多矿物岩石自然变形揭示层状地壳流变学的定量表征机制

本研究通过澳大利亚Mount Isa Inlier地区变沉积岩的应变标记（EBSD）、矿物组分（XRD）与显微结构分析，定量揭示了含云母（biotite/muscovite）层与石英-长石（quartzofeldspathic）层的流变差异，建立的分层剪切模型（viscosity ratio=103-104）为理解地壳多相系统（polyphase）应变分配机制提供了新范式。

　　

Highlight亮点发现

应变标记显示：富含黑云母/白云母（phyllosilicate）层段的剪切应变（γ=3.5）显著高于下伏石英-长石层段（γ=1.2），对应云母含量从12%增至52%的层序变化。电子背散射衍射（EBSD）证实石英域存在晶体择优取向（CPO），而相邻云母域则表现为溶解-沉淀蠕变（solution-precipitation creep）和晶界滑动（GBS）的显微证据。

Conceptual model of polyphase and layered rock deformation多相层状岩石变形概念模型

我们研究的变形浊积岩序列本质上是多相分层系统。应变数据明确记录了强韧的石英-长石域与弱化的云母域之间的力学差异。不同于既往采用Reuss-Voigt模型估算块体黏度的研究，我们基于Biot(1965)和Treagus(1993)理论构建的分层剪切模型显示：当黏度比（η_qf/η_ph）达到10³-10⁴量级时，仅需10%的弱相层厚度即可主导整体变形样式。

Estimating bulk viscosity块体黏度估算

选择序列I进行定量分析，通过石英古应力计（paleopiezometers）获得差异应力（Δσ=25-32 MPa），结合应变率计算（10^-12-10^-10 s^-1）显示：云母域的等效黏度（10¹⁸-10¹⁹ Pa·s）比石英-长石域（10²¹-10²² Pa·s）低三个数量级。这种差异与云母促进的协同晶界滑动（cooperative GBS）机制高度吻合。

Interpretation of patterns in Linear Mica Continuity (LMC) data线性云母连续性数据解读

剪切应变与LMC值的非线性关系可能反映：1) 毫米级LMC测量与厘米级应变观测的尺度差异；2) 云母空间排列方式对变形机制的调控作用。值得注意的是，当云母含量>30%时，应变增强效应呈现指数增长，这与实验室获得的弱相渗透阈值（percolation threshold）理论高度一致。

Conclusions结论

通过澳大利亚Mount Isa地区变沉积岩的天然变形实验室，我们证实：1) 云母含量增加通过促进晶界滑动（GBS）机制使岩石黏度降低达千倍；2) 建立的层状流变模型定量揭示了矿物域厚度比与黏度比对整体变形的控制规律；3) 该成果为理解地壳尺度剪切带演化提供了新的力学框架。