表現(xiàn)為線接觸(灰色箭頭)、凹凸接觸(黑色箭頭)和縫合線接觸(白色箭頭)(圖5(b))。

400℃樣品電子顯微結(jié)構(gòu)如圖6所示(圖中白色箭頭指示樣品主剪切面剪應(yīng)力的方向),樣品碎裂呈帶狀分布,在碎裂帶內(nèi)粒度顯著減小,并伴隨顯著的壓溶過程,局部可見動態(tài)重結(jié)晶。相比于300℃,400℃樣品的塑性變形顯著,顆粒間大多表現(xiàn)為壓溶縫合線接觸,圖6(a)中的虛線指示壓溶典型鋸齒狀縫合線構(gòu)造,圖6(b)顯示壓溶作用產(chǎn)生在弱變形的顆粒邊界,黑色箭頭指示局部存在動態(tài)重結(jié)晶,形成的細粒方解石呈渾圓狀,細粒方解石之間壓溶縫合線接觸。

圖5 300℃大理巖樣品的顯微結(jié)構(gòu)特征Fig.5 Microstructures of Carrara marble deformed at 300 ℃

圖6 400 ℃大理巖樣品的顯微結(jié)構(gòu)特征Fig.6 Microstructures of Carrara marble deformed at 400 ℃

溫度500 ℃ 條件下樣品的顯微結(jié)構(gòu)特征如圖7所示(白色箭頭指示樣品主剪切面剪應(yīng)力的方向),樣品壓溶蠕變和動態(tài)重結(jié)晶非常顯著,粒度顯著細粒化。樣品中縫合線出現(xiàn)頻率高,顆粒間呈縫合接觸(圖7(a)),有的多條縫合線向粒間孔隙聚集(圖7(b),黑色箭頭所示),方解石壓溶形成明顯的雁列式白色方解石溶解沉淀條帶(圖7(c),黑色箭頭所示)。弱變形的大顆粒邊緣局部形成方解石的碎裂條帶,顆粒粒度顯著細?；?壓溶縫合線發(fā)育,圖7(d)顯示弱變形的大顆粒之間,由于壓溶作用及相對空間大,促使方解石細顆粒沿大顆粒邊界面延伸,形成定向排列的細顆粒和大顆粒之間長顆粒平滑接觸關(guān)系或顆粒間縫合線接觸關(guān)系,條帶內(nèi)長顆粒平滑接觸,顆粒定向排列,顆粒間縫合線接觸(白色箭頭),可見細小尖峰突起的縫合面,縫合線兩側(cè)明顯的物質(zhì)缺失,同時可見納米級細粒動態(tài)重結(jié)晶渾圓狀顆粒(黑色箭頭所示)。圖7(e)顯示樣品中密集的、平行于P面的剪切破裂面或壓溶劈理域,大顆粒之間和動態(tài)重結(jié)晶形成的細顆粒之間壓溶縫合線接觸,且溶解面的連通性強。圖7(f)黑色箭頭所示的剪節(jié)理被方解石沉淀物填充,圖7(d)和圖7(f)中細白色箭頭指示顆粒間縫合線接觸,可見細小尖峰突起的縫合面以及縫合線兩側(cè)明顯的物質(zhì)缺失。

圖7 500 ℃大理巖樣品的顯微結(jié)構(gòu)特征Fig.7 Microstructures of Carrara marble deformed at 500 ℃

3 實驗樣品的含水量測試

利用地震動力學(xué)國家重點實驗室的傅里葉變換紅外吸收光譜(Bruker Vertex-70V)和Hyperio紅外顯微鏡,對實驗樣品進行含水量測試。把實驗樣品磨制成厚度為200 μm的薄片,然后兩面剖光。在進行含水量測試前,所有實驗后樣品在恒溫150 ℃ 下烘干5 h,去除樣品表面的吸附水和磨片過程中浸入的孔隙水。計算含水量時,采用Paterson方法[23],在2 300～3 800 cm-1進行計算。實驗樣品薄片厚度均一化后的紅外吸收光譜表明吸收峰出現(xiàn)在3 600 cm-1附近,根據(jù)H的分峰標(biāo)準(zhǔn)[24-28],波數(shù)3 600 cm-1附近的吸收峰為顆粒邊界型液態(tài)水。在500 ℃ 條件下的實驗樣品中,選擇16個點進行含水量測試,結(jié)果表明樣品平均含水量為0.45%,相對樣品的強剪切變形區(qū)域,含水量普遍較高,平均為0.82%,有含水量高達1.19%;相對樣品的弱變形區(qū)域平均含水量0.17%,含水量普遍較低,最低至0.013%。

4 討 論

4.1 壓溶與剪切變形的關(guān)系

實驗后樣品在電子顯微鏡下都出現(xiàn)大量次級剪切變形面,如圖8所示(箭頭指示主剪切面上剪應(yīng)力方向),這些次級剪切面出現(xiàn)在P面(白色短虛線)、X面(黑色短虛線)、Y面(白色實線)、R1面(黑色點虛線)、R2面(白色點虛線)的方向上,壓溶作用主要沿著P面、X面、Y面方向展布在這些剪切面上,應(yīng)力和剪切變形相對集中,方解石形成細粒變形帶。如圖5(a)白色方框區(qū)域所示,碎裂的方解石細粒變形帶沿P面方向展布,圖5(b)顯示沿P面形成的壓溶條帶。圖6(a)虛線所示的壓溶縫合線和圖7(d)和7(e)顯示的壓溶條帶均平行于P面,樣品沿P面滑動的壓應(yīng)力引起顆粒的壓實和溶解,形成縫合線組構(gòu)、顆粒的拉長等構(gòu)造現(xiàn)象。在壓溶過程中,壓溶總是發(fā)生在與最大主壓應(yīng)力σ1相垂直的面上,由于易溶物質(zhì)在該面上被不斷地溶解帶走,造成了被溶礦物顆粒的長軸沿垂直最大壓應(yīng)力的方向(P面)定向排列,顯示出顆粒間的長顆粒平滑接觸關(guān)系。除P面之外,沿X面也出現(xiàn)顯著的壓溶縫合線或壓溶條帶,如圖8黑色短虛線所示和圖7(f)黑色箭頭指示沿X面的剪切裂紋顯著被方解石沉淀愈合。壓溶縫合線也發(fā)現(xiàn)沿Y面分布,如圖7白色實線所示的。圖7(f)白色箭頭所示的顆粒間的壓溶縫合線與Y面平行,推測主要是由于最大剪應(yīng)力和流體的作用,在最大剪應(yīng)力方向上物質(zhì)發(fā)生溶解,溶解的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到應(yīng)力小的地方,形成了與Y面平行的縫合線構(gòu)造。圖7(d)細白色箭頭指示的縫合線垂直于Y面,細齒方向與最大剪應(yīng)力方向一致,推測方解石在該方向上溶解,溶解物質(zhì)沉淀于顆粒兩端張性空間處沉淀或遷移流出。在圖7(f)白色箭頭左側(cè)顯示垂直于Y面的壓溶條帶。

在圖8中黑色和白色點虛線分別表示R1和R2面,在高倍電子顯微鏡下顯示,方解石沿R1面和R2面碎裂,但壓溶作用相對其他次級剪切面不明顯,僅發(fā)現(xiàn)局部沉淀過程。圖7(c)黑色箭頭指示在樣品的邊部出現(xiàn)白色的雁列式的壓溶沉淀條帶,其平行于R1面,推測R1面是在實驗初期形成的一種張性剪裂面[29],由于壓力和流體的作用,大理巖中易溶物質(zhì)發(fā)生物質(zhì)的遷移,在R1張性剪切裂隙中沉淀所致。本實驗結(jié)果顯示,壓溶出現(xiàn)的部位與應(yīng)力或應(yīng)變相對集中的區(qū)域一致,表明較大應(yīng)變或應(yīng)力能有效促進壓溶作用。

圖8 500 ℃大理巖樣品的次級剪裂面電子顯微結(jié)構(gòu)圖像Fig.8 Electron microscopic image of secondary shear plane of deformed sample at 500 ℃

從顯微結(jié)構(gòu)看,三個實驗樣品中存在明顯的壓溶作用,且壓溶作用發(fā)生在局部碎裂的區(qū)域,即剪切變形帶。所有樣品主體是碎裂,300、400 ℃局部有壓溶,500 ℃局部有動態(tài)重結(jié)晶作用,實驗后樣品主要呈現(xiàn)的是局部變形,可能壓溶和重結(jié)晶的作用還不足以顯現(xiàn),故表現(xiàn)出由主體碎裂控制的相似的應(yīng)力應(yīng)變曲線特征。

4.2 含水量和粒度對壓溶的影響

實驗樣品的含水量測試結(jié)果表明,樣品強變形區(qū)域,含水量較高,弱變形區(qū)域含水量相對較低,在電子顯微鏡下,300、400 和500 ℃ 三個實驗樣品中壓溶出現(xiàn)的部位與含水量相對較高的區(qū)域一致,而含水量低的區(qū)域壓溶作用相對不顯著,顯示出高含水量促進了壓溶作用。

壓溶過程包括可溶物質(zhì)的溶解、擴散和沉淀三個階段,三個階段中最慢的速率將控制整個壓溶蠕變過程的速率,在溶解和沉淀速率一定的情況下,擴散速率將決定壓溶蠕變的過程。如果礦物顆粒粒度大,則擴散行程長,那么在時間一定的情況下,擴散速率慢,反之,粒度小的擴散速率快,也就是說礦物粒度大小與擴散速率成反比。

電子顯微鏡分析結(jié)果表明,300 ℃樣品以碎裂和壓溶為主,壓溶蠕變出現(xiàn)在碎裂的區(qū)域(圖5),這表明樣品的碎裂導(dǎo)致孔隙度和滲透率增加,形成了物質(zhì)遷移的通道,同時碎裂導(dǎo)致樣品粒度減小,從而提高了擴散的速率,促進了壓溶作用。對實驗樣品的電子顯微圖像觀察發(fā)現(xiàn),400和500 ℃樣品粒度相比300 ℃樣品顯著減小,壓溶作用更顯著,實驗樣品中的壓溶作用主要發(fā)生在粒度約小于8 μm的區(qū)域,大于此粒度的礦物顆粒壓溶作用相對較少。

綜上所述,較高的含水量及較低的粒度有效促進了壓溶作用。

4.3 壓溶對孔隙和微裂隙的愈合作用

在電子顯微鏡顯二次電子模式下,樣品中可見壓溶作用產(chǎn)生的方解石沉淀物質(zhì)愈合了孔隙和微裂隙。如圖9(a)所示,新生的方解石沉淀物在孔隙或裂隙聚集,樣品中的微裂隙或孔隙被方解石沉淀物質(zhì)填充,部分或全部愈合了孔隙和微裂隙(白色箭頭)。圖9(b)顯示出新生的方解石沉淀物質(zhì)在孔隙或裂隙中心匯集,其粒度向著孔隙或裂隙中心生長、增大,部分或全部愈合了孔隙和微裂隙。圖7(d)和7(e)顯示隨著壓溶程度增加,可溶性物質(zhì)不斷分異富集,形成局部集中的壓溶條帶,壓溶條帶相對縫合線平直,條帶內(nèi)可見新生的方解石沉淀物,壓溶作用的結(jié)果改變了晶粒的形態(tài),形成橢圓形,且長軸具有定向排列形式。圖7(f)黑色箭頭所示的剪節(jié)理被方解石沉淀物填充、愈合。

圖9 壓溶對孔隙和微裂隙的愈合作用Fig.9 Microstructure of micro-cracks and pores healing by pressure solution

本實驗樣品中,壓溶主要出現(xiàn)在碎裂區(qū)域,在應(yīng)力和剪切變形相對集中的細粒變形帶,這表明溶解作用發(fā)生在碎裂、壓實作用之后,顆粒接觸點由于應(yīng)力和流體的作用,在應(yīng)力集中點促使方解石的溶解,溶解的物質(zhì)沉淀于顆粒間、碎塊間或遷移流出,從而形成齒狀鑲嵌穿插的縫合線構(gòu)造,產(chǎn)生看似“過度壓實”的組構(gòu)(圖5(b),圖6(a)和圖7),縫合線為附近或較遠處裂縫愈合提供膠結(jié)所需的溶質(zhì)。樣品的強變形區(qū)域含水量較高、粒度較小,壓溶也更顯著,顯示增加含水量與減小粒度都能有效促進壓溶作用,壓溶作用形成的沉淀物質(zhì)促進孔隙和微裂隙的愈合。

5 結(jié) 論

(1)300 ℃樣品變形機制主要由碎裂和壓溶主導(dǎo),400 ℃樣品碎裂、壓溶和局部動態(tài)重結(jié)晶共存,500 ℃樣品主要變形機制為壓溶和動態(tài)重結(jié)晶。

(2)壓溶主要出現(xiàn)在樣品強變形帶。壓溶形成的細粒變形帶主要沿著P面、X面和Y面分布,樣品的強變形區(qū)域含水量較高，粒度較小,壓溶也更顯著,顯示增加含水量與減小粒度都能有效促進壓溶作用,壓溶作用形成的沉淀物質(zhì)能促進孔隙和微裂隙的愈合。

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(編輯 修榮榮)

Anexperimentalstudyonpressuresolutioncreepandmicro-crackhealingofCarraramarble

SONG Juan1, ZHOU Yongsheng2, DANG Jiaxiang2, YAO Wenming2

(1.SchoolofGeosciencesinChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China;2.StateKeyLaboratoryofEarthquakeDynamics,InstituteofGeology,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100029,China)

Pressure solution creep is one of the main deformation mechanisms which control crack healing kinetics around active faults. The experimental study of pressure solution creep and micro-crack healing is one of the methods to understand the mechanism of earthquake nucleation and occurance of strong earthquakes. We conducted pressure solution creep experiments using samples of Carrara marble at different temperatures(300,400,500 ℃), constant confining pressure(800 MPa) and strain rate(1×10-7s-1). Scanning electron microscopy(SEM) was used to study the microstructure and deformation mechanisms of the initial and deformed samples. Fourier transform infrared absorption spectrum were used to measure the water content of the samples. The experimental results show that cataclasis and pressure solution are the main deformation mechanism at 300 ℃; cataclasis, pressure solution and local dynamic recrystallization appear at 400 ℃; and pressure solution and dynamic recrystallization are main deformation mechanism at 500 ℃. The experiments suggest that the high water content, the large strain and fine grains are favorable for pressure solution to occur; which further leads to the healing of micro-cracks and pores.

pressure solution; micro-crack healing; Carrara marble; high temperature and pressure

2017-03-21

國家自然科學(xué)基金青年基金項目(41504068)

宋娟(1975-)，女，講師，碩士，研究方向為高溫高壓巖石流變學(xué)與地震學(xué)。E-mail:songjuan95@126.com。

1673-5005(2017)05-0052-09

10.3969/j.issn.1673-5005.2017.05.006

P 618.13

A

宋娟,周永勝,黨嘉祥,等.大理巖壓溶蠕變與微裂隙愈合實驗研究[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2017,41(5):52-60.

SONG Juan, ZHOU Yongsheng, DANG Jiaxiang, et al. An experimental study on pressure solution creep and micro-crack healing of carrara marble[J].Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science),2017,41(5):52-60.