殷马断裂带在桐柏山—大别山造山带中的地质意义探讨

殷店—马垅断裂带是桐柏—大别造山带南缘一条重要的韧性断裂带,是桐柏—大别造山带内部发育的一条明显的岩地层单元界线,同时也是华北和扬子两大板碰撞挤压的产物。它与桐柏—大别造山带的形成,发展和演化,有着密不可分的联系。通过对殷店—马垅断裂带东西段野外岩性剖面对比分析、显微构造对比、有限应变测量对比分析、应力场分析等,发现尽管东、西段构造特征略有差异,但是殷店—马垅断裂整体是具有右旋运动性质的剪切带,殷店—马垅断裂带的形成对华北与扬子碰撞所产生的应力具有消减转移效应,它本身是一个塑性剪切最强的断裂带,它反映了造山带内部不同岩性的块体之间右旋流变的运动学模式,同时也可能充当着桐柏—大别山核部岩块相对扬子板块向东运动的的"润滑带"。     

桐柏-大别南缘变质流体变质-变形特征及构造意义

前人研究认为桐柏山主要是由桐柏核部杂岩单元组成,它是一个早白垩世花岗质片麻岩杂岩体,其中包含一定的三叠纪中高级变质岩石,后期一起经历相同的构造变形过程,在南北两侧形成剪切旋向完全相反的两条大型韧性剪切带,殷店-马垅剪切带就是南边的华南板块由SSE→NNW挤压作用下,在斜切大别造山带的方向上产生的右行平移断裂带。在野外进行地质考察的过程中,发现在该地区变质流体的分布具有一定的规律。因此,本文通过对殷店-马垅剪切带地质特征、走滑性质、糜棱岩及糜棱岩化岩石的变质变形,剪切带内长英质脉体物质组成、变形特征及物质来源等方面研究,探讨剪切带中变质流体的分布规律以及变质变形与变质流体之间的关系。     

桐柏造山带中剪切带的位移量及年代学研究

桐柏造山带在形成和演化过程中产生了多条韧性剪切带, 本文选取其中大河-固县剪切带和殷店-马垅剪切带作为研究对象, 分析其构造变形特征, 并利用数学法和图解法, 分别计算出两条韧性剪切带的位移量; 对殷店-马垅剪切带尝试用同构造变形石英脉的ESR测年来确定剪切带的活动年龄, 其结果与前人在该地区所获得的年龄十分吻合。大河-固县剪切带具右旋剪切的运动学特征, 运动学涡度W_k明显大于0.75, 指示以简单剪切为主, 位移量为857~867 m。殷店-马垅剪切带同样为右行剪切, 其位移量为1 081~1 113 m, 石英ESR测年结果140.6~131.5 Ma, 表明桐柏造山带碰撞后的构造变形以剪切活动为主, 活动年龄在早白垩世时期。     

桐柏杂岩南北边界剪切带的对比以及对桐柏造山带构造格局的制约

桐柏杂岩的南北边界的剪切带分别是殷店-马垅韧性剪切带和晓天-磨子潭韧性剪切带,这两条韧性剪切带内都发育杆状构造,且杆状构造具有层状结构,层与层之间通过一种特殊的滑脱面结合。由于晓天-磨子潭韧性剪切带相对于殷店-马垅剪切带位置明显更靠近商丹断裂带,早期商丹断裂带的活动在岩石中留下的变形痕迹导致了后期晓天-磨子潭韧性剪切带的变形程度要略强于殷店-马垅剪切带。这两条剪切带都是以简单剪切为主的剪切带,变质条件也相似,都属于角闪岩相变质,处于中-下地壳流变层位置。U-Pb同位素测年结果显示,晓天-磨子潭韧性剪切带的活动年龄为171~142Ma,殷店-马垅韧性剪切带的活动年龄为164~137Ma,两条剪切带的主活动期都在中-晚侏罗世,在早白垩世随着岩浆活动的峰期到来慢慢减弱停止。桐柏造山带在印支晚期碰撞挤压背景下的向东挤出不是一个整体的挤出,而是有层次的差异挤出,挤出的同时层与层之间会发生滑动,滑脱面类似滑动的润滑剂,酷似"管状流动"的构造。在晓天-磨子潭韧性剪切带和殷店-马垅韧性剪切带的牵引作用下,整个桐柏造山带由西向东发生管状流动。     

东大别条带状片麻岩的构造变形特征及对大别杂岩流变机制的指示

大别造山带是由华北板块和扬子板块经过长期构造演化、最终碰撞拼合的产物。东大别造山带作为大别造山带和郯庐断裂带的过渡部位,对认识大别造山带的构造演化及其与郯庐断裂带的构造关系有重要的意义。本文对东大别造山带南北向霍山-马垅剖面进行了野外构造观察和室内显微构造分析。东大别造山带发育地壳深部构造层次上的条带状片麻岩,通过角闪石-斜长石温压计得到其形成条件为T=737±40℃, P=0.94±0.15 GPa,属于高角闪岩相-低压麻粒岩相变质,形成深度约28 km左右,处于中下地壳流变层。对条带状片麻岩及糜棱岩的应力进行恢复,结果显示东大别主要受到NE-SW向和NW-SE向两个方向上的挤压以及顺造山带的拉伸,可能代表受特提斯和太平洋构造体制共同作用的结果。大别造山带受特提斯构造体制影响的应力方向是NE-SW向,此应力可以分解成垂直于造山带挤压和平行于造山带向东牵引的力,并且南北向的空间缩短已经形成,应力已经作用到大别杂岩内部,大别杂岩需要在此应力的作用下由西向东发生塑性流动,进行应力释放,这也是塑性流动得以持续进行的动力。大别杂岩由西向东的塑性流动边界是晓天-磨子潭剪切带与殷店-马垅剪切带,开...     

西大别造山带中新县-红安地区的变质变形分析

以商麻断裂为界,大别造山带分为东段和西段,西大别造山带是连接桐柏造山带和大别造山带的纽带。通过对几何学和运动学以及变质环境的研究表明：西大别造山带的形态为一个枢纽向西倾伏的巨型背形构造,且有圈层结构,层间存在滑脱面。西大别地区至少存在着3 期构造变形,第一期是南北边界剪切带的形成,第二期是层间滑脱面和榴辉岩透镜体的形成,第三期是晚期的岩体侵入。应力场的统计结果可知,西大别造山带主要受到近南北方向的挤压,统计结果真实地记录了西大别造山带形成时的古应力状态,对应着3 期变形的第一期。有限应变测量结果显示,从北向南岩石的变形强度存在着：强变形带→弱变形带→强变形带→弱变形带→强变形带这种强弱变形带交替出现的规律。通过白云母Ti温度计以及多硅白云母压力计结果显示西大别造山带中新县-红安地区岩石的变质条件为T = 450 ℃～620 ℃,P = 1.0～1.6 GPa,属于高压蓝片岩相到榴辉岩相。     

桐柏杂岩北界剪切带的构造变形特征研究

桐柏杂岩北界剪切带是桐柏—大别造山带发育的一条大型的左行走滑韧性剪切带,发育糜棱岩、超糜棱岩以及强直片麻岩等强变形岩石。通过对剪切带内岩石的矿物共生组合、剪切带的位移量计算、石英的分维数计算、石英颗粒的差异应力以及应变速率的估算等多种方法分析结果显示:桐柏杂岩北界剪切带的位移量为38.3~41.1km;动态重结晶石英颗粒边界统计数据的相关系数R均大于0.96,动态重结晶颗粒边界具有统计意义上的自相似性;分维数为1.207~1.302之间,从剪切带的核部向边部,颗粒粒径和分维值的变化是逐渐变大的。石英的分维值反映出石英的动态重结晶与剪切带密切相关,变质变形由剪切带核部向边部逐渐减弱。桐柏杂岩北界剪切带的差异应力值为23.583~46.983 MPa之间,应变速率为1.70×10~(-11)~9.74×10~(-11)s~(-1)。通过对比剪切带内动态重结晶石英颗粒的粒径、差异应力和应变速率可以发现,差异应力与应变速率表现出一定的正相关性,都随着从剪切带的核部到边部慢慢变小;而石英的粒径则与差异应力和应变速率表现出负相关性,从剪切带核部到边部,随着石英粒径的变大,差异应力和应变速率变小。差异应力越大,导致石英颗粒的受力强度越大,变形越强,表现出来的就是应变速率越强。从显微构造变形角度来研究认识该剪切带,对揭示桐柏—大别造山带的构造演化以及构造模型的建立有着重要的构造意义。     

大山口剪切带大理岩糜棱岩的变形机制分析

大山口韧性剪切带是大别造山带"结晶轴带"内平行造山带延长方向的走滑型剪切带,其内发育的大理岩糜棱岩呈现了各种在绿片岩相变质条件下形成的显微构造,如碎斑构造、S-C组构、核幔构造等。糜棱岩化作用是以方解石颗粒粒度的减小为特征的,这一过程表现了大别造山带古老中地壳应变软化带和局部化带的岩石流变行为和物理状态。根据各种显微标志,并综合宏观特征,得出大山口剪切带总体为以右行剪切为主的走滑型剪切带,并被以正向滑动为主的近水平剪切带所改造。
作者在综合分析宏观及微观地质资料的基础上,初步建立了广水地区主要地质及变形事件序列,并指出:大别造山带三维空间上的变形及结构图象,主要是印支-燕山期陆-陆俯冲、碰撞造山运动的变形及造山期后的揭顶、塌陷等作用的综合结果。      

“秦岭-大别-苏鲁”造山带中“古特提斯缝合带”的连接

中国大陆西北部的"古特提斯缝合带"如何与东面的"秦岭-大别-苏鲁"造山带连接,是涉及中国大陆中部构造格架的关键问题之一。南秦岭造山带中的古特提斯蛇绿岩带和东秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带中三叠纪高压-超高压变质带的对比,以及一条位于两者之间的220~204 Ma的大型左行走滑剪切带的存在,提供了它们之间关系的新的视角,为此,我们提出南秦岭的勉略蛇绿岩带向东通过宁陕-湘河大型左行走滑剪切带,和大陆俯冲与深俯冲造成的"耀岭河-桐柏-大别-苏鲁"高压—超高压变质带北缘连接,构成"秦岭-大别-苏鲁"造山带中的古特提斯缝合带新模式。沿着这条边界,南秦岭构造单元可以分为南部的南秦岭被动陆缘单元和北部的南秦岭主动陆缘单元,后者向东的延伸由于南、北板块之间三叠纪的剪切碰撞而尖灭。     

桐柏山南坡的韧性走滑剪切构造

桐柏山南坡的韧性走滑剪切构造是大陆内部造山带在剪切体制下的典型构造之一,以多期韧性再造的叠置为特征。文中详述了它们的几何学特征、走滑剪切应变带内岩石的变形特点,并依据地质标志分析了它们的运动学方向,对它们的流变学意义及其在桐柏造山带构造演化中的作用作了初步探讨。     

Strain in an Archean greenstone belt of Minnesota

We measured strain at more than 60 locations in metasedimentary and metavolcanic rocks of the Vermilion district, an E-W trending Archean greenstone belt in Minnesota. Strain ellipsoid orientations and shapes correlate strongly with N-S location in the belt, but magnitudes do not. Flattening strains occur near the present Vermilion fault (which bounds the greenstone belt to the north) with constrictional strains to the south. The observed strain patterns can be mathematically modeled by deformation paths which produce the flattening strains (with west plunging λ₁ axes) by dextral shear of the constrictional strains (with east plunging λ₁ axes). Using reasonable geologic constraints, the shear plane must dip to the north with a subhorizontal shear direction. Structures throughout the district also indicate dextral shear. A geometrical finite element program uses the measured strains to destrain the rocks and find the configuration which most closely satisfies strain compatibility equations. The linear E-W strain patterns and minor rotations about horizontal axes during the deformation preclude origin of the greenstone belt by infolding and shear off the flanks of a rising granitic diapir. By accounting for rotations which result in the (deformed) curvature of the original surface, a true estimate of 50% N-S shortening across the belt can be made. The data and deformation models favor the origin of the Vermilion district rocks at a convergent margin, most likely as a N-dipping subduction zone complex with shallow slab dip. The origin of the constrictional strains remains enigmatic.     

中国桐柏大别构造带变质演化的岩石学证迹

桐柏大别构造带是秦岭造山带的东延部分，经历过多期次不同体制的构造运动，现今的桐柏大别山区是由一系列变质地体拼合而成，地体与地体之间为断层或韧性剪切带所围限各地体有自身变质变形史和PTt轨迹，但却有着碰撞造山带所共有的后造山抬升过程。本文揭示了随县群、红安岩群及大别杂岩中柯石英榴辉石、蓝晶铝直闪石片岩及紫苏石榴黑云母片麻岩的退变质再平衡结构特点。报道了大别山麻粒岩相变质年龄为1699Ma。各类岩石减压退变质再平衡结构，标志着后造山的隆升过程及其对桐柏大别构造带变质演化的启示。     

郯庐断裂带肥东桃源韧性剪切带构造分析及时限探究

郯庐断裂带在肥东桃源地区为一混合杂岩带,温压数据显示区域内变形变质环境为中下地壳构造环境。本文对剪切带的应变大小、应变速率、涡度以及应力场等构造特征进行分析测量,结果显示该剪切带所受应力方向为170°左右,夹角为40°～50°,并以简单剪切为主,其变形矿物被拉长。此外,带内发育的长英质糜棱岩流体以及伟晶岩流体均发生同构造变形,本文结合前期年代学研究结果,整合出了3种不同流体之间的关系,并有效限定出带内韧性剪切活动发生在140～124 Ma之间。同时,通过对郯庐断裂带中南段年代学数据统计,发现郯庐断裂带肥东段主要记录了早白垩世的剪切活动,而大别造山带东缘、苏鲁西缘分别记录了同造山年代学数据,断裂带中南段在年代学分布上呈现出明显的空间差异性,反映出郯庐断裂带递进变形的特征。     

结构面力学性质的定量鉴定

变形带力学性质的鉴定是地质力学研究中的先行基础步骤.近来出现一些新的概念和方法,可用以定量表征变形带的力学性质.天然变形带通常是一般剪切作用的产物,是纯剪切(共轴缩短或伸展)和简单剪切的组合.为了定量说明两者间的相对贡献,提出了运动学涡度(W_k)这一物理量,并简单地定义为cos υ.υ是主变形面内两特征方向间的夹角.纯剪切的υ=90°,W_k=0;简单剪切的υ=0°,W_k=1.一般剪切的υ介于0°和90°之间,W_k为0到1.运动学涡度符号的正负分别代表变形带的减薄和增厚.υ可通过极摩尔圆法求出.主压应力(σ₁)方向与W_k的关系为W_k=sin2ξ.ξ是σ₁与变形带法线间的夹角.因此,可用以确定变形带的W_k和力学性质.根据最大有效力矩准则,韧性变形带与主压应力(σ₁)方向间的夹角为55°,可用以确定古应力轴的方向,并可能确定变形时差应力的大小.      

准南逆冲褶皱带超压与逆冲断层持续活动

天山北缘准南地区的褶皱带为自新生代以来一直持续活动的逆冲构造带,由于逆冲断层的持续活动,形成了现今断层和相关褶皱。钻井资料显示,准南逆冲褶皱带内的超压层主要发育在古近纪安集海河组泥岩和紫泥泉子组泥岩之中,而该泥岩同时又成为逆冲断层发育的主滑脱面。通过多年来对准南地区地面地质调查、二维地震和三维地震资料的解释以及钻井证实,我们统计出准南逆冲褶皱带现存的逆冲断层倾角分别集中在两个区间: 30±5°和50±5°区间。应力分析表明,在持续挤压应力作用下,超压层(泥岩、页岩和煤系地层)中和超压层之下地层中发育的早期逆冲断层与晚期最大主压应力之间的夹角处在30±5°之间时,作用在断层面上的最大主应力与最小主应力比达到最小值,因此该断层最容易再次活动,形成最大的流体压力,因而断层周围的流体就会沿着最大主应力方向发生流动,断层本身就会成为流体运移的主要通道; 而早期逆冲断层与晚期最大主压应力之间的夹角处在50±5°之间时,作用在断层面上的最大主应力与最小主应力比较大,断层重新活动所需要的流体压力较高,导致断层作为流体运移的通道因被挤压而闭合。应力分析和钻井实测应力均指出,准南逆冲褶皱带发育的超压为挤压构造应力形成的超压。这些研究表明,准南逆冲褶皱带的逆冲断层持续活动,导致早期发育的断层在晚期应力作用下,断层倾角聚集在两个优势区间,油气沿最大主压应力方向运移,聚集油气则沿断层滑动面发育形成构造超压,导致该区域油气长期处于运移与聚集的动平衡状态。     

桐柏-大别造山带加里东期构造热事件及其意义

桐柏－ 大别造山带是多旋回发展的复合造山带,至少有晋宁期、加里东期和印支期三个造山旋回。加里东旋回结束洋壳发展历史,经历了广泛的区域变质作用和局部强烈的高压超高压变质作用,具有划时代意义。桐柏－ 大别造山带加里东期具小洋盆、微古陆、多岛海古地理面貌,总体向北俯冲,最终形成陆 陆碰撞造山带。进一步可划分为三个各具特色的单元：北淮阳构造带是一个板块碰撞混杂带;中间隆起区相当于岛弧性质,但它部分地段曾一度伴随小洋盆俯冲至深处,形成高压超高压变质带;随应褶皱带为大陆裂谷性质,并具某些弧后盆地特征。它们共同构成了大陆造山带复杂的内部结构构造特征。桐柏－ 大别造山带向东被后期的郯庐断裂所截;向西与秦岭造山带相连。通过区域地质和古地磁对比,加里东期秦岭造山带开裂规模更大,蛇绿岩更发育,构成一个向西开口的喇叭形;碰撞时大别造山带先碰,然而逐渐向西迁移     

Quantitative finite strain and kinematic flow analyses along the Zagros transpression zone, Iran

The Ghouri area in southwest Iran exposes a cross section through the Zagros orogenic belt. The area provides an opportunity to investigate quantitative finite strain (Rs), kinematic vorticity number (W_k), proportions of pure shear and simple shear components, sense of shear indicators, steeply plunging lineations, and other moderate to steeply plunging stretching lineations in a transpressional zone. Based on a classical strain analysis of deformed microfossils with oblate strain ellipsoid shape, the Zagros orogenic belt is classified as a pure-shear dominated zone of transpression, but asymmetry of shear-sense indicators suggests that a significant component of simple shear was involved along the deformation zone boundaries. The long axes of the microfossils and stretched pebbles of a deformed conglomerate were used to indicate the stretching direction in this zone. The stretching lineations have a steep to moderate plunge but a constant strain magnitude. Characteristics of dextral inclined transpressional kinematics in the Zagros continental collision zone were quantified and indicate an estimated k-value < 1, an angle between the maximum horizontal axis of the instantaneous strain ellipsoid and the zone boundary (θ = 32°), asymmetrical dextral shear-sense indicators, and an angle of relative plate motion (α = 25°).     

The origin of strain patterns resulting from contemporaneous deformation and metamorphism in the Sambagawa metamorphic belt

Abstract The magnitudes of plastic strains of 104 metacherts were determined from the deformed shape of initially spherical radiolarians in the Sambagawa high- P type metamorphic belt of Western Shikoku, Japan. The strain magnitude increases with increasing metamorphic temperature from several per cent to 250%. The a₂/a₃ ratio of strain ellipsoids in the higher metamorphic grades decreases with increasing metamorphic grade while the a₁/a₂ ratio increases rapidly. The long axis of the strain ellipsoid for every grade is nearly parallel to the length of the metamorphic belt, suggesting that the flow direction of the synmetamorphic deformation was uniform along the belt. A map of strain zones within the Sambagawa high- P type metamorphic belt reveals that the metamorphic belt underwent a progressive bulk inhomogeneous shear deformation and that the high-grade zones represent a deep-seated boundary shear zone on the accretionary wedge between a subducting oceanic plate and the immobile rigid continental plate.     

The Mid-Late Jurassic Kinematic Model and Mechanical Mechanism of the Ductile Shear Zones in the South Qinling Structural Belt

The South Qinling structural belt, as a part of the Qinling orogen, is bounded by the Shang-Dan suture to the north. Previous studies show the two regional conjugate ductile shear zones developed in the Mid-Late Jurassic epoch, e.g., Ningshan ductile shear zone characteristic of ENE-striking, sinistral shearing, Ankang ductile shear zone typical of NW-direction, dextral shearing, whose shear deformation age respectively is 169~162 Ma and 178~163 Ma respectively. The lineations collected from the two ductile shear zones suggest the maximum principal stress (σ1) is characterized by the direction of NE trending consistent with their obtuse angle bisector, which is corresponded with maximum effective moment criterion. Thus, our work suggests the blocks delimited by the conjugate ductile shear zones (e.g., ENE-striking and NW-trending) in the interior of the Qinling orogen, dominated by NE-SW compression, pinned by the Hannan-Micangshan massif, laterally extruded in the Mid-Late Jurassic time, which is featured by westward escaping in western Qinling belt and eastward in the eastern Qinling belt. This kinematical model probably marks the dominated activity of the Qinling orogen in the Mid-Late Jurassic time.