桐柏—大别造山带内与脆性—韧性剪切带共生的假玄武玻璃的发现及意义

在桐柏—大别造山带大河镇剪切带中首次发现与碎裂岩和糜棱岩共生的两种不同类型的假玄武玻璃。野外产状及显微结构的研究表明与碎裂岩共生的假玄武玻璃产出于以脆性破裂为主的断层浅部(<15km),而与糜棱岩共生的假玄武玻璃则产出于以韧性变形为主的断层深部(>15 km)。这两种类型的假玄武玻璃均含有熔解起源的自形微晶体,圆形或港湾状的碎片,流动结构和部分玻璃质基质。假玄武玻璃与碎裂岩和糜棱岩共生的现象说明在桐柏—大别造山带形成和隆起过程中同一断层剪切带内大地震重复发生。大河镇假玄武玻璃的研究可对大陆型大地震的发震机制及地壳浅部的脆性变形领域到深部的塑性变形领域的地震断层的破裂过程和力学性质的研究提供重要信息。     

大别造山带东部假玄武玻璃的成因

最近,在大别造山带东部广泛发现了假玄武玻璃出露点,这些假玄武玻璃主要沿NE-SW向断裂带或剪切带发育。某些假玄武玻璃内发育糜棱质条带。本文主要讨论了大别造山带东部假玄武玻璃的显微构造、岩石化学及稀土元素地球化学等特征,在此基础上阐述了发育在该地区的假玄武玻璃的成因。      

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。     

阿勒泰青河地区发现假玄武玻璃

假玄武玻璃（pseudotachylite）是由或地震断层的快速滑移而形成的一种暗色脉状、网脉状隐晶质断层岩。地震成因的假玄武玻璃可以沿走滑地震带的整个深度范围内发育,假玄武玻璃不仅可以作为判断断裂带存在或活动的标志,还可以作为断裂带或造山带冷却或抬升历史的标志,也是目前地学研究热点之一。     

广东河台金矿假玄武玻璃地球化学和年代学特征及其地质意义

前人对河台金矿中的假玄武玻璃早有报道,但是因为未认识到其与成矿的关系而被忽视。在前人发现的糜棱岩中假玄武玻璃的基础上,本次研究又发现了三种其他岩性中的假玄武玻璃。河台金矿中的假玄武玻璃呈黑色脉状、网脉状和树枝状贯穿于糜棱岩化片岩、糜棱岩、混合岩和矿体中。本研究结合野外宏观特征和室内的岩相学微观特征,运用粉晶X射线衍射、全岩地球化学和Ar-Ar同位素等实验分析手段,比较了河台金矿不同地质体中假玄武玻璃岩脉的特征。研究发现假玄武玻璃脉体中存在树枝状微晶结构和碎屑颗粒的港湾结构,同时也含有碎裂成因的石英、长石,表明其成因以同震断层的摩擦熔融为主,并伴随有少量碎裂化。通过计算得出假玄武玻璃样品中结晶态的各类矿物含量为石英53.3%、伊利石20.5%、高岭石17.3%、钾长石8.9%。假玄武玻璃与围岩都具有富SiO_2和Al_2O_3,富K_2O贫Na_2O,低MgO和Fe_2O_3~T的地球化学特征。两者的稀土元素配分型式也非常相似,都显示轻稀土富集和中等程度的负Eu异常(δEu=0.51～0.71)。假玄武玻璃的显微构造和地球化学特征指示其主要是由围岩原地熔融形成的,形成深度在6～18 km。我们认为河台金矿的假玄武玻璃可以指示云开大山抬升过程中伴随着地震的发生,同时,假玄武玻璃脉体在空间上切穿矿体,因此假玄武玻璃的⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄123.3±1.0 Ma可以作为河台金矿的成矿年龄上限。     

汶川地震假玄武玻璃的特征、成因及其构造意义

富流体的断层泥是浅部地震断层带中的特征岩石。一般认为,地震过程中摩擦热会导致粒间孔隙流体热膨胀增压,形成同震断层弱化（热增压机制）,从而抑制摩擦熔融的发生。然而我们研究发现,在2008年汶川大地震（M_W 7.9）中断层浅部发生了摩擦熔融。汶川地震发生一年后,我们在汶川地震断裂带科学钻探项目一号钻孔（WFSD-1）732.6m深处的断层泥中发现了厚度约2mm的假玄武玻璃（凝固的摩擦熔融物）。该假玄武玻璃形成的位置极浅,且产生于非固结的、富流体的断层泥中。从岩心来看,断层面可见镜面构造和同震擦痕。微构造分析显示,该假玄武玻璃主要由石英碎屑和由长石与黏土矿物熔融的非晶质基质组成,基质中发育众多不规则的微裂隙,并可见流动构造。化学成分分析显示,其基质富Ba且被重晶石（BaSO₄）小细脉切割,为同震及震后流体存在的证据。由于假玄武玻璃在流体存在的条件下会快速蚀变,且龙门山地区大地震复发周期为3000~6000年,因而这些完全未被蚀变的新鲜假玄武玻璃可能是最近一次大地震,即2008年汶川大地震的产物。针对钻孔中断层泥进行的高速摩擦试验,证实了在钻孔732m深度发生地震滑动的条件下确实会产生假玄武玻璃。因此WFSD-1钻孔732.6m的假玄武玻璃被认为是汶川地震的产物,代表了汶川地震主滑动带位置。这是首次在自然界中发现浅部含水断层泥摩擦熔融形成假玄武玻璃的实例,不仅对认识汶川大地震的发震机制、断层强度、应力迁移与破裂传播具有重要意义,而且有助于我们认识断裂带内浅部脆性区域的力学属性、岩石变形环境和变形机制,促进对地震滑动机制和破裂过程的认识。

     

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。     

北山造山带公路井—三个井韧性剪切带构造变形特征及其地质意义

北山造山带公路井—三个井韧性剪切带作为明水地块与公婆泉岛弧(O—S)之间的区域韧性构造边界,带内构造复杂多样,线理、面理、不对称构造广泛发育.宏观与微观构造均显示剪切带具有由NWW向SEE逆冲、右行剪切运动的特征.在野外调查基础上,通过对微观/宏观构造、地球物理特征、同位素年龄与区域地质资料相结合的研究,阐述了剪切带的构造变形特征和形成时代,讨论了剪切带形成演化过程及其在北山造山带晚古生代碰撞-造山过程中的地质意义.     

贺兰山群变质杂岩中假玄武玻璃的成因

贺兰山群变质杂岩是晚太古代的一套孔兹岩系，在其中发育了一条东西向延伸的假玄武玻璃岩带。其产状特征、碎斑的熔蚀结构、基质的长石微晶和球粒结构表明，它是由岩浆结晶而成。这种岩浆形成于古地震带中，与滑动面高速运动摩擦生热有关。岩浆是安山质的，熔融是过热非平衡状态下进行的，深融温度可达１４００℃以上，深度可能不足１ｋｍ。     

秦岭勉略缝合带两期韧性剪切变形及其动力学意义

构造解析表明勉略蛇绿构造混嫖岩带经历了两期韧性逆冲剪切变形，早期剪切变形主要发育于蛇绿岩和火山岩岩片中，与区域变质作用同期，剪切运动方向NW→SE;晚期剪切变形具有NNE→SSW高角度逆冲特点，并使不同岩片推覆叠置，构造缝合带现今主导叠瓦状构造样式。变质变形作用研究显示，两期剪切变形都具有高压－低温性质；综合变形时代以及整个缝合带构造演化，认为它们分别代表了俯冲与碰撞造山期变形，并指示洋壳俯冲和碰撞造山作用均具有斜向特点。     

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。     

新疆北山地区三架山韧性剪切带构造变形特征及控矿意义

为进一步查明北山造山带北缘三架山韧性剪切带的构造运动学特征及控矿意义,在充分收集前人工作成果的基础上,通过开展系统的野外地质调查工作,基本查明了韧性剪切构造带的空间分布、物质组成、力学性质,在充分分析研究典型构造现象的宏观及显微构造变形特征基础上结合韧性剪切带内卷入地层变质特征和剪切带内岩石组合特征,认为三架山韧性剪切带属中浅部构造相,总体上反应出逆冲—左行走滑的特征。结合带内已发现的产于前寒武系变质基底的铅锌矿和韧性剪切带内的金矿赋矿特征,认为该韧性剪切带对前寒武系变质结晶基底的活化、古生代火山—沉积盖层的改造起到了至关重要的作用,具有明显的导矿、控矿作用。     

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。     

陕西八卦庙金矿脆－韧性剪切带控矿特征及成矿构造动力学机制

八卦庙金矿是秦岭造山带唯一的超大型金矿床,曾被认为是微细浸染型(卡林型)金矿。但最新研究表明该矿床金为粗粒可见金,矿床空间定位和矿体展布受二里河—长沟—八卦庙—空棺沟脆-韧性剪切带控制,矿区内岩石剪切变形特征明显。在脆韧性剪切过程中形成了NW向顺层无根揉皱状含金石英脉,石英脉Ar-Ar坪年龄为(232.58±1.59)Ma,等时线年龄为(222.14±3.45)Ma,是印支期脆-韧性剪切-动力变质分异的产物。这种NW向石英脉含金1×10-6～4×10-6。在燕山早期,剪切带抬升进入浅层叠加了脆性变形,在热液作用下形成了NE向石英脉。NE向石英脉是重要的富矿石,含金4×10-6以上。石英强烈的脆-韧性变形特点记录了两期变形,从早到晚石英位错和差应力具从大到小的演化趋势。韧性剪切和后期脆性变形每一期构造-热液脉动式活动都是从早到晚△σ值降低,在两次脉动式活动的交替时期出现的构造亚稳定期成矿,应力周期形成的“应力泵”或“地震泵”作用是金矿成矿的力学机制。     

桐柏造山带两侧剪切带构造关系讨论及地质意义

桐柏造山带南北两侧的殷店—马垅剪切带和鸿仪河—桐柏剪切带是分割核部杂岩和高压变质岩石单元的两条重要界限带,通过对其详细的野外观察、显微构造分析、石英C轴组构EBSD(Electron Backscattered Diffraction)分析,发现这两条剪切带有统一的几何学、运动学特征,剪切运动学特征具有对称性,反映了二者可能是同一条剪切带,拥有近EW向伸展的运动特征。一体化的剪切带是一条覆盖于桐柏杂岩之上的拆离剪切带,总体表现为上盘NWW向运动,下部发育大量枢纽近EW向的鞘褶皱和压缩型应变的L型构造岩(L tectonites),剪切带内部则以压扁型应变为主发育大量的S-L构造岩(即糜棱岩系列岩石)。现今桐柏造山带内大量近EW向的线性构造可能源自于平行造山带伸展的构造活动。这种上盘NWW方向剪切拆离的地质特征在大别造山带广泛发育,反映了中国中东部的秦岭—桐柏—大别—苏鲁造山带在早白垩世可能发生过中—下地壳近EW向伸展的构造演化。     

雅鲁藏布江缝合带内韧性剪切带的地质特征及其意义

阐述了雅鲁藏布江缝合带内发现的巨型韧性剪切带的规模、构造分带性及其地质特征,指出了膝折构造带与低温高压变质带以及韧性剪切带的成因关系,阐明了缝合带内韧性剪切带在板块俯冲时的空间位置及其构造地质意义。     

韧性剪切带的地球化学变异研究：以胶南造山带北缘剪切带为例

胶南造山带北缘剪切带，随着变形程度的增强，其构造岩的岩石化学成分发生明显的变异；在总结成分变异特征的基础上，分析了在分变异与体积变化，渗流流体作用的关系，确定了体积变化是造成构造岩成分变异的主要原因；同时存在大量的渗流流体作用，造成一些组分的迁移。