大别山核部石鼓尖同构造花岗岩的变形与侵位:对造山带构造体制转换的启示

石鼓尖岩体位于大别山核部天堂寨地区,为片麻理化石英二长岩.岩体磁组构分析显示,磁面理主体倾向SE,倾角较大,85%采样点的倾角介于40°~90°之间,与岩体的片麻理产状一致.岩体磁线理在东南部走向为NWW-SEE向,在岩体中部和北部,磁线理走向皆为NE-SW向.在岩体中部,磁线理向SW倾伏,北部磁线理向NE倾伏,磁线理倾角中等.磁化率各向异性度P值介于1.065~1.532之间;形态参数T介于0.005~0.694之间;弗林图解(F-L图解)显示K值均小于1,磁组构分析表明岩体是在SE-NW向挤压应力环境下侵位.石英C轴组构分析表明,岩体受到SE-NW向挤压应力,变形温度在400~500℃之间.显微构造显示岩石具有接近固态的变形组构特征,属同构造岩体变形组构.结合岩体磁组构、显微构造和石英C轴组构,指示石鼓尖岩体侵位冷凝成岩与区域NE向构造为同期,属同构造侵入岩体.石鼓尖岩体U-Pb定年结果表明,岩体锆石U-Pb年龄为(141±2.3)Ma,代表岩体侵位结晶年龄.综合分析认为,石鼓尖岩体侵位冷凝成岩时大别造山带仍然处于挤压环境,造山带由挤压向伸展转换的时间应该在141 Ma之后,岩体侵位时大别造山带的构造演化已受控于滨太平洋构造域.而邻近的天堂寨等巨大岩基则是伸展环境的产物.     

秦祁接合带造山缝合带磁组构特征及其构造意义

结合构造及磁化率各向异性研究详细解剖了秦祁接合带唐藏—关子镇—武山和新阳—元龙造山缝合带的应变及岩组特征.41个采点168个构造岩样品的平均磁化率全部较低,磁化率椭球形态分析表明其以平面和压扁应变为主,磁化率各向异性度普遍较高,属强变形岩石组构类型,结合野外观察认为其与变形强度明显正相关.此外,磁化率各向异性参数T、P′可能受岩石类型一定程度的影响.磁化率椭球主轴方位与变形密切相关,提供了丰富的岩组信息.两构造带具有类似的岩组特征,磁面理大致分为呈共轭形态的两组,暗示高应变剪切带在平面上可能以网格状形态出露;高倾伏角磁面理与占优势的低倾伏角、近水平磁线理表明了构造带明显的走滑特征,部分高角度磁线理可能与构造带的挤压和（或）转换挤压相关;磁组方法不能简单用于判别复杂强变形带的运动指向,糜棱面理的复杂变化及K_min与构造带夹角过高使其判别结果意义不明,而野外及显微构造观察都表明了构造带的右行走滑特征.上述结果表明,沿缝合带大规模的右行转换挤压形成了秦祁接合带反“S”型的平面构造形态,暗示在南北板块拼合过程中,西秦岭诸中、小块体一定程度的向西挤逸.     

岩石磁组构可以揭示应变吗？——以华南地块早三叠世灰岩为例

一般认为磁组构能有效地反映岩石所经历的应变特征.为了研究不同类型的磁组构和不同期次应变之间的关系,对来自华南地块两个地区的早三叠世灰岩样品进行了岩石磁学、磁组构以及应变特征的对比分析.来自湖北通山县的样品经历了三期构造变形,这为解析磁组构和多期次应变提供了理想的机会.岩石磁学结果显示携磁矿物主要为磁铁矿.磁化率各向异性（AMS）和非磁滞剩磁各向异性（AAR）结果显示其最小轴与层面垂直,最大轴和中间轴分布于层面内,反映了沉积和压实作用产生的应变,而后期构造应变在磁组构中没有体现.来自广东连县的样品发育有渗透性压溶缝面理和方解石脉,说明经历了构造应变.AMS结果没有显示占优势的组构方向.AAR结果显示三轴组构,其最大轴分布于最大应力方位,与构造应变特征吻合,最初的压实组构被构造应变组构所代替.上述结果表明：（1）AAR可以很好地反映渗透性应变的特征,而AMS有时会失效;（2）应变的尺度要小于样品的尺度,磁组构才能有效地反映应变.     

西秦岭温泉岩体的磁组构特征及其侵位机制意义

结合岩石磁学、磁化率各向异性度与区域构造分析了西秦岭温泉岩体的侵位机制及意义.温泉岩体的样品的平均磁化率k_m值总体很大,岩石磁学表明对于磁化率较低的样品,顺磁性矿物（如黑云母等）对磁化率的贡献较大,而少量铁磁性矿物（如磁铁矿等）可能作为剩磁载体.对于磁化率较高的样品,其主要载磁矿物为磁铁矿;花岗岩样品的校正磁化率各向异性度P_J总体小于1.2,显示了岩体为流动磁组构的特征,磁化率椭球体形态参数T总体大于0,扁率E总体大于1,以压扁椭球体为主;岩体的磁面理同磁线理相比更为发育,样品的磁面理普遍表现出围绕岩体边界分布的特点,且倾角较陡;而在岩体内部磁线理与磁面理分布相对散乱,定向性差,这一特征说明温泉岩体的磁组构主要由侵位时的侧向挤压作用形成的;虽然岩体的磁组构特征总体显示了N-NEE和SW向的挤压作用,但岩体侵位时由商丹缝合带闭合所产生的垂直于缝合带方向的挤压作用已相对较弱.本文认为,温泉岩体侵位时是一种弱挤压环境,或者是一种相对稳定的环境甚至可能是一种相对引张的背景,这与温泉岩体形成于后碰撞环境,秦岭造山带已演化至后碰撞拆沉作用发生的伸展阶段所反映的区域构造背景是一致的.     

北京房山岩体的磁组构特征及其 对岩体侵位的约束

岩浆岩的磁组构与岩浆流动、侵位时应力和冷凝后遭受后期构造改造作用有关.本文分析了北京房山岩体东山口-凤凰亭剖面岩石磁化率各向异性(AMS)变化.热磁曲线和磁滞回线分析显示,岩石的主要载磁矿物为多畴磁铁矿颗粒.AMS磁化率椭球体呈压扁状,磁面理发育且产状陡倾,磁化率各向异性度P值平均值高达1.189.自边缘相(东山口)到中心相(凤凰亭),岩石磁化率椭球的扁率E值和形状因子T值逐渐减小,说明磁组构主要反映岩浆流动和岩体侵位时近NNE-SSW方向的挤压作用,在侵位冷凝后并没有遭受到明显的构造改造.     

拉脊山及邻区磁组构特征及其地质意义

研究了拉脊山及邻区磁组构特征. 新生代沉积物为一套未变质和弱变形的泥岩和砂岩, 磁化率椭球体以扁平型为主, 磁线理K_max倾伏北西或南东, 最小轴K_min多与层面极点偏离, 在北东有一优选方位, 并与K_max垂直, 反映了磁组构主要是构造成因; 研究区新、老地层中K_min总体方位(北东至南西)代表了近期构造主压应力方向, 该认识得到典型构造点上的磁组构与构造对比研究证实. 在上第三系内发育北西至南东至近东西向的逆断层和褶皱, 它们是北东至南西向挤压产物. 拉脊山及邻区区域构造应力场为本区在第三纪后期到第四纪持续抬升提供了重要证据.     

勉略构造带康县区段磁组构特征及其构造意义

野外研究表明勉略构造带康县区段的两期主要构造变形特征:早期以较深层次的韧性变形为主,晚期为较浅层次的脆-韧性变形;表现为早期发育的紧闭褶皱、透入性面理,被晚期的褶皱以及脆性断层所截切、改造.磁组构主要反映晚期构造变形特征,样品磁化率各向异性度(PJ)总体较高,为强变形类型;T、E反映挤压、剪切为主的应变特征,与Flinn图解结果一致;两组磁面理均值为344°∠40°和179°∠61°,在平面上呈共轭状出露,锐角平分线近东西向,暗示了构造带内南北向挤压伴随着近东西向的走滑;磁线理倾角总体较小,近东西向展布;高角度磁面理以及占优势的低角度磁线理指示了挤压兼走滑的变形机制,部分高角度磁线理与逆冲作用有关.最小磁化率显示出晚期近南北向的应力方向.结合野外构造解析认为,晚期挤压兼右行走滑构造变形反映西秦岭逆冲推覆构造在碧口地块的阻挡下发生右行斜向逆冲,并暗示碧口地块相对向西逃逸.     

组构对花岗片麻岩高温流变影响的实验研究

深部岩石先存的变形组构对流变特性影响的实验研究是新的研究热点之一,然而目前相关的实验研究非常有限.本文利用3 GPa固体介质熔融盐三轴高温高压容器,选择华北克拉通北部辽东拆离断层带中具有变形组构的花岗片麻岩样品,在温度600~840℃、围压800~1200 MPa、应变速率1×10^-4~2.5×10^-6/S条件下,对不同组构方向的样品(实验压缩方向分别垂直和平行花岗片麻岩的面理)开展高温高压流变实验.实验结果表明,在相同的应变速率和温度条件下,垂直面理的岩石强度比平行面理的岩石强度要高.两组实验样品在600~700℃时,应力指数平均值为6.5,为半脆性流变;在800~840℃时,应力指数平均值为2,垂直面理样品的激活能为Q=380 kJ/mol,平行面理样品的激活能为Q=246.4 kJ/mol,以塑性变形为主,局部存在黑云母和角闪石的脱水熔融.微观结构研究表明,垂直面理的样品,在变形过程中形成了新的变形条带,把原有的面理破坏改造;而平行面理的样品,在实验变形过程中新的变形带主体继承了原有组构.EBSD分析显示花岗片麻岩原岩中石英轴极密区位于Z轴附近,为底面滑移;压缩方向垂直面理的样品,石英组构轴极密区位于X轴附近,为柱面滑移;压缩方向平行面理的样品,石英组构轴极密区位于Z轴附近,伴有少量的Y轴极密,底面滑移和柱面滑移.这表明垂直面理的样品中石英变形改造比平行面理的样品更彻底,这与微观结构分析结果一致.显然实验样品的非均匀组构对样品强度和石英轴定向等具有显著影响,但对样品的脆塑性转化和塑性变形机制没有实质影响,这对理解地壳深部普遍存在的形态各向异性岩石流变具有重要参考价值.     

岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带研究中的应用：以西天山？…

本文以西天山地区为例,讨论了岩石磁组构造混杂岩带和韧性剪切中的作用和功能。指出岩石磁组构的某些参数能反映混杂岩带的变形类型,磁化率椭球体三个轴的方位在混杂岩基质中分布有规律,而在岩块中没有规律。在韧性剪切带中,磁组构的各向异性度Ｐ值绝大部分大于１．１,并有变化。磁面理的产化变化可用来求出韧性剪切带的位移量和变形路径。磁组构的Ｌ－Ｆ参数图可确定韧性剪切带的类型,最小主磁化率的方位可用来确定韧性剪切带     

岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带研究中的应用——以西天山地区为例

本文以西天山地区为例,讨论了岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带中的作用和功能．指出岩石磁组构的某些参数能反映混杂岩带的变形类型,磁化率椭球体三个轴的方位在混杂岩基质中分布有规律,而在岩块中没有规律．在韧性剪切带中,磁组构的各向异性度Ｐ值绝大部分大于１．１,并有变化．磁面理的产化变化可用来求出韧性剪切带的位移量和变形路径．磁组构的Ｌ—Ｆ参数图可确定韧性剪切带的类型,最小主磁化率的方位可用来确定韧性剪切带的剪切指向．     

聂拉木地区高喜马拉雅岩石磁组构及其构造含义

利用岩石磁化率量值椭球体与岩石构造应变椭球体的共轴性,在缺乏岩性标志层的高喜马拉雅结晶基底（聂拉木地区）进行岩石磁组构研究,进而研究喜马拉雅造山带的变形期次和过程.磁组构特征表明：磁化率各向异性度P在樟木镇北1km处的片岩最高为172,在康山桥南1km处最低,为113;百分率各向异性度H在1182%～4507%之间;磁性线理L在102～109之间,磁性面理F在106～160之间,磁性面理F比磁性线理L发育;磁化率椭球体的形状因子T在019～076之间,磁化率椭球的扁率E在104～149之间,磁化率椭球体的形状为一压扁椭球;樟木镇北1km到肉切村,平均最小磁化率主轴方向D3为S－N（除聂拉木北1km的MA9外）,大多数样品最小磁化率主轴方向倾角I3＞51°,最高达726°,局部发育有拉长形磁化率量值椭球体.本文研究结果表明,聂拉木地区早期经历强烈的韧性变形,推测可能是一条巨大的右旋逆冲韧性变形带,晚期构造掀斜.     

甘肃北山地区岩石磁组构特征及其构造意义

甘肃北山地区岩石磁组构特征是磁各向异性度P值大,反映该区总体韧性剪切变形强烈磁椭球扁率E＞0占优势,磁面理发育,部分样品磁线理发育,反映变形以压扁变形为主;但局部剪切拉伸变形明显,最小磁化率轴投影显示变形主压应力为近南北向为主.矿化蚀变的糜棱岩中P值与金品位呈反相关,说明矿化蚀变的热液作用削弱了岩石中已经形成的磁化率各向异性,反映出矿化蚀变晚于构造变形的时序关系.这与该区处于塔-哈两板块碰撞带的大地构造位置以及碰撞带的变形性质、变形样式、变形动力学和运动学,以及成矿作用的特点是相吻合的.     

山东胶莱盆地鲁科一井上白垩统火山岩的岩石磁学和磁组构研究

通过对山东胶莱盆地鲁科一井钻孔上白垩统上、下火山岩进行岩石磁学研究,确定上火山岩的载磁矿物为粒径较细的假单畴磁铁矿,部分样品含赤铁矿;下火山岩的载磁矿物为粒径较粗的假单畴磁铁矿,大部分样品含赤铁矿,少量样品的载磁矿物以赤铁矿为主.磁化率各向异性结果显示,火山岩样品的磁化率各向异性度较低(1.002P_j1.209),磁面理大于磁线理,磁化率最大轴接近平行于水平面分布,最小轴接近垂直于水平面分布.这些结果说明火山岩样品保存了原始岩浆流动磁组构特征,并暗示火山岩地层接近水平.以上结果表明该钻孔上白垩统火山岩适合于古地磁和古强度研究.     

磁组构与构造变形

磁组构通常指磁化率各向异性,即AMS(Anisotropy of Magnetic Susceptibility),是一种重要的岩石组构,是弱变形沉积岩地区灵敏的应变指示计.近年来,AMS在造山带及前陆地区的广泛应用为构造变形研究提供了极大的帮助,同时提升了该方法的理论认识.本文在研读最新相关文献与著作的基础上,结合笔者及研究团队在龙门山地区获得的磁组构研究成果,综述了磁组构在沉积岩地区构造变形研究中的应用进展,并基于现有的研究认识对关键问题进行讨论,提出以下几点认识:(1)磁性矿物分析是AMS研究的关键,应结合多种岩石磁学实验及光学与电子显微构造研究手段展开详细的磁性矿物学分析;(2)磁化率椭球与应变椭球的对应主轴在绝大多数情况下相互平行,但在不同期次、不同种类复杂的磁性矿物组成,或者多期次构造变形的影响下,AMS与应变的关系相对复杂,应比对高场和低温AMS及非磁滞剩磁各向异性(AARM)测试结果,获得不同矿物的优选定向特征,并对获得的组构进行分期;(3)AMS可以揭示造山带及其前陆地区的构造演化历史,并且是分析断层相关褶皱的有限应变特征和变形机制的重要方法,同时也是厘定断裂带变形性状和期次及运动学分析的有效手段;(4)磁组构形成于成岩作用早期或构造变形的最早阶段,能很好地记录褶皱和逆冲作用之前的平行层缩短变形,因此可以揭示同沉积阶段的古构造应力方向.后期足够强烈的构造变形能局部改造或彻底掩盖先存AMS记录,构造流体有关的同构造期结晶矿物或先存矿物的重结晶导致的再定向被认为是其根本原因;(5)斜交磁线理是一种特殊的磁组构类型,反映了区域构造叠加或多期构造变形作用或隐伏斜向逆冲等可能的构造过程,有必要结合多方面的地质证据对其成因作出合理解释.     

韩城断裂带NE段构造应力特征

断裂带的区域构造应力特征是研究其活动性的重要依据。在应变指示计较少的弱应变地区,磁组构是有效可选的手段。在韩城断裂带1/5万活动断层填图工作的基础上,对断裂带NE段的上峪口、渚北庄与邵家岭剖面进行了系统的岩石磁组构研究。结果表明,该区域三叠纪岩石样品磁化率椭球体以"扁球型"为主,表现出弱变形组构的典型特征。磁化率椭球体最大轴Kmax沿NWSE向与最小轴Kmin沿NE-SW向的分布趋势,以及断层两盘明显的差异性垂直运动、断层划痕与河流扭曲等野外证据,反映出韩城断裂带NE段受控于NW-SE向的拉张应力,兼有相对较弱的NESW向的水平挤压应力作用。断裂带不同地方的应力状态也存在一定的差异,研究区的上峪口与渚北庄剖面受到的水平挤压应力相对较弱;邵家岭则表现出较强的挤压应力作用。但邵家岭剖面大多数样品仍然落于"扁球型"区域内,可能说明在拉张应力控制的构造单元,即使挤压应力较为明显,沉积岩中的"拉长型"磁组构仍难以形成。     

先存组构对各向异性岩石流变强度的影响

地壳深部岩石普遍存在变形组构,花岗质岩石中的变形组构不仅影响岩石强度,而且对后期变形具有显著控制作用。近年来,先存组构对各向异性岩石的流变强度影响成为高温高压实验研究的热点之一。文中对前人给出的各向异性岩石(包括云母片岩-片麻岩、石英-钙长石均匀混合体与层状组构样品)半脆性-塑性流变实验数据进行了重新整理与分析,结合作者开展的不同组构条件下花岗片麻岩与糜棱岩流变实验结果,讨论了先存组构对各向异性岩石流变强度的影响。实验数据表明:1)各向异性岩石的面理与最大主应力方向的角度是影响强度的主要因素。在半脆性破裂域,样品压缩方向垂直于面理(PER)和平行于面理(PAR)的强度基本相同,在压缩方向与面理呈30°夹角时,岩石破裂强度最小;在塑性流变域,垂直于面理方向的强度显著高于平行于面理方向的强度,当面理与最大主应力方向的角度为45°时,岩石强度最小。2)后期变形对原有组构的继承与改造程度,决定了各向异性岩石强度高低。3)样品中矿物的含量、分布与粒度对各向异性岩石强度有显著影响。理论模型预测结果与云母片岩实验结果比较吻合,但其他类型各向异性岩石的流变比理论模型结果要复杂得多。因此,进一步开展具有先存组构的各向异性岩石的流变实验,并将实验变形与实际地质条件下更为复杂的岩石变形进行对比分析,是认识各向异性岩石流变和变形机制最有效的方法。     

岩石磁组构对剩磁稳定性的制约探讨:以印支地块中生代碎屑岩和拉萨林周盆地设兴组红层为例

岩石磁组构因能提供磁性矿物晶体形状、排列方式等赋存信息而被广泛应用于判别岩石剩磁是否受到了后期构造应力的显著影响;但常规岩石磁化率各向异性(AMS)是否能够准确限定岩石剩磁的稳定性,目前尚无深入探讨.本文以印支地块Nakhon Thai盆地中生代Nam Phong、Phu Kradung和Phra Wihan组三套碎屑岩样品及拉萨地块林周盆地设兴组红层样品为例,通过岩石磁化率组构和剩磁组构的对比分析发现,尽管Nam Phong组绝大多数样品和Phu Kradung组全部样品的AMS组构显示其具有铅笔状至强劈理过渡型构造变形组构特征,但高场等温剩磁各向异性(hf-AIR)显示其高矫顽力赤铁矿所携带的特征剩磁组构仍具有典型沉积组构特征,表明其以赤铁矿为主的载磁矿物未遭受后期构造应力的显著影响,仍然能够准确记录岩石形成时期的古地球磁场方向.另一方面发现有且仅有剩磁组构才是判别碎屑沉积岩特征剩磁是否遭受了后期构造应力影响的充分必要条件.也就是说,如果岩石剩磁组构(如以赤铁矿为主要载磁矿物的岩石hf-AIR组构)指示其原始沉积组构已被构造组构显著叠加或取代,则必然说明该岩石剩磁方向已受到构造应力...     

磁组构（上）

地球科学领域岩石磁组构的研宄,对许多人来讲,还是一个陌生的课题。磁组构测量的是用磁化率量值椭球描述的岩石磁化率各向异性。由于它保留了成岩环境、动力变质的信息,可用于环境科学和应变分析。这期我们刊登科普文章《磁组构》,叙述这项技术的理论依据、测量及数据统计分析方法;介绍几项新成果,包括中国黄土、金伯利岩管及阜平县双重褶皱磁组构的研究,旨在向大家展示这一新的课题在地震地质、地球科学领域研究的可观前景。     

龙门山南段山前天全-乐山剖面磁组构研究及其对新生代构造变形的指示意义

四川盆地西南部西侧为龙门山冲断带,南面紧挨川西南褶皱带,其新生代构造变形特征对于认识青藏高原东南缘的变形机制具有一定的指示意义.磁组构是一种灵敏的应变指示计,在变形微弱的沉积岩地区尤为适用.本文在雅安-乐山剖面选取12个采样点进行磁组构分析,结合已有的天全-雅安飞仙关剖面的27个采样点数据,综合讨论川西南地区的构造变形特征.所有采样点的磁组构测试结果显示出3种弱变形的磁组构类型:沉积磁组构、初始变形磁组构和铅笔状磁组构.雅安-乐山剖面采样点的磁线理绝大部分为北东-南西走向,和龙门山南段的整体延伸方向一致,表明四川盆地西南缘新生代构造变形主要受控于龙门山的构造作用.飞仙关剖面的磁组构测试结果显示44%的采样点表现出磁线理和地层走向斜交的特征,由初始变形磁组构演变而来,并且所有异常磁组构仅局限在断层上盘,本文认为这是雅安地区新生代期间局部逆时针旋转引起变形叠加的结果.     

岩石磁性组构的研究述评

岩石样品磁化率各向异性,即磁性组构的研究,已逐渐引起人们注意。沉积岩的磁性组构与其沉积和压实过程有关;火山岩则取决于其熔岩流动情况;而变质岩则与塑性形变及重结晶等过程有关。可见,磁组构可以成为构造分析的工具。而这一手段将为经济建设做出贡献。对板岩形变与磁组构的关系,有人曾提出定量关系。笔者现正试图将断层剖面上各种岩石的磁组构,作为应变指标来说明古应力应变,进而为断层运动历史提供可靠证据。黄土的研究涉及古气候、磁性地层及第四纪地磁场的行为。除传统的古地磁研究,划分各个极性时,或探讨磁化率变化曲线与古气候的关系外,其磁性组构的研究还提供新的信息,将成为第四纪研究的一种手段。而岩石磁性组构这项新手段必将推动地球科学的发展。