断层相关赝玄武岩玻璃（凝固摩擦熔体，又称赝熔岩）被称为化石，它保存了断层滑动过程中的物理化学性质、力学性能等重要信息，是研究断裂作用和发生机理的重要载体，也是了解断裂带变形行为和演化历史的重要材料材料。 伪玄武岩玻璃通常与碎屑岩或糜棱岩、片麻岩、花岗岩等坚硬岩石有关，多形成于断层深处约4公里处的地震带，有的甚至能达到下地壳或岩石圈地幔的深度。 在自然界中，浅层断层泥浆熔化形成的假玄武岩玻璃不存在，因为在浅层部分的大量多孔流体在断层滑动过程中会产生热加压，从而模拟了摩擦热的增加，阻碍了岩石矿物的熔化。
近日，中国地质科学院地质研究所李海兵课题组在汶川**断裂带科学钻探1号钻孔岩心中发现了汶川**生产的新鲜假玄武岩玻璃，为浅地壳断裂力学机理研究提供了新的思路。 本研究在WFSD-1岩心732中，借助光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和聚焦离子束透射电子显微镜（FIB-TEM）对岩石样品进行了微观结构和原位成分分析在6米深的断层泥浆中发现了厚度约为2毫米的假玄武岩玻璃（图1）。 假玄武岩玻璃它形成于一个非常浅的位置，出现在未固结的、富含流体的断层泥浆中（图2）;在基质中可以看到流动结构（图3）、不规则微裂缝、富钡和重晶石脉（图2、图3），表明它是近期摩擦熔融的产物。对WFSD-1钻孔中裂隙岩石的高速摩擦学实验证实，在模拟732 m深度滑移的条件下，在“干燥”和“潮湿”环境中都会产生摩擦熔融物质（图4）。 因此 WFSD-1 在 7326米的假玄武岩玻璃被认为是汶川**的产物，代表了汶川**主滑带的位置。
图1 岩石样品的位置和特征
a.WFSD-1岩心中断层岩石的分布;b. 732.4-732.岩芯含有 2 毫米的假玄武岩玻璃，深度为 8 米;c、d.制备1 4的岩芯和连续薄片;e.断层岩石在滑动带和相邻区域的分布特征，白色线框表示图2a中的相应位置。
图2 7326 m不同断层岩石的微观结构特征
a、b.滑动面裂隙岩石自上而下依次为：断裂角砾岩、断层泥浆和伪玄武岩玻璃，A为单偏振显微镜**，B为扫描电镜**;c.断层泥浆;d.断层泥浆碎屑特征;e.假玄武岩玻璃;f.在假玄武岩玻璃基体中产生了许多不规则的微裂纹。
图3 透射电子显微镜下的假玄武岩玻璃基体
微观结构特征
a.FIB-TEM样品切割位置;b.制备的 TEM 岩石薄片 （20 nm），将 PT 喷洒在样品顶部以进行导电传导c.是图B左侧白色线框中的放大特征，显示被明亮的重晶石脉切割的各种大小和形状的深灰色碎片d.高角度环形暗场图像表明，石英颗粒的晶格衍射具有清晰的边界e.在假玄武岩玻璃基体中可以看到不规则的裂缝和波纹状结构;f.图E中标记的圆位置的衍射图表明它是一种无定形物质;g~j.与图C和E中标记的区域相对应的Tem-EDX光谱分别来自聚焦离子束和样品盘。
图4 断层泥浆高速摩擦试验数据及微观组织特征
a.常温常湿下浅灰色断层泥浆摩擦系数与滑动位移的关系（S1541、S1543、S1545）;b.常温常湿下深灰色断层泥浆摩擦系数与滑动位移的关系（S1542）;c.湿润条件下（20%蒸馏水）浅灰色断层泥浆摩擦系数与滑动位移的关系（S1547，S1891）。d、e.实验S1541产生的伪玄武岩玻璃特征;f、g.实验S1542产生的假玄武岩玻璃特征;h、i.实验S1547生产的伪玄武岩玻璃;d i 是后散射扫描电子显微镜图像。
这是世界上首次在自然界中发现由浅层含水断层泥摩擦熔融形成的新鲜假玄武岩玻璃也是地震后钻出的地下无蚀变型赝玄武岩玻璃速度最快，具有微裂隙发育、无微晶、无孔隙等独特结构特点。 这一发现不仅改变了传统观念，即假玄武岩玻璃很少见，只形成于4公里以下的“干”硬岩中;此外，我们认识到浅层断层的力学性质、变形环境和变形机理还远远不够，特别是浅层断层在**过程中的力学机理。 研究结果不仅对理解汶川大**的地震机理、断层强度、应力运移和破裂扩展具有重要意义，而且有助于我们了解断裂带浅脆区的力学性质、岩石变形环境和变形机理，促进对滑移机理和断裂过程的认识。
关于作者
王欢（中国地质科学院地质研究所）：副研究员，构造地质学专业，主要从事活动构造及断层相关研究。
李海兵（中国地质科学院地质研究所）：二级研究员、博士生导师，构造地质学专业，主要从事活动构造及断层相关研究。
司家良（中国地质科学院地质研究所）：副研究员，构造地质专业。
裴俊玲（华东理工大学）：教授，结构磁学专业。
孙志明（中国地质科学院地质力学研究所）：二级研究员，结构磁学专业。
张磊（中国地质科学院地质研究所）：副研究员，构造地质专业。
**项目
本工作由国家自然科学计划（编号：2019QZKK0901）和青藏高原第二次综合科考与研究项目（编号：2019QZKK0901）共同资助。
信息
本研究发表于《岩石学报》2024年第39卷第12期
王欢， 李海兵， 司家良， 裴俊玲， 孙志明， 张磊. 2023.汶川**伪玄武岩玻璃的特征、成因及结构意义. 岩石学报， 39（12）： 3833-3847
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排版：岳浩波（吉林大学地球科学学院）。
校对：马宏伟（天津外国语大学）。