韧性剪切带的剪切作用类型和韧性减薄量

韧性剪切带组构的演化和剪切作用类型受到许多研究者的关注。运用极莫尔圆法、有限应变法、刚性颗粒法、石英光轴组构结合有限应变测量法、拖尾形态法、剪切带内变形脉体(岩墙)法、碎斑法等方法可以估算剪切带变形过程中的运动学涡度,进而判别剪切带中单剪切组分与纯剪切组分的相对含量。自然界的剪切带一般介于单剪与纯剪之间,运动学涡度Wk介于0~1之间,表明韧性剪切带在变形过程中发生了垂直于剪切带边界(Z轴)方向的韧性减薄。剪切带变形过程中的韧性减薄量可依据有限应变测量与运动学涡度估算求得,也可依据剪切带内的石香肠(布丁)构造求解,还可依据构建极莫尔圆求解。以华北克拉通北缘的楼子店变质核杂岩及其韧性剪切带,以及希腊西奈山的Chelmos剪切带为例,介绍估算韧性剪切带韧性减薄的方法,这种韧性减薄是对大规模岩石圈减薄的有益补充和完善。研究结果表明,定量估算与变质核杂岩相关的韧性剪切带的剪切作用类型是分析变质核杂岩形成机制的有效途径和方法。     

郯庐断裂带南段晚期韧性剪切带涡度分析及其构造意义

天然剪切带通常都是简单剪切和纯剪切叠加的一般剪切的产物。通过测量韧性剪切带的运动学涡度，可以很好地解决剪切带变形过程中究竟是简单剪切占优势还是纯剪切占优势的问题。本次研究中利用石英C轴组构与主应变比值的方法以及石英C轴组构与斜列颗粒形态的方法，测量了郯庐断裂带南段晚期韧性剪切带的运动学涡度。获得的运动学涡度主要介于0．80～0．95之间，明显大于0．75且小于1，指示郯庐晚期左旋走滑韧性剪切带的变形以简单剪切为主的同时，还存在一个纯剪切分量。根据本次研究获得的涡度值、断层产状以及断裂带的运动学特征综合分析，可以认为郯庐晚期韧性剪切带是一个具有压扭性质的走滑构造。并且，本次工作中获得的运动学涡度支持伊佐奈崎板块与欧亚板块的边界为典型的汇聚型板块边界的现有成果。     

运动学涡度在藏南冈底斯岩浆带中段谢通门-曲水韧性剪切带中的应用

一般剪切带主要由纯剪切和简单剪切共同作用,不同的剪切带及不同的构造位置两者所占有的比例不同。利用运动学涡度(Wk)可以定量地分析两者间的比值大小。本文通过极莫尔圆法和有限应变轴率Rs/石英c轴组构法对冈底斯岩浆带中段谢通门-曲水滑覆型韧性剪切带的运动学涡度进行了计算,两种方法获得了较为一致的结果。通过极莫尔圆法,对剪切带中的9组糜棱岩样品进行了运动学涡度计算,获得了Wk=0.73~0.96,平均值Wk=0.83。运用有限应变轴率Rs/石英c轴组构法对4个样品进行了分析,得到Wk=0.85~0.93,均值为0.88,两种方法获得了较为一致的应变结果。还根据极莫尔圆图解,计算了该韧性剪切带的减薄量S=0.09~0.35,平均减薄量为0.20。研究表明该韧性剪切带为典型的以简单剪切为主伴有部分纯剪切的一般剪切,该剪切带的形成可能与拉萨地体在中新世时从挤压到侧向伸展的转换有关。该剪切带变形特征和运动学涡度的确定深化了对藏南冈底斯地区的构造演化过程的理解,并对青藏高原中南部的地质研究具有推进作用。     

雅拉香波穹隆韧性剪切带变形特征与剪切作用类型研究

雅拉香波变质核杂岩位于北喜马拉雅穹隆带东端，其拆离断层系的糜棱岩带构成了杂岩核部的外缘，带内主要变形岩石类型为石榴石千糜岩、糜棱状片麻岩和糜棱状花岗岩．糜棱状岩石中宏、微观韧性变形组构丰富，暗示区内存在多种显微变形机制：物质扩散迁移、晶内脆性破裂、粒内滑动及粒间滑动等，3种运动学涡度统计和计算结果表明：雅拉香波变质核杂岩拆离系的剪切作用类型是以简单剪切作为主的一般剪切；剪切带厚度变化为76％左右，属于减薄型：后期纯剪切应变速率比早期的有所增强，这可能与杂岩体核部岩浆岩后期上侵增强，穹隆进一步抬升和脆性垮塌下滑作用相关．     

运动学涡度及其在湘东雁林寺韧性剪切带中的应用

自然界中的剪切带通常是由简单剪切(simple shear)和纯剪切(pure shear)叠加的一般剪切带(general shear)。运动学涡度(kinematic vorticity)的引入提供了一个定量表示两种剪切成分的工具。通过测量剪切带的运动学涡度,可以清楚的了解一般剪切带中究竟是简单剪切还是纯剪切占优势。本文将运动学涡度的基本理论和极摩尔圆法对雁林寺金矿所在的湘东雁林寺韧性剪切带中所表现的运动学涡度进行测量,得出该韧性剪切带的Wk值为0.6,指示其变形以纯剪切为主,且简单剪切作用应变速率比纯剪切作用的应变速率慢。本文从微观运动学层面揭示了湘东雁林寺韧性剪切带对于雁林寺金矿的形成具有重要的意义。     

碧口地块东南缘韧性剪切带构造特征浅析

碧口地块东南缘发育多条倾向不同、呈NEE走向逆冲平行展布的韧性剪切带,地质信息丰富,对碧口地块构造特征解析意义重大.为探讨地块东南缘韧性剪切带的地质构造特征,对剪切带中发育的糜棱岩化绿泥石英片岩、糜棱岩进行了野外观测、显微组构和石英c轴组构分析,估算了剪切带变形温度、差应力、应变速率及运动学涡度.结果显示,韧性剪切带变形温度介于300～500℃C之间,形成环境大致为高绿片岩相到低绿片岩相;差应力值大多集中于100～350 MPa,较一般韧性剪切带的差应力值(20～200 MPa)略高;应变速率介于4.12×10-21～4.33×10-14 s-1,符合一般韧性剪切带的应变速率.越接近青川断裂,不同韧性剪切带的变形温度、差应力值及应变速率值越大,显示碧口地块东南缘韧性剪切带的剪切中心为青川断裂带.利用石英c轴组构结合斜交面理法及石英c轴组构结合有限应变法所计算的韧性剪切带运动学涡度值绝大多数大于0.75,显示剪切带变形类型主要以简单剪切为主.地块东南缘韧性剪切带呈左行剪切的运动特征,反映了印支期造山作用下华南和华北板块碰撞后华南板块继续顺时针旋转、碧口地块呈楔形与扬子陆块区及秦—祁—昆造山系汇聚碰撞的地质过程.     

秦岭沙沟街韧性剪切带的岩石磁学、磁组构和运动学涡度分析

秦岭商丹构造带内发育的晚三叠世沙沟街韧性剪切带蕴含大量地质信息,很好地记录了秦岭印支期碰撞造山过程。为了探究该剪切带的运动学特征及其动力学背景,在野外观测、显微构造分析的基础上,对其中发育的糜棱岩进行了磁组构和运动学涡度研究。岩石磁学和磁组构分析结果显示:样品的平均磁化率Km值总体较高,载磁矿物主要为磁铁矿等铁磁性矿物;磁化率各向异性度PJ值较大,表明构造变形较为强烈;形态参数T值多大于0,反映磁化率椭球体以扁球体为主;磁线、面理优势产状与野外观测到的矿物线、面理较为一致。结合磁组构、边界断层以及C面理产状,认为沙沟街韧性剪切带具有左行走滑挤压的运动学特征。运动学涡度Wk值及其分布特征表明,沙沟街剪切带中纯剪切作用所占的比重总体大于简单剪切作用,并且剪切带的核部应位于北界断层附近。综合分析认为,沙沟街韧性剪切带的运动学特征反映了总体斜向汇聚背景下的局部走滑挤压,与商丹带西段发育的同期韧性剪切带具有完全反向的运动学指向,这可能与碰撞导致的侧向挤出构造有关     

华北克拉通北缘医巫闾山韧性剪切拆离带的运动学涡度与韧性减薄量

医巫闾山韧性剪切拆离带位于华北克拉通北缘,为一走向NE、倾向WNW的低角度正断层系,由下盘的韧性剪切带(糜棱岩带)、未变形中生代的花岗岩体;脆性拆离断层面及上盘未变质的沉积岩系组成。以拆离断层带下盘韧性剪切带内糜棱岩长石碎斑为标志体的三维有限应变测量显示,应变主轴X轴伸长,Y轴不变,Z轴缩短。以极莫尔圆法估算拆离带内糜棱岩的运动学涡度值介于0.61到0.96,平均为0.80(涡度值是无量纲数),表明医巫闾山韧性剪切拆离带形成机制为以简单剪切为主的一般剪切作用。结合三维有限应变测量,医巫闾山韧性剪切拆离带为一加长减薄型剪切带。以有限应变测量与运动学涡度估算为基础,初步估算了该韧性剪切拆离带的韧性减薄量沿剪切拆离方向,减薄量从10%增加到40%,且减薄量与应变强度正相关、与运动学涡度负相关。     

亚干变质核杂岩的运动学涡度与剪切作用类型

运用极摩尔圆法、张量分析法和应力取向分析法对内蒙亚干变质核杂岩的剪切作用类型进行了定量分析。相关韧性剪切带的运动学涡度值为 0.53-0.87, 表明相关的剪切作用为减薄型一般剪切。其间的差异,表明主期以简单剪切为主,递进变形过程中, 纯剪切组分增加, 这很可能与因晚期脆性断层引起的位移分解作用有关。同向伸展褶劈理的取向与剪切带边界的夹角既不等于两流脊间的夹角,也不等于其值之半,但可据以确定主应力方向,从而确定两流脊间的夹角和对应的运动学涡度     

北京云蒙山变质核杂岩大水峪韧性剪切带的应变特征及构造意义

北京云蒙山变质核杂岩东南缘的大水峪韧性剪切带是认识云蒙山变质核杂岩构造演化的关键。本文通过变形温度区间估算、有限应变测量以及运动学涡度计算等手段对大水峪韧性剪切带的应变特征进行了系统分析。长石石英温度计与EBSD石英组构分析结果表明剪切带的变形温度区间为480～650℃。剪切带南西段的变形温度自北向南逐渐降低,北东段的变形温度由岩基向断层方向先降低后升高。有限应变测量结果指示剪切带的变形整体经受压扁作用为主,南西段的压扁程度与韧性位移量均大于北东段。运动学涡度的计算结果表明剪切带在形成过程中主要受纯剪切控制。南西段的运动学涡度自北向南逐渐增大,北东段的运动学涡度由岩基向断层方向先减小后增大。据此认为岩浆作用是导致云蒙山变质核杂岩形成的主导因素,大水峪韧性剪切带北东段的拆离过程可能受到了东侧岩体的阻挡。     

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.      

Strain and Crystallographic Fabric in Mesoscopic Ductile Shear Zones of Garhwal Himalaya

The MCT Zone of Bhagirathi valley of Garhwal Himalaya is characterized by numerous mesoscopic ductile shear zones. These shear zones are developed in response to nearly NNE-SSW maximum horizontal compression and provide an opportunity to study the variation in strain and crystallographic fabrics within the ductile shear zones.The grain shape and orientation of quartz under microscope reflect that strain is higher in the center and it progressively decreases towards the shear zone boundary. The preferred orientation of quartz c-axes across the shear zone suggests that the single girdle of the quartz c-axes are probably first developed at the shear zone boundary and become prominent in the center of shear zone with increase in the intensity of deformation. The strong crystallographic preferred orientation normal to foliation suggests that the internal deformation of the quartz might have taken place by dislocation creep mechanism exhibiting a non-coaxial deformation history.     

运动学涡度和极摩尔圆的基本原理与应用

运动学涡度是岩石递进变形中非同性的一种量度，利用其对韧性剪切带进行应变分解，确定剪切作用类型是当今构造地质学研究的较新课题。极摩尔圆同时适用共轴和非共为形，是应变分析的一种有利工具，并特别适用于从应变测量数据求取运动学涡度；从力学理论角度对运动学涡度进行了系统而简明的论述，地极摩尔圆的原理进行了推导，提出了它们在韧性剪切带应变分析中的应用。     

辽东鞍山齐大山韧性剪切带运动学解析及形成机制

关于太古宙早期地壳演化构造机制的争论已经持续了数十年,其焦点主要集中于水平构造还是垂向构造两大经典构造模式的探讨.对于早期地壳构造演化方面的研究,将会有助于我们更好地理解早前寒武纪的地球动力学机制.本文对华北克拉通东北部鞍山地区花岗-绿岩带内齐大山韧性剪切带的构造变形特征进行了详细的解析,揭示了该区新太古代垂向构造作用样式.研究结果表明,齐大山韧性剪切带内花岗质岩石长英质矿物塑性拉长特征明显,条带状构造发育,面理向NWW方向陡倾,不对称组构特征和矿物拉伸线理产状指示向NWW的陡倾正滑移剪切作用.变形岩石中的长英质矿物均发育中低温显微变形特征,石英C轴电子背散射衍射（EBSD）组构分析揭示石英以菱面＜a＞和底面＜a＞滑移系为主,岩石经历了中低温非共轴变形.根据矿物的变形行为以及石英的结晶优选方位推测变形温度约为400~500℃,岩石变形特征以位错蠕变为主.有限应变分析结果表明,靠近铁矿带方向,构造岩类型由L=S构造岩过渡为LS构造岩,岩石应变强度呈明显增强趋势.运动学涡度测量结果显示齐大山韧性剪切带内大多数岩石样品的W_k值大于0.75,岩石形成于以简单剪切作用为主的一般剪切作用.对比花岗-绿岩带西侧的白家坟韧性剪切带,显示二者均具有相向的陡倾正滑移运动学特征,表明新太古代时期鞍山地区地壳构造演化模式以垂向构造作用为主.      

大青山伸展拆离断层运动学涡度研究及构造指示意义

在华北北缘的大青山伸展拆离断裂带叠加在中生代逆冲断层之上,其韧性剪切带在变质核杂岩南北两侧出露,运动学指向为上盘向南东向拆离.运动学涡度分析表明,大青山拆离断层剪切带早期(较高温)简单剪切分量不断增加直至简单剪切;拆离断层总体平均涡度Wm简单剪切分量沿拆离断层上盘运动方向增大,与韧性剪切带先垂向颈缩、后水平伸展的被动式...     

房山变质核杂岩基底拆离断层韧性剪切变形构造及环境分析

在房山岩体南北缘出露有太古代(基底) 官地杂岩, 官地杂岩与上覆盖层不同地层之间发育一条基底韧性拆离断层.宏观及微观尺度上拆离断层运动学标志均指示SE; 剪切带内发育区域动力变质作用下的矿物组合角闪石-斜长石及硅值较高的白云母, 对其进行电子探针分析, 计算出拆离断层韧性剪切变形的温压条件为: 温度492~555 ℃, 压力0.33 Gpa左右, 达到低角闪岩相.按正常的静岩压力计算, 该韧性剪切作用发生于地表以下12.9 km左右, 代表了中地壳韧性流变的变形环境.野外观察发现房山侵入体与官地杂岩及该韧性剪切带间均呈明显的侵入接触关系, 在侵入岩体南北边缘有大量的片麻岩等捕虏体, 沿杂岩的片麻理或韧性构造面理, 发育大量的石英二长闪长岩脉, 岩脉成分与房山岩体一致, 因此该韧性剪切带的形成应早于房山岩体侵位.如对房山岩体的侵入和改造进行复原和恢复, 该韧性剪切带代表了早期的伸展作用, 可能与房山伸展穹隆体的韧性变形同期.      

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.     

Using the Maximum Effective Moment Criterion to Interpret Quartz <c>‐Fabric Patterns

The Maximum Effective Moment (MEM) criterion predicts that the initial orientation of ductile shear zones and shear bands is ~55° relative to the maximum principal stress axis (σ1) and that the kinematic vorticity number (Wk) is ~0.94. These preferred orientations should be reflected in the pattern of quartz -fabrics in shear zones and shear bands. Common quartz -fabrics in plane strain can be divided into low-temperature (L) and high-temperature (H) fabrics, with each group showing three patterns. A steady flow with a constant value of Wk≈0.94 gives rise to L-1 and H-1 patterns, which are commonly characterized by a single axis girdle normal to the shear zone and a single -point maximum parallel to the shear zone.Once the conjugate set develops, L-1 and H-1 have opening angles of ~70° and ~110°, respectively. L-2 and H-2 are asymmetric patterns associated with variable deformation partitioning and vorticity values of 0< Wk<0.94. In contrast, L-3 and H-3 are symmetric patterns associated with 100% deformation partitioning and Wk=0. The opening angle in quartz -fabrics is implicitly linked to the temperature during deformation. The opening angle is ~70° at low temperature and ~110° at high temperature. However, a linear correction between the opening angle and the temperature cannot be established. During deformation partitioning, synthetic shear bands form earlier than antithetic bands and are more easily developed. This may result in opening angles of <70° for low-temperature fabrics and of >110° for high-temperature fabrics. The following criteria can be used to recognize reworked shear zones that have experienced multiple orogenic phases and changes in the stress state: 1) the initial Wk is larger or smaller than ~0.94; 2) the change in Wk is abrupt, rather than progressive; 3) inconsistent shear senses are inferred for the different phases of deformation; and 4) a negative value of Wk is found in reworked shear zones.     

韧性剪切带型金矿成矿模式

剪切带型金矿是一种重要的金矿床类型,深层次韧性剪切变形是金元素活化迁移过程之一,导致含金动力变质热液形成,中浅层次的韧脆性剪变形区是金元素聚集成矿部位;韧性剪切带的不同变形层次及其人断层岩类型制约着金矿化类型,剪切带型金矿床具有成矿滞后,空间规模差异,物源指示差异,韧性变形强度与金元素含量呈反相关等特征,长期演化的韧性剪切带是剪切带金矿床形成并导致多种金矿化类型叠加,形成大型金矿床的有利条件,也是