在巴西东北部的Itapetim和Tendó剪切带中记录到的应变局部化现象以及沿地壳中部各向异性的流变特性减弱

《Journal of Structural Geology》：Strain localization and rheological weakening along mid-crustal anisotropies as recorded in the Itapetim and Tendó shear zones (Northeastern Brazil)

该研究分析了巴西中部的Itapetim和Tendó剪切带中糜棱岩和超糜棱岩的矿物化学与微结构，揭示了高温条件下钾长石花岗岩糜棱岩的变形机制，包括微裂隙、位错滑移及晶界迁移，并指出流体作用诱导的应变软化在超糜棱岩中显著增强，为大陆造山带后碰撞阶段的流变学行为提供了新证据。

　　这篇研究聚焦于巴西东北部中央博尔博雷马省（Central Borborema Province, CBP）内的两条主要剪切带——伊塔佩蒂姆剪切带（Itapetim Shear Zone, ISZ）和滕多剪切带（Tendó Shear Zone, TSZ），探讨了在造山作用后期，高温大陆剪切带中控制应变的机制。研究采用多学科方法，结合野外测绘、显微结构分析、电子背散射衍射（EBSD）技术以及矿物化学研究，深入揭示了这些剪切带的变形机制和应变几何特征。

剪切带是大陆地壳中重要的结构，它们在岩石圈的力学行为中起着关键作用，通过局部化变形并作为流体循环的主要通道，影响着地壳不同深度的物质流动。在剪切带中，应变的分布与局部化通常受到多种因素的共同控制，如温度、压力、流体的存在与组成、岩石的异质性、应力条件、应变率的变化以及晶粒尺寸敏感（GSS）和晶粒尺寸不敏感（GSI）变形机制之间的相互作用。这些因素共同决定了应变的分区和变形机制的选择。

在大陆地壳的中下部，变形主要由热激活的晶体塑性机制控制，从而形成非地震的塑性流动，这种流动通常伴随着粘性蠕变。理解这些机制，特别是与石英和长石等关键矿物相关的变形过程，对于解释大陆岩石圈的热力学演化至关重要。当前，大陆地壳的流变模型往往依赖于实验流变定律，这些定律主要针对石英和长石等矿物的变形行为。因此，研究那些在高温条件下变形的剪切带，如变形花岗岩的剪切带，为理解应变局部化过程提供了理想的自然环境，同时也能将实验条件与实际观测进行对比。

在CBP中，保存完好的中下地壳剪切带为研究大陆地壳的流变特性提供了天然实验室。这些剪切带记录了在巴西利诺-泛非造山作用期间，地壳流动的机制，最终促成了西冈瓦纳大陆的形成。由于这些剪切带的极佳暴露，它们可以从卫星图像追踪到实地露头，并通过新鲜手样本进行观察，因此构成了全球范围内的一个重要的大陆尺度的走滑系统。其中，伊塔佩蒂姆剪切带和滕多剪切带分别呈现出从东北向西南延伸的高变质特征，它们连接着东北方向的东-西向帕托剪切带和南部的东佩南布科剪切带，构成了一个几何和运动学上一致的剪切带阵列。

研究还指出，这些剪切带的应变局部化发生在中等至高温条件下，这与石英和长石的温度敏感性晶体塑性变形以及与变形同步的云母生长有关。这种变形模式表明，应变的局部化与岩石的异质性密切相关，特别是在石英脉和 aplite 岩脉中形成的异质性结构。通过分析这些剪切带的显微结构，研究发现应变主要发生在与石英脉和 aplite 岩脉相关的区域，这些区域显示出显著的流体辅助的晶粒尺寸敏感变形机制，与在剪切带中观察到的晶粒尺寸不敏感变形机制形成对比。

此外，研究还强调了在这些剪切带中，应变的局部化与岩石的异质性密切相关，尤其是在石英脉和 aplite 岩脉中形成的异质性结构。通过这些结构，应变的分布和局部化模式得以揭示，从而为理解大陆地壳的流变特性提供了新的视角。这种研究方法不仅有助于揭示古代超大陆形成过程中地壳的变形机制，还为现代活跃构造环境中的类似机制提供了类比。

在研究过程中，作者们选取了18个代表性样本，这些样本提供了对剪切带中主要显微结构（如糜棱岩到超糜棱岩）的初步评估。这些样本覆盖了ISZ的整个长度以及TSZ的南部区域（因为TSZ的北部段已被Archanjo等人研究过）。通过这些样本的分析，研究团队能够更全面地了解剪切带的变形过程，以及其在构造活动中的作用。

总体而言，这项研究通过多学科方法，深入探讨了在高温条件下，大陆剪切带中控制应变的机制。研究结果不仅揭示了这些剪切带的变形机制和应变几何特征，还为理解大陆地壳的流变特性提供了新的见解。这些发现对于研究古代超大陆的形成过程以及现代构造环境中的类似机制具有重要意义。同时，研究也强调了在这些剪切带中，应变的局部化与岩石的异质性密切相关，特别是在石英脉和 aplite 岩脉中形成的异质性结构。通过这些结构，应变的分布和局部化模式得以揭示，从而为理解大陆地壳的流变特性提供了新的视角。