第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造(已修改完)

構(gòu)造地質(zhì)

StructuralGeology第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造Chapter9metamorphiczonestructure主講教師主講教師：周仁元辦公地點：江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院Tel機Q:2396811745e-mail:

第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造本章教學(xué)要求1.初步了解變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造基本特征2.初步掌握面理置換的階段及特征3.初步認識幾種常見的疊加褶皺類型4.初步掌握韌性剪切帶的特征第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造本章重點、難點1.變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造基本特征2.面理置換的階段及特征3.常見的疊加褶皺的識別4.韌性剪切帶的特征第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造第一節(jié)基本概述一、引言：眾所周知：變質(zhì)巖是三大巖類之一，在地殼上分布極為廣泛，出露面積占大陸17%，特別是在古老的前寒武紀的地臺區(qū)（陸核），更是變質(zhì)巖的集中產(chǎn)地，參見例圖。變質(zhì)巖構(gòu)造研究是當(dāng)今構(gòu)造上發(fā)展較快的一門分支科學(xué)—前寒武紀構(gòu)造，國家并成立了專門委員會，特別是從上世紀60-70年代起，各種礦產(chǎn)資源的需求增強要求地質(zhì)構(gòu)造研究者研究前寒武紀，這些地區(qū)蘊藏有豐富的資源，例如：全世界的Fe80%賦存在前寒武紀地層中，并為大礦，如印度儲量400億噸，澳大利亞200億噸“出口”中國上海寶鋼，我國鞍本、冀東50億噸，此外P、Cu、Au大部分在前寒武紀地層中，既然如此，就要解決前寒武紀變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造生產(chǎn)推動構(gòu)造發(fā)展，已成為地質(zhì)構(gòu)造學(xué)家矚目的課題之一。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

大家曾記否？講第一章緒論中提到的自然科學(xué)有三大前沿命題：（1）天體及地球的起源和演化。（2）生命的起源（3）物質(zhì)的結(jié)構(gòu)其一，就不是顯生宙的構(gòu)造？而是對前寒武紀的地史進行研究—前寒武紀構(gòu)造研究應(yīng)為急先鋒了。其二，縱覽一下不同時代的教科書，其變質(zhì)巖研究的內(nèi)容是在逐增、發(fā)展，認識在不斷深化，取得了不少成就，區(qū)調(diào)工作也在采用新方法填圖。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造二、研究現(xiàn)狀我國的變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造研究首領(lǐng)是馬杏垣，中國地大的索書田、單文瑯、付昭仁、游正東，肖慶輝的引進、推廣鼓吹資料也引起了很大的推動作用，國外的特納爾、韋斯、威爾遜等都很有建樹。江西的變質(zhì)巖研究也很深入，湯家福為（江西專家）上世紀80年代后葉，曾在江西南昌召開了全國變質(zhì)巖構(gòu)造學(xué)術(shù)討論會，在會上，英國皇家地質(zhì)學(xué)會D.鮑威爾稱頌武功山前寒武紀變質(zhì)巖構(gòu)造研究具有世界意義，而我國馬杏垣則謙虛地說：“武功山是中、淺變質(zhì)巖構(gòu)造的天然櫥窗。三、寄語同學(xué)們，你們是21世紀的棟梁，祖國發(fā)展所需資源去哪里找——廣大的石頭中——其中變質(zhì)巖區(qū)礦多，這是不爭的事實。要想在構(gòu)造上有所建樹，去西藏（第三極），青海、新疆地廣山多，新疆的大地構(gòu)造是三山夾二盆，三山是搖錢樹，二盆是聚寶盆，去“老區(qū)”（變質(zhì)巖區(qū)），基巖裸露，內(nèi)容豐富多彩，模式多樣，找大礦，找處女礦就在此處，那里是大有作為的，今后大家要緊跟前寒武紀研究前沿，多看中國地質(zhì)學(xué)報等。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

對變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造的認識長期以來存在兩種對立的觀點。

一種觀點認為：變質(zhì)巖區(qū)，尤其是古老的深變質(zhì)雜巖區(qū)的構(gòu)造比沉積巖及火山巖區(qū)的構(gòu)造簡單得多，構(gòu)造型式多為平緩褶皺或巨型單斜構(gòu)造。而露頭上所見到的復(fù)雜多樣的小型褶皺并不代表變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造主體的面貌；

另一種觀點認為：變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造不但形態(tài)、方位極其多樣，而且往往是多期變形的產(chǎn)物，它的形成和演化比沉積巖和巖漿巖區(qū)的構(gòu)造復(fù)雜得多，這種觀點是目前的主流認識。變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造之所以復(fù)雜，主要是它的形成和演化經(jīng)歷了長(多)期的地質(zhì)歷史進程和各種構(gòu)造－熱事件，在每一次構(gòu)造－熱事件過程中都產(chǎn)生了一系列新生的與變質(zhì)作用有關(guān)的構(gòu)造。小貼士第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造第二節(jié)變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造特征

變質(zhì)巖區(qū)歷經(jīng)多次構(gòu)造熱事件的磨難，既使是大難不死，也面目全非，總之，可用“十”字公式概括：

多期變形+多次變質(zhì)=復(fù)雜具體如下：

一、變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造的基本特征（一）區(qū)域變質(zhì)構(gòu)造是構(gòu)造深層次的變形產(chǎn)物

1.構(gòu)造層次概念指特定變形幕中，由于構(gòu)造環(huán)境的差異，導(dǎo)致巖石變形具有一定的相對層次性。不同的構(gòu)造層次分別顯示不同的主導(dǎo)變形機制。其中深層次的構(gòu)造出現(xiàn)于流劈理上限界面以下。在該處由于地殼位于高溫、高壓環(huán)境，巖石的韌性已大大提高并處于固態(tài)流變狀態(tài)。這時巖層層理將隨構(gòu)造層次的加深愈來愈喪失其主運動面的地位，引起廣泛的被動褶皺作用和準彎曲褶皺作用。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造就是先存的強硬巖層，在平均韌性全面提高的條件下，也會發(fā)生強烈的彎曲，構(gòu)成復(fù)雜的緊閉褶皺，甚至形成兩翼緊貼的平臥褶皺，在整個變質(zhì)巖幕中構(gòu)成“褶疊層”(圖9-2)。

隨著巖石進入更深層次，巖石的變形也越與中高級變質(zhì)作用、混合巖化及深熔作用交織在一起。結(jié)果不僅形成了區(qū)域性片麻理，而且產(chǎn)生大量混合脈巖構(gòu)成的各式各樣的腸狀褶皺(圖9-3)。2.深層次的腸狀褶皺第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

變質(zhì)巖區(qū)韌性變形表現(xiàn)在斷裂上，即形成韌性斷層。這種變形引起變質(zhì)巖區(qū)出現(xiàn)狹窄的片理帶、變晶糜棱巖化帶(圖9-4A)、順層韌性剪切帶(圖9-4B)、兩種截然不同變質(zhì)相帶的接觸帶(圖9-4C)、以及狹窄的高于正常的混合巖化帶(圖9-4D)等。3.韌性變形主導(dǎo)性第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造(二)結(jié)構(gòu)要素復(fù)雜

在構(gòu)造-熱事件過程中，由于變質(zhì)和變形的共同作用，強烈地改造了原巖的構(gòu)造面貌，并在變質(zhì)、固態(tài)流動的過程中產(chǎn)生一系列新生的面狀和線狀構(gòu)造，如劈理、片理和線理等等。因而在變質(zhì)巖石中出現(xiàn)殘余構(gòu)造和新生構(gòu)造的共存和組合。1.殘余的構(gòu)造要素它是原生的結(jié)構(gòu)要素經(jīng)變質(zhì)，變形而幸存下來的有原來特征，如變余層理，變余結(jié)構(gòu)，斜層理等，要認真對待，見其如獲視寶。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造2.新生的結(jié)構(gòu)要素這是變質(zhì)巖區(qū)一大特產(chǎn)，如劈理，片理，線理（次生）。要仔細觀察深究。新生的變質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)要素的排列，分布上的“規(guī)律性”①使人乍看起來簡單（掩蔽）錯誤產(chǎn)生。②要人大量統(tǒng)計，劃分區(qū)段繁瑣。③要進行巖組分析，顯微鏡下觀察，人薄弱。3.組合的結(jié)構(gòu)要素

S0+S1+S2

要通盤思考。如交面線理，思考什么？代表b軸，受力方向。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造前寒武紀古老變質(zhì)巖，歷經(jīng)十幾億至三十億年的磨難（多次不同程度的變形和變質(zhì)作用的改造）改頭換面，疊加、改造、交織、干擾（如新的替代老，新的疊加在老的），有時令人不知所措，從面上看，要全面分析，如圖9-5是一幅兩期變形作(三)多期變形變質(zhì)作用的改造用的變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造圖。軸向北西的一套褶皺疊加在軸向北東的一套緊閉褶皺之上。在圖的東北部，乍看似乎是一套走向北西的單斜巖層，其實質(zhì)是晚期北西向褶皺的片理掩蔽了早期北東向褶皺，西部的晚期構(gòu)造不太強烈，所以仍基本保持構(gòu)造的原來形象。此外，構(gòu)造疊加現(xiàn)象也表現(xiàn)在斷裂的彎曲和沿斷裂面的多次多期活動，有時還與混合巖化、脈巖活動等現(xiàn)象交織在一起，使變質(zhì)巖區(qū)早期斷裂很難識別。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

前寒武紀深變質(zhì)巖系的主要構(gòu)造型式是花崗片麻巖穹窿或片麻巖穹窿。不少人認為這種構(gòu)造是地殼內(nèi)大量深源物質(zhì)的上升引起的，與前寒武紀時期構(gòu)造環(huán)境(地殼薄，地溫高、地?zé)崽荻却?密切相關(guān)。這種大規(guī)模的復(fù)雜窿起在古老地盾中往往成群分布(圖9-6)。(四)構(gòu)造型式與變形時代有密切關(guān)系

它們的平面形態(tài)常呈渾圓形或長圓形。直徑常達幾公里、乃至上百公里。兩翼一般平緩，也可能陡傾，在外緣部位甚至向內(nèi)倒轉(zhuǎn)，使穹窿拱如扇形。然而，就在這種看來似乎簡單的穹窿區(qū)內(nèi)，卻隱藏著十分復(fù)雜的多期構(gòu)造。特別是在穹窿的外緣部分和穹窿之間部分，一系列緊密同斜的倒轉(zhuǎn)褶皺環(huán)繞著穹窿展布，使古老地盾內(nèi)部呈現(xiàn)出穹窿與變質(zhì)槽皺帶間列的構(gòu)造格局。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

成層構(gòu)造是產(chǎn)生褶皺變形的必要前提。但是，對具有雙重構(gòu)造的變質(zhì)巖層褶皺來說情況比較復(fù)雜，它除了以原生成層構(gòu)造作為變形面以外，各種次生面理也會發(fā)生褶皺變形。因此，卷入面理褶皺的變質(zhì)巖層無論在其先存厚度上或產(chǎn)狀上都與一般沉積巖褶皺有很大的差異。

二、變質(zhì)巖層的成層構(gòu)造(一)對變質(zhì)巖成層構(gòu)造的認識：觀點一：具有層狀構(gòu)造的面理是原生沉積巖層或火山巖層，在上覆巖層鉛直載荷的作用下，在變質(zhì)過程中順原生層理擬態(tài)重結(jié)晶形成的。因而這種面理與層理一致，稱為順層面理。

觀點二：粘土在上覆巖系載荷下壓緊、脫水形成頁巖時，粘土礦物乃順層排列，本身已經(jīng)具有水平的劈裂性。后來巖石隨溫度、壓力增高發(fā)生變質(zhì)時，一種類似層面的片理就順層產(chǎn)生了。這時巖石成分中的原生差異經(jīng)過重結(jié)晶作用后，便產(chǎn)生了具有面理的片麻狀巖石。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造(二)構(gòu)造置換1.概念

指巖石的一種構(gòu)造在經(jīng)過遞進變形之后被另一種構(gòu)造所代替的現(xiàn)象。在變形地質(zhì)體的演化過程中，最常見和最重要的構(gòu)造置換是面狀構(gòu)造的置換，線狀構(gòu)造也相應(yīng)發(fā)生置換。2.面狀構(gòu)造的置換過程

層理的置換過程大體可分為三個階段(如圖9-7)。早期階段：原始層理S0作為運動面，在遞進的彎褶皺過程中發(fā)生彎曲，并越來越緊閉(圖9-7A)，進而產(chǎn)生近于平行褶皺軸面的劈理或片理(圖9-7B)。這時層理仍大體保持連續(xù)性，只顯示部分或初步的置換。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

中期階段：隨著擠壓的加強，兩翼層理的產(chǎn)狀與新生的軸面面理(S1)之間的夾角愈來愈小，強硬巖層被拉斷，發(fā)生石香腸化及片內(nèi)褶皺(圖9-7C)。這時，原始層理的連續(xù)性已逐漸喪失，新生的平行面狀構(gòu)造已開始取得主導(dǎo)地位。

晚期階段：完全的置換使層理(S0)完全破壞，原有巖性單位與新生面理(S1)幾乎完全平行，造成了貌似均一的面理或?qū)訋Вo以區(qū)域性正常沉積序的假像，使真正原生地層層序無法確定(圖9-7D)。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造我國《1：5萬變質(zhì)巖區(qū)域地質(zhì)填圖指南》中將面理置換形式給予形象化的三種不同面理置換形式（1）“W”形置換形式（簡稱“W”型）它代表先期面理（Sn）被新生面理（Sn+1），在不對稱褶皺的陡翼上產(chǎn)生的局部置換的一種形式。Sn與Sn+1多為截割關(guān)系，原有褶皺的完整性未破壞，先期面理的完整性保存較好。（2）“N”形置換形式（簡稱“N”型）這個類型是一種過渡置換型式。它是隨著壓扁作用增強，新生面理（Sn+1）對先期面理（Sn）的置換已較明顯，原有的褶皺樣式已遭明顯改造，褶皺多呈鉤狀殘片或呈新生面理（Sn+1）內(nèi)的片內(nèi)鉤狀褶皺。但通過鉤狀褶皺或殘片還可建立起原有褶皺的形象。（3）“I”形置換形式（簡稱“Ｉ”型）它是一種完全置換形式。原有的褶皺已幾乎殆盡，先期面理和巖性層也幾乎全部被改造并平行于新生面理（Sn+1）。有時，偶爾可以在新生面理帶內(nèi)見有殘片的先期面理褶皺的透鏡體或巖條。當(dāng)面理置換到此等程度時，巖石中“新生巖性層”產(chǎn)生，在區(qū)域上常呈線形條帶狀巖系延伸，勿將其視為巖石產(chǎn)狀。

面理構(gòu)造置換形式及樣式類型分布示意圖第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

疊加褶皺皺是一種已經(jīng)褶皺的巖層再彎曲而形成的褶皺。凡經(jīng)歷多期變形的層狀巖層，都有可能再度彎曲而形成疊加褶皺。疊加褶皺在變質(zhì)巖區(qū)廣泛發(fā)育，極為普遍。(一)疊加褶皺的露頭型式:

不同巖性層露頭的排列型式是發(fā)現(xiàn)和確定疊加榴皺的基本依據(jù)。三、變質(zhì)巖區(qū)的疊加褶皺第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

1.第一型疊加褶皺形式

它是第二期滑褶皺“橫跨”疊加于第一期水平直立褶皺之上，其差異滑動方向(a2)與第一期褶皺軸面平行，第二期褶皺軸(b2)與早期褶皺軸(b1)成較大角度相交或垂直，使第一期褶皺的變形面重復(fù)變形，形成所謂“穹-盆構(gòu)造”。兩期背形疊加處形成穹窿，兩期向形疊加處形成構(gòu)造盆地。當(dāng)?shù)诙诒承螜M過第一期向形時，背形的樞紐發(fā)生傾伏，而向形的樞紐出現(xiàn)揚起，形成鞍狀構(gòu)造。如果將各穹窿頂端或各構(gòu)造盆地的槽部相連，可以大體上恢復(fù)兩期槽皺的方向和規(guī)模。（如圖9-9)

第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造2.第二型疊加褶皺形式

它是指第一期為平臥褶皺，第二期滑褶皺軸向與第一期褶皺軸向大角度斜交或垂直，但第二期褶皺的運動方向(a2)與第一期褶皺的軸面垂直。結(jié)果，第一期褶皺的軸面和兩翼因沿a2方向差異性滑動而被重褶成一系列的背形和向形。同時，第一期褶皺的樞紐也隨之上拱和下凹。當(dāng)?shù)谝黄隈薨檭梢懋a(chǎn)狀不同時，在第二期褶皺的縱剖面上，必然可以看到同一巖層在褶皺上、下翼及樞紐產(chǎn)狀各不相同。這種三度空間的形態(tài)，由于剝蝕深度的不同，可以呈現(xiàn)出一系列有規(guī)律變化的復(fù)雜的露頭型式，平面上呈新月形、蘑菇形等等。(如圖9-10)第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

它是指第二期滑褶皺“共軸”疊加于第一期斜臥褶皺之上，第一期褶皺軸未發(fā)生波狀彎曲，只是第一期褶皺的兩翼被再成褶皺彎曲。因此，在平行褶皺軸的剖面上很難看到兩種褶皺的疊加，但在橫剖面上則出現(xiàn)明顯的兩次轉(zhuǎn)折圖形。（如圖9-11）3.第三型疊加褶皺形式第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造4.組合變化型式

在上述三種類型中，共軸疊加的褶皺比較普遍。它在自然界中，第一型疊加褶皺常形成“穹-盆構(gòu)造”而第三型疊加褶皺則在橫截面上呈現(xiàn)出復(fù)雜的干擾圖型(圖9-12)。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

自然界還會出現(xiàn)各種各樣的過渡型式。蘭姆賽概括出九種干擾格式(如圖9-13)。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

大型疊加構(gòu)造的認識一般是從露頭或手標本上看到的重褶皺或新生面理，線理有規(guī)律的彎曲或切割現(xiàn)象開始的。最常見和最主要的褶皺疊加標志如下。1.重褶現(xiàn)象：在露頭上見褶皺的同一切面上不僅有先存褶皺軸面的重新彎曲，而且還有相應(yīng)的雙重轉(zhuǎn)折，使褶皺呈鉤狀（如左下圖）。在褶皺范圍內(nèi)出現(xiàn)雙重的褶皺要素（如右下圖）。它是判斷疊加褶皺最可靠的標志。(二)疊加褶皺的露頭觀察五臺山地區(qū)重褶露頭素描圖

甘肅某地航片顯示具雙重閉合第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造2.封閉構(gòu)造（餅狀）現(xiàn)象：當(dāng)早晚期褶皺要素不平行時，露頭上將會出現(xiàn)一系列封閉狀態(tài)（餅狀）的各種圖案（如左下圖）。它們即可由層理顯示，也可由片理顯示構(gòu)成褶皺。應(yīng)注意它們與結(jié)核、包卷層、枕狀構(gòu)造等沉積作用形成的構(gòu)造圖形相區(qū)別。3.新生構(gòu)造有規(guī)律的彎曲：一般意味著新生褶皺變形面在新的構(gòu)造應(yīng)力場的又一次變形(如右下圖)。五臺山餅狀構(gòu)造（條帶狀綠泥黑云片巖素描原大1/5）（引自房立民等1991

）河北遷安鐵礦向形構(gòu)造剖面圖S1-早期片理褶皺軸面；S2-晚期褶皺軸面（引自徐開禮等1983）第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造4.填圖區(qū)內(nèi)不同方位的面理有規(guī)律的交切及廣泛發(fā)育傾豎褶皺，是判別疊加褶皺的標志（如下圖）。河南嵩山嵩山群不同時期面理疊加褶皺第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造5.大型褶皺轉(zhuǎn)折端處發(fā)育橫切大軸面的小褶皺（亦稱大腦袋）說明有褶皺疊加存在（如右圖）。

大腦袋現(xiàn)象

6.原生示頂構(gòu)造與褶皺構(gòu)造指向矛盾：若肯定這期褶皺是縱彎褶皺或剪切褶皺，而今出現(xiàn)褶皺指向地層新老關(guān)系與示頂構(gòu)造指向矛盾現(xiàn)象，亦表明這露頭上起碼經(jīng)歷了兩期褶皺。

需要指出：切忌在個別露頭上看到某一種褶皺構(gòu)造的疊加，就認定整個地區(qū)的構(gòu)造都發(fā)生疊加。在褶皺不協(xié)調(diào)現(xiàn)象強烈發(fā)育地段尤應(yīng)慎重。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

韌性剪切帶是平面狀或曲面狀的高應(yīng)變帶，其長寬比至少大于5：1。韌性剪切帶是地殼和巖石圈中廣泛發(fā)育的主要構(gòu)造類型之一，它可以在不同層次、不同環(huán)境下發(fā)育，其規(guī)模大相庭徑，小到超顯微的晶格位錯，大到造山帶或變質(zhì)基底內(nèi)幾十公里寬和上千公里長的韌性剪切帶。韌性剪切帶的研究不僅是造山帶研究的課題，也是整個巖石圈構(gòu)造及全球構(gòu)造動力學(xué)研究課題。韌性剪切帶已成為當(dāng)今構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的熱點，并有重大突破。第三節(jié)韌性剪切帶一、概述第六章斷層

目前人們根據(jù)剪切帶的幾何產(chǎn)狀和運動(位移)方式，可將剪切帶劃分為：走滑(平移)型剪切帶、推覆(逆沖)型剪切帶和滑覆(正斷)型剪切帶

根據(jù)剪切帶發(fā)育的物理環(huán)境和變形機制。劃分為：

脆性剪切帶(斷層或斷裂帶)、脆－韌性或韌－脆性過渡型剪切帶和韌性剪切帶。如下圖。第六章斷層一、剪切帶的基本類型

Ⅰ、脆性剪切帶(即斷層或斷裂帶)是在地殼上部的低溫條件下發(fā)生的脆性變形產(chǎn)物。其特點是具有一個或多個清楚的不連續(xù)界面。兩盤位移明顯，變形集中在個別不連續(xù)面上，而兩側(cè)巖石幾乎未受變形。伴生有各種殘裂巖系列的斷層巖。

Ⅱ、脆－韌性或韌－脆性過渡型剪切帶

這種剪切帶有兩種型式

1.似斷層牽引現(xiàn)象的脆－韌性剪切帶——在韌性變形的巖石內(nèi)部發(fā)育不連續(xù)面，沿不連續(xù)可能發(fā)生磨擦滑動，而其兩側(cè)一定范圍的巖層或標志層發(fā)生一定程度的塑性變形；②韌－脆性過渡型剪切帶——由雁行狀的張裂脈表現(xiàn)出來，雁行狀的張裂隙反映巖石脆性變形，而張裂隙之間的巖石一般受一定程度的塑性變形。第六章斷層出現(xiàn)破裂或不連續(xù)面，帶內(nèi)變形和兩盤位移完全由巖石的塑性流動或晶內(nèi)變形來完成，并遵循不同的塑性或粘性蠕變定律。因此，韌性剪切帶具有“斷而未破、錯而似連”的特點。

Ⅲ、韌性剪切帶

它是巖石在塑性狀態(tài)下發(fā)生連續(xù)變形的狹窄高剪切應(yīng)變帶。典型的韌性剪切帶內(nèi)變形狀態(tài)從一壁穿過另一壁是連續(xù)的，不第六章斷層以上三種剪切帶反映它們形成時巖石的力學(xué)性質(zhì)差異，也反映了地殼和巖石圈不同層次、不同物理環(huán)境和不同流變機制條件下巖石力學(xué)性質(zhì)的應(yīng)變局部化特征。在空間和時間上可以相互轉(zhuǎn)換或過渡。由于巖石圈具有流變的分層性，由淺部至深部，剪切帶的性質(zhì)和產(chǎn)狀變化是多重的。第六章斷層二、韌性剪切帶的幾何特征

韌性剪切帶的基本結(jié)構(gòu)要素：剪切帶的兩盤(壁)和兩盤(壁)所限制的強塑性變形帶；

剪切帶的兩盤可以是平行的，也可以是彎曲的；

平行剪切帶的幾何邊界條件是：具有相互平行的兩盤或邊界；沿每個橫斷面的位移情況是一樣的，這表明巖石的有限應(yīng)變方向和性質(zhì)在橫過剪切帶的各剖面上是一致的。

彎曲剪切帶的幾何邊界條件是：剪切帶兩盤可能收斂、匯合或分散，不同位置上剪切帶橫剖面的變形情況是變化的。第六章斷層Ⅰ、剪切帶外的巖石未受變形的韌性剪切帶

1.不均勻的簡單剪切2.不均勻的體積變化3.不均勻的簡單剪切＋

不均勻的體積變化第六章斷層Ⅱ、剪切帶外的巖石受到均勻應(yīng)變的韌性剪切帶

1.均勻應(yīng)變＋不均勻的

簡單剪切2.均勻應(yīng)變＋不均勻的

體積變化3.均勻應(yīng)變＋不均勻的

簡單剪切＋不均勻的

體積變化第六章斷層

各類剪切帶的變形都是非均勻簡單剪切。一個非均勻簡單剪切可看作是若干個無限小的均勻剪切帶的組合。因此，一個小的均勻簡單剪切單元的應(yīng)變特征是分析所有剪切帶變形的基礎(chǔ)。

通過設(shè)定坐標和主應(yīng)變軸、標志層(線)變形前后與剪切方向交角變化，可以建立剪切帶的基本幾何關(guān)系：第六章斷層Ⅲ、先存構(gòu)造在韌性剪切帶中的變形剪切帶中標志層的變形第六章斷層Ⅳ、韌性剪切帶內(nèi)的巖石變形

1.糜棱巖的概念

構(gòu)造動力作用下形成的具有塑性變形、動態(tài)恢復(fù)和動態(tài)重結(jié)晶的構(gòu)造巖。

2.糜棱巖的基本特征：

①

與原巖相比，粒度顯著減小；

②具增強的面理和線理；

③發(fā)育在狹窄的強應(yīng)變帶內(nèi)。

④巖石中至少有一種造巖礦物發(fā)生了明顯的塑性變形。第六章斷層

Ⅴ、韌性剪切帶內(nèi)的褶皺變形

1.被動相似褶皺的變形

由于剪切帶內(nèi)差異剪切作用，改變了先存的面狀構(gòu)造的方位，導(dǎo)致標志層出現(xiàn)被動褶皺——相似褶皺。褶皺軸平行于原始標志層與剪切帶的XY面的交線，軸面平行于剪切帶。第六章斷層2.主動縱彎褶皺的變形

為先存的標志體或面狀構(gòu)造受擠壓失穩(wěn)形成的褶皺。這種褶皺形成的先決條件是：標志體與圍巖之間存在能干性差。第六章斷層3.韌性剪切帶內(nèi)的A型褶皺變形

韌性剪切帶中的褶皺與地殼淺層次常見的褶皺幾何形態(tài)，剪切帶中的大部分

褶皺的褶軸與拉伸

線理的方向大致平

行——稱之為A型

褶皺。而淺層次褶

皺的褶軸與拉伸線

理相垂直——屬于

B型褶皺平行拉伸線理的A型褶皺垂直拉伸線理的B型褶皺平行拉伸線理的A型褶皺平行拉伸線理的A型褶皺第六章斷層4.韌性剪切帶內(nèi)的鞘褶皺變形

韌性剪切帶中還可見另一種特殊的A型褶皺——鞘褶皺，因形似刀鞘而故名。

褶皺大小不等，以小

型居多。鞘褶皺呈扁

圓狀或舌狀、圓筒狀，

多數(shù)為不對稱褶皺，

沿剪切方向拉得很長。露頭上的鞘褶皺第六章斷層Ⅵ、韌性剪切帶中的新生面理和線理

韌性剪切帶的變形巖石中，常發(fā)育有由礦物或礦物集合體的優(yōu)選方位平行于剪切帶的應(yīng)變橢球體最大擠壓面而形成的面理——即剪切帶內(nèi)面理(S)。從剪切帶中心至邊緣，S面理與平行剪切帶面理（C）之間的交角變化與0～45°。1.韌性剪切帶的面理第六章斷層2.韌性剪切帶的線理

在剪切帶面理上，發(fā)育有平行最大拉伸方向的礦物拉伸線理——A線理。發(fā)育程度隨變形增強而顯著。拉伸線理與剪切帶邊界的銳夾角所指的方向反映剪切運動的方向。剪切帶中的拉伸線理L第六章斷層Ⅶ、韌性剪切帶中的變質(zhì)作用和流體作用

1.韌性剪切帶中的變質(zhì)作用

韌性剪切帶不但是強烈的線狀應(yīng)變帶，同時也是線狀的變質(zhì)作用帶。伴隨變形作用，剪切帶內(nèi)巖石和礦物中形成一定的應(yīng)力梯度和化學(xué)濃度梯度，為流體及組分的運動提供驅(qū)動力，開辟通道。流體和組分的運動導(dǎo)致流體與巖石、礦物之間或巖石、礦物的組分與組分之間的不平衡，從而發(fā)生變質(zhì)反應(yīng)，使巖石間的差異變小并發(fā)生軟化。變質(zhì)反應(yīng)的結(jié)果是：①使原來未變質(zhì)巖石發(fā)生變質(zhì)作用，形成新的巖石類型——構(gòu)造巖(其中典型的代表是糜棱巖)；②使原來已經(jīng)變質(zhì)的巖石發(fā)生退變質(zhì)作用。第六章斷層

2.韌性剪切帶中的流體作用

韌性剪切帶既是流體運移的通道，也是流體－巖石發(fā)生相互作用的主要場所。在剪切帶的變形－變質(zhì)過程中，流體－巖石相互作用主要表現(xiàn)為：剪切帶的變質(zhì)作用、脫硅作用、碳酸鹽化作用、鉀交代作用，以及長英質(zhì)條帶、硅質(zhì)條帶的生成等。

流體作用最終影響剪切帶巖石的剪切強度、礦物晶格優(yōu)選方位、脆－塑性轉(zhuǎn)變及其他流變學(xué)參數(shù)，進而控制韌性剪切帶的變形機制。第六章斷層Ⅷ、韌性剪切帶的運動方向確定

韌性剪切帶的剪切運動方向，可根據(jù)以下以下標志來加以確定：

1.錯開巖脈或標志層

穿過剪切帶的標志層往往呈“S”形彎曲，造成標志層在剪切帶兩盤明顯位移，根據(jù)互相錯開的方向可以確定剪切方向。第六章斷層2.不對稱褶皺

但巖層受近平行層面方向的剪切作用時，由于層面的原始不平整或剪切速率變化，導(dǎo)致巖層彎曲旋轉(zhuǎn)。形成緩傾斜的長翼和倒轉(zhuǎn)短翼的不對

稱褶皺，由長翼至短翼

的方向(即褶皺倒向)代

表剪切方向。第六章斷層3.鞘褶皺或A型褶皺

鞘褶皺和A型褶皺樞紐方向或垂直Y軸剖面上的褶皺倒向指示剪切方向。4.S－C面理

“S”型面理和“C”面理所交銳夾角，指示剪切帶的剪切方向。隨剪應(yīng)變加大，剪切帶內(nèi)面理(S)逐漸接近、以至于平行于糜棱巖面理（C）。鞘褶皺—樞紐彎曲指向S-C組構(gòu)（Ｉ型面理）S-C組構(gòu)（Ｉ型面理）第六章斷層5.“云母魚”構(gòu)造

“云母魚”構(gòu)造多發(fā)育于石英云母片巖中。不對稱的“云母魚”可指示剪切帶的剪切方向。

6.旋轉(zhuǎn)殘斑系1）概念

旋轉(zhuǎn)殘斑是在糜棱巖中的韌性基質(zhì)剪切流動的影響下，殘斑及其周緣較弱的動態(tài)重結(jié)晶的集合體或細殘斑發(fā)生旋轉(zhuǎn)并改變其形狀，形成不對稱的楔形尾部的殘斑系。它可分為：σ型殘斑系、δ型殘斑系。

云母魚：II型S-C面理第六章斷層δ殘斑系的拖尾的尖端延伸方向也指示剪切帶的剪切指向。

2）旋轉(zhuǎn)殘斑系的剪切指向σ殘斑系的拖尾的尖端延伸方指示剪切帶的剪切指向。7.不對稱壓力影

韌性剪切帶內(nèi)的壓力影構(gòu)造多呈不對稱狀，堅硬礦物或殘斑兩側(cè)的纖維狀的結(jié)晶尾呈單斜對稱。據(jù)此可以確定剪切帶的剪切方向。不對稱壓力影σ型殘斑系型殘斑系第六章斷層8.書斜式構(gòu)造

糜棱巖中的較堅硬的殘斑，在遞進剪切作用下，產(chǎn)生破裂并旋轉(zhuǎn)，使每個殘片向剪切方向傾斜，猶如一疊9.曲頸狀構(gòu)造

糜棱巖中的殘斑或礦物集合體、侵入巖中的俘虜體等在遞進剪切作用下，使書被推倒，形成類似書斜式構(gòu)造。其裂面與剪切帶的銳夾角指示剪切帶的剪切指向。其一側(cè)被拉長(或拉斷)，形成曲頸瓶狀。曲頸彎曲方向表示剪切帶的剪切方向。書斜式構(gòu)造曲頸狀構(gòu)造第六章斷層提示：小型剪切帶的剪切方向確定并不十分困難。大型剪切帶的結(jié)構(gòu)和變形歷史很復(fù)雜，給鑒定剪切帶的剪切方向確定帶來一定的麻煩，因此應(yīng)從不同尺度全面搜集剪切帶內(nèi)外的變形特征，對比各種運動性標志和應(yīng)變狀態(tài)，以達到正確認識的目的。第六章斷層Ⅸ、韌性剪切帶的觀察與研究

1.確定韌性剪切帶的存在、測量其幾何要素

韌性剪切帶以強烈密集的面理發(fā)育帶為特色。在變質(zhì)巖區(qū)，如果發(fā)現(xiàn)與區(qū)域面理產(chǎn)狀不一致的高應(yīng)變帶，或者在塊狀均勻的巖體內(nèi)出現(xiàn)狹窄的高應(yīng)變帶，尤其是其中主要巖石已經(jīng)糜棱巖化，可以確定是一條韌性剪切帶。在確定存在基礎(chǔ)上，進行追索和觀察，測量其總體方位、產(chǎn)狀及其變化、剪切帶的寬度和長度，尤其要注意觀察圍巖的接觸面是相對截然的還是遞進變化的。第六章斷層

2.S－C結(jié)構(gòu)觀察與研究

韌性剪切帶內(nèi)主要有兩組面理，剪切帶內(nèi)面理(S)和糜棱面理（C），形成S－C結(jié)構(gòu)。S-C面理之間的交角(θ)從剪切帶中心至邊緣變化于0°～45°，這種變化反映剪切帶的剪切強度。應(yīng)選擇幾條橫過剪切帶有代表性的剖面系統(tǒng)測量θ角的變化，這樣不但可以了解剪切帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化和消亡，而且也能為計算剪切位移量提供依據(jù)。第六章斷層3.注意觀察剪切指向的各種判據(jù)并相互印證，以查明剪切方向及其變化。

4.

注意查明韌性剪切帶內(nèi)鞘褶皺、A型褶皺的幾何形態(tài)、規(guī)模大小、伴生的A線理、XY面－YZ面－XZ面的構(gòu)造特征、與韌性剪切帶的關(guān)系。對卷入的標志層應(yīng)測量其方位和厚度等變化。

5.觀察巖石的多種變形變質(zhì)現(xiàn)象，尤其注意觀察韌性剪切帶內(nèi)的糜棱巖(典型的SL構(gòu)造巖)。

6.系統(tǒng)采集構(gòu)造和巖石樣品，以便在偏光顯微鏡下和投射電鏡下進行顯微構(gòu)造和晶格位錯研究；定向標本的采集和制作可以幫助分析巖石組構(gòu)和剪切運動學(xué)的研究。

第六章斷層

在變質(zhì)巖區(qū)，尤其是在層狀無序的中、深變質(zhì)－混合巖化強烈地區(qū)，地質(zhì)制圖可按以下步驟進行：

一、填繪構(gòu)造巖性圖構(gòu)造巖性圖包括兩方面內(nèi)容：1.各種巖性單元——包括各類變質(zhì)巖及其組合、各類混合巖、侵入體，以及具有控制意義的標志層、標志層組合；2.各種構(gòu)造及其數(shù)據(jù)，包括面理、線理、褶皺、斷層等。

構(gòu)造巖性圖是一切地質(zhì)圖件的基礎(chǔ)，是第一性的實際材料。第四節(jié)變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造野外工作方法第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造二、編制或填繪構(gòu)造形面圖

構(gòu)造形面圖是表示一個透入性變形面理的空間展布趨勢圖。目的在于把一個地區(qū)的構(gòu)造形象反映出來，因此，正確確定主期褶皺變形面的性質(zhì)和展布就成為該項工作的關(guān)鍵；

三、選擇關(guān)鍵地段進行深入的構(gòu)造研究

所謂關(guān)鍵地段是指能比較直觀認識各種構(gòu)造要素幾何特征、力學(xué)性質(zhì)及其相互關(guān)系的地段。這些地段既有利于恢復(fù)地層的關(guān)系；也有利于恢復(fù)構(gòu)造變形的相互關(guān)系。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造1.剖面盡可能橫切主期褶皺的巖性單元；

2.注意利用殘余及新生結(jié)構(gòu)要素的特定和關(guān)系，確定地層的正常與倒轉(zhuǎn)；

3.按一定比例尺要求劃分巖性組合，確定地層單元；

4.審定巖性構(gòu)造圖上各種地質(zhì)界線的地質(zhì)含義，確定地質(zhì)界線及成圖地層單元。

所建立的地層系統(tǒng)根據(jù)實際情況，既可以是沉積地層系統(tǒng)；也可以是褶皺變質(zhì)地層系統(tǒng)；甚至是兩者的結(jié)合。四、測制剖面、建立地層系統(tǒng)在剖面工作中應(yīng)注意：

第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造

五、成圖階段

按新審定的地層系統(tǒng)對構(gòu)造巖性圖和形面圖進行全面綜合，然后再到野外進行實地修圖。在修圖過程中，一定要注意疊加褶皺型式的多樣性及古斷裂的特殊性。

變質(zhì)巖區(qū)地質(zhì)圖的圖面結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，為了避免圖面負擔(dān)過重，可針對性地突出重要的地質(zhì)現(xiàn)象。有時也可以采取單向制圖，分別測制巖石分布圖、構(gòu)造圖，甚至更詳細的面理、線理分布圖、混合巖化程度圖等。第九章變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造六、區(qū)域構(gòu)造模式的建立

變質(zhì)巖區(qū)構(gòu)造研究的主要目的，在于鑒定古構(gòu)造型式以及各級構(gòu)造對礦床、礦帶的控制作用。進行地質(zhì)填圖及構(gòu)造解析的具體目標，就是正確選定或建立一個能給所有實際資料以最簡明概括的解釋。因