斷層相關贗玄武岩玻璃（凝固摩擦熔體，又稱贗熔岩）被稱為化石，它儲存了斷層滑動過程中的物理化學性質、力學效能等重要資訊，是研究斷裂作用和發生機理的重要載體，也是了解斷裂帶變形行為和演化歷史的重要材料材料。 偽玄武岩玻璃通常與碎屑岩或糜稜岩、片麻岩、花崗岩等堅硬岩石有關，多形成於斷層深處約4公里處的地震帶，有的甚至能達到下地殼或岩石圈地幔的深度。 在自然界中，淺層斷層泥漿熔化形成的假玄武岩玻璃不存在，因為在淺層部分的大量多孔流體在斷層滑動過程中會產生熱加壓，從而模擬了摩擦熱的增加，阻礙了岩石礦物的熔化。
近日，中國地質科學院地質研究所李海兵課題組在汶川**斷裂帶科學鑽探1號鑽孔巖心中發現了汶川**生產的新鮮假玄武岩玻璃，為淺地殼斷裂力學機理研究提供了新的思路。 本研究在WFSD-1岩心732中，借助光學顯微鏡、掃瞄電子顯微鏡（SEM）和聚焦離子束透射電子顯微鏡（FIB-TEM）對岩石樣品進行了微觀結構和原位成分分析在6公尺深的斷層泥漿中發現了厚度約為2公釐的假玄武岩玻璃（圖1）。 假玄武岩玻璃它形成於乙個非常淺的位置，出現在未固結的、富含流體的斷層泥漿中（圖2）;在基質中可以看到流動結構（圖3）、不規則微裂縫、富鋇和重晶石脈（圖2、圖3），表明它是近期摩擦熔融的產物。對WFSD-1鑽孔中裂隙岩石的高速摩擦學實驗證實，在模擬732 m深度滑移的條件下，在“乾燥”和“潮濕”環境中都會產生摩擦熔融物質（圖4）。 因此 WFSD-1 在 7326公尺的假玄武岩玻璃被認為是汶川**的產物，代表了汶川**主滑帶的位置。
圖1 岩石樣品的位置和特徵
a.WFSD-1巖心中斷層岩石的分布;b. 732.4-732.岩芯含有 2 公釐的假玄武岩玻璃，深度為 8 公尺;c、d.製備1 4的巖芯和連續薄片;e.斷層岩石在滑動帶和相鄰區域的分布特徵，白色線框表示圖2a中的相應位置。
圖2 7326 m不同斷層岩石的微觀結構特徵
a、b.滑動面裂隙岩石自上而下依次為：斷裂角礫岩、斷層泥漿和偽玄武岩玻璃，A為單偏振顯微鏡**，B為掃瞄電鏡**;c.斷層泥漿;d.斷層泥漿碎屑特徵;e.假玄武岩玻璃;f.在假玄武岩玻璃基體中產生了許多不規則的微裂紋。
圖3 透射電子顯微鏡下的假玄武岩玻璃基體
微觀結構特徵
a.FIB-TEM樣品切割位置;b.製備的 TEM 岩石薄片 （20 nm），將 PT 噴灑在樣品頂部以進行導電傳導c.是圖B左側白色線框中的放大特徵，顯示被明亮的重晶石脈切割的各種大小和形狀的深灰色碎片d.高角度環形暗場影象表明，石英顆粒的晶格衍射具有清晰的邊界e.在假玄武岩玻璃基體中可以看到不規則的裂縫和波紋狀結構;f.圖E中標記的圓位置的衍射圖表明它是一種無定形物質;g~j.與圖C和E中標記的區域相對應的Tem-EDX光譜分別來自聚焦離子束和樣品盤。
圖4 斷層泥漿高速摩擦試驗資料及微觀組織特徵
a.常溫常濕下淺灰色斷層泥漿摩擦係數與滑動位移的關係（S1541、S1543、S1545）;b.常溫常濕下深灰色斷層泥漿摩擦係數與滑動位移的關係（S1542）;c.濕潤條件下（20%蒸餾水）淺灰色斷層泥漿摩擦係數與滑動位移的關係（S1547，S1891）。d、e.實驗S1541產生的偽玄武岩玻璃特徵;f、g.實驗S1542產生的假玄武岩玻璃特徵;h、i.實驗S1547生產的偽玄武岩玻璃;d i 是後散射掃瞄電子顯微鏡影象。
這是世界上首次在自然界中發現由淺層含水斷層泥摩擦熔融形成的新鮮假玄武岩玻璃也是地震後鑽出的地下無蝕變型贗玄武岩玻璃速度最快，具有微裂隙發育、無微晶、無孔隙等獨特結構特點。 這一發現不僅改變了傳統觀念，即假玄武岩玻璃很少見，只形成於4公里以下的“幹”硬岩中;此外，我們認識到淺層斷層的力學性質、變形環境和變形機理還遠遠不夠，特別是淺層斷層在**過程中的力學機理。 研究結果不僅對理解汶川大**的地震機理、斷層強度、應力運移和破裂擴充套件具有重要意義，而且有助於我們了解斷裂帶淺脆區的力學性質、岩石變形環境和變形機理，促進對滑移機理和斷裂過程的認識。
關於作者
王歡（中國地質科學院地質研究所）：副研究員，構造地質學專業，主要從事活動構造及斷層相關研究。
李海兵（中國地質科學院地質研究所）：二級研究員、博士生導師，構造地質學專業，主要從事活動構造及斷層相關研究。
司家良（中國地質科學院地質研究所）：副研究員，構造地質專業。
裴俊玲（華東理工大學）：教授，結構磁學專業。
孫志明（中國地質科學院地質力學研究所）：二級研究員，結構磁學專業。
張磊（中國地質科學院地質研究所）：副研究員，構造地質專業。
**專案
本工作由國家自然科學計畫（編號：2019QZKK0901）和青藏高原第二次綜合科考與研究專案（編號：2019QZKK0901）共同資助。
資訊
本研究發表於《岩石學報》2024年第39卷第12期
王歡， 李海兵， 司家良， 裴俊玲， 孫志明， 張磊. 2023.汶川**偽玄武岩玻璃的特徵、成因及結構意義. 岩石學報， 39（12）： 3833-3847
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排版：嶽浩波（吉林大學地球科學學院）。
校對：馬巨集偉（天津外國語大學）。