韧性剪切带内的构造岩

韧性剪切带内岩石由于强烈地韧性变形，使原岩的结构、构造和矿物成分发生改变，形成一种与原岩特征明显不同的动力变质岩石，称为变质构造岩(杨振升等，2008)。

对于韧性剪切带内构造岩的研究起始于糜棱岩，但随着研究的深入逐渐发现，对于地壳中不同构造层次或不同变形环境下的韧性剪切带而言，其间构造岩的组构特征和变质矿物组合差异很大，糜棱岩的定义并不完全适合这些不同类型的变质构造岩。由此出现了变晶糜棱岩、变余糜棱岩、高温糜棱岩、糜棱片岩、糜棱片麻岩、构造片麻岩和构造片岩等许多不同术语，也出现了一些分类方案。杨振升等(2007)在此研究基础上，对这些分类方案进行了梳理，并结合多年来的研究成果，将韧性剪切带中变质构造岩分为构造片麻岩系列、构造片岩系列和糜棱岩系列(表10-2)。

表10-2 变质构造岩分类表

续表

(据杨振升等，2008)

(一)糜棱岩类型及其特征

Lapworth(1885)最初用糜棱岩来描述苏格兰高地莫因断层中细粒薄纹层岩石——一种细粒的具强烈叶理化的岩石，是在脆性破碎和研磨作用下形成的。后来 Christie(1960)发现了莫因断层中的糜棱岩普遍发育重结晶现象，但没有打破糜棱岩为脆性变形产物的观点，认为是后构造重结晶所致。直到20世纪70年代，各种测试技术(如电子探针、透射电镜、高温高压实验)的发展，理论研究的深入和模拟试验研究工作的加强，对糜棱岩的显微构造、组构等特征及成因机制等才有了新的认识。1981年在美国加州召开的关于“糜棱状岩石的意义及成因”的Panrose国际会议，对糜棱岩的显微构造、变形机制、形成条件及命名原则等进行了广泛讨论，提出确定糜棱岩的三个基本特征：①粒度减小，尽管在原岩不可能见到的情况下要证明这一点是困难的；②出现在一个相当狭窄的带内，尽管这个带有的宽度可达几万米；③岩石中出现强烈的叶理构造(流动构造)和线理构造，在大多数情况下这种构造是由于应变集中而形成的。所以，糜棱岩应该指具有上述三种特征，且具有塑性变形，很少或没有显微破裂作用的岩石。

1糜棱岩中常见的显微组构

在糜棱岩中，除十分发育的糜棱叶理和拉伸线理外，还有一些典型的显微组构。

(1)残斑和基质

残斑：也称为碎斑，为糜棱岩化过程中岩石强烈地细粒化后残留的矿物颗粒。在一些糜棱岩中，呈透镜状、扁豆状乃至丝带状，反映了相对塑性变形的特征，此时可称之为残斑(图10-31B)。而在另外一些糜棱岩中，可以呈不规则粒状，内部经常出现一些脆性破裂面，如果残斑内一组显微剪切破裂发生了滑动，在残斑颗粒边界上形成了类似阶步形态，称之为剪切阶步结构，可以作为运动方向判别标志，此时可称之为碎斑(图10-31A)。

基质：为糜棱岩化过程中细粒化的矿物颗粒，大多数为位错蠕变和动态重结晶的产物，也有部分矿物为动力变质作用过程中矿物转变形成的，如角闪石转变为黑云母或绿泥石。

在糜棱岩中，残斑(碎斑)和基质的含量或比例反映了剪切应变的强度，也是进一步划分糜棱岩类型的重要依据。

(2)核幔结构

大的变形晶体(核)被其重结晶的细小晶粒(幔)所环绕的一种显微构造，称之为核幔结构(图10-32)，在糜棱岩中很常见，但发育程度不同。变形晶体核实际上也是残斑，其内部应变效应通常不均匀，中心部位发育波形消光、变形带、变形纹等晶内应变组构，在边缘部位则发育一些细小的、位相差不大的亚晶粒。再向外侧，则是通过亚晶聚集而增大位相差和晶界迁移方式逐渐发育而成的动力重结晶小晶粒(新晶粒)，这些重结晶的小晶粒表现为大角度晶界(位向差大于12°)分隔开的一些无应变的小晶粒，具等粒结构，其形态为各向等长或微透镜状，以集合体的形式围绕变形晶体发育构成“幔部”。

图10-31 花岗质糜棱岩中的残斑(碎斑)和基质特征

图10-32 花岗质初糜棱岩中丝带状石英残斑及周围的动态重结晶颗粒组成的核幔结构

核幔结构是动态重结晶作用的结果。动态重结晶是指在较高温度下，变形与重结晶同时进行的过程。动态重结晶形成的新晶粒的粒度，只决定于热变形时的流变应力，而与变形温度无关。在动态重结晶作用过程中，随着应变量的增加，幔部也逐渐向核部扩展，直至完全取代整个残余的变形晶粒。所以，糜棱岩的细粒化主要是通过动态重结晶过程完成的。

(3)拉长颗粒和拔丝结构

矿物颗粒的压扁拉长是糜棱岩的典型特征之一。随着应变的增加，矿物颗粒逐渐压扁拉长，轴比(X：Z)也随之增大，当轴比(X：Z)超过10：1时，称之为拔丝结构。

拔丝结构多出现在长英质糜棱岩中，表现为石英颗粒的强烈压扁拉长，乃至形成拔丝结构。形成拔丝结构的石英颗粒也称之为丝带状石英，丝带状石英内部常常出现各种晶内应变组构，如波状消光、带状消光(变形带)、变形纹、亚晶粒等，反映了位错蠕变的结果。

(4)波状消光、带状消光、变形纹、扭折带、机械双晶等晶质塑性变形现象

晶质塑性变形：主要指岩石变形过程中，由位错滑移、位错攀移、动态恢复和动态重结晶作用等晶质塑性变形机制形成的显微构造变形现象，发育于变形晶体中。

波状消光：指在正交偏光显微镜下矿物中显示的一种不均匀消光现象，转动载物台时，消光影呈扇形或不规则状连续地扫过矿物颗粒，消光界面不显著。消光影的连续变化表明，矿物内不同部位的消光方位出现略有规律的偏差，这是由于过量的位错引起晶格扇状或不规则状畸变的结果。

带状消光：也称变形带，指正交偏光显微镜下矿物中显示的一种带状消光现象。与波状消光不同的是，波状消光的变化是连续的、渐变的；而带状消光的矿物中，不同消光区是截然的、突变的。主要是应力导致的晶格位错的运动形成有规则的位错壁，由位错壁分割成不同的消光区域导致的。

变形纹：指矿物晶体内细窄平直的或状的薄纹层，厚约01～2μm，它一般不切穿矿物晶粒，其折射率和双折射率与主晶略有不同，消光位与主晶也稍有差异，偏移约1°～3°，在正交偏光下表现为类似聚片双晶那样的相间消光的亮线纹，可以与带状消光带呈高角度伴生，有时沿变形纹可以有呈面状排列的气泡或小包裹体，这时也叫勃姆纹(Böehm Lamellae)。变形纹在石英中最为常见，有时在斜长石、辉石和橄榄石中也能见到。变形纹可以是有如下形式引起的：①高位错密度的无气泡带之间的低位错密度高气泡含量带；②都不含气泡高位错密度与低位错密度相间的片状区；③拉长的亚颗粒。总之，变形纹是一种比较复杂的变形现象，但均是由晶内位错滑移产生的。

扭折带：指矿物中的标志面(如解理面、双晶面等)发生尖棱状弯曲，而彼此间又未失去内聚力的现象，常常出现在云母、方解石、斜长石等具有解理、双晶的矿物中，不同的矿物出现扭折现象的温压条件不同。扭折带是由位错滑移和位错攀移产生的位错排列引起的，扭折带边界则是晶格中有规律排列的位错壁。

(5)亚晶粒

在正交偏光显微镜下，矿物颗粒内分成许多消光位有微弱差异的、有规则界线的消光区，而在单偏光镜下仍是一个颗粒，这种现象称为亚晶粒化，其中具有不同消光位的部分称为亚晶粒。亚晶粒是由恢复过程中位错的攀移、交滑移产生的位错壁多边形化的结果，在此过程中，位错壁两侧的晶格发生小角度的偏转，这样一个晶体就会分成若干晶格方位不同的区域，这些区域就是亚晶粒。

(6)动态重结晶颗粒

指变形过程中形成的新颗粒，可以通过不同的机制形成：由膨凸成核或双晶成核重结晶、亚晶粒旋转重结晶、颗粒边界迁移重结晶。动态重结晶颗粒粒度细小，形态不规则，边界呈锯齿状，由于动态重结晶过程是消耗位错，降低位错密度的过程，新生成的动态重结晶颗粒内通常无位错或位错密度极低，因而没有波状消光、带状消光、亚晶粒等应变现象。

(7)静态重结晶新颗粒

动态重结晶新形成的新晶粒边界不规则，自由能高，不稳定，当应变终止或逐渐减小时，如果岩石仍处于高温或流体含量较高的环境中，动态重结晶颗粒的弯曲边界就会逐渐变直，颗粒粒径也会逐渐增大，使矿物的表面能降低到最少，以达到稳定，这一过程称之为静态重结晶作用。其结果是矿物颗粒的截面呈多边形，多为六边形。三个矿物边界交会处形成的三个角近于相等(约120°)的三连点。

(8)晶内显微破裂

在一些复成分的糜棱岩中，一些刚性矿物内通常发育有晶内显微破裂，这些破裂仅限于晶体内部。如长英质糜棱岩中，尽管石英颗粒常常表现出晶质塑性变形，但长石内经常发育各种显微破裂，可以是剪裂隙，也可以是张裂隙，与宏观裂隙相似，是脆性变形的结果。有些斜长石晶体的裂隙中有时充填了钠长石和石英的细颗粒集合体，此时称之为分凝带，为脆韧性变形的结果。

除此之外，糜棱岩中还有一些晶质塑性变形现象，如机械双晶、双晶弯曲、矿物的细颈化及由此形成的石香肠构造等，这些现象都反映了位错蠕变是糜棱岩形成的主导变形机制。位错蠕变过程包括位错滑移、位错攀移、动态恢复和动态重结晶作用过程，其中，位错滑移、位错攀移不仅是导致矿物晶体形态改变而发生塑性变形，也是位错产生的过程，在此过程中如果晶体中位错过多并发生位错缠结的话，进一步变形会导致晶体破裂，形成各种晶内显微破裂，这也是有些矿物颗粒内既有波状消光、带状消光等晶内应变现象，又发生破裂的原因；而动态恢复和动态重结晶则是消除位错、规范位错的过程，由此导致晶质塑性变形和糜棱岩化作用的进一步发生。详细的显微组构特征及变形机制见《变形显微构造手册》(胡玲等，2009)。

2糜棱岩的分类及基本类型

对于糜棱岩的分类，尽管已经有许多划分方案(Sibson，1977；Wise et al，1984；宋鸿林，1986；陈曼云等，1990)，但基本依据和基本分类是一致的，即依据岩石中残斑(碎斑)和基质含量、组构特征，将糜棱岩系列岩石划分为糜棱岩化岩石、初糜棱岩、糜棱岩和超糜棱岩等基本类型(Sibson，1977)，由糜棱岩化岩石到超糜棱岩的演化也正是岩石应变强度逐渐增加的过程。

糜棱岩化××岩：岩石初具糜棱岩结构，基质含量＜10%，原岩结构部分保存。可见矿物晶体定向拉长现象，略具定向排列。常见的显微构造有：波状消光、双晶弯曲及扭折、变形条带和变形纹等，在残斑边缘也可见少量重结晶。岩石中有微弱的不连续糜棱叶理形成。

初糜棱岩：岩石具糜棱结构，残斑占多数，粒径较大，多呈不规则状、眼球状或透镜状，趋于定向排列。基质含量10%～50%，动力重结晶新颗粒增多。残斑(碎斑)可出现破裂或塑性-半塑性变形特征的显微构造，如长石机械双晶及双晶弯曲、扭折，云母褶曲，方解石机械双晶，石英的波状消光及带状消光、亚颗粒等。石英拉长拔丝形成丝带状构造，并常发育核幔结构。岩石中显示较发育的糜棱叶理，有些眼球状初糜棱岩中具有S-C组构。

糜棱岩：岩石具典型的糜棱结构，基质为50%～90%，以动态重结晶颗粒为主，残斑逐渐减少且粒径变小。流动构造明显，不仅具有密集平直的透入性糜棱叶理，而且常发育明显的拉伸线理。残斑和基质常构成残斑旋转结构，并且残斑和基质中普遍发育晶内应变组构。

超糜棱岩：岩石发生糜棱岩化的高级阶段产物。具糜棱结构，基质含量＞90%，残斑少见，岩石中大部分原始矿物已经动态重结晶细粒化，呈纹层状分布，在手标本上显示十分密集的糜棱叶理，叶理面十分平直。

就原岩类型而言，长英质糜棱岩在地壳中最普遍，而且形成于绿片岩相条件下的长英质糜棱岩最典型，具有上述各类糜棱岩的特征。但如果剪切带形成的温压环境较高，动态重结晶的新颗粒就会发生显著的静态恢复、静态重结晶作用，形成多边形的矿物颗粒，各类晶内应变现象也会逐渐消失，有时可见残斑与变斑晶共存的现象，此类在露头或手标本上仍保留着糜棱岩的特征，但显微组构大部分消失的构造岩可称为变余糜棱岩或变晶糜棱岩，此类糜棱岩通常形成于高绿片岩相-低角闪岩相变质环境中。

(二)构造片岩及其特征

构造片岩也是一种产于韧性剪切带内以片状矿物的逐渐发育为特征的构造岩，片理十分发育。与糜棱岩相比，它不以粒度减小为主要特征，而是以矿物转化为特征，具体表现在粒状、柱状矿物或一些泥质碎屑在强烈的韧性剪切变形过程逐渐转化为片状矿物，并逐渐生长、强烈定向形成十分发育的片理。尽管有些发育初期的构造片岩中保留有少量残斑或晶内应变组构，但随着剪切变形的持续发生，岩石中片状矿物逐渐形成并生长定向，各种晶内应变组构消失。很显然，虽然位错蠕变也在构造片岩形成过程中发挥了一定的作用，但不是主要形成机制。因此，有必要将其划分出来，建立一个独立的构造岩类型。

1构造片岩的地质特征

构造片岩多产在变质结晶基底和深成侵入岩中，在一些浅变质地层中也有产出。其中在浅变质地层中主要以层间顺层韧性剪切带的形式产出。在变质结晶基底和深成侵入岩中，构造片岩具有下列特征：

(1)构造片岩在空间上呈线性带的形式产出，许多构造片岩带产于一些规模较大的、长期活动的线性构造带中，叠加在早期构造片麻岩和糜棱岩之上，或者发育在超糜棱岩中，或者产于初糜棱岩中，与早期糜棱岩带或构造片麻岩带的变形强度无关。

(2)构造片岩的岩石类型均与其围岩有关，如果围岩为花岗质岩石，形成白云母(绢云)石英片岩、绿泥白云(绢云)石英片岩，如果围岩为基性岩浆岩或基性变质岩，则形成绿泥阳起片岩、阳起片岩、绿泥片岩。

(3)构造片岩与围岩呈渐变的构造接触关系。对于产于花岗质岩石中的构造片岩，这一构造接触关系表现出两种形式：①从破裂到构造片岩，从块状构造的岩石到构造片岩，从零星的破裂到几组密集的破裂组成的破裂系统最后过渡为构造片岩，其中在密集的破裂面或破裂带中，有片状矿物定向排列(Mancktelow et al，2005)；②从片理化岩石到构造片岩，在构造片岩带的边部形成片理化岩石，片理从稀疏的网脉状，逐渐密集，最后过渡为密集平直的片理。如果构造片岩带叠加在早期的糜棱岩或构造片麻岩之上，弱片理化的岩石中具双峰组构(既有新生片理，又有残余的糜棱叶理)。

(4)在构造片岩带中，发育极好的构造片岩的片状矿物往往呈带状发育，与粒状矿物相间产出，不发育显微应变组构；但发育较差的产于构造片岩带边部的构造片岩往往是显微穿晶裂隙和晶内应变组构(如波状消光、带状消光等)并存，片状矿物定向成网脉状；如果片岩叠加在糜棱岩带之上，则发育有变余糜棱组构。

(5)构造片岩带内常伴有规模不等的石英脉、方解石脉、伟晶岩脉等，有些构造片岩带有含金矿脉形成。

2构造片岩形成的构造环境及形成机制

在构造片岩发育初期，岩石中首先形成穿晶微裂隙和粒间微裂隙，其呈透镜状，并在两端出现分叉(图10-33A)，微裂隙中，有细粒不规则石英和纤细的片状绢云母和绿泥石形成，细粒不规则石英中应变强度较大，可出现波状消光和变形带，显示了强烈变形。随着变形程度的增加，穿晶微裂隙和粒间微裂隙发育，在岩石中呈网状形态，裂隙中绿泥石、绢云母和石英大量形成，并显示明显定向，此时，薄片中表现为新生矿物网带和网带之间的透镜状原岩残块(图10-33B)。之后，网状粒间微裂隙两侧扩张，新生片状矿物和石英不断形成，透镜状原岩残块逐渐减少或消失，新生的绿泥石、绢云母和石英遍及整个岩石(图10-33C)。如果变形作用继续进行，岩石中的片状矿物和粒状矿物则发生明显的分异和定向，从而出现片状矿物条带和粒状矿物条带(图10-33D)，整个过程是一个粒状、柱状矿物向片状、纤状矿物转化的过程，原岩中的斜长石、正长石、角闪石、黑云母逐渐消失，新生绢云母、绿泥石逐渐生成。

图10-33 构造片岩形成演化过程示意图

Q—石英；Pl—斜长石；Ab—钠长石；Chl—绿泥石；Ser—绢云母；Cc—方解石

在构造片岩中，显微裂隙和新生矿物并存，微观上显微破裂和宏观上韧性变形共存，明显反映出岩石脆-韧性变形的特征。纵观其形成过程，显微不稳定破裂作用、扩散物质迁移、颗粒边界滑移是其形成的基本机制。而在其中，流体对以上变形机制有着至关重要的影响。

显微穿晶裂隙和显微粒间裂隙是构造片岩带边部岩石中的主要构造特征，这些裂隙明显切割不同类型和方位的矿物，破裂开始都属于剪切和张性破裂，随着应变增强，它们不断聚合、增大，在剖面上和平面上形成网状图案，并被新生的绿泥石、绢云母和石英充填。实际上，这些显微裂隙完全是由穿过不同矿物颗粒或颗粒之间的新生矿物带反映出来的，显微镜下观察表明，显微裂隙与新生矿物几乎同时形成。之外，在一些初始的显微裂隙中，新生成的石英表现出强烈的应变组构，反映出新生矿物形成的同构造性，这种特征与脆性断裂中的碎裂岩系和韧性剪切带中的糜棱岩系有明显的差异。

扩散物质迁移是构造片岩形成的另一种主要变形机制，扩散物质迁移导致的岩石变形是通过高应力部位物质的溶解和低应力部位物质的沉淀而进行的。在构造片岩形成的过程中，物质扩散迁移是在流体的参加下进行的。在此情况下，物质的扩散沿着显微裂隙中的流体薄膜产生，它不仅表现为晶体内部物质的迁出，而且也是流体中某些物质向晶体迁入，由此导致晶体结构发生变化，形成新的矿物相。晶内迁出的物质被流动的流体携带，产生物质的渗透，并在一些扩容带发生沉淀。构造片岩中新生矿物网带不断扩大、合并，透镜状原岩残块不断减小并消失，以及构造片岩带中某些石英脉、钠长石脉和方解石脉的形成即是物质扩散迁移的产物。

构造片岩中的主要矿物有绢云母、绿泥石、绿帘石、石英、方解石、阳起石、黄铁矿等，主要岩石类型有绢云绿泥构造片岩、白云(绢云母)石英构造片岩、绿泥石构造片岩、绿泥阳起石构造片岩等，从其矿物组合来看，构造片岩带的变质作用处于绿片岩相到葡萄石-绿纤石相条件下，变形作用发生在浅部构造层次之中。

(三)构造片麻岩及其特征

与糜棱岩和构造片岩不同的是，构造片麻岩是形成于地壳深部层次韧性剪切带内的构造岩。这类形成于高角闪岩相-麻粒岩相环境下的构造岩通常不具备糜棱岩那样的粒度减小的特征，或者在某些情况下，反而会使变形岩石的粒度变粗。这些特征已被大多数地质学家所发现，所以有些学者将地壳深部剪切带中的构造岩称为糜棱片麻岩(刘喜山，1994)、高温糜棱岩(李树勋等，1996)或强直片麻岩(苗培森，2003)。以杨振升为首的科研团队(1986～1990)在冀东太古宙高级区进行1：5万区域地质调查方法研究时，对不同构造层次或不同变质相的韧形变形带进行了深入研究，将韧性变形带内的构造岩分为两大系列，即糜棱岩系列和构造片麻岩系列，认为构造片麻岩是地壳深部构造层次韧性剪切带变形产物，依据片麻理或片理或条带密度的变化、形态的改变以及矿物的分异程度等可在高级变质岩中识别出构造片麻岩，同时将这种地壳深部变形带填绘在地质图上。近年来，越来越多的学者在应用构造片麻岩的概念。

1构造片麻岩的定义和产出特征

构造片麻岩是地壳深部构造层次由强烈塑性流变、变质作用和部分熔融作用共同作用形成的动力变质构造岩，是一种宏观上具有明显的强塑性变形流变特征而没有明显粒径减小的产于线形构造带内的构造岩。构造片麻岩是经过高温变质变形作用、部分熔融作用改造的岩石，构造片麻岩具有如下的产出特征：

(1)构造片麻岩在空间上呈线状或网状分布，与围岩是渐变过渡关系(围岩为变质深成岩)或呈层状产出，与围岩突变关系(围岩为变质表壳岩)。

(2)岩石中叶理构造(片麻状构造或条纹、条带状构造)十分发育，其中片麻状构造是同构造新生矿物定向生长和定向拉长构成的，而条带状构造主要由变质、变形分异条带、构造置换条带和部分熔融浅色条带构成，对一些叶理密集平直，而无单矿物拔丝的构造岩又可称之为强直片麻岩(苗培森，2003)。

(3)发育大量的剪切变形组构，如S-C组构、A型生长线理、叶理鱼、包体旋转及不对称塑性流动褶皱等，这些特殊的组构要素不仅使之与常见变质岩相区别，而且可以作为判别构造运动方向的标志。

(4)岩石粒度相对比较粗，粒度相对均匀，没有残斑和基质之分，除了同构造贯入的单矿物复晶条带外，多数浅色矿物呈三边平衡结构。少数浅色矿物和部分暗色镁铁质矿物表现出塑性变形、被拉长定向排列、晶内变形组构发育等特征。

(5)构造片麻岩具有花岗变晶结构、旋转组构，变质反应结构及部分熔融结构也常见，显示了变形作用发生地壳深部高温环境中。

(6)部分熔融作用形成的浅色长英质脉体部分约占岩石的5%～50%，沿剪切叶理面整合贯入，同时又卷入了韧性剪切变形。

2构造片麻岩组成及其结构

构造片麻岩形成于地壳深部构造层次，在岩石塑性流动变形过程中伴随有强烈的变质作用和部分熔融作用，其矿物组成十分复杂。根据组成矿物变形特征和相互关系，构造片麻岩由早期残留矿物、同构造新生矿物和熔体三部分组成。①残留矿物，在构造片麻岩中占很少一部分，是变形前原岩组成矿物，多为暗色辉石类和角闪石类，呈被动变形，定向排列，构成典型辉石链结构。②同构造新生矿物主要沿着叶理面定向生长，其组合不仅与原岩成分有关，同时还受变形时的温、压条件控制，记录了变形环境和形成时代等重要的信息。③熔体是构造片麻岩中重要组成部分，由于变形时的温、压相对较高，加上变形时的差应力作用，在构造片麻岩形成过程中岩石发生部分熔融，其熔融组分占构造片麻岩的5%～50%，部分岩石中甚至超过了50%。如熔体组分小于10%时，主要分布在三连点上或矿物边界上，有时形成小的孤立的囊状或管道。如果熔体含量超过10% 时，熔体沿着岩石剪切叶理分布，相互连接最终形成浅色的熔融条带，部分熔融条带在岩石中呈透入性分布。如果熔体组分超过50%，形成典型深熔构造片麻岩，其内悬浮流动组构极为发育，形成典型的L型构造岩。

构造片麻岩具有花岗变晶结构、旋转组构，以及变质反应结构和部分重熔结构，显示了高温条件下部分熔融流动变形特征。最突出的组构特点是大部分构造片麻岩都含有一组极发育的叶理构造，在某些地段，强烈的剪切作用使之表现为明暗相间的条带或条痕状结构。这种特殊组构，在露头或手标本上易与常见的区域变质岩区分。在另一方面，高温的变质结晶作用和重结晶作用，反而使这类岩石在显微镜下，其微观组构特征与区域变质岩几乎没有区别。另外，由于强烈的改造、置换及分异作用，岩石在个别露头上，呈现出层状变质岩系的外貌——假层理构造。但辉石、定向生长的普通角闪石、浅色长英质集合体呈透镜体状平行产出组成的剪切叶理构造，均可证明其具有非层状变质岩系的性质。

3构造片麻岩、糜棱岩、区域变质片麻岩的区别

(1)构造片麻岩和糜棱岩都是经过强变形作用形成的构造岩，表现出强烈应变，但二者的显微组构和变形方式明显不同(表10-2)，造成这种差别的主要原因是构造片麻岩和糜棱岩形成的环境和变形机制的差异。糜棱岩具有典型糜棱结构，岩石粒度变细，矿物晶体表现出明显塑性变形的特征，主要的变形机制是位错蠕变。而构造片麻岩在宏观上表现出强烈塑性流动变形特征，在微观上岩石粒度相对均匀，没有明显细粒化现象，晶内变形组构不发育，三边平衡结构发育，主要变形机制是颗粒流动和扩散蠕变。

(2)构造片麻岩与普通的区域变质片麻岩的区别标志主要是：应变强弱的差异，并导致岩石组构的不同。区域变质片麻岩呈面状分布，尽管在形成过程中存在应力作用，发育片麻理，但是应变不强烈，旋转应变组构、S-C组构和塑性流动组构不发育。而构造片麻岩是高应变产物，在空间上呈线性、层状分布。岩石以发育条纹条带状构造为特征，旋转应变组构、S-C组构和不规则塑性流动褶皱极为发育。

以下塑料种类注塑后需要去应力。

内应力（宏观内应力），即由于材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内的内应力；

内应力（微观内应力），即物体的各晶粒或亚晶粒（自然界中，绝大多数固体物质都是晶体）之间不均匀的变形而产生的晶粒或亚晶粒间的内应力；

内应力（晶格畸变应力），即由于晶格畸变，使晶体中一部分原子偏离其平衡位置而造成的内应力，它是变形物体（被破坏物体）中最主要的内应力。

塑料内应力是指在塑料熔融加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素而响而产生的一种内在应力。内应力的实质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象，这种不平衡构象在冷却固化时不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，这种不平衡构象的实质为一种可逆的高弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能形式贮存在塑料制品中，在适宜的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化，位能转变为动能而释放。当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时，内应力平衡即遭到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。

     残余应力的几大分类：

一、按应力产生的原因分类有：

(1)  热应力       

铸件各部分的薄厚是不一样的，如机床床身导轨部分很厚，侧壁筋板部分较薄，其横向端面如图一所示。铸后，薄壁部分冷却速度快收缩大，而厚壁部分，冷却速度慢，收缩的小。薄壁部分的收缩受到厚壁部分的阻碍，所以薄壁部分受拉力，厚壁部分受压力。因纵向收缩差大，因而产生的拉压也大。这时铸件的温度高，薄厚壁都处于塑性状态，其压应力 使厚壁部分变粗，拉应力使薄壁部分变薄，拉压应力 ，随塑性变形而消失。 铸件逐渐冷却，当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时，压应力使厚壁部分产生塑性变形，继续变粗，而薄壁部分只是弹性拉长，这时拉压应力随厚壁部分变粗而消失。铸件仍继续冷却，当薄厚壁部分进入弹性区时，由于厚壁部分温度高，收缩量大。但薄壁部分阻止厚壁部分收缩，故薄壁受压应力，厚壁受拉应力。应力方向发生了变化。这种作用一直持续到室温，结果在 常温 下厚壁部分受拉应力，薄壁部分受压应力。这个应力是由于各部分薄厚不同。冷却速度不同，塑性变形不均匀而产生的，叫热应力。

在导轨或侧壁的同一个截面内，表层与内心部，由于冷却快慢不同，也产生相互平衡拉压的应力，用类似与上述方法分析，可知在室温下表层受压应力，心部受拉应力，并且截面越大，应力越大，此应力也叫热应力。

(2) 相变应力

常用的铸铁含碳量在28-35%，属于亚共晶铸铁，由结晶 过程可知①：厚壁部分在1153℃共晶结晶时，析出共晶石墨，产生体积膨胀 ，薄壁部分阻碍其膨胀，厚壁部分受压应力，薄壁部分受拉应力。厚壁部分因温度高，降温速度快，收缩快，所以厚壁逐渐变为受拉应力。而薄壁与其相反。在共析(738℃)前的收缩中，薄厚壁均处于塑性状态，应力虽然不断产生， 但又不断被 塑性变形 所松弛，应力并不大。当降到738℃时，铸铁发生 共析转变 ，由面心立方，变为体心立方结构(既γ-Fe变为a-Fe)， 比容 由0124cm3/g增大到0127cm3/g。同时有共析石墨析出，使厚壁部分伸入，产生压应力。上述的两种应力，是在1153℃ 和738℃两次相变而产生的，叫相变应力。相变应力与冷却过程中产生的 热应力 方向相反， 相变应力被热应力抵消。在 共析转变 以后，不再产生相变些力，因此铸件由与薄厚冷却速度不同所形成的 热应力 起主要作用。

(3) 收缩应力(亦叫机械阻碍应力)

铸件在固态收缩时，因受到铸型型芯浇冒口等的阻碍作用而产生的应力叫收缩应力。由于各部分由塑性到弹性状态转变有先有后，型芯等对收缩的阻力将在铸件内造成不均匀的的塑性变形，产生残余应力。收缩应力一般不大，多在打箱后消失。

二、按照 残余应力 平衡范围的不同，通常可分为三种：

（1）第一类内应力，又称宏观残余应力，它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，故其应力平衡范围包括整个工件。例如，将金属棒施以弯曲载荷，则上边受拉而伸长，下边受到压缩；变形超过 弹性极限 产生了塑性变形时，则外力去除后被伸长的一边就存在压应力，短边为张应力。这类残余应力所对应的畸变能不大，仅占总储存能的01%左右。

（2）第二类内应力，又称微观残余应力，它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作用范围与 晶粒 尺寸相当，即在晶粒或 亚晶粒 之间保持平衡。这种内应力有时可达到很大的数值，甚至可能造成显微裂纹并导致工件破坏。

（3）第三类内应力，又称点阵畸变。其作用范围是几十至几百纳米，它是由于工件在 塑性变形 中形成的大量点阵缺陷（如空位、间隙原子、 位错 等）引起的。变形金属中储存能的绝大部分（80%~90%）用于形成点阵畸变。这部分 能量 提高了变形晶体的能量，使之处于热力学不稳定状态，故它有一种使变形金属重新恢复到 自由焓 最低的稳定结构状态的自发趋势，并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。

为什么贝氏体形成速率随温度升高而增大

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贝氏体的强度与贝氏体中铁素体的晶粒大小符合Hall-Petch公式，即贝氏体中铁素体晶粒（或亚晶粒）愈细小，贝氏体的强度就愈高，而且韧性有时还有所提高。

贝氏体中铁素体的晶粒大小主要取决于奥氏体晶粒大小（影响铁素体条的长度）和形成温度（影响铁素体条的厚度），但以后者为主。贝氏体形成温度愈低，贝氏体铁素体晶粒的整体尺寸就愈小，贝氏体的强度和硬度就愈高。·

贝氏体铁素体往往较平衡状态铁素体的碳含量稍高，但一般小于025%。贝氏体铁素体的过饱和度主要受形成温度的影响，形成温度越低，碳的过饱和度就越大，其强度和硬度增高，但韧性和塑性降低较少。

贝氏体铁素体的亚结构主要是缠结位错。随相变温度降低，位错密度增大，强度和韧性提高。随贝氏体铁素体的亚结构尺寸减小，强度和韧性也增高

岩石变形通过晶体内部晶格结构调整或晶内变形来实现，由位错的运动、增殖与组织过程完成。晶质塑性变形过程包括位错滑移、位错攀移、动态恢复与动态重结晶作用过程。

1位错滑移（dislocation glide）

在应力作用下，晶体内位错沿着特定滑移系滑移的结果使得矿物形态发生改变，但内部的晶胞却几乎未变形。对于特定的矿物类型如石英、长石、方解石和橄榄石等，其内部滑移系常常有多个，而且在不同温度和压力等环境条件下，同种矿物晶体内部各种滑移系的作用有所差异。晶体内部滑移系的启动，不仅与外施应力的方向和大小有关，也与该滑移面上的临界分解剪切应力（τc）值的大小有关。产生晶内滑移的条件是作用在滑移面内滑移方向上的剪应力必须超过其临界分剪应力值。临界分剪应力值与变形晶体所处物理化学条件密切相关。

位错滑移主要有两种表现形式：平移滑移和双晶滑移。

平移滑移（translation gliding）又称平移滑动、直移滑动。即晶体的一部分相对于另一部分发生了单位晶格的整数倍滑移（图2-5）。滑移时，角剪切应变发生变化，晶格内部质点排列不变，这样平移滑移后可以使晶体形态发生改变，同时，还可改变矿物集合体形态或结晶学优选方位。这是因为实际矿物中的平移滑移，受诸多因素的制约，如图2-6是设想矿物晶体在拉伸过程中晶体两端固定和不固定的两种情况，如果晶体两端不固定，滑移片可以任意滑动，则是晶体外形发生旋转，而滑移面和滑移向不变，滑移后，晶体只有形态的改变而无光性方位的改变；若两端被固定，晶体不旋转，其滑移面和滑移系却发生了转动，这样变形后的矿物集合体不仅形成了形态优选方位，也形成了光性的优选方位。在光学显微镜下，单个晶体滑移后晶格的方位并不变，不能产生可见的效应，只有在某些特殊情况下，才可以看到滑移线或其他异常条纹，如沿滑移线吸附、充填有杂质等。

平移滑移是晶体塑性变形作用的基本过程，也是变形作用过程中的主要显微构造型式。在差应力作用下的矿物晶体内，因产生时的不均匀性，或因滑移致使具有不均匀性而产生典型的不均匀消光和波状消光。位错平移滑移使得位错呈带状集中，则分别表现为变形纹或变形带。

平移滑移的实质是位错在晶内滑动，若没有遇到障碍，位错最后移出晶体在晶界上形成台阶，在晶面上产生滑移线或滑移带。

双晶滑移（twinning gliding）晶内滑移时，晶体的一部分相对于另一部分滑移的距离为单位晶格的非整数倍（图2-7）。平移滑移时角剪切应变是变化的，而在双晶滑移中，角剪切应变是恒定的，它的大小严格地为双晶的几何要求所决定。双晶滑移同样也是位错在晶内滑移造成的（图2-8）。双晶滑移的结果是造成了相对位移的两侧晶体以滑移面为对称面成镜像对称。由于双晶部分与非双晶部分在物理性质上的不连续，显微镜下可见机械双晶纹，或称变形双晶、次生双晶。双晶滑移也可能产生矿物集合的形态和结晶学优选方位。机械双晶是矿物晶体变形的一种很重要的产物，是鉴别岩石变形及推断岩石变形条件的重要依据之一。当然变形岩石中除了矿物的机械双晶外，还有生长双晶和退火双晶等。

一般地，产生双晶滑移的剪应力值比平移滑移要高许多。因此，只有当矿物不利于产生平移滑移时才产生双晶滑移。不利于产生平移滑移的因素有晶体结构对称性差、矿物滑移系少等，天然变形矿物中常见机械双晶的有长石与方解石，角闪石和辉石中也常见。

双晶滑移是晶体低温变形的重要机制之一，对于方解石晶体内双晶几何特点的研究显示出，双晶的形状、厚度和密度等与变形温度环境及应变速率、应变量有着密切的联系。

2位错攀移（dislocation climb）

刃型位错沿着垂直于滑移面方向上的运动称为位错攀移（图1-5）。位错滑移与位错攀移同时发生的综合作用过程为位错蠕变。位错发生攀移需要一定的驱动能量，温度升高或者流体相的介入都是有利的因素。

3动态恢复作用（dynamic recovery）

动态恢复作用是使变形晶体恢复到无应变状态的作用过程，它是一个促使体系内能降低的过程。受应力作用的矿物晶体内会产生位错，位错在动力和热力平衡的过程中因其高能态而不稳定，受应力作用位错不仅会出现滑移，还会发生攀移（刃型位错）、交叉滑移（螺型位错），进而出现位错的重新排列、叠加、湮灭（异号位错相遇而抵消）等恢复作用，这种过程称为动态恢复作用。在这种情况下，应变主要是由位错滑移引起的，但应变速率则受位错攀移，即恢复作用的控制。当位错增殖引起的内应力增加（硬化）与由攀移等引起的内应力减小（恢复）之间达到动态平衡时，变形进入蠕变也即稳态流动阶段。位错壁、位错列、变形带、亚晶粒等是恢复作用形成的典型微构造型式。

4动态重结晶作用（dynamic recrystallization）

重结晶作用按其驱动力或方式不同，可分为静态重结晶和动态重结晶。前者是在热状态改变时，发生的晶体颗粒在基本上不发生成分改变的情况下出现的颗粒粒度的加大过程。显微构造研究中最关注的是动态重结晶作用，也即在变形过程中的重结晶，是在一定的变形温度、差应力和应变速率条件下，变形晶体内发育的位错逐渐有效地组织，并经过亚晶粒发展形成新生颗粒的基本过程。

一般地，矿物在温度T＞05Tm下变形时，或在达到一定临界应力和较低应变速率的蠕变中都有可能发生动态重结晶。动态重结晶颗粒的成核和生长有以下几种方式：

膨凸重结晶作用（bulging recrystallization）低温条件下，晶体内部的位错和颗粒边界活动性很低。在两个具有不同位错密度的颗粒边界附近，具有较低位错密度的颗粒向着具有较高位错密度的颗粒一侧凸出，并形成新的独立细小颗粒的过程，称为低温颗粒边界迁移或膨凸重结晶作用（Stipp et al，2002；Passchier and Trouw，2005）。膨凸重结晶作用主要发育于具有显著位错密度差异的不同颗粒边界上，颗粒边界的不平整为膨凸作用的发生提供了条件。

对于膨凸重结晶作用的微观机制，目前理解还不十分深入。原因在于，一方面颗粒边界将在膨凸部位从位错密度较低的颗粒逐渐向着位错密度较高的颗粒方向迁移，使得颗粒边界弯曲曲率加大，并最终合并形成一个细小的新生颗粒。另一方面，颗粒边界的膨凸，使得颗粒边界附近局部应力增加，位错密度加大。新生位错沿着某些特殊的方向组织并使得膨凸部位孤立出来，形成细小的新生颗粒。

双晶成核重结晶作用（twinning nucleation recrystallization）在双晶成核重结晶作用过程中，双晶边界的发育和演化起着极其重要的作用。剪切应力的作用在变形晶体内产生了两种效应，即变形双晶和位错。曹淑云等（2007）在对云南点苍山地区的变形角闪石所进行的研究中发现，在脆-韧性转变条件下，角闪石颗粒的动态重结晶作用是由双晶成核作用这样一种特殊的过程完成的。新生的位错在温度的影响下会发生有限攀移，其中一部分向着（100）双晶面攀移并促进双晶作用的进一步发展，另一部分则向着（001）方向攀移，并构成位错壁。在位错攀移过程中，双晶面的存在制约了位错攀移的发展空间（照片2-1），使之难以形成稳态的多边形亚晶粒。新生动态重结晶颗粒的形成是由于受剪切应力制约而沿着双晶面（100）发生旋转，并使边缘部分脱离主晶。在此过程中，与（100）双晶面直交的（001）位错壁起着重要的辅助作用。它们的存在以及沿着该方向位错壁的发展及进一步旋转才使得其围限部分独立出来，并形成针柱状形态的新生颗粒。它们以其形态长轴多数（95%以上）平行排列，并平行于剪切力方向。由于位错攀移作用有限，且其新晶粒径比亚晶粒旋转重结晶粒径小，因此，此种重结晶作用也可以看做是膨凸成核重结晶作用的特例。也许对于方解石、斜长石和角闪石等双晶发育的矿物晶体而言，矿物晶体颗粒的动态重结晶过程中双晶的存在具有重要的意义（Liu et al，2002；曹淑云等，2007；Cao et al，2007），尤其在岩石脆-韧性转变变形环境条件下位错活动范围有限时发生的可能性更大。

亚晶粒旋转动态重结晶作用（subgrain rotation recrystallization）随着较高温度条件下动态恢复作用发展，晶内位错逐渐有效地组织形成位错壁和位错列，并组织形成亚晶粒。在此过程中，零散分布的自由位错和不规则组织的位错逐渐消失、位错密度减小。与此同时亚晶粒的旋转和错向逐渐加强，使相邻亚晶粒之间位向差θ＞12°，亚晶粒边界变成大角度边界，并最终形成与变形主晶结晶方位有显著差异的新晶体颗粒，称为亚晶粒旋转动态重结晶作用。亚晶粒旋转重结晶作用的直接结果，使得相对粗粒的高应变颗粒转化成细小的无应变动态重结晶新晶粒。新晶粒度较变形主晶常低一个数量级以上，在非稳态流动条件下常常有一定的变化。动态重结晶颗粒普遍含有少量自由位错，偶尔也组织构成位错壁，是递进变形作用的结果。

颗粒边界迁移动态重结晶作用（high-temperature grain boundary migration recrystalliza-tion）在非稳态变形条件下，相邻的矿物晶体颗粒常常可以具有不同的应变，表现为含有自由位错的密度差异，从而使得不同晶体颗粒之间具有能态差。此时的颗粒边界是一个不稳定的边界，低位错密度（或低能态）的晶体颗粒将首先吞食高位错密度（高能态）颗粒边界上的位错，并使得颗粒边界向着高位错密度颗粒方向发生迁移。在亚晶粒旋转动态重结晶作用过程的晚期或者后期阶段，新生的无应变动态重结晶颗粒广泛出现，它们直接与高应变变形主晶接触。高温颗粒边界迁移动态重结晶作用的结果，使得高应变主晶颗粒粒度越来越细小，而低应变的新生动态重结晶颗粒粒度逐渐增大。

上述不同重结晶的过程如图2-9。同种矿物及不同矿物的动态重结晶机制的转变与温度、压力、应变速率和差异应力等因素的综合作用密切相关（详见第六章）。

动态重结晶作用过程实际上是能量降低的过程，这些能量包括：晶格缺陷能、颗粒边界能、化学自由能及弹性应变能等。动态重结晶作用过程也是亚晶粒边界、颗粒边界形成和迁移、新生晶体的形成和生长的过程。

动态重结晶作用的结果是使得由应变造成的应变硬化与由动态重结晶作用引起的应变软化达到动态平衡，出现了由硬化到软化再硬化再软化的不断重复，最终由位错密度低的无应变颗粒取代了位错密度高的应变硬化颗粒。这些新晶粒粒径明显减小，改变了原颗粒的形状和大小，并形成新的结晶学优选方位和形态优选方位，这也是糜棱岩化作用过程的基本原理。

此外，动态重结晶颗粒与主晶之间还常常存在成分的变异。大量的实验及天然变形的斜长石成分分析表明，重结晶颗粒的An牌号较原始颗粒的An低。这是由于An越低，其化学自由能越低的缘故；同时说明重结晶过程不仅是应变能减少的过程，而且也是化学自由能减少的过程。

所谓内应力是指当外部荷载去掉以后，仍残存在物体内部的应力。它是由于材料内部宏观或微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生的。

物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力。

扩展资料：

影响因素：

1、产品结构：尖角的存在，容易导致在该位置应力 集中的情况发生．当受到外力冲击或溶剂诱导作 用时就会产生应力开裂． 壁厚分布不均匀，也会导致应力的产生．在壁厚产生变化的区域，会因为厚度变化而产生剪切速 度的变化，从而会导致应力的发生 。

2、模具结构：浇口大小及位置的设置不合适 也会导致料流填充不平衡，局部位置可能 会过度充填，产生较大挤压剪切应力，造 成类似保压过大所造成的应力。

3、射出速度：提高射出速度，可降低分子链取向程度，有利于降低残留应力。

4、射出压力：射出压力过大，容易导致局部压力过大而产生应力；但是射出压力太低，则不能达到所设定的射出速度，还会因为料流冷却而加大剪切，导致分子链取向应力增大，同样会有较大残留应力。

5、保压压力与时间：保压过度和时间过长都会增大浇口处的分子取向而产生较大残留应力。

6、模具温度：模具温度太低，会导致应力不能及时释放而残留。

7、熔融温度：提高成型温度，会降低塑胶材料的黏度而降低分子链的取向应力，从而降低残留应力。

以上成型条件在应力影响方面相互制约，所以成 型时针对残留应力的调整需要综合各方面的情况。

——内应力