舒兰韧性剪切带应变分析及石英动态重结晶颗粒分形特征与流变参数估算

舒兰北东向韧性剪切带位于佳木斯-伊通断裂带(佳-伊断裂带)中南段, 剪切带内糜棱岩具有明显左行走滑特征, 片麻理产状近NNE向.糜棱岩中长石有限应变Flinn图解判别岩石类型为L-S型构造岩, 属拉长型应变.石英C轴EBSD组构分析表明, 石英组构以中低温菱面为主, 滑移系为{0001} < 110>.剪切带内糜棱岩的剪应变为0.44, 不同方法计算所得运动学涡度值均大于0.95, 指示剪切变形以简单剪切为主.综合矿物变形温度计、石英C轴EBSD组构、石英的粒度-频数图及Kruhl温度计综合估计该韧性剪切带变形机制以位错蠕变机制为主, 变质相为低绿片岩相, 发生韧性变形和糜棱岩化温度范围在400~500 ℃之间.糜棱岩内石英动态重结晶新晶粒边界普遍具有锯齿状或港湾状结构, 利用分形方法对其重结晶新晶边界研究表明, 这些晶粒边界具有自相似性, 表现出分形特征, 分形维数值为1.195~1.220.根据石英重结晶粒径估算差应力值为24.35~27.59 MPa, 代表了舒兰韧性剪切带糜棱岩化作用过程的差异应力下限.使用不同实验方法估算、比较和分析了该剪切带古应变速率, 认为该速率应为10-12.00~10-13.18 s-1, 与区域性应变速率10-13.00~10-15.00 s-1对比, 说明舒兰韧性剪切带的应变速率与世界上大多数韧性剪切带中的糜棱岩应变速率一致, 是缓慢变形的结果, 其形成可能与早白垩世伊泽纳崎板块向欧亚大陆俯冲发生转向有关.      

佳-伊断裂带韧性变形特征

佳木斯-伊通 ( 佳-伊) 断裂带是郯-庐断裂带北段的西支,控制着佳-伊地堑内各盆地的展布。笔者在佳-伊断裂带中部舒兰水曲柳地区发现一条近 NNE 向的韧性剪切带。结合显微构造分析认为,该剪切带主要由初糜棱岩-糜棱岩组成,具有左行走滑的特征。对研究区内韧性剪切带中的糜棱岩进行有限应变测量 ( Fry 法) ,认为该剪切带应变类型为伸展应变,岩石类型表现为 L/LS 型构造岩; 对糜棱岩样品进行石英 C 轴 EBSD 分析,同样指示佳-伊断裂带中段具有左行走滑的构造特征,石英组构以中低温菱面为主,滑移系为 {101} ＜110 ＞ 。结合前人研究资料,推测佳-伊断裂带中段左行走滑时间为早白垩世中、晚期,形成机制与西太平洋伊泽纳崎板块由 NWW 转变为 NNW 向欧亚大陆的高速俯冲有关。     

青海可可西里北缘韧性剪切带的显微构造特征

在可可西里北缘发现的糜棱岩化带,经显微构造研究确定为韧性剪切带。此带发育流劈理及拉伸线理。糜棱岩化花岗岩和糜棱岩化石英脉中的石英发育亚晶粒构造、位错构造和动态重结晶,长石主要发育机械双晶。石英c轴组构属韧性剪切带中的典型形式,石英变形以位错蠕变机制和位错滑移机制共存为特征,石英的动态重结晶作用是由亚晶粒旋转机制形成。长石的变形主要是通过机械双晶实现的。此韧性剪切带形成时的温度约400℃,差异应力约30MPa,应变速率约1.9×10^-13s^-1.     

糜棱岩化过程中矿物变形温度计

对有效确定中—低温下糜棱岩变形温度一直以来都没有比较理想的方法，而在研究韧性剪切带过程中对其变形温度的确定又常是必不可少的。根据近年来国际上对天然石英、长石、方解石等矿物变形的研究成果，总结了利用矿物变形指示变形温度的方法。在不同的温度条件下，长石与石英的变形方式具有阶段性，其变形与动态重结晶型式与温度具有明显的对应关系。石英变形中的滑移系及其C 轴组构图主要受变形温度的控制。低温变形中的方解石e 双晶纹形态也与温度呈密切的相关性。观测这些矿物变形的显微构造，可以很好地估计韧性剪切带糜棱岩化过程中的变形温度。     

滇西澜沧江构造带中段新生代多期构造变形特征及时代约束

澜沧江构造带是青藏高原东南缘保山-羌塘地块与兰坪-思茅地块之间的大型走滑剪切带。构造地质学、岩石学和40Ar-39Ar年代学研究结果表明构造带中段剪切带内部存在早期斜向挤出和晚期水平走滑的两期线理及早期指示右行韧性剪切变形、后期指示左行脆韧性剪切变形的构造指向。糜棱岩中石英晶格优选方位以中温(450~600℃)柱面a轴底面滑移系为主,叠加中低温(300~550℃)底面a轴滑移系;剪切带内云母片岩和花岗质糜棱岩中黑云母40Ar-39Ar坪年龄和等时线年龄都分布于15~17Ma,反映剪切带隆升过程中脆韧性左行剪切变形阶段的时代。结合前人成果进行分析认为新生代早期保山地块和兰坪-思茅地块向南南东挤出的同时沿澜沧江构造带中段发生大规模右行斜向走滑韧性剪切作用,后期保山地块南部沿北东向畹町和南汀河左行断裂带相对中北段向北东运动,致使隆升到中上构造层次的韧性剪切带发生左行脆韧性变形。     

江南造山带东段璜茅-五城-屯溪韧性剪切带塑性变形及流变学研究

江南造山带东段皖赣相邻区璜茅-五城-屯溪韧性剪切带野外现象、室内显微构造特征表明其经历了较为强烈的韧性剪切变形。岩石经历了NNE向右行剪切改造,变质变形程度为初糜棱岩-糜棱岩阶段,少量达超糜棱岩阶段。结合石英普遍发育边界迁移重结晶、长石多以塑性拉长和少量膨凸重结晶的变形行为特征、石英C轴组构显示出中-高温柱面和菱面滑移为主、重结晶石英颗粒大小-频数及分形维数(1.1646～1.2007),Kruhl温度计测算,揭示了璜茅-五城-屯溪韧性剪切带以中高温位错蠕变变形为主,变形和糜棱岩化环境在450～600℃的中深地壳范围,相当于中高绿片岩相-低角闪岩相。同时,岩石变形的古差异应力为20.76～30.04 MPa,估算所得应变速率主要介于10~(-14)～10~(-11) s~(-1),指示了中高温、低应变速率的韧性变形条件。已有的变形年龄显示,该韧性剪切带为加里东构造事件产物,主要的动力来源与江山-绍兴断裂带发育的陆内俯冲作用主应力在远离造山带的转变相关。     

嫩江—八里罕断裂带岭下韧性剪切带变形特征

嫩江-八里罕断裂带位于东北地区中部、大兴安岭的东缘,为松辽盆地的西缘控盆断裂.断裂带传统认识上被认为是一条NNE向的深大断裂,其性质为正断层或拆离断层.笔者野外地质考察过程中,在断裂带中南段吉林省白城市岭下地区发现韧性剪切带,通过对该韧性剪切带构造要素系统测量和统计、显微构造观察、有限应变测量、石英组构EBSD(电子背散射衍射)分析和古应力值测量,明确了岭下剪切带变形程度为初糜棱岩-糜棱岩、石英组构以低温底面组构为主,滑移系为{0001},变形温度在400℃左右的变形特征,并初步认为嫩江-八里罕断裂带曾经历左旋走滑变形阶段;结合断裂带相关年代学资料,确定走滑时间为早白垩世中期(134～113 Ma),其形成机制与西太平洋伊泽纳崎板块向欧亚大陆俯冲的运动与NWW向NNW转向有关.     

华北克拉通基底花岗质片麻岩变形和流变学研究——以辽西寺儿堡地区为例

辽西寺儿堡镇新太古代花岗质片麻岩内发育的宏观、微观构造变形特征表明该地区曾遭受了强烈的韧性变形改造。花岗质岩石变形程度在初糜棱岩–糜棱岩之间,岩石经历了SWW向左行剪切作用改造。岩石中石英有限应变测量判别结果表明,构造岩类型为L-S型,为平面应变。岩石的剪应变平均值为1.43,运动学涡度值为0.788~0.829,指示岩石形成于以简单剪切为主的一般剪切变形中。此外,石英颗粒以亚颗粒旋转重结晶和颗粒边界迁移重结晶作用为主,长石颗粒塑性拉长,部分发生膨凸式重结晶作用;石英组构特征(EBSD)揭示石英以中–高温柱面滑移为主;石英颗粒边界具有明显的分形特征,分形维数值为1.151~1.201,指示了中高温变形条件。综合石英、长石的变形行为、石英组构特征以及分形法Kruhl温度计的判别结果,推断辽西寺儿堡镇新太古代花岗质片麻岩经历过480~600℃的中高温变形,其同构造变质相为高绿片岩相-低角闪岩相。花岗质岩石的古差异应力为10.62~12.21 MPa,估算的应变速率为10~(–11.67)~10~(–13.34) s~(–1),即缓慢的变形,可能记录早期中高温、低应变速率的韧性变形过程,反映华北克拉通基底中下部地壳变形特征。     

闽西大和坑-丰稔韧性剪切带基本特征及其形成机理探讨

大和坑—丰稔韧性剪切带,为目前发现的闽西南地区最古老的构造带。韧性剪切带断续展布长约52km,宽15.5km,呈NNE向“S”形。从剪切带边缘到中心依次发育糜棱岩化带、初糜棱岩带、糜棱岩带,超糜棱岩带;形变岩石以发育强化面理、拉伸线理、S_s-S_c组构、剪切褶皱、不对称残斑构造、不对称压力影构造、构造重结晶及粒内应变效应为主要特征;变形岩石的造岩矿物塑性变形具明显的递进变形特征;剪切带形成于晋宁运动时期的造山带构造环境,形成深度16.6—19.0km,古差应力4.5×10~8Pa,为简单剪切和压扁双重力学机制作用的右行平移韧性剪切带,剪切总位移大于20.7km。     

辽吉裂谷带北缘连山关韧性剪切带的构造属性和运动学分析

韧性剪切带在岩石圈地壳中广泛存在,蕴含应力、应变和温压等环境参数,是构造解析、流变学和成因机制研究的重要对象.辽吉裂谷带位于辽宁东部-吉林南部,是华北克拉通重要的古元古代活动带之一.连山关岩体地处辽吉裂谷带北缘,经历复杂变质变形作用,岩体南缘发育NWW向右行走滑韧性剪切带.糜棱岩显微结构观测分析揭示,剪切带内糜棱岩以S、SL构造岩为主,总体呈压扁型应变.运动学涡度值为0.91~0.97,均大于0.75,指示简单剪切为主的变形特征.糜棱岩中云母显示塑性拉长,石英动态重结晶明显,以膨凸重结晶作用为主.EBSD分析结果表明,石英发育中低温菱面组构,对应变形温度450~550℃,暗示糜棱岩形成于低绿片岩相-低角闪岩相.结合前人研究成果,我们认为连山关韧性剪切带可能起源于早元古代晚期.连山关岩体先后经历早期隆起造成的伸展-滑脱作用和晚期与上覆辽河群共同经历的南北向挤压,从而在岩体南缘形成陡倾的右行韧性剪切带.      

用动态重结晶石英颗粒的分形确定变形温度及应变速率

韧性变形岩石中动态重结晶石英颗粒边界形态具有自相似性，表现出分形特征。动态重结晶石英颗粒边界的分形维数随温度的升高而减小，随应变速率的增加而增大，可作为韧性变形温度及应变速率的标度计。适合重结晶石英边界分维值的计算方法有封闭折线法和面积周长法。鲁西青邑韧性剪切带中糜棱岩动态重结晶石英颗粒边界具有自相似性，分维值为1.228～1.326，初步估算出古应变速率为10     

辽西兴城—台里韧性剪切带北段变形特征

辽西兴城—台里地区发育系列花岗质岩石,强烈构造变形特征均显示其具有韧性剪切带的特点。对剪切带北段进行详细宏微观构造解析,结合岩石变形强度差异性分析、有限应变测量、石英C轴EBSD测试以及古差异应力值估算等研究,结果表明剪切带内花岗质片麻岩和眼球状花岗质片麻岩具有NEE向左行剪切变形特征,变形岩石为S-L构造岩,应变类型属于平面应变,古差异应力值介于30~40 MPa之间。长石-石英矿物温度计以及石英C轴EBSD组构指示剪切带以中低温变形为主,温度在400℃~500℃,属绿片岩相变质,具中-低温韧性剪切带特征。韧性剪切带内普遍存在变形分解现象,弱变形带内岩石残斑含量较高,眼球状构造和S-C组构较为发育;强变形带岩石残斑含量较低,剪切面理较为发育,糜棱面理发育较弱或者不发育。     

青海省哇洪山断裂带中段构造变形特征及X光岩组分析

通过对哇洪山断裂带中段构造变形宏观及微观特征的研究,认为该断裂带经历了两种不同层次、不同性质的构造变形,早期以韧性变形为主,形成了沿断裂带广泛分布的NW-NNW向糜棱岩带;晚期以脆性变形为主,形成了广泛分布断层破碎带,并将早期的糜棱岩带错断。X光岩组分析结果表明,糜棱岩带构造岩内矿物排列定向性明显,其中石英变形以底面滑移或近底面滑移为主,兼有柱面滑移,为中低温-中温变形环境所形成;另外动态重结晶对变形岩石中石英优选方位的形成也可能发挥了重要作用。华里西晚期花岗闪长岩、印支期钾长花岗岩、花岗岩、二长花岗岩均没有明显的优选方位,因此韧性变形发生在该类岩石侵位之前。构造变形分析及同位素测年结果证实韧性剪切带形成于晚志留世,即加里东晚期。     

定结地区韧性剪切带变形特征与糜棱岩研究

定结地区位于喜马拉雅造山带中段 ,发育有多方向、多尺度、多层次、多期次的韧性剪切带。在剪切带中 ,各种韧性变形组构极为丰富 ,表明剪切带岩石的变形主要为韧性变形机制所致。变形岩石类型为花岗质糜棱岩、长英质糜棱岩和硅质糜棱岩 ;由于岩石受糜棱岩化作用程度的不同 ,在韧性剪切带中发育糜棱岩化岩石、初糜棱岩、糜棱岩及超糜棱岩 ;剪切带岩石的变形温度为 2 0 8～ 5 5 9℃。     

CHARACTERIZATION OF DEFORMATION AND X-RAY PETROFABRICS IN THE MIDDLE PART OF THE WAHONGSHAN FAULT ZONE, QINGHAI PROVINCE, NORTHWESTERN CHINA

The Wahongshan fault zone in Qinghai province is one of the most important faults in westem China. In this paper, deformation and X-ray petrofabrics have been studied in the middle segment of the fault. The results show that the formation of the fault zones can be divided into two major stages: ductile shear deformation stage and brittle deformation stage. The early stage ductile shearing leads to the formation of the NW-NNW trending mylonite zones along the fault, which is intensely cut by the late-formed brittle faults. X-ray petrofabrics of rocks near the faults indicate that the minerals in the tectonites show a great degree of orientation in the alignment. The quartz, which is a very important mineral in the tectonites, is deformed by basal face gliding or near basal face gliding, and sometimes by prismatic face sliding, which indicates that the rocks are deformed in epithermal to mesothermal or mesothermal environment, and the dynamic recrystallization also plays an important role in the formation     

郯庐剪切带的性质和意义

沿郯庐断裂带从大别山东麓经山东中部至辽北吉南的新宾—桦甸地区,暴露的早前寒武纪结晶岩石中存在着一系列北北东走向的大型韧性剪切带,其最大宽度达20km,走向断续延伸近2000km,它们分别在大别、鲁西和新宾地区形成了巨大的弧形牵引构造。剪切带中不同尺度组构要素的几何学,指示其中曾经发生了一致的大幅度左行位移;变形岩石的显微构造和矿物组合特征,说明这一韧性剪切带早期形成于低角闪岩相条件下,并且在抬升和冷却过程中经历了绿片岩相条件下的递进变形。山东中部晚元古代以后的沉积不整合于韧性剪切带及其变形岩石之上,中生代未期脆性的郯庐断裂系统追踪并改造了基底岩石中的韧性剪切带。     

东天山康古尔韧性变形带韧性挤压变形特征:以哈密黄山东地区为例

东天山康古尔断裂带和雅满苏断裂带之间石炭纪沉积-火山岩系中发育一条东西向韧性变形带，具两期性质不同的韧性变形，早期韧性挤压性质，晚期右行韧性剪切.对早期韧性挤压变形的宏观构造（糜棱面理、糜棱线理、对称石香肠构造、不对称褶皱等）和显微构造（压力影构造、布丁构造、动态重结晶、不同类型砾石变形特征等）特征做了详细的研究.糜棱岩中砾石有限应变Flinn图解判别岩石类型为L-S和SL型构造岩，三轴应变量的测量均揭示了一般压缩和少部分的平面应变类型.石英亚颗粒旋转重结晶及少量边界迁移重结晶，长石塑性变形、部分膨凸重结晶等变形特征；石英C轴组构揭示中温柱面 < a>和菱面 < a>滑移为主，后期叠加底面 < a>滑移.因此，推测早期韧性挤压变形温度范围在450~550℃.综合区域地质资料，康古尔变形带早期韧性挤压变形形成于300~290 Ma，塔里木板块和中天碰撞闭合后陆内南北挤压环境下.      

Structures,kinematic analysis,rheological parameters and temperature-pressure estimate of the Mesozoic Xingcheng-Taili ductile shear zone in the North China Craton

The NE to ENE trending Mesozoic Xingcheng-Taili ductile shear zone of the northeastern North China Craton was shaped by three phases of deformation. Deformation phase D₁ is characterized by a steep, generally E–W striking gneissosity. It was then overprinted by deformation phase D₂ with NE-sinistral shear with K-feldspar porphyroclasts forming a subhorizontal low-angle stretching lineation on a steep foliation. During deformation phase D₃, lateral motion accommodated by ENE sinistral strike-slip shear zones dominated. Associated fabrics developed at upper greenschist metamorphic facies conditions and show the deformation characteristics of middle- to shallow crustal levels. In some parts, the older structures have been in turn overprinted by late-stage sinistral D₃ shearing. Finite strain and kinematic vorticity in all deformed granitic rocks indicate a prolate ellipsoid (L-S tectonites) near plane strain. Simple shear-dominated general shear during D₃ deformation is probably of general significance. The quartz c-axis textures indicate prism-gliding with a dominant rhomb <a> slip and basal <a> slip system formed mainly at low-middle temperatures. Mineral deformation behavior, quartz c-axis textures, quartz grain size and the Kruhl thermometer demonstrate that the ductile shear zone developed under greenschist facies metamorphic conditions at deformation temperatures ranging from 400 to 500 °C. Dislocation creep is the main deformation mechanism at a shallow crustal level. Fractal analysis showed that the boundaries of recrystallized quartz grains had statistically self-similarities. Differential stresses deduced from dynamically recrystallized quartz grain size are at around 20–39 MPa, and strain rates in the order of 10⁻¹² to 10⁻¹⁴ s⁻¹. This indicates deformation of granitic rocks in the Xingcheng-Taili ductile shear zone at low strain rates, which is consistent with most other ductile shear zones. Hornblende-plagioclase thermometer and white mica barometer indicate metamorphic conditions of medium pressures at around ca. 3–5 kbar and temperatures of 400–500 °C within greenschist facies conditions. The main D₃ deformation of the ENE-trending sinistral strike-slip ductile shearing is related to the roll-back of the subducting Pacific plate beneath the North China Craton.     

长乐-南澳断裂带晚中生代岩浆活动 与变质-变形关系

长乐-南澳断裂带是东南沿海地区陆内强烈变质-变形带。带内沉积岩、火山岩和早白垩世的钙碱性角闪石黑云花岗岩和花岗闪长岩都已发生可达角闪岩相的变质和石英-长石相韧性剪切变形。鉴于高温矿物和强烈韧性变形多出现在深成岩附近;远离深成岩,变质和变形就逐渐减弱,故本文认为,至少有一部分变质变形的热源是由岩浆提供的。韧剪组构和糜棱质花岗岩是在岩浆侵位的晚期或长乐-南澳断裂带左旋走滑时,在中地壳部位同时形成的,长乐断裂带中花岗岩的组构记录了一期同走滑变形的岩浆作用,“软变形”作用。据此,长乐-南澳带内花岗岩的形成是受走滑剪切应力和岩浆热双重制约的,是在走滑过程中实现的。其动力来源可能与晚中生代的太平洋板块沿日本中央构造线—台湾纵谷带朝东亚陆缘的斜向俯冲有关。