高温高压下斜长石粉样粒间压溶过程的实验方法及初步结果

斜长石在水热条件下(100~600℃)的摩擦滑动实验表现为速度弱化,且实验结果表明其速率直接效应参数(a)和愈合效应参数(b)均随温度的增加而增加。在速率与状态摩擦的本构理论中,速度弱化是摩擦愈合效应比直接效应更强的结果,而速率状态摩擦本构关系中的b在水热条件下主要反映了实际接触面积随时间的增长。由于长石类矿物在600℃以下的接触点微观变形机制以脆性破裂为主,因此在该条件下其明显的摩擦愈合效应只能用压溶机制来解释。为了确定斜长石的压溶过程是否可以在实验室的时间尺度下发生,文中在水热条件下对斜长石粉末样品进行了均匀静压实验研究,由此可避免摩擦滑动实验过程中因颗粒之间接触的持续时间短而无法观察压溶点的问题。实验的温度条件为400℃和500℃,围压为90~150MPa,孔隙压力为30MPa,断层泥厚2mm。实验力学数据表明斜长石断层泥在实验温度和压力范围内均发生了流变过程;实验微观结构显示斜长石颗粒析出现象普遍存在,为斜长石颗粒之间压溶过程的产物,同时也观察到接触点有类似融合的模糊结构,为压溶留下的痕迹。文中的实验结果为斜长石在摩擦滑动中的愈合机制及不稳定滑动与压溶过程关联的理论推断提供了确切的实验证据。