豫西双龙剪切带假玄武玻璃的成因及地质意义

假玄武玻璃是发育在古地震断层带中的一种断层岩,是古地震断层快速滑动的化石记录。目前关于假玄武玻璃的成因还存在争议,有摩擦熔融成因和摩擦碎裂成因2种观点。豫西双龙剪切带是位于秦岭造山带核部的一条韧性剪切带,发育了一系列动力变质岩,后期地质作用在其构造薄弱面上形成了呈简单脉状、平行剪切面发育的假玄武玻璃。假玄武玻璃的出现说明秦岭群曾经历高应变速率的构造运动,即古地震事件。通过对该区假玄武玻璃的镜下观察、粉晶X射线衍射、扫描电镜及石英的EBSD组构等研究,对其成因进行了探讨,结果显示秦岭群核部的假玄武玻璃为摩擦碎裂成因。     

新疆富蕴可可托海—二台断裂带中假玄武玻璃及其围岩的年代学研究

发育在新疆富蕴可可托海—二台断裂带中的假玄武玻璃是古地震断裂快速滑移形成的构造岩。地质产状、显微构造研究表明,这些假玄武玻璃主要由发生重结晶的玻璃质熔融体形成。假玄武玻璃基质的全岩40Ar/39Ar阶段升温方法主阶段和KAr年龄分别为282.8±3.8 Ma和276.4±7.4 Ma。假玄武玻璃所在母岩（黑云母花岗岩和钾长花岗岩）的锆石U-Pb年龄分别为390.4±1.0 Ma和396.3±0.1 Ma,表明二台断裂带中的假玄武玻璃是在二叠世早期形成的,也说明二台断裂带古地震活动至少可以追溯到晚古生代（早二叠世早期）。尽管二台断裂带是现今仍然活动的地震构造带,但目前所见到的假玄武玻璃是早二叠世时期古地震活动的产物。1931年的富蕴80级地震仅仅是沿着二台断裂带发生的多次构造活动的一次活动,与假玄武玻璃之间没有成因上的联系。     

断层带中假玄武玻璃成因机制及非稳态流变意义

假玄武玻璃呈玻璃质或隐晶质特性,常常与断层带相伴出现,其形成能有效地降低断层摩擦强度,被认为是古地震快速滑动的化石纪录。因此,对假玄武玻璃的研究对深入了解深部就位的断层变形和地震成因机制等具有重要意义。尽管国内外学者对假玄武玻璃开展了长期的研究,也积累了丰富的资料,然而,由于天然假玄武玻璃非常少见或零星地被报道,再加上其形成环境和过程的复杂性,对假玄武玻璃的构造特征、形成环境和成因机制仍然存在诸多争议及亟待解决的关键科学问题。研究表明,假玄武玻璃可以发育在大陆岩石圈不同深度范围内,即中下地壳乃至上地幔以糜棱岩为主的韧性变形领域（>60 km）,或中上地壳层次以碎裂岩为主的脆性变形域（<12 km）。越来越多证据也显示出在断层带的脆—韧性转换域中形成的假玄武玻璃跟浅源地震活动直接关联,也意味着中上地壳脆性变形和中下地壳塑性变形之间存在着更为复杂的耦合关联,同时对不同深部岩石强度和力学行为提出了挑战。对假玄武玻璃形成机制存在由断层面上的摩擦热导致的摩擦熔融体或仅仅是断层面岩石超碎裂粉碎作用认识的争议。而有研究认为干的环境有利于假玄武玻璃形成,因为流体的存在会降低断层面的有效正应力,不利于热量的积累以及摩擦熔融的进行;然而,另外一种观点认为流体的存在可以降低矿物熔融温度有利于断层摩擦熔融及形成假玄武玻璃。本文从假玄武玻璃的形成机制、形成深度、流体影响、形成后对断层强度的影响、以及保存与破坏机制几方面进行了最新总结,并对假玄武玻璃中非晶态物质的成因、脆—韧性转换带之下岩石的变形机制以及对陆壳强度的影响和非稳态流变意义进行探讨。     

断层带中假玄武玻璃成因机制及非稳态流变意义

假玄武玻璃呈玻璃质或隐晶质特性,常常与断层带相伴出现,其形成能有效地降低断层摩擦强度,被认为是古地震快速滑动的化石纪录。因此,对假玄武玻璃的研究对深入了解深部就位的断层变形和地震成因机制等具有重要意义。尽管国内外学者对假玄武玻璃开展了长期的研究,也积累了丰富的资料,然而,由于天然假玄武玻璃非常少见或零星地被报道,再加上其形成环境和过程的复杂性,对假玄武玻璃的构造特征、形成环境和成因机制仍然存在诸多争议及亟待解决的关键科学问题。研究表明,假玄武玻璃可以发育在大陆岩石圈不同深度范围内,即中下地壳乃至上地幔以糜棱岩为主的韧性变形领域（>60 km）,或中上地壳层次以碎裂岩为主的脆性变形域（<12 km）。越来越多证据也显示出在断层带的脆—韧性转换域中形成的假玄武玻璃跟浅源地震活动直接关联,也意味着中上地壳脆性变形和中下地壳塑性变形之间存在着更为复杂的耦合关联,同时对不同深部岩石强度和力学行为提出了挑战。对假玄武玻璃形成机制存在由断层面上的摩擦热导致的摩擦熔融体或仅仅是断层面岩石超碎裂粉碎作用认识的争议。而有研究认为干的环境有利于假玄武玻璃形成,因为流体的存在会降低断层面的有效正应力,不利于热量的积累以及摩擦熔融的进行;然而,另外一种观点认为流体的存在可以降低矿物熔融温度有利于断层摩擦熔融及形成假玄武玻璃。本文从假玄武玻璃的形成机制、形成深度、流体影响、形成后对断层强度的影响、以及保存与破坏机制几方面进行了最新总结,并对假玄武玻璃中非晶态物质的成因、脆—韧性转换带之下岩石的变形机制以及对陆壳强度的影响和非稳态流变意义进行探讨。     

西藏羌塘裂谷带假玄武玻璃的发现及其岩石学特征与构造意义

假玄武玻璃是地震过程中断层滑动产生摩擦熔融并快速冷却的产物，被誉为"地震化石"，记录了断层带内地震发生时的物理-化学过程的相关信息，是认识断裂活动历史的重要物质组成。本文以青藏高原腹地羌塘地块SN向正断层——东依布茶卡断层中的假玄武玻璃和碎裂岩等为研究对象，借助偏光显微镜、扫描电镜、粉末X射线衍射分析、原位XRF分析等多种方法对其进行了详细的结构、构造、矿物成分及化学元素分布的分析。野外调查表明该断裂带中假玄武玻璃呈深灰-褐色，与超碎裂岩和碎裂岩相伴生，以断层脉、注入脉和网状脉的形式产出，厚度由几毫米至一厘米不等。显微结构观察显示，假玄武玻璃中残留有摩擦熔融形成的特征构造，如石英的港湾状熔蚀边、蜂窝状气孔构造以及局部发育的长柱状微晶、束状微晶集合体等，指示其为断层滑动摩擦熔融的产物。此外可见假玄武玻璃作为碎屑出现在碎裂岩和角砾岩中，且后期的碎裂岩中包含早期形成的碎裂岩的角砾等，这些特征表明在该断裂带内大地震事件多次重复发生。以该地区正断层初始活动时限13.5Ma、碎裂岩和假玄武玻璃形成深度为10km以下计算，这些断裂岩石从地下深部折返的速率至少为~0.74mm/yr。目前国际上鲜有报导正断层形成的假玄武玻璃，这是我们首次在羌塘地块SN向裂谷正断层中发现熔融成因的假玄武玻璃，对认识区域地震活动及断裂带演化过程具有重要意义。     

假玄武玻璃的研究进展与现状

在国外有关假玄武玻璃（pseudotachylite)的研究已经有百余年的历史,在野外产状、显微镜观察和实验模拟等方面积累了丰富的资料。而国内在这方面的研究甚少。近年来,随着人们对“活断层”研究的深入,所谓有“地震化石”之称的假玄武玻璃也日益为研究者们所重视。假玄武玻璃通常认为是与地震断层有关的高应变速率条件下的产物。假玄武玻璃的研究对了解地震时地下深处断层带的变形机制等多方面具有重要意义。尤其是通过模拟假玄武玻璃形成时的相似条件（主要是力学机制和化学机制）,可以了解假玄武玻璃形成时断层剪切带变形历史。为了使国内对这一研究领域感兴趣的学者了解假玄武玻璃的形成过程及其所反映的意义,本文从假玄武玻璃的地质特征及成因等几个方面进行了总结,以飧读者。     

大别造山带东部假玄武玻璃的显微构造特征及其意义

最近,在大别造山带东部发现了广泛的地震成因假玄武玻璃,这些假玄武玻璃主要呈简单脉状沿NE-SW向走滑断裂带或剪切带发育,后者大多与郯庐断裂带平行并穿切了包括白垩纪花岗岩在内的地质体。某些假玄武玻璃内发育由暗色石英条纹构成的糜棱质条带。本文通过普通光学显微镜和扫描电镜观察分析,详细研究对比了不同断裂带内部发育的假玄武玻璃及其围岩在显微构造特征上的差异及联系。根据岩石的组构特征,证实所发现的这些假玄武玻璃主要是由母岩的超碎裂岩化形成的,但在点1发育的假玄武玻璃基质的扫描电镜影象特征上,沿某些残斑矿物(钾长石、斜长石、黄铁矿)的边缘可以看到些许代表摩擦熔融成因的熔蚀状港湾结构,说明假玄武玻璃形成过程中曾经发生了程度较低的局部熔融作用。肉眼所见到的糜棱质石英条纹在显微镜下证实为早期的糜棱面理。同时,岩石组构的叠加显示,含假玄武玻璃的断裂带及假玄武玻璃本身普遍具有多期性,且晚期构造产物(或假玄武玻璃)总是较早期产物(或假玄武玻璃)碎裂岩化作用更加强烈,说明先期存在的构造软化带在控制假玄武玻璃形成过程中起着非常重要的作用,即构造带抬升过程中伴随的多期构造及细粒化是形成假玄武玻璃的基础。岩石的变形序列总体上显示为韧性-韧脆性-脆性的演化过程,从而证实了这些假玄武玻璃总体上形成于造山带抬升过程,而不是早期的俯冲过程。     

大别造山带东部假玄武玻璃及其围岩的K-Ar和^40Ar-^39Ar年龄及地质意义

发育在大别造山带东部的假玄武玻璃是区域内NE-SW向断裂带快速滑移形成的构造岩。地质产状、显微构造及岩石化学研究表明，这些假玄武玻璃主要由超碎裂岩化作用所形成。假玄武玻璃及围岩的全岩(包括部分单矿物)K-Ar年龄测定表明，大别造山带的假玄武玻璃形成于81～93Ma之间。本文同时测定了叠加在假玄武玻璃基质之上的多硅白云母的激光^40Ar／^39Ar年龄为78．9Ma。显微构造及所获得的年龄数据显示，这些沿NE-SW向断裂发育的假玄武玻璃是在晚白垩世(80～90Ma)时期伴随着大别造山带整体隆升过程形成的，而与早期板块俯冲过程无关。同时，不同定年方法在数据上的一致性还表明，全岩K-Ar方法在确定某些假玄武玻璃及含假玄武玻璃的断裂构造年代时，可能仍然是一种行之有效的的方法。     

断裂带中古地震滑动的岩石记录

大量的野外观察和实验研究表明,高应变速率的变形作用会在岩石中留下特殊的构造特征。地震作为一种断层快速破裂变形行为,在其作用过程中会使震源及邻近岩石变形从而产生一些特征构造及矿物相组合。剥露地表的断裂带为研究地震相关变形及过程提供了很好的物质材料。识别其中的地震滑动标志,对于确定古地震事件及其发生的机制具有重要意义。Cowan(1999)将断层快速滑动摩擦使得断层面岩石熔融产生的假玄武玻璃作为断层中记录地震滑动的唯一可靠的标识。近年来断裂岩研究取得的一系列重大进展揭示,断层发生地震滑动造成的多种构造产物均可记录其滑动的信息,如碳酸岩和含水硅酸岩的脱挥发分作用、微量元素迁移特征、有机质成熟度、断层镜面构造、液化粒状流、碎屑-皮层集合体、同震晶体塑性变形以及非晶质物质等。此外,与地震破裂传播有关的、在极端瞬态应力条件下形成的,如注入脉、碎粉化作用等特征也可以作为地震发生的岩石记录。因此假玄武玻璃不再是地震破裂的唯一指示物。断层滑动速率在10–4～101 m/s范围内几乎都是动态的,也就是说在实验中10–4 m/s的滑动速率可能指示着地震滑动。本文总结地震滑动和破裂的岩石记录,对认识地震发生机制和完善地震断裂理论具有极其重要的意义。     

假玄武玻璃及其形成过程和机制综述

对假玄武玻璃的概念和特征以及形成环境和产状作了综合性描述，并对其摩擦熔融成因进行了论证，对假玄武玻璃的形成过程和形成机制以及形成假玄武玻璃的地震断层的动力机制、活动方式和脉动性质进行了深入探讨；同时对母岩矿物性质和流体对假玄武玻璃形成的影响进行了分析，概述了假玄武玻璃形成过程中的化学成分变化，最后提出了有待进一步研究的几个问题。     

锆石La-ICP-MS U-Pb与白云母~(40)Ar/~(39)Ar年代学及其对中国东南部早燕山事件的制约

起始于中、晚侏罗世之交的燕山运动使中国东南部上三叠统至中侏罗统发生强烈的褶皱和逆冲变形,形成北北东向构造带,并诱发广泛的深熔作用和岩浆活动。迄今为止,对该事件的形成时代尚缺乏精确的年代学制约。基于武夷山地区的野外调查,选取挤压活动前形成的正长岩和挤压过程中形成的片麻状花岗岩进行锆石La-ICP-MSU-Pb定年,并对逆冲剪切过程中形成的云母片岩进行40Ar/39Ar年代学测试分析,结合区域上后构造期的伸展型花岗岩对早燕山事件的形成时代进行制约。结果表明,形成于伸展构造背景的福建政和县铁山正长岩,其结晶年龄为(169.3±1.6)Ma,提供了早燕山事件的下限;形成于挤压环境的粤北平远县八尺片麻状花岗岩,其结晶年龄为(165.4±1.2)Ma,指示早燕山事件的主变形时代;同变形期的闽西长汀县濯田云母片岩,其40Ar/39Ar坪年龄为(162±2)Ma,代表逆冲剪切的冷却年龄,可视作早燕山事件的上限。结合区域上侵入北北东向褶皱的花岗岩年龄,认为早燕山挤压事件发生在(165±4)Ma,其动力作用与古太平洋板块向中国东南大陆之下俯冲有关。     

迁安紫苏花岗岩的~(40)Ar/~(39)Ar年龄谱

对采自河北省迁安县水厂地区的紫苏花岗岩中的黑云母和紫苏辉石进行了~(40)Ar/~(39)Ar年龄测定,分别给出了18.7亿年和19.6亿年的~(40)Ar保存年龄。这两种矿物的年龄谱的视年龄的梯度变化表明,紫苏花岗岩形成后是缓慢冷却的。3.9亿年左右的一次热事件,造成了放射成因~(40)Ar的丢失。根据热历史和封闭温度的研究,从27亿年(侵入到该区紫花岗岩中的花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄)到19.6亿年,紫苏花岗岩岩体的抬升速率为6.5m/Ma,但从19.6亿年到18.7亿年,其抬升速率高达111m/Ma,具有明显的构造抬升作用。     

华北地块南缘中段中生代花岗质岩石的40Ar-39Ar年代学研究

对华北地块南缘4个中生代花岗质岩体中的角闪石和黑云母进行了40Ar-39Ar定年研究。结果表明,陕西黑山村岩体黑云母花岗闪长岩中黑云母的40Ar-39Ar坪年龄为126. 6±0. 3Ma,河南马家湾岩体细粒黑云母花岗闪长岩中黑云母的40Ar-39Ar坪年龄为126. 6±0. 2Ma,河南洛宁南八百坡岩体黑云母二长花岗岩中角闪石的40Ar-39Ar坪年龄为128. 3±0. 3Ma,山西蚕坊岩体花岗闪长岩中角闪石的40Ar-39Ar坪年龄为129. 2±0. 2Ma。上述结果显示华北地块南缘中生代的岩浆活动主要发生在早白垩世。该期岩浆的产生应与中国东部早白垩世的伸展环境相联系。     

浙江省陈蔡群的^40Ar—^39Ar年龄与变质年代

本文对陈蔡群变质岩进行了４０Ａｒ－３９Ａｒ年龄测定。其中在诸暨陈蔡测得的４１５．１Ｍａ的坪年龄代表了主变质晚期的冷却年代。采自义乌尚阳的样品受燕山期火山活动影响有明显的氩丢失，与主变质有关的年龄亦明显降低，仅３１５．３Ｍａ。在龙泉东书获得的年龄谱和当地广泛发育的混合岩化作用有关，２７６．９Ｍａ的坪年龄为这次热事件的冷却年代。根据对现有年代资料的讨论，可以认为不同衰变体系记录了陈蔡群主变质事件的演化。Ｒｂ－Ｓｒ体系在变质早中期实现均匀化，年龄值为５５２．４～６６０．６Ｍａ。锆石、磷灰石在变质高峰期形成的铅丢失年龄为５０８，４～５７８Ｍａ。上述资料表明陈蔡群主变质年代属加里东期。     

新疆西准噶尔卡拉岗组火山岩40Ar-39Ar年龄

对新疆西准噶尔盆地萨吾尔地区卡拉岗组3个火山岩样品(英安岩、玄武岩和流纹岩)进行了⁴⁰Ar-³⁹Ar精确测年,获得英安岩坪年龄为283±2Ma(2σ),玄武岩加权平均年龄为281.2±3.0Ma(2σ),流纹岩坪年龄为280±2Ma(2σ),因此确定该组火山岩形成于距今283～280Ma,为早二叠世亚丁斯克期火山活动的产物。     

吉林延边地区浅成热液金(铜)矿床的~(40)Ar/~(39)Ar激光探针测年与成矿时代讨论

延边地区是中国东北部陆缘浅成热液金铜矿床发育的地区之一,广泛发育着浅成热液金矿床、中温热液金(铜)矿床和中深成中高温热液富金铜矿床(类斑岩型);富金铜矿床的成矿时代发生在105～102 Ma,为了进一步确定浅成热液金矿床与中深成中高温热液富金铜矿床的成矿动力学背景,采用流体包裹体的~(40)Ar/~(39)Ar激光探针定年法,对该区典型浅成热液金矿床进行了精细的年代学测定,获得刺猬沟金矿床、五星山金矿床和杜荒岭金矿床的脉石矿物石英流体包裹体的~(40)Ar/~(39)Ar等时线年龄分别为(141±7)Ma、(123±7)Ma和(107±6)Ma,其中刺猬沟金矿床((141±7)Ma)和五星山金矿床((123±7)Ma)的脉石矿物石英流体包裹体含有过剩放射性成因~(40)Ar,而杜荒岭金矿床((107±6)Ma)的脉石矿物石英流体包裹体几乎不含或含极少量过剩放射性成因~(40)Ar。结合最新获得的相关地质体的精细年代学成果,认定该区浅成热液金矿床成矿作用均发生在早白垩世晚期,或发生在早白垩世晚期火山喷发、浅成岩浆就位之后,其形成环境与富金铜矿床一致,为古太平洋板块向亚洲大陆正北向俯冲转入Izanagi-Farallon板块西向俯冲的构造转换期。     

浙东南某些中生代侵入岩体的^40Ar—^39Ar年龄测定

采用~(40)Ar~(39)Ar定年技术测定了浙东南几个侵入于磨石山群中的燕山期中酸性岩侵入体的年龄。梁弄岩体的石英闪长岩和二长花岗岩的年龄为101Ma,龙王堂岩体的花岗岩和钾长花岗岩的年龄均为110Ma,山头郑石英闪长岩年龄为108Ma,洪公石英正长岩的年龄为124Ma。此年龄范围与早白垩世太平洋洋底快速扩张期相当。     

北秦岭二郎坪岩群~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄特征及其地质意义

对来自二郎坪岩群的白云母、角闪石用阶段升温法进行了~(40)Ar/~(39)Ar年龄谱研究,结合二郎坪岩群地质特征,认为白云母近似直线年龄港的评年龄（111．2Ma）及角闪石稳定评年龄（121．5Ma）代表了二郎坪岩群最后一次热事件的时代;角闪石与白云母封闭温度的不同以及角门石的成分与结构环带导致二者坪年龄的差异,二郎坪岩群在121．5～111．2Ma曾发生区域变质作用,整个秦岭造山带在此期间仍处于构造活动期。     

地幔包体金云母40Ar/39Ar年龄对玄武岩浆喷发结束时间的约束

山东临朐-昌乐地区新生代岩浆活动强烈,以形成含大量地幔包体的玄武岩为特征.作者在考察与研究昌乐北岩古火山口玄武岩中地幔包体的过程中,发现一些包体中发育有地幔钾交代成因的金云母细脉.鉴于金云母的封闭温度远低于玄武岩浆喷发时的温度以及金云母可以记录喷发的玄武岩浆冷却通过金云母封闭温度的时间,本文尝试通过金云母所记录的~(40)Ar/~(39)Ar年龄来推断玄武岩浆喷溢的结束时间.该火山口玄武岩不同部位的三个地幔岩包体其金云母的~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄分别为18.42±0.21Ma、18.65±0.27Ma和18.39±0.36Ma,年龄结果具有很好的一致性,充分说明了该定年手段的有效性.因此可以确定该火山口玄武岩浆喷溢活动约在18.5Ma前结束.由此推测山旺盆地中不整合发育在源于该火山口喷溢的玄武岩之上的化石群的形成时代下限约为18.5Ma.用玄武岩地幔包体金云母的~(40)Ar/~(39)Ar年龄来确定玄武岩年龄是玄武岩定年一个有效的新方法.