薄剪切带与围岩在压扭/张扭作用下的应变速率与应力分配机制研究

本研究针对中地壳压扭/张扭变形域中薄剪切带与围岩应变分配机制不明的问题，通过建立低粘度斜向走滑剪切带模型，系统分析了粘度比和汇聚角对应变速率强度及形态参数的调控规律，揭示了Larder Lake-Cadillac变形带(LCDZ)等典型压扭带的矿物运移规律，为构造控矿理论提供了新依据。

　　

在地球动力学研究中，中地壳变形机制一直是构造地质学的核心命题。当两个地壳块体发生斜向汇聚或离散时，会形成独特的压扭(transpression)或张扭(transtension)变形域，这种三维应变场往往通过薄层高应变剪切带与宽缓围岩的应变分配来实现。然而，传统研究多聚焦于简单剪切带，对压扭/张扭环境下剪切带-围岩系统的应变分配规律认识不足，导致对Larder Lake-Cadillac变形带(LCDZ)等典型构造中观察到的陡倾线理与走滑构造共生现象解释存在争议。

加拿大研究团队的Pierre-Yves Fran?ois Robin和Alexander R. Cruden在《Journal of Structural Geology》发表的研究，创新性地建立了粘性介质中薄剪切带与围岩的力学耦合模型。通过理论推导和参数化分析，首次系统揭示了粘度比和汇聚角对压扭/张扭系统应变分配的联合控制机制，并阐明了其对流体运移路径的调控作用。

研究采用应变速率张量作为应变代理，通过求解Navier-Stokes方程建立本构关系，结合Frobenius范数计算应变强度比(I)，运用Lode参数(ν)量化应变椭球形态。重点分析了加拿大Superior省2.69-2.66Ga的LCDZ构造剖面数据，通过对比模型预测与野外实测的D₂
期变形组构（如S₂
面理和L₂
线理），验证了斜向压扭作用的解释合理性。

【The model】部分建立了低粘度剪切带嵌入高粘度围岩的力学框架。模型显示当汇聚角φ>30°时，剪切带应变强度会显著低于简单剪切预期，这与LCDZ中某些段落缺乏D₂
期走滑应变的现象吻合。

【Intensity ratio】揭示应变强度比与粘度比呈非线性关系：在纯剪压扭(φ=90°)时，即使粘度比达100:1，应变强度比也仅约5:1，远低于简单剪切的线性关系。这解释了为何某些高粘度围岩中剪切带难以识别。

【Contrast in shape parameters】发现斜向压扭(φ=15-75°)会导致剪切带与围岩产生截然不同的应变椭球形态。当围岩呈现近单轴压缩(ν≈-1)时，剪切带可同时发育陡倾线理和水平线理，完美解释了LCDZ中NW向段落观察到的L₂
线理陡倾现象。

【Stress analysis】突破性发现压扭环境下剪切带与围岩存在显著应力差异：围岩的最小主应力(σ₃
)始终低于剪切带，这意味着深部生成的含矿流体将优先通过围岩而非高应变带向上运移。这一发现直接挑战了传统"剪切带控矿"理论。

研究结论指出：(1)压扭系统的应变分配受粘度比和汇聚角双重控制，斜向压扭(φ=15-75°)可产生独特的应变组构组合；(2)陡倾线理的出现是斜向压扭作用的诊断性标志；(3)流体运移路径主要受控于应力场差异而非应变强度。该成果不仅为解释太古宙剪切带(如LCDZ)的复杂变形历史提供了新范式，更重新定义了构造控矿理论中流体运移的优选通道概念，对金矿勘探战略具有重要指导价值。