Войти
Кварц - самый распространенный отдельный минерал в земной коре (за группой полевой шпат ), и как таковой присутствует в очень большая доля горных пород как в виде первичных кристаллов, так и в виде обломочных зерен в осадочных и метаморфических породах. Динамическая рекристаллизация - это процесс повторного роста кристаллов в условиях напряжения и повышенной температуры, обычно применяемый в областях металлургии и материаловедения. Динамическая перекристаллизация кварца происходит относительно предсказуемым образом в зависимости от температуры, и, учитывая его обилие, перекристаллизация кварца может быть использована для простого определения относительных температурных профилей, например, в орогенных поясах или около интрузии.
Предыдущие исследования выявили несколько ползучести дислокаций Режимы присутствуют в условиях эксперимента. Определены два основных механизма изменения границ зерен. Первый - это процесс, при котором кварц размягчается при повышении температуры, обеспечивая средства для уменьшения внутреннего напряжения за счет миграции дислокаций в кристаллической решетке, известного как дислокационная ползучесть. Эти дислокации концентрируются в стенках, образуя новые границы зерен. Другой процесс включает различия в накопленной энергии деформации между соседними зернами, что приводит к миграции существующих границ зерен. Степень, в которой это происходит, зависит от скорости деформации и температуры, которые, соответственно, являются факторами, контролирующими внедрение новых дислокаций и их способность мигрировать и образовывать границы субзерен, которые сами мигрируют.
Наблюдаемые микроструктуры в кварце можно разделить на три полураздельные группы, которые образуют континуум структур динамической рекристаллизации. Эти режимы будут обсуждаться с точки зрения изменений температуры, предполагая постоянный уровень сдвига.
(10x). Кварц демонстрирует преобладающую рекристаллизацию выпучивания. Обратите внимание на выпуклости по границам зерен и рекристаллизованные субзерен по границам (отмечены стрелками). Тонкий срез, подготовленный Алексом Уэббом. Текстура с самой низкой температурой (~ 250-400 ° C), выпуклая рекристаллизация (BLG) характеризуется выпуклостями и мелкими рекристаллизованными зернами по границам зерен и, в некоторой степени, микротрещинами. Большая пропорция и структура исходных кристаллов кварца сохраняется в наибольшей степени по сравнению с другими профилями. Образованная комбинацией двух упомянутых механизмов ограниченная пластичность кристаллов (из-за низкой температуры) предотвращает дальнейшее разделение субзерен. Отсюда следует, что повышение температуры приводит к увеличению размера рекристаллизованных зерен и их объемной доли (0-25%) по мере того, как внутреннее напряжение становится более разрешенным.
(5x) Кварц (с слюдой ), демонстрирующий преобладающую рекристаллизацию с вращением субзерен. Обратите внимание на аналогичный размер зерен / субзерен и относительно прямые границы зерен. Тонкий срез, подготовленный Алексом Уэббом. После повышения температуры преобладающая текстура меняется на текстуру, отмеченную наличием отдельных субзерен. Распознаваемое в шлифе по более текстуре, повышенное размягчение кварца позволяет более тщательно снизить внутренние напряжения. Рекристаллизованные зерна показывают относительно прямые границы зерен и незначительные признаки внутризеренной деформации или их отсутствие, такие как волнообразное затухание или деформационные ламели. Объемная доля рекристаллизованных зерен в этом режиме составляет примерно 30-90%, образуя субзерен не только в межузельном пространстве, но и внутри более крупных кристаллов или ленточных зерен. Субзерна и рекристаллизованные зерна примерно одинаковы по размеру и форме.
(5x) Микрофотография полностью перекристаллизованного кварца. Обратите внимание на лопастные, пересекающиеся границы. Ярко окрашенные зерна - слюды. Тонкий срез, подготовленный Алексом Уэббом. Самая высокая температура из трех текстур, миграция границ зерен становится доминирующим механизмом при ~ 500-550 ° C. Демонстрируя гораздо больший размер рекристаллизованных зерен, чем в двух других режимах, помимо лопастных и сильно пересекающихся границ, при этих температурах кварц полностью перекристаллизовывается. То есть никаких доказательств наличия оригинальных зерен найти нельзя. При таких высоких температурах границы зерен могут свободно перемещаться по всем зернам, что приводит к гораздо менее локализованному образованию / изменению границ. В этом случае также были стерты признаки внутризеренной деформации, но они могут присутствовать на более поздних этапах печати поверх.
Помимо очевидного повышения температуры, существуют и другие тенденции, которые возникают в этом процессе рекристаллизации.
Как упоминалось выше, с повышением температуры наблюдается заметное увеличение доли породы, подвергшейся перекристаллизации. От 0-30% при выпуклой рекристаллизации, до 90% при рекристаллизации вращения субзерен и 100% при миграции границ зерен, это свойство может наблюдаться в кварците, по крайней мере, достаточно хорошо, чтобы получить относительные температурные отношения в поле.
При увеличении от примерно 15 мкм (выпуклая рекристаллизация) до примерно 85 мкм (рекристаллизация с вращением субзерен) до нескольких миллиметров (миграция границ зерен), это экспоненциальное увеличение не происходит. только заметно, но является частью основы, на которой были разграничены три режима рекристаллизации.
Наблюдение за перекристаллизацией в образце горной породы может выявить общую температуру, но ничего очень точного. Это связано с тем, что на процесс перекристаллизации сильно влияет присутствие воды и величина имеющейся деформации. Таким образом, эта информация может применяться для определения относительных температур различных пород гораздо более надежно, чем для определения абсолютных температур. Кроме того, это анализ, который можно провести, хотя бы предварительно, в полевых условиях, наблюдая за образцами горных пород в ручном режиме.
