11-变质岩区构造 .pdf

吉林大学地球科学学院 刘志宏 构造地质学 A讲稿文本 1 第十一章 变质岩区构造 变质岩是组成地壳的重要岩石类型之一它分布于克拉通造山带动力变质带地区以及 岩浆侵入体周围的接触变质带 变质岩构造的研究能够提供深层岩石的构造变动 上地幔的结 构 热构造事件的进程 大陆地壳演化等方面的信息 同时 变质岩又蕴藏着丰富的矿产资源 因此鉴定区域变质岩的古构造型式研究各级构造对矿床矿带的控制是一项重要任务变 质区构造研究已成为构造地质学家十分关注的研究课题 第一节 变质岩区构造的基本特征 变质岩区大型构造的样式与地壳演化进程是分不开的 不同地壳发展阶段的变质岩构造常 各具其独特的构造样式 以 2.5Ga 作为一个重要时限 把变质岩区构造样式划分为两大类型构 造区即太古代克拉通构造区和元古代以来的线性构造带 一太古代克拉通构造区 太古代克拉通构造区按不同的岩石构造组合可划分为 1.花岗岩绿岩带 分布于南部非洲北美和西澳大利亚等地其构造样式是一种主要由铁镁质火山岩通常 称为绿岩带组成的上壳岩呈漂浮小舟淹没在花岗质岩石的海洋中绿岩带具有多期变 形的特征形成类似变形虫的形貌构成绿岩带的地层有时可以建立地层层序花岗质岩 石呈穹形产出表现出底辟侵位机制并对已变形的绿岩产生不同程度的影响 2.高级区 主要分布于中非北非中国和格陵兰等地它们由片麻岩麻粒岩等岩体层状火成侵 入岩体及高级变质的上壳岩残体小于岩石总出露面积的 15组成 总体构造形象是一种貌似 简单的片麻岩卵形构造实际上其变形作用也相当复杂上壳岩被强烈改造难以恢复原始地 层层序显示了更为复杂的构造特征 上述太古代花岗岩绿岩带和高级区的构造面貌 可以作为太古代克拉通构造区的典型构 造样式多数学者认为上述构造是地壳内大量深源物质上升引起的与太古代时期构造环境 地壳薄地温高地热梯度大密切相关 二元古代以来的线性构造带造山带 元古代以来的线性构造带构成了现今大陆地壳内最醒目的构造 它们是地壳上古老的活动 带造山带及巨大规模的变质带是多期变形变质作用形成的复杂褶皱断裂体系线形带 内叠加褶皱大型韧性剪切带巨型推覆构造走滑断层及剥离断层发育在这种强应力作用 的构造带内尽管构造形态和方位有时很复杂但在排除了构造干扰之后就会发现同一应力 场形成的褶皱及其伴生的面理在形态和方位上都具有明显的规律性 第二节 变质岩区的层状构造 变质岩中广泛发育的层状构造也称为条带状构造其成因比较复杂可以是沉积或火 成的原生构造也可以是次生构造即通过强烈变形或固态变质分异形成的在许多情况下是 二者的综合体 一层状构造的类型 变质岩区的层状构造按其形成方式不同可以分为 一变余层理 是指沉积火山沉积形成的层理在遭受变质变形时 原始层理被保存下来的一种层状构造 变余层理 变余层理在浅变质或中浅变质岩区的弱变形地段常可以见到 二置换条带 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 刘志宏 构造地质学 A讲稿文本 2 指早期层状构造原始层理或早期形成的叶理 在递进变形作用中 被晚期叶理强烈改造 形成的一种次生层状构造 这种由于强烈构造置换作用形成的新生层状构造 往往容易造成鉴 别上的错误尤其在多期幕变质变形作用发育区置换作用常是多次的正确区分这些置换 而产生的层状构造置换条带是变质岩区构造研究内容之一 三分异条带 具有粒状结构特征的块状岩石或厚层状岩石 经变形变质作用导致岩石发生变质分异而形 成的条带状构造 在中深变质杂岩区常见分布甚广的分异条带即片麻状或条纹条带状构造它们具有如 下特点 1条带的出现与变形作用有关随着变形强度的增加依次出现由块状构造片麻状 构造条纹 条带状构造逐渐过渡的现象 许多构成条带的浅色矿物和暗色矿物显示强烈变形 而在弱片麻状块状岩石中呈弱变形或未变形 2浅色条带与暗色条带在空间上逐渐过渡其中的矿物组合没有差别若与周围未变 形或弱变形岩石相比 矿物的粒度变化有两个趋势 一是变质作用发生之前形成的被动矿物相 矿物粒度逐渐减小二是变形作用过程中新生的主动矿物相矿物粒度逐渐增大 3条带的宽度较小一般为几 mm 四复合条带 是变质岩区组成复杂成因复杂的一种层状构造它大体可以分为三个亚类 1 层状块状岩石构成的复合层状构造 主要表现为块状结晶岩石中的层状包体受变形改 造形成的复合条带 2 块状块状岩石构成的复合层状构造 主要是两种或两种以上的侵入岩经变形改造形成 的复合条带 3 层状脉体构成的复合层状构造 它是上述各种类型层状体经后期构造岩浆作用或构 造分异作用贯入的不同类型脉体再遭受变形所显示出来的复合条带 变质岩区面状构造类型虽然多种 但其中较难区别的 也是最重要的是变余沉积层理与变 质变形作用形成的各种类型条带的区别这两者的区别对于研究区的地层系统或序列确定 和恢复早期构造或建立构造格架是十分重要的 第三节 叶理与线理 叶理和线理是在强烈变形或变质的岩石中普遍存在的一种小型构造 它们的形成是由于岩 石受到应力作用致使新的组构要素在岩石内部定向排列构成叶理和线理经常伴生在一起 并多见于造山带的深部位置特别见于变质岩石中 叶理是一种面状构造线理属于一种线状构造一般说来它们都是比较均匀地分布在岩 石中这种均匀分布的叶理和线理反映岩石经历过均匀变形因此把这种构造称为透入性构 造而另外一些面状构造 如节理 断层等 它们不均匀分布于岩石中 以分割面的形式出现 反映岩石曾经历不均匀变形 这样的构造为非透入性构造 构造的透入性贯穿性和非透入性 非贯穿性在一定程度上具有相对的涵义与我们观测地质体的范围大小尺度有关 一叶理 叶理是由不等轴矿物和片状矿物定向排列组成的集合休 或由紧密间隔平行排列的破裂不 连续面所确定的一种构造 这种面状构造经常斜交岩层的层理或早期的面状构造 而在未变形 的岩石中很少见到这种现象因此叶理对于沉积岩石的层理或岩浆岩的流面而言它是经受 变形并结合变质作用的产物属于次生构造叶理有以下类型 一劈理 岩石沿着叶理面劈开成为平行的薄片状 岩石的这种可劈性称为劈理 劈理和节理的主要 区别在于劈理具有细密间隔劈理在小范围内是均匀分布的一种贯穿性构造板劈理和折劈 理其内部组构要素具有明显定向 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 刘志宏 构造地质学 A讲稿文本 3 劈理发育的岩石都具有一组密集的潜在破裂面称为劈理面劈理面间所夹的岩片 称为微劈石 劈理主要有如下三种 破劈理板劈理折劈理 二片理 随着变形或变质程度增加新生变质矿物颗粒加粗加大于是板岩转变为片岩因此在 具有足够粗颗粒的变质岩石中片状 板状以及长轴状矿物平行定向排列标志的叶理 称之为片 理 在板岩中定向排列薄片状矿物等构成的板劈理用肉眼是不可见的而在片岩中云母 角闪石等片状板状矿物在手标本上是可见的因此片理与板劈理的主要区别是晶体定向是 否可见 上述的传统分类仅仅是述语定名和形态描述 不同的研究者对这些术语都有自己的理 解和定义而更易引起混乱的是一些成因性术语和描述性术语的混合使用因此近 20 年来 地质学家们渐渐地抛弃叶理分类的成因含义而强调以几何结构进行描述 Powell1979首次提出劈理的形态分类方案 之后 Borradeile 等1982 Davis1984 Passchier 等1996在此基础上又做了系统阐述和补充从而形成比较系统的叶理分类方案 首先 根据劈理域将岩石劈开的破裂面或微破裂带和微劈石破裂面间的夹石能被识别的程 度把劈理分为两类如果劈理域和微劈石可用肉眼鉴别这类叶理为间隔叶理反之为连 续叶理然后根据矿物粒径劈理域的形态以及劈理域与微劈石的关系进行进一步的划分 即 叶理 连续叶理板劈理千枚理片理片麻理折劈理 间隔叶理分隔劈理成分层和条带状构造 三片麻理 组成叶理的片状柱状矿物呈不连续状定向排列的构造 四叶理与其它构造的关系 1叶理与褶皱构造的关系 1轴面叶理 2层间叶理 3顺层叶理 2叶理与断层的关系 伴随断层两盘运动过程中产生的叶理可以是破劈理板劈理片理等由断层产生的叶 理只限于断层带内或附近它们与断层可以呈斜交关系也可以是平行的 二线理 线理作为描述性术语 是泛指岩石内部及表面上存在的各种平行的线状构造 从线理的产 生来看可以分为原生线理和次生线理次生线理是指变形过程中产生的线理它是构造地质 学研究的主要对象 一线理类型 1擦痕线理 2矿物线理 3拉长线理 4皱纹线理 5交面线理 6石香肠构造布丁构造 7窗棂构造 8杆状构造 二线理与运动轴的关系 根据桑德提出的运动坐标系统分析与褶皱有关的线理的空间特征结论如下 1所有的线理不是与圆柱状褶皱的枢纽平行就是与褶皱枢纽垂直凡是与褶皱轴平行 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 刘志宏 构造地质学 A讲稿文本 4 者称为 b 轴线理垂直于 b 轴者称为 a 线理 2一般情况下a 轴线理指示物质运动方向代表应变椭球体的拉伸应变轴但并不排 斥有平行 b 轴的拉伸交叉旋转乃至滚动成因的线理主要是 b 轴线理 第四节 构造置换 在变形变质岩石发育地区普遍发育构造置换现象 所谓构造置换 是指在递进变形过程中 一种构造被另外一种构造所代替的现象在变质地质体的演化过程中最常见最重要的构造 置换是面状构造置换 上节讲述的置换条带就是早期的面状构造早期叶理或原始层理被晚期 的叶理经置换形成的线理也可以发生置换产生新的线理下面以层理的置换为代表进一 步说明置换的过程及其识别标志 一层理置换过程 层理的置换是构造置换的主要类型之一特纳和韦斯1963把层理置换过程划分如下三 个阶段 1早期阶段 原始层理 S0作为标志面受力形成不对称褶皱在递进变形过程中褶皱逐渐紧闭其短 翼不断被拉薄产生与褶皱轴面大致平行的劈理或片理此时原始层理虽然保持了成层性和 连续性但新生面理 S1已部分置换了原始层理原始层理总方位由褶皱岩层的包络面呈现 2中期阶段 随着挤压作用的进行强岩层在短翼部分明显受到拉伸并被拉断发生石香肠化及片内 钩状褶皱此时原始褶皱的连续性遭受破坏褶皱两翼岩层的产状与新生的轴面面理的夹角 越来越小 新生面理取得主导地位 沿面理方向断续延伸分布的岩石也逐渐显示出新的成层性 3晚期阶段 进一步的持续挤压作用使得原始层理S0的连续性完全遭到破坏强岩层的钩状无根 褶皱大部分已消失 岩石的成层性也完全由沿新生面理两侧被分割开的岩性层显现出来 此时 原始层理全部被新生面理所置换原始层理的总方位只能由勾划出的包络面加以辨认 产生什么形式的置换在很大程度上取决于岩层本身的力学性质 先存产状和受力方向之间 的关系三种不同产状的岩层在同一递进挤压作用下会生三种不同形式构造置换 1当岩层与主压应力轴的夹角大于 60时置换过程的发展表现在原始层理发生逆时针 方向的旋转只形成原始层理石香肠化而无钩状褶皱随着压缩量逐步加大面理标志层与 层理的夹角也相应减小从而在宏观上最终造成面理与层理一致的假象 2岩层与主压应力轴的夹角小于 30时该强硬标志层先发生Z型或S型不对称 褶皱同时褶皱包络面逐步旋转当它越过与主应力轴成 45的应变面以后褶皱岩层从压 缩状态转化为伸展状态 褶皱岩层被拉伸呈斜列的片内无根褶皱群 软弱岩层的面理一直处于 该褶皱群轴面的位置 3当岩层与主压应力轴夹角趋近 0时原始层理不发生旋转置换过程表现在岩层发 生强烈的M型对称褶皱并拉断形成钩状褶皱原始层理及置换发展后期褶皱包络面的产 状与形成的面理之间的夹角始终近于垂直 构造置换的过程实质上就是新生的构造使岩层均一化的过程一次重大的全面构造 置换意味着地壳经历了一次重大的构造-热事件在多期变形和变质作用地区当早期构造 置换作用结束后一次构造-热事件又会出现新的面状构造置换 二层理置换的识别 1如果在一个地区小范围内岩性层与叶理方向一致而在大范围内能够找到原始层理的 展布方向与叶理方向不一致在这种情况下可认为该区存在原始层理被置换的现象 2在紧闭褶皱中经常见到由于压扁作用产生的轴面劈理如果压扁作用很强转折端 部位的原始层变得模糊不清并沿轴面劈理发生位移这种现象属于构造置换的结果 3确定构造置换最有利的证据是在叶理面内悬浮的叶内无根褶皱这些无根褶皱是被置 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 刘志宏 构造地质学 A讲稿文本 5 换的褶皱转折端部分 而褶皱翼被拉断形成石香肠或构造透镜体 其拉长方向平行于新生叶理 第五节 韧性断层韧性剪切带 一 一剪切带的概念与类型 剪切带的概念与类型 剪切带是泛指剪切作用集中的地带 它包括剪节理 褶皱岩层的层间滑动以及各种断层等 剪切带的宽窄不一规模大小不等但都具有强烈的剪切变形而剪切带以外的岩层几乎没有 变形按照剪切变形发生时的岩石力学性质的不同可将剪切带划分为三种类型Ramsay 1980 1脆性剪切带以一明显的不连续面断裂面作为剪切变形的运动面两盘岩石被错 开其中的构造岩为碎裂岩 2 韧脆性或脆韧性剪切带属于脆性剪切带和韧性剪切带间的过渡类型 剪切带内 的连续或不连续变形可同时或先后发育 3韧性剪切带是岩石在塑性状态下连续变形的狭长高应变带从一盘到另一盘变形状态 的变化是连续的岩石被扭曲但没有明显的断面剪切带两侧岩石发生过明显位移 Sibson1977的双层结构模式 Sibson1977的双层结构模式 Sibson1977对苏格兰高地莫因断层带进行了深入的研究 以长英质岩石为准提出了断层 的双层结构模式 一个规模较大的断层可以划分为地壳浅部弹性摩擦区变形以脆性为主一个规模较大的断层可以划分为地壳浅部弹性摩擦区变形以脆性为主 形成 脆性断层碎裂岩系列构造岩和地壳深部的准塑性区变形以韧性为主 形成 脆性断层碎裂岩系列构造岩和地壳深部的准塑性区变形以韧性为主形成韧性断层和糜棱岩 岩系列构造岩 形成韧性断层和糜棱岩 岩系列构造岩由脆性断裂向韧性断裂过渡的温度条件约在 250由脆性断裂向韧性断裂过渡的温度条件约在 250350350左右左右并认为作为硅 铝壳这个转化深度大致在 10 并认为作为硅 铝壳这个转化深度大致在 1015km15km这一地段的变形以脆这一地段的变形以脆韧性为主韧性为主关于脆性断层向韧性断 层过渡的深度 关于脆性断层向韧性断 层过渡的深度由于断层的性质由于断层的性质岩石类型岩石类型结构等不同而有所差别结构等不同而有所差别例如Mepmeh1977提 出正断层和逆断层的弹性摩擦区和准塑性区的界线不同 Mattauer1980提出 泥灰岩的劈理 剪锋产生在地壳较浅部位而相同条件下花岗岩中产生劈理前锋约在 10km 左右 二二韧性剪切带的组构特征 韧性剪切带的组构特征 在各向同性的均质岩石中韧性剪切带内部的新生面理与韧性剪切带的边界成 45夹角 夹角指向对盘运动方向自边缘向中心这个夹角越来越小在中心部位面理与剪切带的边 界近于平行所以剪切带内部的面理一般呈S形或反S形这种剪切带内部面理称糜棱 叶理常用 S 或 Ss 表示面理相当于应变椭球体的 AB 面面理的S形或反S形展布特 征反映了剪切带内部的应力应变状态此外面理发育程度和岩石的变质变形程度也从剪切 带的边部向中心逐渐增强除了剪切带内部的S形或反S形面理外还常发育有平行剪 切带边界的面理称剪切叶理用 C 或 Sc 表示在剪切带内糜棱叶理 S 与剪切叶理 C 相交 构成 S-C 组构在剪切叶理上经常发育平行剪切滑动方向的拉伸线理用 L 表示由于剪切带 内发育良好的 S 形叶理及剪切面上的拉伸线理 L使剪切带具有良好的面状构造和线状构造 有时称这种构造岩为 S-L 构造岩 三 三糜棱岩 糜棱岩 韧性剪切带内岩石经受变质变形改造 一般形成糜棱岩系列岩石 糜棱岩呈狭长带状分布 作为识别韧性剪切带的特征标志 一糜棱岩特征 糜棱岩的概念最早是 Lapworth1885研究苏格兰高地莫因断层时提出来的 糜棱岩的原意 是指经脆性破裂和研磨而形成的条纹状细粒岩石 随着人们对许多糜棱岩研究的深入 尤其是 通过显微及超显微观察发现 糜棱岩细粒化的原因并不是脆性破裂和研磨作用的结果 而是矿 物在较高温度和压力作用下晶体塑性变形产物 1981 年在美国加州彭罗斯国际糜棱岩会议上普遍认为糜棱岩具有三个基本特征 1 与原岩相比糜棱岩粒度显著减小 2 糜棱岩中发育强化叶理和线理 3 糜棱岩发育在狭窄的强应变带内 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 刘志宏 构造地质学 A讲稿文本 6 糜棱岩致密坚硬矿物多呈显微细晶和少量碎斑基质细密具有叶理构造叶理围绕残斑 分布 形成似流动构造糜棱叶理 显微镜下观察糜棱岩具有多种韧性变形现象 如拔丝条带 波状消失变形条纹变形条带扭折带机械双晶亚颗粒和核幔结构等 拔丝条带拔丝条带 随着变形强度增加矿物晶体发生韧性变形而拉长矿物轴比长度和宽度 比值变大最终单个矿物晶体拉长成单晶矿物条带拔丝条带主要发育在低温条件下由平 面滑移作用造成的 波状消光波状消光 是常见的一种粒内变形其主要特征是消光影呈扇状或带状连续地扫过晶粒而 无界面波状消光多发育于轻微变形的晶粒内部甚至在晶粒拉长之前就已存在并随晶粒的 拉长而减弱甚至消失 变形条纹变形条纹矿物晶体内平直的或是长透镜状的薄纹层厚约 0.1-2m其折射率和双折率 与主晶略有不同消光位与主晶略有差异偏移约 1-3在正交偏光下类似聚片双晶一样相 间消光的线纹可以与变形条带呈高角度相伴生在有些晶体内同时发育两组变形纹二者相 交成方形或菱形把它们称之为格子状变形纹 变形条带变形条带晶体内一种宽且界面清晰的消光带是由应力导致晶格位错运动形成的规则位 错壁由位错壁分割成不同的消光区域 扭折带扭折带矿物中的标志面如解理双晶面发生尖棱状弯曲的现象扭折带常常出现在 云母斜长石石英方解石辉石等矿物中低温度时扭折带较窄与缩短方向呈高角度相 交高温时扭折带变宽与缩短方向呈低角度相交扭折带宽度随压力增大而减小 机械双晶机械双晶 由晶内双晶滑移所形成的双晶又称变形双晶或滑移双晶机械双晶在一些 对称性较低或粒内滑移系统较少的矿物中如方解石白云石最为常见在斜长石及辉石中 也能见到在较低温度及较快应变速率条件下有利于机械双晶发育 亚颗粒亚颗粒 表现为结晶方位小角度0.5mm有时可见变余糜棱 结构其中石英在平行的云母类矿物限制下常形成矩形晶体其长边平行叶理 变余糜棱岩变余糜棱岩 是介于构造片岩和糜棱岩间的一种过渡类型 它虽然具有广泛的重结晶作用 但糜棱岩的结构构造仍明显可辨 构造片麻岩构造片麻岩在地壳深部层次变形形成的宏观上具有强烈韧性流变特征而没有明显粒径 减小的构造岩构造片麻岩具有如下特征刘俊来等2001构造片麻岩在空间上呈带状分 布与围岩是渐变过渡关系岩石中片麻状构造或条纹条带状构造发育其中片麻状构造 是矿物定向生长和定向拉长构成的而条带状构造主要是变质变形分异条带在构造片麻 岩中旋转应变组构S-C 组构和不规则塑性流动褶皱发育岩石粒度比较均匀没有残斑和基 质之分与围岩相比其粒度要小 1-2 倍由于变形时温度压力较高恢复作用比较强大多 数矿物都发生了重结晶尤其是石英都变成了多边形粒状晶内各种变形组构不发育但是石 英 C 轴有几种优选方位说明它们重结晶时受应力控制暗色镁铁质矿物都表现出被拉长定 向排列晶内变形组构发育表现出晶体塑性变形特征 四 四剪切运动指向 剪切运动指向 对剪切带运动学分析主要在垂直 Y 轴的 XZ 平面上进行 1.拉伸线理 拉伸线理形成于剪切作用过程中 主要由矿物和矿物集合体组成的矿物生长线理 矿物线 理和拉长的砾石等定向显示出来拉伸线理平行于 X 轴即平行于剪切运动方向如糜棱岩中 常见的角闪石等矿物定向及生长 以及构造片麻岩中辉石链状分布 它们都产生于韧性剪切作 用过程中因此对糜棱岩中的拉伸线理的测定可以确定剪切带的运动方向 2.A 型褶皱或鞘褶皱 韧性剪切带中的褶皱与地壳浅层次常见褶皱的几何形态不同 褶皱轴与剪切带内拉伸线理 方向大致平行这种褶皱称为 A 型褶皱而地壳浅层次的褶皱轴垂直于拉伸线理称为 B 型褶 皱A 型褶皱一般发育在剪切带内强烈剪切部位它可以由剪切作用直接导致层状岩石或开阔 的 B 型褶皱随剪切变形加剧而使褶皱轴平行拉伸线理而形成 发育完好的 A 型褶皱 其外表类 似刀鞘状称为鞘褶皱鞘褶皱常成群出现大小不一以中小型为主鞘褶皱的形态在不同的 断面上有明显差别鞘褶皱长轴方向常为鞘的侧翼代表剪切运动方向平行 X 轴鞘褶皱的 枢纽常呈不同程度弯曲状如呈弱弧形弓形舌形等沿着 xy 面常见发育强烈的线理在 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 刘志宏 构造地质学 A讲稿文本 8 垂直 X 轴的断面上yz 面鞘褶皱可形成眼球状或封闭的不规则椭圆状在垂直 y 轴的断面 上xz 面多为不对称的或不协调的褶皱其轴面倒向常指示剪切方向 3.叶理及变形标志物剪切带内的围岩岩块 无论是先期叶理 还是剪切同期的糜棱叶理Ss或围岩块体 经递进剪切作用发生被动旋 转与 S 形弯曲它们都在垂直 Y 轴方向上XZ 面表现出S形分布趋势利用它们可以有效 地确定剪切带的运动方向和方式 1脉体标志层或捕虏体经剪切作用发生变位或捕虏体拖尾变形可以指示剪切带运动 方向 2S-C 组构S 为糜棱叶理而 C 为剪切叶理S-C 组构指示剪切运动方向 3剪切条带是糜棱叶理Ss再变形形成的低序次构造利用它与糜棱叶理Ss所夹锐角 指示相邻一侧剪切运动方向 4残留的围岩块体经剪切作用形成不对称或S形可以指示剪切带运动方向 5不对称褶皱倒向或眼球状残斑拖尾可以指示剪切运动方向 4.糜棱岩显微构造 糜棱岩中广泛发育的显微构造可以作为剪切运动指示标志 1旋转残斑系 糜棱岩中相对较硬的矿物或集合体长石 石榴石等构成旋转残斑系 其尾端由变形的基 质或动态重结晶物质组成它们多呈单斜对称形式从而构成与型 型发育楔形结晶尾结晶尾中线分别位于残斑系对称线参考线 X1的两侧 型结晶尾细长根部弯曲与残斑相连处呈港湾状两侧结晶尾沿中线由参考线 X1-侧 转向另一侧 型或型旋转残斑系其结晶尾延伸方向指示剪切运动方向 2压力影 广泛发育在糜棱岩中的压力影构造往往具有单斜对称特点 压力影由韧性基质在刚性残斑 周围表现不对称分布特点Mallaviell 等1982对黄铁矿进行的旋转变斑模拟实验表明压 力影的产生与变形过程的简单剪切分量有关随着应变量增加压力影域的形成结构具有递 进变化的趋势压力影尾呈 S 形弯曲其延伸方向指示剪切运动方向 3显微 S-C 组构及云母 显微 S-C 组构与宏观 S-C 组构具有相似的涵义 云母鱼是另一种 S-C 组构 据其首尾连接关系 可以确定剪切运动方向 4晶体剪破与书斜式构造 受剪切作用改造沿 Sc 面剪破晶体或沿次级剪切破裂剪破晶体并发生晶质平移产生书斜式构 造可以根据剪破晶体组合型式或位移来判定剪切运动方向 五 五剪切带的应变分析 剪切带的应变分析 韧性剪切带内各种变形构造 都是在应力作用下产生应变的结果 因此构造与应变之间存 在一定的关系Ramsay 等19701984根据这种关系总结出一套有关应变测量的理论与方法 1.糜棱叶理与剪切边界剪切叶理的夹角 由于应变强度不同 剪切带内糜棱叶理与剪切叶理的夹角锐角 在横过剪切带的不同部 位其所夹锐角值是不同的通常在剪切带边界夹角一般为 45向剪切带中心应变加强其夹 角变小在剪切带内糜棱叶理呈 S 形展布因此根据不同部位测得的夹角通过公式 2/tg2求得不同点的剪应变 2.角剪切 这是利用先存面状构造在剪切作用下发生变形 量得标志面发生的角剪切 进而求得剪 应变先存面状构造ABC垂直剪切带边界由于剪切位移使先存面状构造ABC变形其 位移距离为 S为求剪切应变先将该剪切带以间隔 a 划分许多段在每一间隔中作变形面切 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 刘志宏 构造地质学 A讲稿文本 9 线切线与未变形先存面状构造的夹角就是角剪切然后利用公式tg求出各个间 隔的剪切应变值 3.据主应变求剪应变 通过测定韧性剪切带内各点上的应变椭圆求出椭圆的最大应变轴 Xf方向上1e1和最小 应变轴 Zf方向上1e3在 XZ 面上 大型韧性剪切带内应变椭圆的标志不易找到 可以通过定向切片XZ测量变形石英颗粒在 长轴和短轴方向上的数值求得 4.均匀应变 Flinn 图解 在测得1e11e21e3三个轴长基础上分别求出 a1e1/1e2b1e2/1e3 以 ab 为纵横坐标作图不同形状的应变椭球用 K 值表示 Ka-1/b-1 或用统计方法如 Robin 法求出轴率 K 各种应变状态描述如下 a轴对称延长K b收缩应变长椭球1 K c平面应变体积不变K1 d压扁应变扁椭球0 K 1 e轴对称压扁K0 通过 K 值是大于 1 或小于 1可以区分出应变型式是收缩应变还是压扁应变 当体积是变化时即0则有 11e11e3a/b因为 K1 时应变椭球体的 1ey1所以 ab1 直线 ab1代表平面应变或为收缩应变和压扁应变的分界线 六 六剪切带的位移确定 剪切带的位移确定 在上述剪切应变分析基础上 可以进一步确定剪切带发生的总位移 确定剪切带位移的方 法有数字法和图解法 这两种方法都是首先确定剪切带剖面的应变分布及作出横过剪切带的应 变剖面x-曲线在此基础上通过计算或作图求得剪切带的总位移 1.数字方法 用数字方法计算剪切总位移S时 可以将剪切带划分为无数个小单元 这一小单元上的剪 切位移s可以由宽度x 给出 即sx 剪切带总位移S是所有小单元剪切位移s 的总和 即 S0 x x 用积分表示S0 x dx 一般情况下由于不知此函数常可以用方格纸量得 x-曲线包围的面积该面积则代表 剪切带总位移 2.图解法 应用图解法确定剪切带的总位移S主要根据横过剪切带多条剖面上量得各点 Ss糜 棱叶理与边界剪切叶理 Sc夹角作出相等倾角的等偏角线等偏角线间隔一般为 10 即有 010203040主边界45此 45等偏角线方向代表剪切 带的方向等偏角线不是绝对平行的可以弯曲并且在剪切带的左端比右端角度大在垂直 剪切带两条剖面 PQ 和 RS 上利用剖面线与等偏角线交点求出剪应变即 2/tg2 作出 x -曲线求出总位移该方法的主要问题是对的测量因为很小时微小的变 化会引起值的很大变化 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院 吉林大学地球科学学院