藏南泽当地区大反向逆冲断层变形研究——以磁组构与EBSD组构分析为例

仁布-泽当逆冲断层是喜马拉雅大反向逆冲断层（GCT）在藏南地区的重要延伸部分,也是喜马拉雅造山带北部边界新生代最为活动的构造单元之一。新生代以来特提斯喜马拉雅的构造变形组构特征的研究对于深入理解碰撞造山带演化与高原隆升具有重要构造意义。本文综合GCT泽当-琼结段断层的宏观与微观变形特征,对断裂带石英脉、围岩中石英和云母矿物的电子背散射（EBSD）组构及断层两侧岩石磁组构（AMS）特征进行对比分析。结果表明对AMS主要贡献来自顺磁性云母、绿泥石等,磁化率各向异性椭球体以压扁状为主,磁面理与构造面理（劈理、断层面）基本重合,显示较强的构造变形磁组构特征;磁线理优选方向近南北向,且与观测北向逆冲断层方向一致,揭示剪切作用在变形过程中的持续作用。研究发现泽当地区GCT附近石英微观结构从围岩至断层区,石英至少呈现3种不同类型的微观变形机制：围岩区溶解蠕变、断裂带石英以膨凸重结晶和亚颗粒旋转重结晶作用为主。断裂带石英的c轴EBSD组构指示变形为低温（300~400℃）环境,其中黑云母的结晶学优选（CPO）与磁组构主轴优选方向存在高度的一致性,进一步证实了顺磁性矿物黑云母对AMS的主要贡献。综合研究表明泽当地区GCT的韧性变形是断层处在中上地壳韧性带的活动阶段变形的结果,也代表了特提斯喜马拉雅在碰撞、高原隆升期的变形主要特征。     

桂北地区三门韧性剪切带的厘定及其构造意义

通过野外地质调查、室内显微组构分析和磁组构测量,在桂北三门地区厘定出一条大型韧性剪切带;并利用热液锆石U-Pb定年约束其变形时代.三门韧性剪切带发育密集的透入性片理、旋转碎斑系、拉伸线理、眼球构造、书斜构造、A型褶皱、波状消光、机械双晶、核幔构造和S-C组构等宏观和微观韧性变形特征.磁各向异性度（P值）显示其走向呈NNE向,倾向呈NWW向.运动学指向显示早期具有左旋逆冲剪切,晚期具有右旋正滑剪切的运动学性质.磁化率椭球体扁率（E值）显示岩石变形以压扁型应变为主,暗示运动学方向以左旋逆冲剪切为主.镁铁质糜棱岩的热液锆石U-Pb定年结果为441±2 Ma,代表三门韧性剪切带的变形时代.在磁组构、运动学和年代学研究的基础上,结合区域地质资料,认为该韧性剪切带是华南加里东期华夏陆块由SE向NW逆冲到扬子陆块受阻后反冲作用的产物.这一认识揭示了扬子陆块和华夏陆块碰撞拼合的方式和时代,为深化华南加里东构造运动的认识提供了新的资料.      

藏南冈底斯岩浆带中段曲水韧性剪切带的变形特征及其年代学约束

藏南曲水地区鸡公-色甫韧性剪切带系统的运动学和动力学研究,不仅对造山带构造研究具有重要理论意义,而且对青藏高原中-南部区域地质研究具有推进作用.作为藏南冈底斯岩浆带曲水岩基中的重要断裂构造,曲水韧性剪切带经历了新生代以来的大规模构造变形,其中走滑剪切作用最为显著,整体表现为右行走滑为主.通过对曲水剪切带中的构造片岩、初糜棱岩、糜棱岩以及长英质脉体等野外观测并结合室内镜下薄片以及石英EBSD(electron backscatter diffraction)组构分析,认为曲水剪切带主要经历了一期韧性变形事件.根据石英-长石变形矿物对并结合石英EBSD组构分析得出,构造变形发生的温度大约为500~550 ℃,高绿片岩相到角闪岩相.剪切带内普遍发育有不对称的褶皱、构造透镜体、σ碎斑、S-C组构和石香肠等变形组构,显示出右行走滑的特征.对研究区34组糜棱面理和9组拉伸线理进行极射赤平投影,糜棱面理的优选方位约为355°∠70°,拉伸线理产状约为95°∠8°.此外,在糜棱岩中发育两类长英质脉体,根据野外分布特征、显微组构、锆石成因学以及岩石地球化学特征综合研究认为,两类长英质脉体为同构造剪切脉体,其年代学可以对剪切带的形成时限起到很好的制约.通过对两套长英质脉体分别进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,得到了38.67±0.88 Ma和35.05±0.29 Ma两组加权平均年龄,表明了曲水剪切带韧性变形发生于35~38 Ma的始新世末期(普利亚本期).这一年龄值处于印度-亚洲大陆晚碰撞期,因此曲水韧性剪切带右行走滑事件可能是印度板块持续向北俯冲,构造应力在欧亚板块边缘释放引起的陆内构造响应.      

赣北景德镇韧性剪切带两类剪切指向及其构造意义

景德镇韧性剪切带位于新元古代江南造山带的核部,其构造变形特征和形成时代对华南新元古代至早古生代构造演 化具有重要的制约意义。景德镇韧性剪切带呈北东向展布,全长约180 km,最大出露宽度为~7 km。通过详细的野外地质 调查和室内定向薄片鉴定,在景德镇韧性剪切带中识别出了两期韧性走滑构造变形,并研究了其运动学指向和形成时的温 压条件。早期构造变形表现为左旋韧性走滑兼逆冲作用,形成温度为420~530℃,差应力为40~300 MPa;晚期变形主要表 现为右旋走滑,形成温度为300~420℃,差应力为120~350 MPa。结合前人资料,景德镇韧性剪切带左旋走滑兼逆冲作用形 成于新元古代造山作用的晚期（810~800 Ma）,是由同造山挤压到后造山伸展调整的结果;而右旋走滑形成于早古生代,是 华南早古生代陆内造山作用的产物。     

龙门山南段盐井-五龙断裂磁组构特征及其对几何学、运动学的制约

盐井?五龙断裂是龙门山中央断裂北川?映秀断裂的南延部分,也是龙门山南段的三大控制性主干断裂之一。为了详细认识盐井?五龙断裂的构造几何学、运动学特征,在野外构造研究的基础上,运用磁组构方法对盐井?五龙断裂105块构造岩定向样品进行深入研究。野外构造解析表明断裂至少发生了韧性挤压剪切、脆?韧性逆冲和脆性挤压碎裂三期构造变形。磁组构研究显示构造岩磁组构样品的平均磁化率k_m值具有强磁化率和弱磁化率两种特征。磁组构形状参数T、磁面理F值、磁线理L值和T-P_J图解显示磁化率椭球体主要为压扁型,磁面理较磁线理发育,局部发育较强磁线理,进一步表明盐井?五龙断裂以挤压、剪切为主,伴有拉伸变形的整体特征,样品的P_J整体较大,显示出构造强变形磁组构特征。最小磁化率主轴K_min方位表明盐井?五龙断裂北段和南段分别受到了NW-SE向和NEE-SWW向的挤压作用;K_min方位和倾伏角表明北段晚一期的脆韧性变形主体为自NW向SE的较高角度的挤压逆冲剪切变形,局部伴有极小量的左行走滑特征。断裂南段早期韧性变形整体以自SWW向NEE的挤压逆冲剪切变形为主,上盘(西盘)远离主干断裂表现为左行走滑兼逆冲的运动学特征,下盘变形主要以逆冲剪切变形为主,走滑分量极小,并且自西向东韧性剪切变形具有相对强弱相间的特征。     

桂北四堡韧性剪切带的发现及其构造意义

通过野外观察、室内显微构造分析和磁组构测量方法,在桂北四堡地区浅变质地层中厘定出一条NE30°走向,南东倾,倾角约40°的大型左旋斜冲韧性剪切带——四堡韧性剪切带;该韧性剪切带内发育糜棱岩系列、糜棱面理、拉伸线理、A型褶皱、S-C组构、亚颗粒、显微分层及石英条带等宏观和微观构造特征;磁各向异性度测量结果显示四堡韧性剪切带由一宽约4 km的强应变带及边缘弱带组成,全带宽达10 km,长度超30 km;在对韧性剪切带运动学、构造年代学研究的基础上,结合区域地质资料,认为四堡韧性剪切带是华南加里东晚期华夏地块由南东向北西作低角度斜冲到扬子地块的产物。这一发现揭示了扬子地块与华夏地块碰撞拼合的方式,为深化华南构造演化提供了新资料。     

华南鹰扬关构造带的大地构造属性与构造演化过程：基于构造解析的认识

北北东向鹰扬关构造带位于华南板块西南部,其大地构造属性尚存在蛇绿混杂岩、裂谷带与陆内构造变形带之争。笔者等在物质组成与年代学综述的基础之上开展了详细的构造解析,厘定了鹰扬关构造带的大地构造属性和构造演化过程。鹰扬关构造带主体由新元古代中—晚期岛弧型安山岩和玄武岩、裂谷型双峰式火山岩、盖帽碳酸盐岩与泥砂岩等物质组成。不同时代和不同岩性的混杂是新元古代晚期裂谷和伸展构造背景下重力作用的产物。新元古代沉积混杂岩在显生宙经历了广西期、印支晚期与燕山期造山作用的叠加,导致了不同岩块之间往往呈断层接触。广西期（450~415 Ma）造山作用使新元古代沉积混杂岩发育近E—W向紧闭褶皱和逆断层并被花岗岩侵位。印支晚期（227~220 Ma）造山作用导致NNE向鹰扬关构造带的形成,表现为NNE—SSW向褶皱、逆断层与左旋韧性剪切带。燕山期造山作用使鹰扬关构造带中NNE—SSW向断裂发生构造活化,强烈的正断作用和右行走滑控制了白垩纪上叠盆地的发育。综合物质组成、年代学和构造解析证据,鹰扬关构造带不是新元古代或早古生代蛇绿混杂岩,而是印支晚期陆内构造变形带,不具有板块缝合带的大地构造属性。     

华南鹰扬关构造带的大地构造属性与构造演化过程：基于构造解析的认识

北北东向鹰扬关构造带位于华南板块西南部,其大地构造属性尚存在蛇绿混杂岩、裂谷带与陆内构造变形带之争。笔者等在物质组成与年代学综述的基础之上开展了详细的构造解析,厘定了鹰扬关构造带的大地构造属性和构造演化过程。鹰扬关构造带主体由新元古代中—晚期岛弧型安山岩和玄武岩、裂谷型双峰式火山岩、盖帽碳酸盐岩与泥砂岩等物质组成。不同时代和不同岩性的混杂是新元古代晚期裂谷和伸展构造背景下重力作用的产物。新元古代沉积混杂岩在显生宙经历了广西期、印支晚期与燕山期造山作用的叠加,导致了不同岩块之间往往呈断层接触。广西期（450~415 Ma）造山作用使新元古代沉积混杂岩发育近E—W向紧闭褶皱和逆断层并被花岗岩侵位。印支晚期（227~220 Ma）造山作用导致NNE向鹰扬关构造带的形成,表现为NNE—SSW向褶皱、逆断层与左旋韧性剪切带。燕山期造山作用使鹰扬关构造带中NNE—SSW向断裂发生构造活化,强烈的正断作用和右行走滑控制了白垩纪上叠盆地的发育。综合物质组成、年代学和构造解析证据,鹰扬关构造带不是新元古代或早古生代蛇绿混杂岩,而是印支晚期陆内构造变形带,不具有板块缝合带的大地构造属性。     

西秦岭天水地区新阳—元龙韧性剪切带构造变形特征及其地质意义

西秦岭北缘新阳—元龙韧性剪切带作为西秦岭造山带与北祁连造山带之间的区域韧性构造边界,带内构造样式复杂多样,多期构造叠加,不同部位韧性变形强度不同,兼具左行、右行剪切特征,但以右行为主,宏观构造显示由NNE向SSW斜向逆冲特征,且多被后期构造改造。EBSD组构分析结果显示,石英C轴优选方位指示非共轴变形,显示明显的中温柱面a-中低温菱面-低温底面组构的右行剪切及不太明显的低温底面组构(偶见中低温组构)左行剪切特征;方解石C轴组构显示e1双晶滑移与r1平移滑动,兼具左行、右行剪切特征。组构特征反映该剪切带可能经历了中温—中低温—低温、以右行韧性走滑为主并曾出现过左行逆冲的复杂变形过程,综合分析推断该韧性剪切带经历了低绿片岩相—高绿片岩相—低角闪岩相韧性变形环境。区域对比分析认为,新阳—元龙韧性剪切带响应古生代构造演化的构造变形记录主要为2期:一是志留纪天水—武山洋闭合导致大规模NNE-SSW向的陆-弧或陆-陆碰撞逆冲造成的左行逆冲剪切变形;二是晚泥盆世—早石炭世秦祁结合部位强烈的大规模右行走滑拼贴运动形成的右行剪切变形和反"S"构造样式。     

南苏鲁高压变质带南岗—高公岛韧性剪切带特征及EBSD石英组构分析

结合地质剖面对南苏鲁高压变质带中的南岗-高公岛韧性剪切带特征进行了研究，结果表明，剪切带上部变形较弱，主要发育S—C组构及拉伸线理；剪切带中部变形较强，发育不对称褶皱、S—C组构、σ型及δ型旋转碎斑以及多米诺骨牌等；剪切带下部变形最强，糜棱质颗粒达80％-90％，并见有同斜褶皱等。EBSD组构分析结果表明，剪切带上部糜棱质石英以中温柱面组构和中低温菱面组构为特征，中、下部以低温底面组构和中低温菱面组构为主，剪切带中石英条带以中温柱面组构为主，石英组构的剪切指向以SE→NW为主，其次为NW→SE，反映本区经历了中温→中低温→低温、以逆冲韧性剪切为主并曾发生韧性滑脱的复杂变形过程。各构造层化学成分及稀土元素变化趋势不明显，可能与原岩成分有关。剪切带中黑云母、白云母的^39Ar-^40Ar同位素年龄分析表明在253．8-214．2Ma期间本区曾发生强烈的变形变质作用。     

Quantifying sample bias in clast fabric measurements

Sampling elongate clasts that protrude from a planar face for clast macro‐fabric analysis introduces a bias into reconstructed fabrics because clasts aligned perpendicular to the sampling face are over‐represented relative to those aligned parallel to the face. This study develops a probability‐based mathematical analysis to quantify sample bias for a variety of clast shapes and population fabrics, including isotropic, clustered and girdled fabric styles. Bias is expressed in terms of sample eigenvalues and eigenvectors relative to those of the parent population. Results indicate that sampling always has the effect of artificially drawing fabrics towards perpendicularity to the sampling face relative to the populations from which they are drawn. This rotation generally has the effect of artificially strengthening population fabrics, by up to 30% in the case of very weakly clustered or girdled populations. However, fabric strengthening is by no means universal and sampling alters different parent populations in different, sometimes complex, ways: the analysis in this paper identifies situations where sampling can strengthen or weaken parent fabrics, where it can rotate parent fabrics (by up to 90° in the case of a very weak population fabric), and where it can even change the style of a population fabric. For example, near‐isotropic population fabrics can appear clustered; weakly clustered and weakly girdled population fabrics can appear isotropic; weakly clustered population fabrics can appear weakly girdled; and girdled population fabrics can appear clustered. Overall, this analysis indicates that weakly orientated population fabrics are most susceptible to bias. Thus, a weakly clustered population fabric aligned parallel to a sample face is particularly susceptible to major sample bias in both fabric strength (artificially overestimated) and orientation (artificially rotated perpendicular to the face). Bias can be reduced either by sampling all the clasts from a cube‐shaped block of sediment excavated from the face, or by sampling equal numbers of clasts from the three orthogonal faces of the same sedimentary unit.     

Fabric evolution of granular assembly under K0 loading/unloading

This study attempted to investigate the fabric evolution in K₀ loading/unloading. The work made use of a field simulator to control K₀ loading/unloading in large specimens prepared by air‐pluviation. In each loading stage, wave velocities along various propagation directions were measured. On the basis of the theories of micro‐mechanics and wave propagation, the microscopic parameters of the granular assembly were back calculated to investigate the fabric evolution of granular soil during K₀ loading/unloading. In this study, the Geometric fabric was modelled by fabric tensors of ranks 2 and 4. The comparison of calibrated results using ranks 2 and 4 revealed the advantage of the usage of rank‐4 fabric tensor in modelling fabric evolution in spite of its complexity. By comparing relative magnitudes of vertical and horizontal components of geometric fabric, it was demonstrated that relative constraint in lateral directions increased during K₀‐unloading in order to maintain a K₀ condition. It revealed that fabric evolution was responsible for a higher K₀ in unloading than K₀ in loading. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

大别山南麓典型岩体磁组构学研究的地质意义

利用磁组构学的多参数、高精度以及定量化的优点,对大别山南麓的马垅、麻桥2个典型岩体进行了花岗岩类的岩浆动力学研究.测试表明,样品的磁化率及其各向异性揭示这2个岩体具有明显的磁面理或磁线理特征,进而判断马垅、麻桥岩体应分属挤压、拉张的古应力环境.实例研究证实,磁组构学方法对于岩浆动力学,特别是岩体构造应力的属性分析非常有效.     

Fabric evolution within shear bands of granular materials and its relation to critical state theory

In an effort to study the relation of fabrics to the critical states of granular aggregates, the discrete element method (DEM) is used to investigate the evolution of fabrics of virtual granular materials consisting of 2D elongated particles. Specimens with a great variety of initial fabrics in terms of void ratios, preferred particle orientations, and intensities of fabric anisotropy were fabricated and tested with direct shear and biaxial compression tests. During loading of a typical specimen, deformation naturally localizes within shear bands while the remaining of the sample stops deforming. Thus, studying the evolution of fabric requires performing continuous local fabric measurements inside these bands, a suitable task for the proposed DEM methodology. It is found that a common ultimate/critical state is eventually reached by all specimens regardless of their initial states. The ultimate/critical state is characterized by a critical void ratio e which depends on the mean stress p, while the other critical state fabric variables related to particle orientations are largely independent of p. These findings confirm the uniqueness of the critical state line in the e ? p space, and show that the critical state itself is necessarily anisotropic. Additional findings include the following: (1) shear bands are highly heterogeneous and critical states exist only in a statistical sense; (2) critical states can only be reached at very large local shear deformations, which are not always obtained by biaxial compression tests (both physical and numerical); (3) the fabric evolution processes are very complex and highly dependent on the initial fabrics. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

冀东地区变质基性岩墙群的基本特征

本文对冀东变质岩系中变质基性岩墙群的变质级、矿物组合、岩石组构、岩石化学特征及野外产状等作了介绍,对它们的生成时代、成因作了初步分析,并对它们在冀东太古代地质历史演化中的作用作了简要说明。     

阿拉善地区超基性岩组构特征与超微构造分析

通过弗氏台及透射电子显微镜(TEM)手段,对阿拉善地区金川、野芨里、下盐路塘和小松山等超基性岩岩体主要造岩矿物——橄榄石的组构及超微构造进行了研究,两种手段所获得的结果基本一致。它们的位错组态均以位错列及多层结构为主,布氏矢量(?)以c[001]为主,滑移系为(010)[001]。这些特点与橄榄石晶体均以[001]取向,并形成高极密及(010)[001]组构类型相对应。根据有关橄榄石变形实验研究,它们都属于低温(<800℃)、高应变速率的滑移系。由此说明,是下地壳环境的产物。但岩体之间尚存在一定的差异,就其活动性而论,金川岩体成岩演化过程表现相对稳定,其余岩体则处于较为活跃的构造环境中,前者所受的构造应力较弱,而后者较强。这可能就是该区成矿情况有别的原因之一。     

辽河盆地新生代岩石磁组构特征及其地质意义

针对不定向的岩芯样品,笔者利用了岩石的古地磁测试结果,通过旋转变换,恢复了样品的原始磁化率方位。磁组构测试结果显示辽河盆地新生代岩石变形微弱,岩石以压扁变形为主。多种筛选分析结果揭示出辽河盆地在沙三、沙二沙一与东营期所受的区域应力方向分别为：ＮＥ－ＳＷ（４０°～５０°）、ＮＷＷ－ＳＥＥ（１００°～１２０°）和ＮＥ－ＳＷ（６０°～７０°）。     

内蒙赤峰玄武岩不同构造类型之磁组构特征分析

本文对内蒙古赤峰地区第三纪玄武岩的磁组构进行了研究,分析了流动绳状构造、柱状节理、气孔构造等不同构造的玄武岩的磁各向异性特征。通过分析磁最大主轴方向等磁组构特征,认识到磁组构除受流动方向的控制外,还受地磁场及重力场等因素的影响。