鮮水河斷裂帶康定段雅拉河斷裂深部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)及其孕震環(huán)境*

孫麗靜 趙中寶 潘家偉 梁鳳華 張磊 張進(jìn)江

1. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，自然資源部深地動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037

2. 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871

3. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(廣州)，廣州 511458

位于青藏高原東緣的鮮水河斷裂帶，是中國(guó)大陸內(nèi)部地震活動(dòng)性最強(qiáng)的大型左行走滑斷裂帶，自1700年以來(lái)鮮水河斷裂帶發(fā)生了5.0級(jí)以上地震50余次，其中7.0級(jí)以上地震8次，最大震級(jí)為1786年康定7.75級(jí)地震，距今最近的一次強(qiáng)震為2014年11月22日發(fā)生的康定Ms 5.9級(jí)地震(李大虎等, 2015)。近些年來(lái)附近大地震的頻發(fā)，使鮮水河斷裂帶康定段的庫(kù)倫應(yīng)力明顯增大(Shenetal., 2005; Wangetal., 2009, 2011)，發(fā)生破壞性強(qiáng)震的概率增強(qiáng)，而康定段的分支斷裂雅拉河斷裂無(wú)歷史強(qiáng)震記錄，是其本身的特殊性而無(wú)強(qiáng)震的條件，還是臨近孕震周期的表現(xiàn)，已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是其深部應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)等相關(guān)的孕震環(huán)境是認(rèn)識(shí)鮮水河康定段強(qiáng)震危險(xiǎn)性的關(guān)鍵。

在印度板塊與歐亞板塊的碰撞擠壓作用下，鮮水河斷裂帶表現(xiàn)出高應(yīng)力累積的特征，是易發(fā)生大地震的高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)(Yietal., 2005; Wenetal., 2008)。鮮水河斷裂帶晚第四紀(jì)至現(xiàn)今的走滑速率約為8.8～18mm/yr，平均～10mm/yr(Baietal., 2018)，這與現(xiàn)今GPS觀測(cè)獲得的8.8～17.9mm/yr的左行走滑速率一致(Zhengetal., 2017; Qiao and Zhou, 2021)。古地震研究顯示鮮水河斷裂帶近300年就記錄有9次7級(jí)以上的大地震，例如：西段玉樹(shù)-甘孜斷裂帶上發(fā)生了2010年的玉樹(shù)大地震(Ms 7.1)，東段鮮水河斷裂帶上發(fā)生了2014年康定大地震(Ms 6.3)(李東雨等, 2017; Lietal., 2020)。有學(xué)者進(jìn)一步指出道孚-康定段的應(yīng)力聚集沒(méi)有被完全釋放，未來(lái)仍有誘發(fā)Ms 7.0地震的潛在風(fēng)險(xiǎn)(Yietal., 2015)。因此，鮮水河斷裂帶具有較高發(fā)育大型地震(Ms≥7.0)的風(fēng)險(xiǎn)(李海兵等, 2021)。

目前為止，關(guān)于鮮水河斷裂帶的變形行為研究多聚焦于其地形地貌演化、活動(dòng)速率檢測(cè)，(Jietal., 2020; Lietal., 2020; Qiao and Zhou, 2021)，對(duì)于斷層內(nèi)部的變形機(jī)制、破裂行為、巖石物理學(xué)等的研究尚不足，然而斷層內(nèi)巖石學(xué)研究才能佐證地表監(jiān)測(cè)的結(jié)果，并且對(duì)于探討斷裂帶的發(fā)震機(jī)制具有重要意義。本論文擬從巖石物理學(xué)的研究入手，觀察斷層帶內(nèi)巖石的變形記錄，分析其應(yīng)力應(yīng)變歷史，計(jì)算其強(qiáng)度變化等，通過(guò)這些初步的研究試圖厘清鮮水河斷裂帶的變形及破裂機(jī)制，為未來(lái)的地震預(yù)測(cè)提供第一手的巖石物性資料。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

約350km長(zhǎng)的鮮水河斷裂帶是青藏高原向東南逃逸的東邊界，也是東緣左行走滑斷裂帶中最活躍的斷層(Tapponnieretal., 1986, 1990; Wenetal., 1989)(圖1)。該斷裂帶位于巴顏喀拉地體和雅江褶皺造山帶之間，是兩個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元的構(gòu)造邊界(Jietal., 2020)，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)特征可分為三部分(圖1)：西北段由爐霍段、道孚段和乾寧段三條次級(jí)斷層呈左階羽列排列而成，幾何結(jié)構(gòu)較為單一(梁明劍等, 2020)；惠遠(yuǎn)寺以南，分裂成三條次級(jí)斷裂，即長(zhǎng)約31km的雅拉河斷裂、80km的色拉哈斷裂、30km的折多塘斷裂，此三條斷裂組成康定段。最近在色拉哈斷裂和折多塘斷裂之間發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)約24km的木格措南斷裂(潘家偉等, 2020)；康定以南呈單一S狀幾何結(jié)構(gòu)延伸的摩西段(梁明劍等, 2020)(圖1、圖2)。

圖1 鮮水河斷裂帶及鄰區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)圖(據(jù)Zhang et al., 2017修改)

圖2 鮮水河斷裂帶雅拉河段斷裂幾何與運(yùn)動(dòng)學(xué)(據(jù)Zhang et al., 2017修改)

研究顯示鮮水河斷裂帶每一分段的巖性及構(gòu)造特征具有明顯差異，這可能暗示了不同巖性段具有不同的變形行為和變形機(jī)制(Zhengetal., 2017; Qiao and Zhou, 2021)，具體體現(xiàn)為鮮水河斷裂帶不同分段其構(gòu)造加載速率、閉鎖深度具有差異(Qiao and Zhou, 2021)。據(jù)InSAR觀測(cè)數(shù)據(jù)研究顯示，鮮水河斷裂帶構(gòu)造加載速率約為8.8～17.9mm/yr，不同段閉鎖深度范圍為7.6～18.5km；其中道孚段淺部非震滑移速率為3.3～3.5mm/yr；乾寧段淺部非震滑移速率為5.3～7.8mm/yr，康定西部淺部非震滑移速率為16.3～19.8mm/yr?？刀ㄎ鞫尉哂腥绱烁叩乃俾士赡芘c2014康定Ms 5.6和Ms 5.9震后釋放有關(guān)(Qiao and Zhou, 2021)。

與鮮水河斷裂帶北段相比，雅拉河段明顯不同之處在于出露以韌性剪切變形為主的糜棱巖(圖3)，寬約幾百米至1～2km(Li and Zhang, 2013)，野外露頭可見(jiàn)韌性變形S-C組構(gòu)及脆性破裂(圖3)。在鮮水河斷裂帶康定巖體段雅拉河斷層的糜棱巖的面理走向?yàn)楸蔽飨?，與鮮水河主斷裂帶的走向一致，因此推斷其為鮮水河斷裂帶深部活動(dòng)的產(chǎn)物，而后在鮮水河斷裂帶持續(xù)的活動(dòng)及抬升過(guò)程中被剝露至地表，因此其可能記錄了鮮水河斷裂帶演化的全過(guò)程。野外的露頭觀察顯示這些糜棱巖面理發(fā)育，且順著糜棱面理發(fā)育一系列的微破裂，被綠泥石或者細(xì)石英脈充填(圖3)，這些巖石學(xué)證據(jù)顯示其經(jīng)歷了韌性變形、脆韌性變形及晚期脆性破裂的疊加變形。本次研究的樣品采集于這條花崗質(zhì)糜棱巖帶上，且據(jù)糜棱巖的變形程度差異，依次采集了9個(gè)樣品(圖1、圖2)。

圖3 雅拉河斷裂帶糜棱巖露頭構(gòu)造特征及采樣位置(YL-3～YL-6)

2 實(shí)驗(yàn)方法

為了探究鮮水河斷裂帶康定雅拉河段發(fā)震機(jī)制，本研究在雅拉河分支斷層的糜棱巖帶采集了9塊定向樣品，并開(kāi)展進(jìn)一步的顯微構(gòu)造研究。主要通過(guò)掃描電鏡(SEM；scanning electron microscope)、電子背散射衍射技術(shù)(EBSD；electron backscattered diffraction)、電子探針(EPMA；Electron Probe Micro-Analysis)等實(shí)驗(yàn)方法展開(kāi)。

2.1 定向薄片采集、顯微鏡及SEM觀察

為了觀察到最大應(yīng)變橢球面，獲得更為精確的形變信息，我們?cè)诰?xì)測(cè)量糜棱面理及線理的基礎(chǔ)上采集了定向樣品，平行于線理垂直于面理切制定向薄片，進(jìn)行微觀分析。在顯微鏡觀察基礎(chǔ)上，選取特定的區(qū)域開(kāi)展掃描電子顯微鏡(SEM)分析，SEM實(shí)驗(yàn)開(kāi)展于中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，儀器為場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FEI VERSA 3D)，加速電壓15kV，電鏡工作距離10mm，工作電流4.5nA。

2.2 石英組構(gòu)及礦物顆粒特征的EBSD分析

EBSD即電子背散射衍射技術(shù)，可通過(guò)電子顯微鏡掃描獲取礦物的晶體學(xué)信息(Zaefferer, 2004)。為了獲得更精確的礦物組構(gòu)信息，在EBSD實(shí)驗(yàn)前需要對(duì)樣品表面進(jìn)行金剛砂拋光，然后在連續(xù)的25nm、10nm、5nm二氧化硅膠體(pH 9.8)懸浮液中進(jìn)行30～45分鐘的化學(xué)機(jī)械拋光，以消除礦物顆粒表面的機(jī)械損傷及制片導(dǎo)致的超微形變。

樣品YL-4和YL-5于中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，EBSD測(cè)試探頭為牛津儀器的Nordlys Max2商業(yè)相機(jī)，工作加速電壓為20KeV，電子束流為1.1nA，樣品傾角70°，工作距離3.2mm，步長(zhǎng)為5μm。樣品YL-6的EBSD掃描于牛津儀器(北京)實(shí)驗(yàn)室完成，實(shí)驗(yàn)室配備高速(1244×1024像素)CMOS數(shù)字相機(jī)，最新symmetry S2探頭，加速電壓為20kV，電子束流為1.1nA，工作距離為2.8mm，測(cè)試步長(zhǎng)為1.5μm。EBSD實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理軟件為牛津儀器配備的全自動(dòng)解譯軟件Aztec及HKL CHANNEL5，利用這些軟件可以開(kāi)展降噪、極密、粒度統(tǒng)計(jì)等初步分析。

EBSD數(shù)據(jù)處理和分析，應(yīng)用MATLAB中的MTEX工具箱，開(kāi)展了顆粒識(shí)別、粒度統(tǒng)計(jì)、晶粒取向分布(GOS；grains orientation spread)觀察、礦物結(jié)晶優(yōu)選方位(CPO; crystal preferred orientation)及取向差計(jì)算、方位分布函數(shù)(ODF；orientation distribution function)(10°高斯半直徑寬計(jì)算)等數(shù)據(jù)處理，同時(shí)CPO強(qiáng)度采用M指數(shù)表征(Skemeretal., 2005)。重結(jié)晶顆粒的標(biāo)準(zhǔn)是相鄰顆粒晶體的取向差大于10°，重結(jié)晶顆粒的粒徑計(jì)算采用了(Crossetal., 2017)提供的算法，可對(duì)重結(jié)晶顆粒及母顆粒通過(guò)顆粒取向分布加以區(qū)分。為了避免同一大顆粒進(jìn)行多次統(tǒng)計(jì)對(duì)極密權(quán)重的影響，統(tǒng)計(jì)方法為單顆粒單點(diǎn)。具體選區(qū)見(jiàn)電子版附件一。

2.3 石英中Ti元素的EPMA測(cè)量及Ti溫度計(jì)

電子探針?lè)治鰞xEPMA(Electron Probe Micro Analyzer)實(shí)驗(yàn)于西北大學(xué)(西安)地質(zhì)學(xué)系完成，儀器為日本電子(JEOL)生產(chǎn)的JXA-8230，測(cè)試電壓為15keV，高電子束200nA，電子束直徑為10μm，標(biāo)樣石英為Andreas Audetat(Bayerisches地質(zhì)研究所)(Audétatetal., 2015)提供。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)電子版附件二。

石英的Ti溫度計(jì)是通過(guò)測(cè)定Ti飽和體系下石英中Ti的濃度，來(lái)計(jì)算石英變形時(shí)的溫度條件。Ti元素在石英中的濃度和擴(kuò)散速度，與石英的結(jié)晶或者變形溫度具有很好相關(guān)性，所以早期學(xué)者通過(guò)觀測(cè)石英中Ti的濃度，構(gòu)建了溫度與石英中Ti濃度的關(guān)系(Wark and Watson, 2006)。由于壓力的升高，會(huì)導(dǎo)致石英中Ti含量系統(tǒng)性地降低，新的研究經(jīng)實(shí)驗(yàn)矯正了石英Ti溫度計(jì)中Ti含量與壓力的關(guān)系(Thomasetal., 2010; Huang and Audétat, 2012; Zhangetal., 2020)。為了對(duì)比三種溫度計(jì)的差異，本文將采用此三種公式(1)、(2)、(3)依次對(duì)實(shí)驗(yàn)所得Ti濃度進(jìn)行溫度計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)附件二：

P(kbar)+RTlnaTiO2

(1)

logTi=-0.27943·104T-660.53·

(P0.35T)+5.6459

(2)

(實(shí)驗(yàn)于TiO2活度=1，1～10kbar，600～800℃展開(kāi)，Ti為T(mén)i在石英中的濃度(×10-6)，T溫度(K)，P壓力(kbar)(Huang and Audétat, 2012))

(3)

3 糜棱巖的顯微構(gòu)造特征及實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

為了探究鮮水河斷裂帶康定雅拉河段的變形機(jī)制及變形過(guò)程，定量化糜棱巖的變形行為，本文重點(diǎn)選取了樣品YL-4、YL-5、YL-6開(kāi)展顯微鏡觀察描述和EBSD組構(gòu)分析、EPMA元素含量測(cè)定等精細(xì)研究。顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)糜棱巖樣品中的主要礦物成分為石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、黑云母及少量的白云母，副礦物可見(jiàn)金紅石、鋯石、綠泥石、磁鐵礦等，具體薄片中各種礦物所占的比例有所差異(圖4)。由于其經(jīng)歷了同樣的變形過(guò)程，因此其顯微形變結(jié)構(gòu)具有諸多相似性，具體表現(xiàn)為石英集合體中部顆粒比較大(以GBM為主要機(jī)制)，向集合體外部面理發(fā)育的地方，顆粒大小逐漸減小，定向性增強(qiáng)(變形機(jī)制發(fā)生轉(zhuǎn)變，發(fā)育以SGR、BLG為主要機(jī)制變形)(圖4)。

3.1 糜棱巖的顯微構(gòu)造特征

糜棱巖的顯微構(gòu)造現(xiàn)象可以反映其經(jīng)歷的變形機(jī)制，也能反推巖石變形的溫壓條件(Passchier and Trouw, 2005)。本文選取的三個(gè)薄片的共同特點(diǎn)是石英集合體的中部為大顆粒具有波狀消光的石英，向外直至破裂面逐漸細(xì)粒化為<10μm的細(xì)小石英顆粒(圖4a)。詳見(jiàn)以下四類(lèi)變形機(jī)制顯微構(gòu)造現(xiàn)象。

在石英集合體的中部，大顆粒石英的整體定向性不強(qiáng)，且粒徑較大，可達(dá)0.2～0.3mm，顆粒內(nèi)部可見(jiàn)由位錯(cuò)蠕變導(dǎo)致的波狀消光，其顆粒邊界多呈葉片狀及港灣狀(圖4b)，證明大顆粒石英的主要變形機(jī)制為GBM(Stippetal., 2002)。變形機(jī)制為顆粒邊界遷移(GBM)重結(jié)晶高溫韌性變形，主要發(fā)生在500～700℃的變形溫度范圍內(nèi)(Passchier and Trouw, 2005)。偶見(jiàn)棋盤(pán)狀亞顆粒消光(圖4b)，這預(yù)示著柱面滑移系及底面滑移系共同活化形成的亞晶界(Passchier and Trouw, 2005; Wallisetal., 2019b)，指示了近700℃的高溫形變。長(zhǎng)石在樣品YL-4中多以大塊旋轉(zhuǎn)殘斑出現(xiàn)，并且在殘斑內(nèi)部可見(jiàn)長(zhǎng)石位錯(cuò)蠕變形成的蠕英構(gòu)造(Simpson, 1985)(圖4c, d)，這也指示了相對(duì)高溫的變形(Passchier and Trouw, 2005)。

在大顆粒石英的外圍發(fā)育明顯的變形定向性，石英發(fā)育定向拉長(zhǎng)的集合體，長(zhǎng)軸與面理呈小角度相交，這很好地指示了剪切方向，同時(shí)粒徑降低至10～30μm(圖4e)。在亞顆粒旋轉(zhuǎn)(SGR)變形機(jī)制下，石英受拉長(zhǎng)定向控制，具有多邊形化，亞顆粒邊界逐漸形成，同時(shí)石英條帶邊部?jī)蓚?cè)的長(zhǎng)石不再以高溫韌性變形為主，而是表現(xiàn)為早期韌性變形形成的重結(jié)晶長(zhǎng)石顆粒與細(xì)粒石英的混合(圖4a, b)，并且在大顆粒長(zhǎng)石內(nèi)部可見(jiàn)微破裂，同樣指示變形溫度的降低(圖4d)(Passchier and Trouw, 2005)。石英的SGR機(jī)制主要發(fā)生在400～500℃的溫度范圍內(nèi)(Passchier and Trouw, 2005)，由GBM變形機(jī)制向SGR變形機(jī)制轉(zhuǎn)變，預(yù)示了隨著形變的持續(xù)變形溫度的降低，及可能伴隨的折返。

在定向性強(qiáng)的石英顆粒外圍，發(fā)育有新生的細(xì)小石英顆粒帶(圖4f、圖5)。通過(guò)進(jìn)一步的SEM觀察發(fā)現(xiàn)此類(lèi)顆粒是由大顆粒經(jīng)韌性變形邊部凸出發(fā)育形成的，因此判定其變形機(jī)制為膨凸重結(jié)晶作用(圖6a)(Passchier and Trouw, 2005)。大規(guī)模膨凸重結(jié)晶(BLG)的發(fā)育代表350±50℃的變形溫度(Passchier and Trouw, 2005)，這個(gè)過(guò)程使得礦物顆粒粒徑大大減小，應(yīng)變局部化發(fā)生在細(xì)顆粒的集合體內(nèi)(圖6b)(Xia and Platt, 2018)。由于粒徑的減小，在應(yīng)變局部化部位或微破裂部位，易形成細(xì)?；瘲l帶，導(dǎo)致巖體強(qiáng)度大大降低，形成細(xì)粒流薄弱條帶(圖5、圖6c)(劉俊來(lái), 2017)。

圖4 雅拉河斷裂帶糜棱巖(樣品YL-4、YL-5、YL-6)顯微構(gòu)造特征

圖6 雅拉河斷裂帶糜棱巖(樣品YL-6)的顯微構(gòu)造特征(SE二次電子成像)

YL-6內(nèi)部應(yīng)變局部化導(dǎo)致石英殘斑發(fā)育剪切帶及S-C組構(gòu)(Papeschi and Musumeci, 2019)(圖4f、圖6)，同時(shí)剪切帶中層狀硅酸巖帶方向平行于糜棱巖面理(圖4f)，形成軟弱網(wǎng)絡(luò)，作為斷層和剪切破裂的雛形(Papeschi and Musumeci, 2019)，有助于脆性破裂沿此發(fā)育。故在此薄片中記錄了從深部韌性變形向淺部脆性變形，發(fā)育脆韌性轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)，記錄了巖石所受不同深度的溫壓條件及差應(yīng)力大小，可據(jù)此估算地殼強(qiáng)度(Behr and Platt, 2011, 2014)。

根據(jù)以上四類(lèi)顯微構(gòu)造特征觀察，我們推斷康定段糜棱巖早期發(fā)育韌性變形、后經(jīng)抬升過(guò)程中，依次經(jīng)歷了脆韌性轉(zhuǎn)化及脆性破裂事件(圖4、圖5、圖6)，而這些顯微結(jié)構(gòu)記錄了康定段雅拉河斷層巖從深部至淺部的變形全過(guò)程。從整體上看我們認(rèn)為康定雅拉河糜棱巖變形主要受位錯(cuò)蠕變控制，隨著變形溫度的降低，形成石英顆粒的細(xì)?；瘞?，導(dǎo)致應(yīng)變局部化引起破裂發(fā)生。

3.2 石英組構(gòu)分析

顯微構(gòu)造觀察發(fā)現(xiàn)樣品YL-4、YL-5及YL-6均發(fā)育三類(lèi)不同變形機(jī)制的顯微構(gòu)造：大顆粒核部以高溫GBM韌性變形為主；中顆粒幔部以中溫SGR韌性變形為主；小顆粒邊部以BLG低溫變形為主的形變特征。同時(shí)顯微破裂多發(fā)生在細(xì)顆粒石英域，這反映了糜棱巖經(jīng)歷了韌性變形、脆韌性轉(zhuǎn)換變形以及脆性變形的多階段變形的疊加，也即樣品從深部抬升至淺部的持續(xù)變形過(guò)程。為了探討斷層帶深部和淺部的變形機(jī)制差異，我們選取三個(gè)薄片內(nèi)數(shù)個(gè)顯示不同變形機(jī)制的石英集合體開(kāi)展組構(gòu)學(xué)分析，EBSD分析區(qū)域見(jiàn)圖4a, b, f。EBSD數(shù)據(jù)的處理及描述將選取不同石英顆粒粒徑大小的區(qū)域，具體選區(qū)見(jiàn)附件一。

經(jīng)EBSD面分析實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)一步通過(guò)MatLab中mtex工具箱(Crossetal., 2017)篩選出實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)所有重結(jié)晶顆粒。由于在動(dòng)態(tài)重結(jié)晶過(guò)程中，不僅滑移系會(huì)發(fā)生變化，粒徑會(huì)發(fā)生更為顯著的變化(Behr and Platt, 2011, 2014; Xia and Platt, 2018)。為了更加精確的區(qū)分出不同動(dòng)態(tài)重結(jié)晶機(jī)制的顆粒，根據(jù)粒徑分類(lèi)可以清晰分別出不同變形機(jī)制的礦物顆粒。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖7)可見(jiàn)：YL-4粒徑范圍4.73～149.62μm，具有多種滑移系，包括柱面({m}<0001>)，柱面({m}<110>)，菱面混底面；YL-5粒徑范圍3.98～53.07μm，主要以菱面({r}<012>)為主；YL-6粒徑范圍2.372～63.10μm，發(fā)育柱面({m}<0001>)，菱面及底面({z}<0001>)滑移系。根據(jù)以上結(jié)果對(duì)所有子區(qū)域進(jìn)一步按照不同機(jī)制對(duì)應(yīng)的粒徑進(jìn)行分類(lèi)，以開(kāi)展不同粒徑CPO滑移系所反映的變形機(jī)制及變形環(huán)境的討論(圖7)。

3.2.1 GBM石英區(qū)域的EBSD數(shù)據(jù)分析結(jié)果

在動(dòng)態(tài)重結(jié)晶顆粒中，GBM重結(jié)晶顆粒粒徑較大(Hirth and Tullis, 1992; Stippetal., 2002; Kilianetal., 2011)。針對(duì)微區(qū)選定的所有石英大顆粒(GBM)區(qū)域進(jìn)行了顆粒粒徑大小分布圖、極圖和反極圖對(duì)比分析(圖7、電子版附件三)發(fā)現(xiàn)：粒徑范圍為15.84～22.39μm；晶體內(nèi)部變形的CPO極圖及反極圖具有柱面混柱面({m}<0001>)的滑移系，且以柱面為主。綜合對(duì)比三個(gè)區(qū)域的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶石英粒徑及CPO極圖模式及反極圖發(fā)現(xiàn)，隨粒徑減小，CPO模式揭示滑移系從柱面過(guò)渡至柱面，甚至開(kāi)始具有向菱面的過(guò)渡趨勢(shì)(圖7)，與石英的顯微結(jié)構(gòu)及變形機(jī)制的觀察相一致(圖4、圖7)。據(jù)以上信息可知，以GBM變形機(jī)制為主的康定糜棱巖，在變形過(guò)程中粒徑范圍為15.84～22.39μm，發(fā)育以柱面({m}<0001>)為主的滑移系，確定此機(jī)制變形溫度范圍為550℃～570±50℃(Hirth and Tullis, 1992; Stippetal., 2002; Passchier and Trouw, 2005; Langilleetal., 2010; Law, 2014)。

3.2.2 SGR石英區(qū)域的EBSD數(shù)據(jù)分析結(jié)果

樣品YL-4石英顆粒顯示出拉長(zhǎng)定向，形成顯著的形態(tài)優(yōu)選定向(SPO)，粒徑范圍為4.73～13.34μm(圖4e)；由于礦物在變形過(guò)程中可能受多種變形機(jī)制控制或影響(Hirth and Tullis, 1992; Stippetal., 2002)，在極圖及反極圖中表現(xiàn)為既繼承了GBM的柱面({m}<0001>)CPO，又使SGR典型的菱面({r}<012>)滑移系活化(Passchier and Trouw, 2005)，表現(xiàn)為柱面({m}<0001>)混菱面a({r}<012>)的特征，所以SGR在變形過(guò)程中可能殘存了GBM的母晶晶體學(xué)信息，據(jù)以上可知變形機(jī)制為SGR的康定段糜棱巖粒徑整體減小，大于100μm的顆粒不再出現(xiàn)。CPO極圖及反極圖具有柱面({m}<0001>)與菱面({r}<012>)的特征，據(jù)此估算康定段糜棱巖的韌性變形溫度為450±50℃，以SGR重結(jié)晶為主。

3.2.3 BLG石英區(qū)域的EBSD數(shù)據(jù)分析結(jié)果

在樣品YL-6中，石英細(xì)?；@著，細(xì)粒石英域的主要變形機(jī)制表現(xiàn)為BLG(圖4f)。石英域的石英粒徑分布小于10μm，集中在3.35～7.94μm的范圍。極圖及反極圖特征顯示多滑移系共存，主要為菱面({r}<012>)滑移和底面({z}<0001>滑移。局部區(qū)域的細(xì)粒石英顆粒CPO模式表現(xiàn)較為離散(YL-6-5、YL-6-6)，與發(fā)生SGR和GBM重結(jié)晶的石英顆粒組構(gòu)強(qiáng)度相比較而言，顯著降低(圖7)，這可能是由于顆粒較細(xì)小，導(dǎo)致顆粒邊界滑移機(jī)制的啟動(dòng)(Rutter, 1995)上述顯微構(gòu)造和CPO特征指示康定段糜棱巖發(fā)育細(xì)粒化溫度為280～400℃(Hirth and Tullis, 1992; Stippetal., 2002; Passchier and Trouw, 2005; Langilleetal., 2010; Law, 2014)。

根據(jù)EBSD分析三類(lèi)不同粒徑大小、SPO分布特征及對(duì)應(yīng)的變形機(jī)制石英集合體，通過(guò)粒徑分布方式、極圖與反極圖投圖，可知在石英的變形過(guò)程中，隨著溫度的降低(576.67±50℃降至280～400℃)，石英顆粒的粒徑在逐漸減小(15.84～22.39μm降至3.35～7.94μm)，石英位錯(cuò)蠕變的重結(jié)晶機(jī)制也隨之發(fā)生了轉(zhuǎn)變(GBM-SGR-BLG)。這一現(xiàn)象與糜棱巖溫度的降低與地殼抬升有關(guān)，其粒徑大小及CPO極密受變形溫壓條件的控制，也即變形的環(huán)境控制石英的變形機(jī)制，我們的觀察結(jié)果顯示其發(fā)生系統(tǒng)性的改變(圖7)。因此，我們推斷說(shuō)明康定雅拉河段糜棱巖抬升過(guò)程中，隨著變形溫度的降低，變形機(jī)制也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致石英顆粒細(xì)?；?，進(jìn)而發(fā)生應(yīng)變局部化(Xia and Platt, 2018)，在應(yīng)變集中的細(xì)粒化顆粒域?yàn)橹胁康貧た焖倌Σ粱婆c高應(yīng)力釋放提供了依據(jù)(劉俊來(lái), 2017)，可能進(jìn)一步引發(fā)微地震在康定雅拉河段的發(fā)生。

圖7 雅拉河斷裂帶花崗糜棱巖樣品中動(dòng)態(tài)重結(jié)晶石英顆粒粒徑和CPO特征(樣品YL-4、YL-5、YL-6)

3.3 石英Ti溫度計(jì)的分析結(jié)果

石英Ti溫度計(jì)可定量化確定巖石韌性變形過(guò)程中的變形溫度，精度可達(dá)±5℃(Wark and Watson, 2006)，EPMA可用來(lái)測(cè)量石英中Ti的含量(Zhangetal., 2020)，這大大拓寬了石英Ti溫度計(jì)的應(yīng)用范圍。石英中Ti的濃度不僅受控于溫度，TiO2的活度(αTiO2)對(duì)溫度計(jì)算結(jié)果也起到制約作用，因樣品中金紅石的出現(xiàn)，表明Ti元素已達(dá)到飽和，此時(shí)αTiO2近似為1(Kidderetal., 2012)。此外，隨著壓力的升高，石英中Ti的含量會(huì)系統(tǒng)性降低(Wark and Watson, 2006)，所以使用石英Ti溫度計(jì)需要對(duì)糜棱巖所處的壓力進(jìn)行估算。巖石圈中地溫梯度、物質(zhì)組成等在空間和時(shí)間上具有復(fù)雜多樣性，然而系統(tǒng)的研究顯示巖石圈中的地壓梯度近似為靜巖壓力(胡寶群等, 2003)，因此當(dāng)上地殼密度為2700kg/m3，假設(shè)變形發(fā)生在地殼10～20km深處，地壓力約為2.7～5.5kbar。

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的測(cè)試得出樣品YL-4中石英Ti濃度從10.19×10-6～56.94×10-6不等(圖8、附件二)，根據(jù)公式(Zhangetal., 2020)，估算溫度范圍為455.90～658.53℃。大量發(fā)育細(xì)粒化的YL-6樣品，其Ti濃度含量從11.37×10-6～16.16×10-6(圖8)，變形溫度范圍為464.06～646.14℃，誤差范圍為20℃。

圖8 雅拉河斷裂帶糜棱巖GBM重結(jié)晶石英顆粒原位Ti濃度分析

前人的研究顯示發(fā)育GBM變形的石英顆粒才能采用石英Ti溫度計(jì)計(jì)算變形溫度(Law, 2014)。本研究通過(guò)精細(xì)的石英顆粒大小統(tǒng)計(jì)和對(duì)應(yīng)的石英中Ti元素的含量發(fā)現(xiàn)(附件二)：我們測(cè)試的顆粒粒徑約在45～437μm之間，對(duì)應(yīng)的Ti的含量17×10-6～56×10-6，整體上呈近似正相關(guān)性。為了對(duì)比不同溫度計(jì)的差異，我們對(duì)三種Ti溫度計(jì)進(jìn)行投圖(圖9)，最終估算GBM的變形溫度在520～620℃之間，與滑移系及CPO估算的變形溫度相近。據(jù)前人獲得康定地區(qū)地溫梯度約～30℃/km(Zhangetal., 2017)，因此最終確定康定段花崗質(zhì)糜棱巖高溫GBM變形深度為18～22km。

圖9 雅拉河斷裂帶糜棱巖(樣品YL-4、YL-6)溫度-壓力-Ti濃度-粒徑統(tǒng)計(jì)(據(jù)Thomas et al., 2010; Huang and Audétat, 2012; Zhang et al., 2020)

3.4 石英的古應(yīng)力計(jì)計(jì)算結(jié)果

石英在變形過(guò)程差應(yīng)力和新生石英粒徑具有負(fù)相關(guān)性，據(jù)此提出了石英重結(jié)晶顆粒尺寸壓力計(jì)(Luton and Sellars, 1969)。在過(guò)去十多年的研究當(dāng)中，學(xué)者們通過(guò)EBSD實(shí)驗(yàn)測(cè)量的重結(jié)晶粒徑來(lái)定量化計(jì)算古應(yīng)力大小(Twiss, 1977; Stipp and Tullis, 2003; Stippetal., 2006; Shimizu, 2008; Holyoke and Kronenberg, 2010; Crossetal., 2017)。但是該壓力計(jì)僅適用于位錯(cuò)蠕變導(dǎo)致的細(xì)?；氖㈩w粒的差應(yīng)力計(jì)算，即穩(wěn)態(tài)變形過(guò)程中的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶顆粒的計(jì)算(Crossetal., 2017)。本文采用的計(jì)算的公式為(Crossetal., 2017)(公式4)：

D=104.22±0.51·σ-1.59±0.26

(4)

石英的粒徑為EBSD數(shù)據(jù)處理后得到的粒徑，本文分別統(tǒng)計(jì)了選區(qū)內(nèi)的最大粒徑、 最小粒徑和峰值粒徑， 其中峰值粒徑計(jì)算的差應(yīng)力為中心值，最大最小粒徑為誤差(圖7)。值得注意的是，當(dāng)粒徑<10μm時(shí)，細(xì)密顆粒常發(fā)生顆粒邊界滑移(Rutter, 1995)，這一作用可能導(dǎo)致計(jì)算的古應(yīng)力誤差較大。數(shù)據(jù)顯示石英大顆粒區(qū)域(GBM)的石英顆粒粒徑的峰值在15.84～22.39μm的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的峰值差應(yīng)力在63.82～79.34MPa之間，中顆粒區(qū)域(SGR)的石英顆粒粒徑的峰值在3.35～7.94μm的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的峰值差應(yīng)力在88.40～169.69MPa之間，小顆粒區(qū)域(BLG)的石英顆粒粒徑的峰值在3.35～7.94μm的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的峰值差應(yīng)力在122.51～210.80MPa(平均值為166.66MPa)之間。

3.5 地殼強(qiáng)度剖面及破裂莫爾圓

本文通過(guò)對(duì)糜棱巖EBSD精細(xì)掃描及數(shù)據(jù)處理，獲得了重結(jié)晶顆粒的粒徑、差應(yīng)力大小(圖10)、變形溫度，最終得到不同應(yīng)變區(qū)域重結(jié)晶石英顆粒的差應(yīng)力及溫度條件(見(jiàn)附件三)。投圖結(jié)果顯示隨著新生石英顆粒粒徑的減小(差應(yīng)力的增大)，其記錄的變形溫度也在相應(yīng)的降低(圖10)。利用這些參數(shù)，應(yīng)用石英流變學(xué)公式(公式5，表1為流變學(xué)參數(shù))(Hirthetal., 2001) 定量化計(jì)算了康定雅拉河段糜棱巖的深部流變律特征、獲取該地區(qū)地殼強(qiáng)度剖面(圖11)，應(yīng)力強(qiáng)度剖面可進(jìn)一步用來(lái)計(jì)算區(qū)域的脆韌性轉(zhuǎn)化峰值應(yīng)力、上地殼的彈性強(qiáng)度(Behr and Platt, 2011)以及下地殼的石英粘性流變學(xué)行為(Carteretal., 1976)。

表1 流變學(xué)參數(shù)

圖10 雅拉河斷裂帶糜棱巖(樣品YL-4、YL-5、YL-6)石英粒徑與剪切變形溫度曲線圖

圖11 雅拉河斷裂帶地殼應(yīng)力與深度剖面

(5)

上地殼的巖石無(wú)先存破裂面時(shí)，其強(qiáng)度遵循庫(kù)侖(Coulomb)摩擦破裂準(zhǔn)則，剪應(yīng)力(τ)通過(guò)摩擦系數(shù)(μ)與有效正應(yīng)力線性相關(guān)(公式6)(Sibson, 1983)，當(dāng)有現(xiàn)存破裂面時(shí)遵循拜爾萊定律(ByerLee’s Law)(見(jiàn)公式7)，未變形花崗巖的摩擦系數(shù)為0.85(Byerlee, 1978)。上地殼的應(yīng)力與深度的關(guān)系我們參考地質(zhì)力學(xué)所實(shí)測(cè)剖面(任洋等, 2021)，由于地殼應(yīng)力測(cè)量只有<2km的數(shù)值，因此本文對(duì)其測(cè)量值進(jìn)行了線性外延，根據(jù)實(shí)測(cè)上地殼應(yīng)力深度實(shí)際值SH=22H+4.47(SH上地殼地應(yīng)力，單位MPa，H地殼深度，單位km)符合線性變化，由此得到康定雅拉河上地殼地應(yīng)力曲線(圖11)。

τ=σ0+μσN

(6)

庫(kù)侖破裂摩擦準(zhǔn)則。τ剪應(yīng)力，σ0材料內(nèi)聚強(qiáng)度，μ摩擦系數(shù)，σN有效正應(yīng)力。

τ=tanφ·σN

(7)

拜爾萊定律。τ剪應(yīng)力，φ滑動(dòng)摩擦角，σN有效正應(yīng)力。

下地殼的巖石為塑性變形，巖石強(qiáng)度受控于應(yīng)變速率，溫度和石英晶粒大小，與變形機(jī)制有關(guān)(例如位錯(cuò)蠕變、擴(kuò)散蠕變)(Brace and Kohlstedt, 1980)。圖10采用10-15～10-12(s-1)應(yīng)變速率進(jìn)行投圖，詳見(jiàn)公式(5)。將石英集合體不同應(yīng)變機(jī)制下，即不同變形深度及溫度的數(shù)據(jù)點(diǎn)投圖，最終構(gòu)建康定雅拉河段糜棱巖地殼強(qiáng)度剖面(圖11)。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)康定段糜棱巖應(yīng)變速率范圍6.08×10-13～1.62×10-11s-1，平均為10-13s-1左右(圖11)且與不同上地殼滑動(dòng)摩擦系數(shù)曲線交于不同深度及差應(yīng)力處(表2)。通過(guò)差應(yīng)力-變形溫度投圖發(fā)現(xiàn)(圖11)，我們獲得差應(yīng)力并未達(dá)到拜爾萊提出的μ=0.85摩擦系數(shù)的破裂所需的差應(yīng)力大小，這可能存在花崗巖的弱化。并且通過(guò)圖示可知康定段雅拉河斷裂帶應(yīng)變速率約為10-13s-1，脆韌性轉(zhuǎn)化帶地殼強(qiáng)度約為145.45MPa，處于12.51km深度。

表2 地殼應(yīng)變速率10-14～10-12s-1與地殼摩擦滑動(dòng)系數(shù)μ=0.85、0.383直線相交于不同差應(yīng)力及地殼深度

4 討論

經(jīng)歷韌性到脆性持續(xù)變形的巖石，可以為我們提供真實(shí)的地殼應(yīng)力剖面，從而幫助我們提供韌脆性轉(zhuǎn)換帶的差應(yīng)力信息、理解巖石弱化機(jī)制及深部發(fā)震機(jī)制等(Behr and Platt, 2011)。本文選取鮮水河康定雅拉河段糜棱巖帶開(kāi)展精細(xì)的巖石物理學(xué)研究，通過(guò)利用斷層的實(shí)測(cè)滑移速率對(duì)比流變學(xué)計(jì)算的應(yīng)變率，來(lái)討論康定段糜棱巖巖石強(qiáng)度；進(jìn)而通過(guò)破裂點(diǎn)的計(jì)算來(lái)約束斷層帶的脆性破裂行為，例如斷層的實(shí)際摩擦系數(shù)等，這些基本的參數(shù)對(duì)斷裂帶的發(fā)震機(jī)制研究具有重要的價(jià)值。

4.1 鮮水河康定雅拉河段的脆韌性轉(zhuǎn)換深度

鮮水河斷裂帶康定雅拉河段具有最高無(wú)震滑動(dòng)速率10～19.8mm/yr(Baietal., 2018; Qiao and Zhou, 2021)。假設(shè)康定雅拉河段的活動(dòng)斷層寬度為0.1～1km，那么可知其走滑的應(yīng)變速率為5×10-13～6.3×10-13s-1。康定雅拉河段通過(guò)InSAR數(shù)據(jù)和地貌與通過(guò)流變率計(jì)算獲得的應(yīng)變速率基本在一個(gè)數(shù)量級(jí)上(10-13s-1)，這說(shuō)明我們通過(guò)巖石記錄獲得的差應(yīng)力及溫度關(guān)系在合理的范圍值內(nèi)(圖11)，也即巖石薄片中觀察到應(yīng)變機(jī)制可以代表鮮水河斷裂帶康定雅拉河段深部的應(yīng)變機(jī)制。

根據(jù)康定段巖體地殼強(qiáng)度曲線可知康定段應(yīng)變速率范圍為6.08×10-13～1.62×10-11s-1，與拜爾萊定律(μ=0.85)交于地下8.80～12.50km，206～266MPa，與實(shí)測(cè)地應(yīng)力剖面(μ=0.383)交于地下11.11～14.25，129～161MPa(表2)。據(jù)此可以看出，巖體發(fā)生弱化，使得巖體強(qiáng)度降低，脆韌性轉(zhuǎn)化帶深度增大，最終確定康定段巖體脆韌性轉(zhuǎn)化帶深度為12.5±2.5km。與世界上其他類(lèi)似方法計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)相比較，指示的脆韌性轉(zhuǎn)化帶的剪切應(yīng)力約為100～110MPa(地溫梯度為30～40℃/km時(shí)，μ=0.85)，所處深度約為8～12km(Behr and Platt, 2014)，這與本文獲得的康定雅拉河巖石強(qiáng)度理論值為206.06MPa，處于9.80km，剪應(yīng)力115.15MPa可類(lèi)比(計(jì)算過(guò)程見(jiàn)電子版附件五)。

此外通過(guò)流變律投點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際數(shù)據(jù)值沒(méi)有像預(yù)期一樣沿著一條單一的應(yīng)變速率曲線演化，而是橫跨了幾條應(yīng)變速率曲線。有前人研究也曾發(fā)現(xiàn)在變質(zhì)核雜巖中，脆韌性轉(zhuǎn)換帶附近巖石強(qiáng)度上升，溫度降低，應(yīng)變開(kāi)始更多地發(fā)生局部化，應(yīng)變速率高，導(dǎo)致在越來(lái)越窄的區(qū)域聚集越來(lái)越多的應(yīng)變，最終形成脆性斷層(Gessneretal., 2007)。我們推測(cè)鮮水河斷裂帶康定雅拉河段糜棱巖也發(fā)生了類(lèi)似的冷卻過(guò)程，從深部低差應(yīng)力高應(yīng)變速率演變到淺部更大的差應(yīng)力和更低的應(yīng)變率，即巖石在剝蝕上升的過(guò)程中，可能由于地溫梯度的改變(Liuetal., 2017)，導(dǎo)致巖石的差應(yīng)力和應(yīng)變所處的溫度的比值發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)變速率的改變。

4.2 鮮水河康定雅拉河段的弱化證據(jù)及機(jī)制

圖12 雅拉河斷裂帶破裂摩爾圓

4.3 鮮水河斷裂帶康定雅拉河段弱化對(duì)發(fā)震的啟示

對(duì)于康定段糜棱巖來(lái)說(shuō)，深部巖體以位錯(cuò)蠕變變形為主(圖4d, f)，糜棱巖的抬升過(guò)程中，由于溫度的降低，動(dòng)態(tài)重結(jié)晶作用導(dǎo)致了大顆粒石英的細(xì)粒化，SPO逐漸增強(qiáng)，礦物呈拉長(zhǎng)定向(圖4b, e)，偶見(jiàn)石英條帶，在石英顆粒最細(xì)小的區(qū)域，發(fā)育顯微破裂，這記錄了典型的應(yīng)變局部化(劉俊來(lái), 2017)。地殼層次上應(yīng)變局部化，常常伴隨著巖石強(qiáng)度的降低、高的應(yīng)變積累以及局部化應(yīng)變速率的提高(Read, 1984)。由于細(xì)?；饔脼橹械貧r石重結(jié)晶作用的結(jié)果，是糜棱巖化過(guò)程中最為重要的特點(diǎn)，也是引起應(yīng)變局部化和弱化的主要因素(Xia and Platt, 2018)。所以根據(jù)顯微構(gòu)造記錄我們認(rèn)為康定段糜棱巖因位錯(cuò)蠕變引起的細(xì)?；饔茫罱K導(dǎo)致的巖體弱化可能為康定段摩擦系數(shù)較低的主因。

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，2014年11月22日16時(shí)55分的6.3級(jí)康定地震的震源深度為14.6km(USGS)，1972年4月8日康定5.2級(jí)地震震源深度為15km(見(jiàn)電子版附件四)，這兩次地震和我們計(jì)算的脆韌性變形轉(zhuǎn)換深度12.5±2.5km相吻合。由此推測(cè)康定雅拉河段糜棱巖位錯(cuò)蠕變向脆性變形的過(guò)渡帶是該區(qū)域發(fā)震帶，由于較低的變形溫度，位錯(cuò)蠕變導(dǎo)致的細(xì)?；沟脦r石強(qiáng)度降低，導(dǎo)致應(yīng)變?cè)诿永鈳r的細(xì)粒化部位發(fā)生局部化，使得應(yīng)力失穩(wěn)，無(wú)法聚集較大的差應(yīng)力，康定雅拉河段可能不易發(fā)生Ms 7.0以上的強(qiáng)震。

5 結(jié)論

依據(jù)精細(xì)的糜棱巖薄片顯微構(gòu)造觀察及巖石物理學(xué)計(jì)算，我們獲得了鮮水河斷裂帶康定雅拉河段的以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)通過(guò)差應(yīng)力-深度剖面，區(qū)域應(yīng)變速率及通過(guò)流變學(xué)反推的應(yīng)變速率量級(jí)均為10-13s-1，

(2)實(shí)測(cè)的地應(yīng)力剖面線與10-13s-1應(yīng)變速率交點(diǎn)于145.45MPa，12.51km，顯示雅拉河斷裂脆韌性轉(zhuǎn)化帶巖石強(qiáng)度約為145.45MPa，這符合石英古應(yīng)力計(jì)估算的結(jié)果。

(3)巖體的臨界庫(kù)倫摩擦角為20.98°摩擦系數(shù)為0.383，與拜爾萊定律摩擦系數(shù)為0.85相比康定雅拉河段糜棱巖發(fā)生了明顯的弱化，導(dǎo)致高應(yīng)力無(wú)法累積，這可能和位錯(cuò)蠕變導(dǎo)致的細(xì)?；嘘P(guān)。

(4)應(yīng)變速率10-13s-1對(duì)應(yīng)的脆韌性轉(zhuǎn)化帶深度約為12.5±2.5km，對(duì)比康定地區(qū)2014年地震平均深度(14.8km)發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算得出的脆韌性轉(zhuǎn)換的深度和InSAR計(jì)算的閉鎖深度以及發(fā)震深度相吻合。

致謝感謝中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)所李海兵研究員、李超博士、吳瓊博士，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)韓寧博士、張巖巖碩士在野外和室內(nèi)工作中給予的諸多幫助；衷心感謝西北大學(xué)董云鵬教授、北京大學(xué)張波副教授及本刊編輯對(duì)本文提出的寶貴建設(shè)性建議及意見(jiàn)，使本文質(zhì)量得以提升。

Behr WM and Platt JP. 2011. A naturally constrained stress profile through the middle crust in an extensional terrane. Earth and Planetary Science Letters, 303(3-4): 181-192

Cross AJ, Prior DJ, Stipp M and Kidder S. 2017. The recrystallized grain size piezometer for quartz: An EBSD-based calibration. Geophysical Research Letters, 44(13): 6667-6674

圖1 YL-4-1顯微構(gòu)造及YL-4-1 Ti濃度顆粒

2.YL-4-2、YL-4-3、YL-4-4實(shí)驗(yàn)選區(qū)

圖2 YL-4-2、YL-4-3、YL-4-4顯微構(gòu)造

3.YL-5實(shí)驗(yàn)選區(qū)

圖3 YL-5顯微構(gòu)造

4.YL-6實(shí)驗(yàn)選區(qū)

圖4 YL-6實(shí)驗(yàn)區(qū)域

附件二 Ti濃度及不同溫度計(jì)計(jì)算所得溫度

注：溫度1，2，3分別據(jù)Zhang et al. (2020)；Huang and Audétat (2012)；Thomas et al. (2010)溫度計(jì)

附件三 粒徑大小及溫壓環(huán)境數(shù)據(jù)

樣品號(hào)粒徑應(yīng)力應(yīng)力誤差溫度溫度誤差深度深度誤差(μm)(MPa)(℃)(km)應(yīng)變速率YL-4-47.9122.581.2350.050.011.71.72.5×10-13YL-5-25.6152.2106.2350.050.011.71.76.1×10-13YL-6-44.0189.1109.8330.070.011.02.36.1×10-13YL-6-56.7136.638.0380.050.012.71.71.3×10-12YL-6-63.4210.8112.2350.050.011.71.72.2×10-12YL-5-113.388.431.1450.050.015.01.72.5×10-12YL-5-34.7169.759.8450.050.015.01.73.4×10-11YL-5-47.9122.985.8450.050.015.01.79.4×10-12YL-6-19.4109.976.6500.0100.016.73.32.6×10-11YL-6-24.7169.7112.4450.050.015.01.73.4×10-11YL-6-311.298.665.3430.050.014.31.72.1×10-12YL-5-313.388.442.4450.050.015.01.72.5×10-12YL-4-122.463.842.3580.0100.019.33.32.1×10-11YL-4-218.871.247.2550.050.018.31.71.6×10-11YL-4-315.879.360.0550.050.018.31.72.5×10-11

附件四 震源深度統(tǒng)計(jì)表

發(fā)震時(shí)刻經(jīng)度(°)緯度(°)深度(km)震級(jí)(Ms)發(fā)震時(shí)刻經(jīng)度(°)緯度(°)深度(km)震級(jí)(Ms)1973/2/7100.931.42051973/2/6100.731.3117.91972/9/29101.830.4185.71972/9/29101.730.5165.61972/9/27101.730.4155.61972/4/8101.929.5205.22014/11/25101.7530.2165.92014/11/22101.6830.29206.42011/4/10100.831.28105.42010/4/27101.4530.6852008/2/26102.0430.13224.92003/12/2101.2930.873252002/11/2599.8230.9304.82002/8/899.8330.84295.42001/2/23101.1429.552462001/2/14101.1529.43334.91989/6/9102.3829.34951989/3/1102.4931.51351989/1/18100.130.06315.21988/6/2101.4930.61951986/8/6100.8529.3115.51981/1/23101.1131.01126.91975/1/15101.829.5256.21974/6/1599.931.61351973/9/9100.131.6205.81973/2/7100.531.6206

附件五 計(jì)算公式及代碼

1.走滑型斷裂帶上地殼強(qiáng)度計(jì)算

Byerlee’s Law:τ=μ×σn

σ2=ρgh(1-λ)

σ1-σ3=2σ2sinφ

2.中上地殼流變律計(jì)算

logA(MPa-3·s-1)Qdis(J·mol-1)R(J·mol-1·K-1)ndisfH2O(MPa)mρ(kg/m3)-11.2±0.6135±158.314437MPa12700

Origin代碼：((-1.35*10^5/(ln((1/37)*(x^-4)*(10^-3.8))*8.314))-273.15)/25

3.破裂摩爾圓

Matlab代碼：

1%%繪制理論值應(yīng)力摩爾圓

x0=177.552;

y0=0;

r=115.15;

theta=0:pi/50:2*pi;

x=x0+r*cos(theta);

y=y0+r*sin(theta);

axis square;

hold on

%%繪制Byerlee’s定律

x1=0:0.100:500;

y1=0.85*x1

plot(x1,y1)

%設(shè)置Y軸的數(shù)據(jù)顯示范圍

hold on;

2%設(shè)置實(shí)際值應(yīng)力摩爾圓

x2=202.662;

y2=0;

r=72.725;

theta=0:pi/50:2*pi;

x=x2+r*cos(theta);

y=y2+r*sin(theta);

axis square;

hold on

%%繪制實(shí)測(cè)摩擦系數(shù)

x3=0:0.100:500;

y3=0.383*x1

plot(x3,y3)