《Journal of Structural Geology》：EBSD-based quartz c-axis fabric opening angle thermometry: Issues and proposed protocol
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石英c轴组构开口角（OA）温度计已被广泛用于确定富石英构造岩的变形温度。已有研究提出OA与富石英构造岩变形温度之间的经验关系，普遍接受的不确定度约为±50°C。然而，目前尚无标准化方法构建用于OA温度计的极图（PF），不同方法可能导致的差异构成未知的不确定度来
石英c轴组构开口角（OA）温度计已被广泛用于确定富石英构造岩的变形温度。已有研究提出OA与富石英构造岩变形温度之间的经验关系，普遍接受的不确定度约为±50°C。然而，目前尚无标准化方法构建用于OA温度计的极图（PF），不同方法可能导致的差异构成未知的不确定度来源。本研究表明，OA受以下变化影响：i）晶粒选择；ii）PF等值线平滑度；iii）取向差角阈值；iv）空间分辨率。研究人员提出一套利用MTEX软件从EBSD数据构建PF的流程，该流程既可用于现有OA温度计的校准，也可用于构建新的OA温度计。建立统一的石英PF构建方法对于降低相关不确定度至关重要，并有助于评估水逸度（water fugacity）或应变速率（strain rate）对晶体优选方位（CPO）型式的影响。
研究背景与问题：石英是大陆地壳岩石的主要组成矿物，其流变性质受温度强烈控制，准确估计变形温度（T）对将实验认识应用于天然体系十分重要。钛-in-quartz地质温压计和石英c轴组构开口角（OA）温度计是常用方法；后者通过将颗粒c轴方位投影到Schmidt网上构建极图（PF），利用动态重结晶石英集合体的OA与变形温度经验关系，校准范围约250–700°C，在低温条件下尤其重要，并已用于阐明剪切带时空演化和识别俯冲型变质单元中与深部慢地震域相当深度的变形。现有OA温度计主要基于万能台（U-stage）晶体方位测量，不确定度约±50°C，通常归因于温度以外变形参数（如应变速率、流体压力）对OA的影响；但U-stage测量难以标准化，晶粒选择、晶界定义、空间分辨率和等值线生成等数据处理差异也可能是未知不确定度来源。近年来电子背散射衍射（EBSD）可系统获取晶体方位图，MTEX开源工具箱被广泛用于构建PF，结果可重复且基本不依赖用户。因此，研究人员针对基于EBSD和MTEX构建PF时影响OA的因素开展研究，提出标准化流程，以降低不确定度并服务于新OA温度计校准及水逸度、应变速率等影响评估。
关键技术方法（≤250字）：研究人员采集Sanbagawa带中央四国白泷单元富石英片岩，先考察68个候选样品，选取17个石英含量较高者；薄片主要平行XZ面，部分平行Z轴面或YZ面。使用W-SEM-EBSD（JEOL JSM-6510LV，Oxford HKL Channel5）在东京大学测量晶体方位，步长1–5 μm，石英索引采用Sands（1969）的HKL数据库。用MTEX 5.8.2以Voronoi分解构建晶界，常规以10°取向差定义晶界，合并Dauphiné双晶（绕c轴60°旋转且取向差偏离<5°），以核密度估计生成PF；默认半宽（half width）5°，采用Hunter et al.（2018）方法自动测量OA。以晶粒取向扩展（GOS）区分低GOS与高GOS晶粒，并系统改变半宽3–30°、取向差阈值3–15°及最小晶粒像素数4、16、36、100，以检验其对OA的影响。
研究结果：
4.1 低GOS与高GOS晶粒中的OA：通过偏光显微镜、反极图（IPF）、取向差至晶粒平均取向（mis2mean）和核平均取向差（KAM）图判别重结晶机制，并对全晶粒及高、低GOS晶粒分别构建PF。对于晶界迁移重结晶（GBM）微结构样品BD209、ASM2、ASM3，低GOS晶粒OA均大于高GOS晶粒，差异分别为12°、13°、5°，相当于约96°C、104°C、40°C的变形温度差异。对于膨凸重结晶（BLG）和亚颗粒旋转重结晶（SGR）微结构样品，低GOS与高GOS的OA关系不一致：TK155、ASM5、HN3中低GOS较大，TK43相近，ASM4和TK20中低GOS较小，ASM1和TK36高GOS的OA不清。
4.2 半宽对OA的影响：通过对ASM2、TK43、TK20改变半宽3–30°构建PF，发现半宽增大使前缘与后缘难以识别，最终模糊为单girdle而不能测OA；在仍可区分前缘和后缘的条件下，OA趋于随半宽增大而减小，变化约3–5°（TK20半宽10°例外），对应约24–40°C的估计温度差异。
4.3 取向差阈值对OA的影响：通过对ASM2、TK43、TK20采用3–15°取向差阈值构建PF，TK43和TK20无显著差异；ASM2低GOS晶粒PF的OA在阈值由6°增至9°时增大，相当于约44°C的估计温度升高，3–6°间OA基本不变但晶体方位密度分布向X轴系统偏移，9–15°间变化小。
4.4 空间分辨率对OA的影响：通过排除小于4、16、36、100像素的晶粒人为改变空间分辨率，ASM2和TK43的OA无明显变化；TK20低GOS晶粒OA随分辨率降低略增并接近高GOS晶粒，尾缘消失。上述结果表明OA受晶粒选择、半宽、取向差阈值和空间分辨率系统影响。
讨论部分总结：对于GBM微结构，低GOS晶粒OA较大不能简单归因于同变形期温压变化，因为压力大幅降低仅可能造成约3–4°的OA增加，且更高应力、更低温度应降低OA；研究人员提出低GOS与高GOS晶粒年龄大致相同，在恒温、恒压、恒定应变速率和水条件下，应变增加导致晶粒旋转和重结晶，使低GOS晶粒OA增大；在纯剪切和basal滑移主导条件下，晶体方位沿Z轴集中使OA减小，高GOS晶粒为积累应变者，随后亚颗粒旋转重结晶形成低GOS晶粒并使OA增大。TBH模型模拟的crossed-girdle和小圆girdle在71–78%缩短时OA约50–60°，轴对称缩短26%时c轴距Z轴约25–30°，与OA 50–60°一致；basal主导时OA近零；简单剪切应变4时OA约30–50°。高GOS晶粒的小OA（约30–50°）可由含旋转分量的平面应变或缩短变形在basal较强影响下解释，与OA随应变集中而降低的认识一致；VPSC模型可用于识别可重现观测组构的滑移系组合。GBM微结构可经历亚颗粒旋转重结晶成核、晶界迁移消耗老晶粒、新晶粒再积累应变的循环，并可能达到OA不依赖有限应变的稳态。ASM3含云母可能影响石英活动滑移系和CPO，故OA差异较小。对于BLG和SGR微结构，低GOS重结晶晶粒与高GOS残余晶粒间OA既有增大也有减小，无单一机制；可能最新低温变形集中于重结晶域使其OA降低，残余晶粒保留较早高温事件CPO和OA，而重结晶导致OA增大的效应也同时存在，两者平衡决定变化幅度；ASM1和TK36的纤维状石英脉低GOS估计温度分别达616°C和548°C，远高于估计最高变质温度<360°C（Enami et al., 1994），可能受初始晶体方位或大量水影响（Rahl et al., 2024），机制尚不清。因此建议用低GOS晶粒构建PF以降低不确定度；若高GOS反映较早变形温度，或可约束变形温度变化史。半宽控制方位平滑：3°强调局部变化并造成数据空白和OA高不确定，10°可测但前缘后缘消失，15°成单girdle难测，故建议大于3°且小于10°并全样固定，本研究其他分析固定5°；无普适最佳半宽，应结合CPO强度和晶粒数。取向差阈值在TK20和TK43影响不显著，ASM2低GOS晶粒OA随阈值增至3、6、9°而增大，因低阈值将亚颗粒细分并纳入更多相对低角度于Z轴的晶粒；≥10°后变化小，故建议固定≥10°。空间分辨率不足可使TK20细小重结晶颗粒未被捕获，低GOS主要由残余晶粒组成并改变OA；建议高分辨率、固定步长，并用本研究方法评估分辨率效应。所提流程建议：新建OA温度计或开展应变速率等实验时，对BLG和SGR多期变形微结构仅用GOS选择的低GOS重结晶晶粒，GBM稳定态可用全晶粒；半宽固定于能区分前缘和后缘的适当值（本研究数千晶粒条件下>3°且<10°）；取向差阈值固定≥10°；空间分辨率尽量高并标准化。应用现有OA温度计时，BLG和SGR用低GOS晶粒，GBM用全晶粒；半宽固定5°；取向差阈值固定≥10°；步长约1–5 μm。将流程用于11个具清晰cross-girdle或小圆girdle的样品，GBM样品ASM2、ASM3、BD209和几乎全重结晶的SGR样品HN3用全晶粒，其余用低GOS晶粒，阈值10°、步长1–5 μm、半宽5°，获得与Law（2014）校准相似的PF；与Enami et al.（1994）峰变质温度比较，绿泥石带部分样品异常高，其纤维状石英脉指示近岩静高压流体压力，初始方位和高压流体可能增大OA；多数变形温度位于峰变质温度与石英塑性变形下限280–300°C（Stipp et al., 2002a；Passchier and Trouw, 2005）之间，故总体支持所提流程和OA温度计的有效性。
研究结论（译）：本研究证明，由EBSD获得的石英CPO所测OA值会受晶粒选择和数据处理参数的系统影响，并提出可重复流程以最小化这些方法影响。构建新OA温度计或研究应变速率等因素影响时推荐：1）分析经历多期变形的BLG和SGR微结构时，仅使用经GOS选择的低GOS重结晶晶粒；若GBM微结构代表稳定状态，则用全晶粒测OA合理；2）半宽应设为能区分前缘和后缘的适当值，并对所有结果固定；测量数千晶粒时宜大于3°且小于10°；3）取向差阈值应设为≥10°并对所有结果固定；4）空间分辨率应足够小以捕获样品中的较小晶粒。使用现有OA温度计时推荐：1）分析经历多期变形的BLG和SGR微结构时，仅使用经GOS选择的低GOS重结晶晶粒；GBM微结构用全晶粒；2）半宽固定为5°；3）取向差阈值固定为≥10°；4）空间分辨率尽可能细，考虑光学显微镜分辨率，步长约1–5 μm合适。
