紅河斷裂帶類微生物狀納米顆粒的發現及其構造意義

蔡周榮, 盧麗娟, 黃強太*, 李建峰, 肖 陽, 楊 鵬, 陸杏欣, 張 程, 黎雨晗

紅河斷裂帶類微生物狀納米顆粒的發現及其構造意義

蔡周榮1, 2, 盧麗娟3, 黃強太1, 2*, 李建峰4, 肖 陽1, 2, 楊 鵬1, 2, 陸杏欣1, 2, 張 程1, 2, 黎雨晗3

(1.中山大學 海洋科學學院, 廣東 珠海 519082; 2.南方海洋科學與工程廣東省實驗室(珠海), 廣東 珠海 519082; 3.中國科學院 南海海洋研究所, 邊緣海與大洋地質重點實驗室, 廣東 廣州 510301; 4.中國科學院 廣州地球化學研究所, 同位素地球化學國家重點實驗室, 廣東 廣州 510640)

通過掃描電鏡(SEM)觀察, 首次在紅河斷裂帶內的花崗糜棱巖中發現類微生物狀納米顆粒。高分辨率平插能譜分析結果表明, 該類微生物狀納米顆粒成分中的C元素平均含量約為10%, 指示無機成因, 并非某些菌類微生物, 結合XRD分析結果表明該類納米顆粒成分來自花崗糜棱巖的造巖礦物。通過對各種形貌特征的納米顆粒觀察、篩查和規律分析, 探討了類微生物狀納米顆粒的形成機理及構造意義, 認為其形成過程可以分為巖石破裂形成球粒狀納米顆粒、球粒狀納米顆粒粘聚形成片狀、片狀納米顆粒卷曲成管狀以及管狀納米顆粒脫落聚集四個階段, 其中后三個階段為納米顆粒的后生構造變形階段, 指示紅河斷裂帶構造環境的多期次變化。斷裂帶內球粒狀納米顆粒可能是在宏觀構造應力場作用下的最小變形產物, 其結構或變形特征蘊含豐富的宏觀構造活動信息, 是傳統構造地質學研究方法之外的新思路和新手段。

納米顆粒; 紅河斷裂帶; 成分分析; 形成機理; 構造意義

0 引 言

納米顆粒在材料和物理學中是指三維延伸中有任意一維小于100 nm的顆粒, 通常呈球粒狀、棒狀或其他形態聚集。在納米尺度下, 納米顆粒具有表面與界面效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應、量子尺寸效應等(陳敬中, 1994)。在自然界, 納米顆粒普遍存在于巖石圈的各種地質體中, 其形貌、形成、聚集以及賦存狀態等都具有特殊的地質意義, 為地質學家從超微觀體制研究宏觀地質現象提供了新思路。20世紀70年代以來, 納米顆粒被發現廣泛存在于斷層滑動面以及韌性剪切帶內(孫巖等, 2009; De Paola, 2013; Siman-Tov et al., 2013; 琚宜文等, 2016)。在斷層滑動面上以及斷層泥中的納米顆粒是斷裂強烈剪切活動的結果, 普遍呈球粒狀, 被認為在斷層滑動過程中可能起潤滑作用, 降低斷層的摩擦系數(Siman-Tov et al., 2013; De Paola et al., 2015; Smeraglia et al., 2017)。而韌性剪切帶中存在的納米顆粒除了與斷裂的剪切變形有關之外, 還與宏觀地質環境(如溫度、壓力等)有很大關系(孫巖等, 2005, 2009, 2016; 蔡周榮等, 2018), 通常呈片狀、棒狀或其他形態的粘聚體。近期我們通過掃描電鏡(SEM)觀察在紅河斷裂的韌性剪切帶內發現了大量團聚狀納米顆粒(蔡周榮等, 2018; Cai et al., 2019), 其中一種特殊類型的納米顆粒呈管狀聚集賦存, 形貌類似某些菌類微生物。為了鑒定這些類微生物狀納米顆粒的成分, 以及其是有機成因還是無機成因, 本次研究進行了高分辨率的平插能譜以及XRD分析, 并在此基礎上初步建立了該類納米顆粒的形成模式, 探討了其構造意義。

1 地質背景

紅河斷裂帶位于我國西部, 呈北西走向(圖1b), 是新生代印度板塊與歐亞板塊碰撞背景下, 青藏高原東南緣塊體擠出、逃逸所形成的大型剪切走滑帶, 同時也是印支地塊與揚子?華南陸塊之間重要的轉換調節帶(Tapponnier et al., 1990; 曹淑云等, 2009; 劉俊來等, 2011; Liu et al., 2012; Mazur et al., 2012)。紅河斷裂帶形成之后, 早期表現為左旋韌性剪切帶, 之后經歷復雜的構造演化和抬升過程, 晚期表現為弱右旋走滑運動(Leloup et al., 1995; Gilley et al., 2003; 王二七等, 2006; Schoenbohm et al., 2006; Cao et al., 2017), 其構造活動具有多期性(Harrison et al., 1992; Leloup et al., 1995; Cao et al., 2011, 2017)。因此, 現在的紅河斷裂帶由兩條主斷層及其包夾的韌性剪切帶組成(Scharer et al., 1994), 東北側主斷層為紅河斷裂, 西南側主斷層為哀牢山斷裂, 這兩條斷裂活動時間較新, 中部為韌性剪切帶, 發育糜棱巖、片巖或片麻巖、混雜巖等, 該韌性剪切帶形成時間較早, 并且埋深較大, 在較高的溫度和壓力作用下, 巖石發生不同程度的變形和變質作用, 后期才抬升至地表。

2 類微生物狀納米顆粒發育特征

為研究紅河斷裂帶微米、納米尺度的構造變形特征, 研究團隊在大理、新鄉、元江等地對斷裂帶進行了橫穿考察和采樣, 采集了斷裂帶各個構造部位的巖石樣品, 并利用掃描電鏡(SEM)觀察分析, 發現了多種形貌特征的納米顆粒。在紅河斷裂帶兩側靠近主斷層的納米顆粒主要呈球粒狀; 在中部韌性剪切帶的糜棱巖、片麻巖和片巖中的納米顆粒呈棒狀、塊狀、片狀以及膜狀等粘聚狀形態(蔡周榮等, 2018),其中包括本文將要討論的類生物狀納米顆粒。

發現類生物狀納米顆粒的巖石為韌性剪切帶內的花崗糜棱巖(圖1c)。在手標本上觀察發現, 該花崗糜棱巖樣品呈條帶狀構造, 糜棱巖化結構。手標本為灰白色, 暗色礦物(云母)呈條帶狀定向排列, 可見長石斑晶被拉長呈定向現象, 粒度為3~5 mm(圖2a)。顯微鏡下觀察巖石具糜棱結構, 長石碎斑, 粒度為2~200 μm不等, 云母呈定向排列, 大多數石英經歷了動態重結晶, 發育有亞顆粒和波狀消光現象(圖2b)。

圖1 紅河斷裂構造簡圖(a、b)及野外采樣點照片(c, 圖中箭頭所示為采樣點)

(a) 條帶狀花崗糜棱巖, 其中觀察到類微生物狀納米顆粒; (b) 類微生物狀納米顆粒的巖石標本的顯微特征, 長石有拉長現象, 石英呈波狀消光, 云母定向排列; (c~f) 掃描電鏡下觀察到的類微生物狀納米顆粒發育特征, 主要表現為管狀, 中間含有空隙, 直徑大概為30~50 nm, 長度可達300 nm, 其中圖2c、2d的類微生物狀納米顆粒附著于巖石表面, 形貌像某些菌類微生物, 圖2e、2f的管狀納米顆粒嵌入巖石里面。圖2e中1, 2和3為高分辨率平插能譜分析區域。

將花崗糜棱巖樣品的新鮮面置于掃描電鏡(型號: GeminiSEM500)下觀察(圖2c~f), 類微生物狀納米顆粒形態類似于圓柱狀管子, 直徑大概為30~50 nm, 長度可達300 nm, 中間可見清晰的孔隙(圖2c、d), 從形貌上看像一些微生物聚集附著于樣品表面, 形貌特征與別的聚集體明顯不同, 類似于某些菌類的微生物, 因此本文將這類納米顆粒命名為類微生物狀納米顆粒。通過對多個樣品的追蹤觀察發現, 這些類微生物狀納米顆粒除了附著于樣品表面之外, 還主要發育于微裂隙中, 呈嵌入式生長(圖2e、f)。

3 類微生物狀納米顆粒的成分分析

掃描電鏡下觀察類微生物狀納米顆粒大部分附著于巖石表面, 尺寸小, 無法將其收集制樣通過透射電鏡進行結構分析。判斷這些納米顆粒是否為微生物, 其成分中C含量是主要指標, 一般巖石中C含量不超過50%, 如果是生物成因則C含量肯定超過50%。在掃描電鏡觀察的同時, 通過高分辨率平插能譜(為掃描電鏡GeminiSEM500的配件, 能量分辨率: 129 eV; 空間分辨率: 10 nm)對其進行成分的半定量分析。除此以外, 我們利用多晶粉末X衍射儀對含有類微生物狀納米顆粒的巖石進行礦物衍射(XRD, 型號: Rigaku D/Max Rapid Ⅱ)分析, 主要用于測量巖石的礦物組成。

平插能譜打點的區域主要位于類微生物狀納米顆粒的管壁上, 由于其空間分辨率較高, 所獲取的數據基本上能代表其成分。3個不同區域的能譜分析結果表明, 類微生物狀納米顆粒成分的主要元素為Si、Al、C等(表1, 圖3a~c), 其中Si平均質量百分比大于60%, Al平均質量百分比為21%~24%, C平均質量百分比約為10%, 其他元素如O和Ca含量則更少, 三組數據結果變化幅度不大。從以上能譜結果分析來看, C的含量~10%, 遠遠小于有機成因所要求的50%以上, 由于C是生命的核心元素, 組成生物的大分子都是以碳鏈為骨架的, 因此如果是以C為核心的生物, 則必然還有其他元素與C結合形成碳鏈。而類微生物狀納米顆粒成分的主要元素為Si、Al、C等, 無法形成碳鏈, 因此可以判斷其并非菌類微生物, 結合Si、Al的含量來看, 可能是硅酸鹽礦物。該實驗同時也存在一個比較奇怪的結果, 那就是O的含量較低。

XRD礦物分析結果(圖3d)表明含有管狀納米顆粒的巖石主要含有石英(33%)、斜長石(32%)、鉀長石(24%), 以及少量鐵白云石(6%)和黏土礦物(4%)。

此外, 從平插能譜的彩色圖譜分析結果上看(圖4), Si元素的圖譜輪廓最清楚、清晰度最高(圖4d), 反映了分析區域中Si元素含量最高, 但其圖譜與觀察區域的形貌呈相反狀態。C元素的圖譜與觀察區域的形貌和輪廓特征相似, 但其間的納米顆粒特征模糊, 與上述C的質量百分比10%左右的測量結果相符合(圖4a)。Al元素的彩色圖譜比較模糊, 其圖譜也與觀察區域的形貌呈相反狀態(圖4c)。Ca的圖像比較模糊(圖4b、e), 反映其含量較少, 最模糊的為O元素的圖譜(圖4f), 反映其含量最低。總體上, 彩色圖譜與前面針對類生物納米顆粒管體的能譜測量結果相一致。

從平插能譜分析與XRD衍射分析結果來看, 類微生物狀納米顆粒的成分中C元素含量較少, Si元素含量較多, 表明納米顆粒物質主要來自巖石本身的礦物組分, 而非外來的菌類微生物。另外, XRD衍射分析結果表明主巖礦物含有一定的O元素, 而能譜分析類微生物狀納米顆粒中O元素含量接近于零, 這種奇怪的現象我們目前還無法解釋, 可能與納米顆粒的小尺寸效應有關, 即在納米尺度下, 納米顆粒形成過程中母巖與納米顆粒之間可能存在部分元素的分異作用。

4 類微生物狀納米顆粒的成因機理及構造意義

目前納米顆粒被發現廣泛存在于斷裂帶內, 其主要形貌特征為球狀、棒狀、片(面)狀等(Chester et al., 1993; 劉德良等, 2004; 孫巖等, 2005, 2009; Siman-Tov et al., 2013; 蔡周榮等, 2018), 而本文在紅河斷裂帶內發現的類微生物狀納米顆粒, 通過分析表明其非菌類微生物, 為無機成因。關于斷裂帶內納米顆粒的成因, 存在多種觀點: 孫巖等(2005)認為斷裂帶巖石中的納米顆粒是由于巖石剪切面的磨損、摩擦以及研磨作用形成, 并提出了納米顆粒形成演化的粒化、變異、團聚以及再生四個階段; Sammis and Ben-Zion (2008)通過研究破裂模型以及低溫塑性變形機制, 表明短時間的壓力荷載作用下是不可能產生納米顆粒的, 但沖擊荷載作用可以形成納米顆粒; De Paola et al. (2015)認為晶體內的塑性變形機制在納米顆粒形成過程中起關鍵作用, 晶界滑移變形機制則對納米顆粒的形狀起重要控制作用; 其他的成因觀點還包括脆?韌性變形機制(Siman-Tov et al., 2013),熱分解(Han et al., 2007)以及位錯滑移(Spagnuolo et al., 2015)等。

表1 類微生物狀納米顆粒能譜分析結果(分析區域見圖2b中的區域1、2和3)

(a, b, c) 能譜圖打點區域分別對應圖2e中的區域1、2、3; (d) 為含類微生物狀納米顆粒的巖石樣品XRD衍射分析結果。

圖4 類微生物狀納米顆粒的面掃能譜分析

前人的研究主要集中在巖石破裂到納米顆粒形成過程, 至于納米顆粒形成之后的演變則較少關注。本文為查明類微生物狀納米顆粒的成因, 在掃描電鏡(SEM)下觀察了大量紅河斷裂帶不同構造部位的納米顆粒形貌特征, 通過篩查和分析, 找出其他類型納米顆粒與類微生物狀納米顆粒的聯系, 重構了其形成和演變過程:

第一階段, 巖石在強剪切應力作用下發生破裂, 同時產生球粒狀納米顆粒(圖5a、b); 第二階段, 球粒狀納米顆粒形成之后, 容易受外部環境(壓力、流體和溫度等)影響而發生團聚(圖5c), 形成多種形貌特征(蔡周榮等, 2018; Cai et al., 2019), 片狀納米顆粒就是其中一種形貌, 它由球粒狀單體顆粒有規律地粘聚、連接成片而成(圖5d); 第三階段, 可能受弱剪切應力場影響, 片狀納米顆粒發生卷曲變形, 形成管狀納米顆粒(圖5e), 此時納米顆粒仍鑲嵌于巖石表面; 第四階段, 管狀納米顆粒折斷或脫落, 然后聚集形成附著于巖石表面的類微生物狀納米顆粒(圖5f)。

以上四個階段中, 第一階段是球粒狀納米顆粒形成過程, 是納米顆粒從巖石中變形的最初階段, 這一過程已被前人的實驗證實(孫巖等, 2005; Han et al., 2007; De Paola, 2013; Siman-Tov et al., 2013)。第二到第四階段是球粒狀納米顆粒的后生構造變形階段, 第二階段的粘聚特征是球粒狀納米顆粒的一般變異結果, 受溫度影響較大, 而第三、四階段前人較少研究報道, 代表著納米顆粒形成之后再次受構造應力場的影響發生變形, 從片狀到管狀可能暗示著納米顆粒在剪切應力作用下發生碾壓和磙動作用而成。

因此, 構造活動留下的形跡不僅體現在宏觀和微觀的變形上, 而且在納米尺度下也是有跡可尋, 紅河斷裂帶內類微生物納米顆粒的形成過程就指示著斷裂的多次構造活動。斷裂帶內球粒狀納米顆粒可能是宏觀構造應力場作用下的最小變形產物, 在強剪切應力應變作用下, 巖石形成最小的球粒狀納米顆粒, 隨著構造應力場和溫壓條件的變化, 球粒狀納米顆粒并不發生進一步的破裂或細化, 而是向宏觀方向發展, 重新粘聚而形成不同形貌特征, 未來納米尺度下的構造變形應該成為研究宏觀斷裂構造活動的重要手段。

5 結論與認識

(1) 通過掃描電鏡觀察, 首次在紅河斷裂帶中發現類微生物狀納米顆粒, 高分辨率平插能譜分析表明該類型納米顆粒成分的C元素平均含量約為10%, 指示無機成因, 并非某些菌類微生物, 結合XRD分析結果分析表明該類納米顆粒成分來自花崗糜棱巖的造巖礦物。

(2) 通過各種形貌特征的納米顆粒觀察, 對類微生物狀納米顆粒的形成過程進行了分析, 認為其形成過程可以分為巖石破裂球粒狀納米顆粒形成,球粒狀納米顆粒粘聚, 片狀納米顆粒形成, 片狀納米顆粒卷曲成管狀以及管狀納米顆粒脫落聚集等四個階段, 其中后三個階段為納米顆粒的后生構造階段, 指示著紅河斷裂帶構造環境的多期次變化。

(3) 斷裂帶內球粒狀納米顆粒可能是在宏觀構造應力場作用下的最小變形產物, 納米尺度下的結構或變形特征蘊含豐富的宏觀構造活動信息, 是傳統構造地質學研究方法之外的新思路和新手段。

致謝:感謝匿名審稿專家對本文提出的修改意見和建議。

蔡周榮, 向俊洋, 黃強太, 李建峰, 盧麗娟. 2018. 紅河斷裂韌性剪切帶內納米顆粒的形態及其構造意義. 地球科學, 43(5): 1524–1531.

曹淑云, 劉俊來, Bernd Leiss, Axel Vollbrecht, 鄒運鑫, 趙春強. 2009. 哀牢山?紅河剪切帶左行走滑作用起始時間約束——點蒼山高溫糜棱巖的顯微構造與熱年代學證據. 地質學報, 83(10): 1388–1400.

陳敬中. 1994. 納米科技的發展與納米礦物學研究. 地質科技情報, 13(2): 32–38.

琚宜文, 孫巖, 萬泉, 盧雙舫, 何宏平, 吳建光, 張文靜, 王國昌, 黃騁. 2016. 納米地質學: 地學領域革命性挑戰. 礦物巖石地球化學通報, 35(1): 1–20.

劉德良, 楊強, 李王曄, 孫巖, 張長鑫. 2004. 郯廬斷裂南段韌性剪切帶糜棱巖中納米級顆粒的發現. 科學技術與工程, 4(1): 42–43.

劉俊來, 唐淵, 宋志杰, Tran My Dung, 翟云峰, 吳文彬, 陳文. 2011. 滇西哀牢山構造帶: 結構與演化. 吉林大學學報(地球科學版), 41(5): 1285–1303.

孫巖, 琚宜文, 陸現彩, 晁洪太, 王志才. 2016. 從納米層次重新認識變形的地質體. 礦物巖石地球化學通報, 35(1): 52–55.

孫巖, 陸現彩, 劉德良, 舒良樹, 朱文斌, 郭繼春. 2005. 斷裂剪切帶厘米級磨礫和納米級磨粒的發現、命名及其油氣地質意義. 高校地質學報, 11(4): 521–526.

孫巖, 陸現彩, Zhang Xihui, 劉浩, Lin Aiming. 2009. 變質巖透入性面理的納米結構研究. 中國科學(D輯), 39(8): 1140–1147.

王二七, 樊春, 王剛, 石許華, 陳良忠, 陳智樑. 2006. 滇西哀牢山?點蒼山形成的構造和地貌過程. 第四紀研究, 26(2): 220–227.

Cai Z R, Lu L J, Huang Q T, Li J F, Zhong L F, Xiang J Y, Xia B and Liu H L. 2019. Formation conditions for nanoparticles in a fault zone and their role in fault sliding., 38: 159–175.

Cao S Y, Neubauer F, Liu J L, Bernroider M, Cheng X, Li J, Yu Z and Genser J. 2017. Rheological weakening of high-grade mylonites during low-temperature retrogre-ssion: The exhumed continental Ailao Shan-Red River fault zone, SE Asia., 139: 40–60.

Cao S Y, Neubauer F, Liu J L, Genser J and Leiss B. 2011. Exhumation of the Diancang Shan metamorphic complex along the Ailao Shan?Red River belt, Yunan, southwe-stern, China: Evidence from40Ar/39Ar thermochronology., 42: 525–550. doi: 10.1016/ j.jseaes.2011.04.017

Chester F M, Evans J P and Biegel R L. 1993. Internal structure and weakening mechanisms of the San Andreas Fault.:, 98(B1): 771–786. doi: 10.1029/92JB01866

De Paola N. 2013. Nano-powder coating can make fault surfaces smooth and shiny: Implications for fault mechanics?, 41: 719–720.

De Paola N, Holdsworth R E, Viti C, Collettini C and Bullock R. 2015. Can grain size sensitive flow lubricate faults during the initial stages of earthquake propagation?, 431: 48–58.

Gilley L D, Harrison T M, Leloup P H, Ryerson F J, Lovera O M and Wang J H. 2003. Direct dating of left-lateral deformation along the Red River shear zone, China and Vietnam.:, 108(B2). http: //dx.doi.org/10.1029/2001JB001726

Han R, Shimamoto T, Hirose T, Ree J H and Ando J I. 2007. Ultra-low friction of carbonate faults caused by thermal decomposition., 316: 878–881. doi: 10.1126/ science.1139763

Harrison T M, Cheng W, Leloup H P, Ryerson F J and Tapponnier P. 1992. An early Miocence transition in deformation regime within the Red River fault zone, Yunnan, and its significance for Indo-Asian tectonics.:, 97(B5): 7159–7182.

Leloup H P, Lacassin R, Tapponnier P, Sch?rer U, Zhong D L, Liu X H, Zhang L S, Ji S C and Phan T T. 1995. The Ailao Shan–Red River shear zone (Yunnan, China), Tertiary transform boundary of Indochina., 251(1–4): 3–10.

Liu J L, Tang Y, Tran M D, Cao S Y, Zhao Z C, Zhao Z D and Chen W. 2012. The nature of the Ailao Shan-Red River (ASRR) shear zone: Constraints from structural, microstructural and fabric analyses of metamorphic rocks from the Diancang Shan, Ailao Shan and Day Nui Con Voi massifs., 47: 231–251.

Mazur S, Green C, Stewart M G, Whittaker J M, Williams S and Bouatmani R. 2012. Displacement along the Red River Fault constrained by extension estimates and plate reconstructions., 31(5). doi: 10.1029/ 2012TC003174.

Sammis C G and Ben-Zion Y. 2008. Mechanics of grain-size reduction in fault zones.:, 113(B02306). doi: 10.1029/2006 JB004892

Sch?rer U, Zhang L S and Tapponnier P. 1994. Duration of strike-slip movement in large shear zones: The Red River belt, China.s, 126(4): 379–397.

Schoenbohm L M, Burchfiel B C, Chen L Z and Yin J Y. 2006. Miocene to present activity along the Red River fault, China, in the context of continental extrusion, upper-crustal rotation, and lower-crustal flow., 118(5–6): 672–688.

Siman-Tov S, Aharonov E, Sagy A and Emmanuel S. 2013. Nanograins form carbonate fault mirrors., 41(6): 703–706.

Smeraglia L, Bettucci A, Billi E A, Carminati A, Cavallo G, Di Toro, Natali M, Passeri D, Rossi M and Spagnuolo E. 2017. Microstructural evidence for seismic and aseismic slips along clay-bearing, carbonate faults.:, 122. doi: 10.1002/ 2017JB014042

Spagnuolo E, Plümper O, Violay M, Cavallo A and Di Toro G. 2015. Fast-moving dislocations trigger flash weakeningin carbonate-bearing faults during earthquakes., 5: 16112. doi: 10.1038/srep16112

Tapponnier P, Lacassin R, Leloup P H, Sch?rer U, Zhong D L, Wu H W, Liu X H, Ji S C, Zhang L S and Zhong J Y. 1990. The Ailao Shan-Red River metamorphic belt: Tertiary left lateral shear between Indochina and South China., 243: 43l–437.

Discovery of Microbial-like Nanoparticles in the Red River Fault Zone and Its Tectonic Significance

CAI Zhourong1, 2, LU Lijuan3, HUANG Qiangtai1, 2*, LI Jianfeng4, XIAO Yang1, 2, YANG Peng1, 2, LU Xingxin1, 2, ZHANG Cheng1, 2and LI Yuhan3

(1. School of Marine Sciences, Sun Yat-sen University, Zhuhai 519082, Guangdong, China; 2. Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhuhai), Zhuhai 519082, Guangdong, China; 3. CAS Key Laboratory of Ocean and Marginal Sea Geology, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, Guangdong, China; 4. State Key Laboratory of Isotope Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

Recently, microbial-like nanoparticles were firstly found in the granitic mylonite in the Red River Fault zone through Scanning Electron Microscopy observation. High-resolution Energy Spectrum analyses showed that the microbial-like nanoparticles contain about 10% carbon, which indicates they were formed by inorganic process rather than fungi. These findings, together with the XRD results revealed that the microbial-like nanoparticles were derived from the rock-forming minerals of the granite mylonite. Moreover, a large number of nanoparticles with various morphological features were observed and analyzed, and the formation mechanism and tectonic significance of microbial-like nanoparticles were discussed. The formation process of the microbial-like nanoparticles can be divided into four stages, which including the formation of granular nanoparticles when the rock fracture, the aggregation of granular nanoparticles to form the sheet-like nanoparticles, the process of tubular nanoparticles curled from sheet-like nanoparticles, and the shedding and aggregation of tubular nanoparticles. The later three formation stages of the microbial-like nanoparticles are the tectonic deformation stages of the nanoparticles, indicating multiple changes in the tectonic setting of the Red River Fault zone. The granular nanoparticles in the fault zone may be the smallest deformation products under the macroscopic tectonic stress field. The structure or deformation characteristics contain rich information of the macroscopic tectonic activities, which will shed lights on investigations of the traditional tectonic geologic issues.

nanoparticles; the Red River Fault zone; component analysis; formation mechanism; tectonic significance

2019-05-20;

2019-10-30;

2020-03-27

廣東省自然基金項目(2018A030313168、2018B030311030)和國家自然科學基金項目(41776072、41476039)聯合資助。

蔡周榮(1979–), 男, 副教授, 主要從事構造地質研究。Email: caizhr@mail.sysu.edu.cn

黃強太(1986–), 男, 副教授, 從事構造地質研究。Email: huangqt7@mail.sysu.edu.cn

P542

A

1001-1552(2021)02-0270-010

10.16539/j.ddgzyckx.2020.02.016