流体作用下石榴石溶解-沉淀蠕变过程——以红河-哀牢山剪切带内石榴夕线片麻岩研究为例

石榴夕线片麻岩是中、下地壳主要组成岩石之一,岩石内石榴石和夕线石的结晶学优选方位会显著影响地壳深部流变性质,因此探讨特征变质矿物的变形机制和主要受控因素对构造带深部演化过程有深远意义。本文选取红河-哀牢山韧性剪切带内石榴夕线片麻岩为研究对象,通过定向切片内显微构造、电子探针、X-ray成分扫描、电子背散射衍射(EBSD)和相平衡模拟综合研究,揭示出石榴石在溶解沉淀反应过程中具有明显的粒度敏感性,不同粒径石榴石表现出截然不同的长宽比、成分环带、包裹体排列方式和压力影发育情况。石榴石表面流体活动明显截切早期生长环带。EBSD分析揭示石榴石破碎颗粒以绕〈112〉轴机械旋转为主,溶解过程主要集中于颗粒表面和裂隙内高曲率位置。夕线石的EBSD结果表明基质内夕线石以绕〈010〉轴旋转为主,而流体作用明显区域夕线石则以(100)[001]滑移为主。岩石相平衡模拟限定岩石变质峰期P-T条件达高压麻粒岩相,退变过程中同剪切变形导致大量流体渗入而形成降温降压退变轨迹,由~9.5kbar、760℃演化至~6.0kbar、500~600℃,并在粗粒石榴石内保存早期进变质环带,剪切抬升过程中石榴石内普遍发育垂直剪切方向的裂隙,并在流体作用下进一步改造其形态。此研究揭示红河-哀牢山剪切带内除前人报道的石榴石高温韧性变形外,还存在大量中-上地壳层次同变质反应下的溶解-沉淀蠕变作用。因此,石榴石变质-变形的综合研究有助于揭示变质杂岩带挤压-剪切-伸展多阶段构造演化过程。     

滇西地区韧性剪切带岩石特征及其类型

滇西地区的哀牢山、点苍山、崇山及高黎贡山等变质带,都具有韧性剪切带的岩石特征,即以糜棱岩为主、不同类型的韧性变形岩石。本文仅就这些变质带发育的塑性流变及剪切应变特征和变形岩石的大量存在,说明这些变质带都是韧性剪切带。韧性变形岩石除糜棱岩类外,还有千糜岩类和构造片岩类。     

江西大背坞地区浅变质碎屑岩中韧性剪切带变形特征

浅变质碎屑岩中韧性剪切带的变形特征不同于长英质岩石中的韧性剪切带。以江西大背坞地区为例,阐述了在浅变质碎屑岩中鉴别韧性剪切带的标志,提出这种变形的构造岩的分类方案,同时对大背坞地区韧性剪切带进行应变测量和剪切位移估算,最后在岩石组构特征和综合分析基础上指出这种韧性变形机制是粒间滑动和粒内变形,其形成深度５～８ｋｍ、温度２５０～３５０℃、压力０１０～０２０ＧＰａ,是一种发育在地壳浅层次的低温低压条件下的韧性变形,其变形变质作用相当于低绿片岩相。     

滇西韧性变形变质岩分类命名意见

糜棱岩是韧性剪切带的重要岩石类型，但不是唯一类型。大型韧性剪切带剪切作用，包括机械作用和热作用。由于变形条件（包括围压、应力、应变速率和温度）所决定的变形阶段及原岩性质差异，韧性变形变质岩石可以划分为糜棱岩、千糜岩及片糜岩三个类型。糜棱岩和千糜岩同处于变形初期阶段，大致相当于绿片岩相变质条件，但两者原岩性质不同，糜棱岩原岩主要为中粗粒长英质岩类；千糜岩原岩则为火山岩及泥砂质岩类。片糜岩是变形晚期阶段产物，是伴随有静态及动态重结晶作用的具有明显片状构造的变形变质岩石。滇西各韧性剪切带中三种岩石类型均相伴产出，均发育各种剪切变形。按照原岩性质、矿物成分、结构等特征还可以划分为若干亚类和过渡类型。这样的分类将有利于韧性剪切带研究的深化和地质制图。     

长乐——南澳断裂带中生代活动特征及大地构造属性

长乐-南澳断裂带出露于闽粤沿海地区,断裂带中变质变形花岗质岩石分属晚侏罗世早期、晚侏罗世晚期、早白垩世早期等3个时期.不同期次侵入岩的变质变形特征、糜棱叶理的切割关系及锆石微区(LA-ICPMS)U-Pb同位素测年数据等,表明断裂带在中生代发生了3期韧性剪切变形及相关的动力变质作用:第一期为晚侏罗世(155～145 Ma)低角闪岩相变质、深部构造层次长石相塑性变形;第二期为晚侏罗世末(145～137 Ma)高绿片岩相变质、中深层次长石-石英相塑性变形;第三期为早白垩世早期(约120 Ma)低绿片岩相变质、中-浅层次石英相韧-脆性变形.在3期变形中,断裂带运动特征不同:第一期为由北西西向南东东的右行-推覆韧性剪切变形,位移量约21 km;第二期为由北北西向南南东的左行-逆冲韧性剪切变形,其位移量估计达84 km;第三期为具正断层性质的右行走滑韧-脆性剪切变形(主剪切面倾向反转为倾向南东),位移量不足2 km.长乐-南澳断裂带是一条中生代的大型陆内韧性剪切带.     

五台山早前寒武纪碰撞造山带中的韧性剪切带及其大地构造意义

在五台山早前寒武纪碰撞造山带中存在两种类型韧性剪切带，即逆冲型和伸展型剪切带。除变质程度不同外，南部和北部构造片体中的角闪岩相逆冲型韧性剪切带与中部构造片体中的绿片岩相逆冲型韧性剪切带具有相同的变形特征，它们形成于同一变形过程中，是造山作用早期地壳拼合阶段的产物。伸展型韧性剪切带在整个造山带都有分布，与造山作用晚期显著增厚的地壳发生大规模纵向伸展作用相联系     

赣中变质岩带变质带的重新划分及变质作用P-T条件的确定

根据随变质作用增强而出现的特征变质矿物及矿物组合,对赣中变质岩带重新划分出五个变质带,由低到高依次为绢云母一绿泥石带、黑云母带、铁铝榴石带、十字石带、夕线石带。在对各变质带变质矿物进行详细研究的基础上,采用石榴石-黑云母(Gt-Bi)、斜长石-角闪石(Pl-Hb)、石榴石-十字石(Gt-St)、石榴石-角闪石(Gt-Hb)、石榴石-斜长石-夕线石-石英(Gt-Pl-Sil-Q)、石榴石-斜长石-黑云母-白云母(Gt-Pl-Bi-Mu)等多种地质温压计确定了各变质带的形成温度、压力,绢云母-绿泥石带的形成温度为250-350℃,压力为0.25-0.35GPa;黑云母带的形成温度为350-450℃±,压力为0.25-0.40GPa±;铁铝榴石带的形成温度为450-550℃±,压力为0.40～0.60GPa±;十字石带的形成温度为550-600℃±,压力为0.50-0.60GPa±;夕线石带的形成温度为600-650℃±,压力为0.55-0.65GPa±,赣中变质岩带峰期变质作用已达到角闪岩相。     

西藏冈底斯带扎雪-门巴韧性变形带形成时代及构造背景

扎雪-门巴韧性变形带位于冈底斯构造带中部,是一条由北而南的逆冲推覆兼具右行走滑的斜冲韧性剪切带。带内所形成的构造岩主要为构造片麻岩和糜棱岩类,对花岗质糜棱岩中的黑云母进行40Ar/39Ar年龄测试,获得105.2±1.7Ma,认为该韧性剪切带形成于早白垩世。岩石组合和显微构造特征表明该韧性剪切带形成于中绿片岩相到高绿片岩相环境,可能与班公湖-怒江弧后洋盆的闭合碰撞有关。     

医巫闾山变质核杂岩南段韧性变形与流变特征

医巫闾山变质核杂岩南段张家堡地区出露两套花岗质岩石:太古代花岗质片麻岩,含有黑云斜长片麻岩包体,以及晚期侵位钾长花岗片麻岩与花岗岩脉。详细宏微观构造分析发现,花岗质岩石遭受了两期变形事件:晚侏罗世高温韧性剪切和早白垩世低温韧性剪切变形。早期韧性变形温度约550~600℃,高绿片岩相-低角闪岩相,此次韧性变形以单剪作用为主,岩石为L=S和LS构造岩,具有右行剪切特征。晚期韧性变形温度约400~450℃,绿片岩相,变形以纯剪切为主的一般剪切,岩石以L=S构造岩为主,具有左行剪切特征。利用动态重结晶及亚颗粒粒径估算岩石流变学参数,结果表明高温剪切带具有较低差异应力,较高应变速率,低温剪切带恰好相反。早期晚侏罗世韧性伸展变形与伊泽那崎板块和法拉隆板块NNW向俯冲共同作用于欧亚大陆东缘相关,进入早白垩世伊泽纳崎板块向欧亚大陆俯冲深部板块后撤(Roll-back),导致华北岩石圈发生大规模减薄,医巫闾山地区发生晚期低温韧性伸展变形。     

内蒙古色尔腾山地区花岗绿岩带糜棱岩变形变质过程探讨

采用不同研究方法分析和解读岩石和矿物的显微构造特征，能再造结晶基底岩石复杂的变形和变质演化过程和条件。通过对色尔腾山地区花岗绿岩带中韧性剪切带的糜棱岩显微构造、石英组构、矿物化学等综合分析，发现该区糜棱岩在经历了低角闪岩相区域变质及绿帘角闪岩相退变质变形之后，发生了不均匀进变质重结晶作用及中低绿片岩相退变质变形等几个演化阶段。由不同阶段温压条件所限定的p-T演化轨迹为一个在早期顺时针的基础上叠加了一个晚期逆时针环的复杂图像。     

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。     

元古宙陆内变形的实例:辽西建平变质杂岩区色木沟剪切带

建平变质杂岩区被色木沟剪切带划分为南(S区)北(N区)两个构造-岩性单元。剪切带的运动学、岩石学研究和变形组构分析都表明右行走滑-逆冲性质的色木沟剪切带,发育有自下地壳(720℃,0.86GPa)到中、浅地壳(<550℃,<0.6GPa)不同地壳层次的变形作用。三座庙侵入岩序列是色木沟剪切带的同变形岩浆岩,指示该剪切带波及的岩石圈深度可能已经达到了壳幔边界(壳-幔混合层),从而具有复杂的成分特点。色木沟剪切带是建平变质杂岩区克拉通化后古陆块在构造增厚抬升过程中发生陆内变形的实例,它可能是在1800-1900Ma间与Laurentia超大陆有关的Pan-Scandamerican事件的记录。     

Metamorphic evolution of the southern part of the Hidaka belt, Hokkaido, Japan

Abstract The Hidaka metamorphic terrane in the Meguro-Shoya area, Hokkaido, Japan is divided into four progressive metamorphic zones: A—biotite zone; B—cordierite zone; C—cordierite–K-feldspar zone; and, D—sillimanite–K-feldspar zone of the andalusite–sillimanite facies series type of metamorphism. The metamorphic grade ranges from the higher temperature part of the greenschist facies (zone A) through the amphibolite facies (zones B and C) to the lower temperature part of the granulite facies (zone D). The zone boundaries intersect the bedding planes at high angles. P–T conditions estimated are 450–550°C and 2 kbar for zone A, 550–600°C and 2–2.5 kbar for zone B, 600–650°C and 2.5–3 kbar for zone C and 650–750°C and 3–4 kbar for zone D. The metapelites of zone D were partially melted.
At the later stage of the regional metamorphism which is early Oligocene to early Miocene in age, cordierite tonalite and biotite tonalite intrusives associated with segments of the highest grade rocks (zone D) were emplaced into the lower temperature part of the regional metamorphic rocks, giving rise to a contact metamorphic aureole. The thermally metamorphosed terrain (zone C') belongs to the amphibolite facies and its P–T conditions are estimated to have been 550–700°C and 2 kbar.
The P–T–t paths of the Hidaka metamorphism show a thickening–heating–uplifting process. The metamorphism is inferred to have taken place beneath an active island arc accompanied by partial melting of the crust.     

Ductile wrench tectonics and exhumation of hercynian metamorphic basement in Sardinia: Monte Grighini Complex

Abstract

The Monte Grighini Complex (Central-Western Sardinia) is a NW-SE trending metamorphic complex of Hereynian age made up of a medium grade Lower tectonic unit with mylonitie granitoids and a low grade Upper tectonic unit exposed in the westernmost and southernmost portions of this complex. The Lower Unit shows a prograde metamor phism from garnet to sillimanite zone and the transition from MP/MT to LP/HT metamorphism. The metamorphic climax was reached at the end of the main deformative phase 1)2 (600° C. 6 kbar). After the main tectonic and metamorphic phase. the Lower Unit was affected by a wide NW-SE trending ductile dextral wrench shear zone. Intrusive rocks emplaced within the shear zone yielded radiometric ages of 305-300 Ma. Shear deformation leads to low temperature C-S mylonites and retrograde phyllonitic rocks with subhorizontal NW-SE trending stretching lineations. Kinematic analysis of the shear zone points to a dextral sense of shear with an amount of ductile displacement of about 7 km. Later low angle N-S and E-W trending normal faults are associated with cataclastic zones separating the Lower Unit from the Upper one. These faults originated during a later evolutionary stage of the shear zone. This shows a progressive change of deformation regime from duetile wrenching to brittle normal faulting. The Monte Grighini Complex is a good example of ductile wrench tectonics. followed by uplift and extension in the Paleozoic basement of Sardinia.     

内蒙古大青山高级变质岩韧性剪切带及其流变机制

大青山高级变质岩不仅记录华北克拉通早期大陆形成演化历史,也保留了中下部地壳岩石流变信息,它们经历了下部地壳构造层次高角闪岩相-麻粒岩相条件变质变形、深熔作用改造,形成了复杂构造样式和构造要素组合.韧性剪切带是高级变质岩中主要构造形迹,控制着早前寒武纪高级变质岩主体构造格架.依据野外地质产状、变形特征与构造要素叠加改造关系,韧性剪切带划分为早期近水平顺层伸展型和晚期陡倾韧性剪切带.近水平顺层伸展韧性剪切带呈残留状保留在后期变形改造较弱部位上,主要沿着不同地质单元或者岩性层界面上发育,是在伸展变形体制下形成的.晚期陡倾韧性剪切带呈近东西方向展布,规模较大,叠加和改造早期构造形迹,形成于晚期造山挤压构造环境中,以左行滑移为主.这两种韧性剪切带都形成于地壳中深部构造层次高角闪岩相-麻粒岩相条件下,变形机制主要为熔体增强颗粒边界扩散和颗粒流动,使岩石发生大规模的塑性流动.在宏观上形成了不对称流动组构、条纹条带构造、熔融线理、层内流动褶皱等构造形迹,在微观上矿物晶体没有发生明显塑性变形,均匀消光,晶体为三边平衡结构,与静态变质结构相似,形成了地壳深部构造层次上变质构造岩-构造片麻岩.      

内蒙古塔木素地区NNE向韧性剪切带发现及变形时代分析

塔木素地区NNE向韧性剪切带位于塔里木板块东缘与华北板块西北缘板块碰撞拼接边界,呈NNE向展布,长约9 km,宽150～2 500 m。褶皱的糜棱面理、拉伸线理、旋转残斑、书斜构造、"云母鱼"等构造均指示其为右行逆冲走滑剪切。形成温度为300℃～500℃,围压为250～400 MPa,变形变质作用相当于绿片岩相,差应力(σ)为93.7～116.5 MPa。应变速率(ε)为10-17 s-1(300℃)和10-13 s-1(500℃)。主体变形时间在(256.0±1.3)Ma之后,三叠纪之前,为华力西(海西)运动末期产物。     

京北琉璃庙地区变质杂岩变质变形特征

琉璃庙地区变质杂岩主要由变质上壳岩、变质深成侵入杂岩及其脉岩群组成.它们多数经韧性变形改造形成各种类型糜棱岩和构造片岩.研究表明,变质上壳岩原岩主要以钙碱性火山(熔)岩为主.本区变质杂岩经历了三期变质变形作用,即高角闪岩相区域变质作用形成大型复式同斜紧闭褶皱;绿帘角闪岩相动力变质作用及强烈的韧性变形,形成了以蓝闪石为特征的不同强度的糜棱岩带;绿片岩相动力变质作用和韧脆性变形作用.     

大别山北麓梅山群中韧性剪切带变形特征及形成机制

梅山群为分布于北淮阳地区位于佛子岭群之下、逆掩于晚泥盆世—石炭纪杨山煤系和中侏罗统红层之上的一套中—浅变质岩系，在其中、上部发育ＮＷ走向的韧性剪切带，产状与区域片理一致。对韧性剪切带及其变形岩石———糜棱岩的宏微观构造研究表明，韧性剪切变形发生于区域变质岩形成之后，具有右旋剪切的运动特点，反映大别山地块向北仰冲过程中所派生的侧向滑移作用     

点苍山变质杂岩新生代变质-变形演化及其区域构造内涵

点苍山变质杂岩体是哀牢山-红河韧性剪切带四个变质杂岩体之一,遭受了多期多阶段变质-变形作用改造。本文重点针对点苍山杂岩的新生代变质-变形作用,尤其是以富铝质高级变质岩即夕线石榴黑云片麻岩和侵位于其中的糜棱岩化细晶花岗质岩石开展了深入研究。对夕线石榴黑云片麻岩的显微构造分析与矿物共生组合研究,确定了高角闪岩相和低角闪岩相变质矿物共生组合,分别为:石榴石(Grt)+夕线石(Sil)+钾长石(Kfs)+黑云母(Bi)+斜长石(Pl)±石英(Q)和夕线石(Sil)+白云母(Ms)+黑云母(Bi)+石英(Q)。对其中的变质锆石进行SHRIMP U-Pb测试,获得了新生代三个阶段的变质作用年龄,即54.2±1.7Ma、31.5±1.5Ma和27.5±1.2Ma.本文还深入研究了侵位于高级变质岩中的一个花岗岩质糜棱岩的宏观与显微构造特点,其LA-ICP-MS年龄为24.4±0.89Ma,代表着同剪切就位花岗质岩浆侵位和结晶年龄。夕线石榴黑云片麻岩中变质锆石从2150～27Ma多期多阶段表观年龄的发育,表明点苍山变质杂岩体具有复杂的构造演化史。点苍山杂岩的多阶段新生代构造-热演化归咎于印度-欧亚板块会聚与碰撞作用(约54Ma)、造山后伸展作用(大约40～30Ma)和沿着哀牢山-红河剪切带大规模左行走滑变形作用(约27～21Ma)。