花岗闪长岩中剪切带构造岩的变形显微构造

本文讨论了美国加州内华达山花岗闪长岩体中剪切带构造岩的变形显微构造。利用化学浸蚀法揭示的动态重结晶石英颗粒粒度分布表明,石英粒度与岩性关系不大,但随着构造岩的剪切应变增大,粒度显著减小。因此,在较大的应变条件下,使用动态重结晶石英颗粒度古应力计时应当谨慎     

红河断裂带中南段糜棱岩分形特征及主要流变参数的估算

红河断裂带是一条经历了长期构造演化的块间构造变形带,该断裂的西南侧出露一套经韧性剪切形成的糜棱岩。研究区糜棱岩宏观上发育多种变形组构,如构造面理、线理、S-C组构等。微观变形特征有云母鱼、长石碎斑、长石和角闪石压扁拉长、碎斑旋转形成的压力影等;尤其是石英普遍变形,其特征有波状消光、核幔构造、动态重结晶、单颗粒压扁拉长及石英条带等;石英动态重结晶新颗粒尤其发育,重结晶的新颗粒边界具有锯齿状或港湾状等不同的微观特征,这些不同的特征记录了变形时的温压环境和流变速率。石英新颗粒分维几何统计分析表明:研究区石英动态重结晶颗粒边界形态具有自相似性,表现出分形特征。分维数值为1.150～1.180,变形温度大约500℃,同构造变质环境属高绿片岩相-低角闪岩相;初步估算应变速率可能低于10-8.4s-1,根据石英重结晶的粒径估算变形古应力为42.0～58.0MPa     

中地壳韧性剪切带中的水与变形机制

利用傅里叶变换红外吸收光谱仪（FFIR）,对红河断裂带早期左行走滑期间形成的中地壳韧性剪切带中的细粒长英质糜棱岩和条带状花岗片麻岩中的主要矿物石英、长石进行了水含量分析．红外吸收谱特征表明,石英和长石中的水以晶体缺陷水为主,并且含有颗粒边界水和包裹体水．其中,条带状花岗片麻岩中长石水含量为0．05—0．15wt％,石英水含量为0．03～0．09wt％,细粒长英质糜棱岩中剪切残斑长石和石英的水含量分布在0．095～0．32wt％范围;细粒长石和石英含水含量范围为0．004～0．052wt％．这些数据表明,弱变形的粗粒长石、石英的水含量高于强烈变形的细粒长石、石英的含水量．因此,在剪切带中,强烈剪切变形导致长石、石英中赋存的水被破坏,而糜棱岩中长石和石英的水基本被脱出．     

秦岭商丹糜棱岩带构造变形环境的显微构造标志

商丹糜棱岩带不同区段石英和长石的显微构造及石英组构特征表明,商丹糜棱岩带自西向东构造变形环境显示从低绿片岩相至中- 高绿片岩相至高绿片岩相—低角闪岩相的变化规律。低绿片岩相变形环境下,石英多为Ⅰ型条带,长石主要显示脆性破裂特征,石英c 轴组构呈单一环带型式。中- 高绿片岩相变形环境下,石英主要为Ⅱ型石英多晶条带,斜长石主要处于脆性碎裂流动状态,钾长石开始向韧性转化,石英c 轴组构呈绕y 轴分布的点极密型式。高绿片岩相—低角闪岩相变形环境下,石英普遍呈现光性均匀并有120°三连点的动态重结晶和Ⅳ型条带,斜长石开始显示脆- 韧性过渡状态的变形特点,钾长石显示明显的韧性变形特点,石英c 轴组构呈Ⅰ型交叉环带型式     

韧性剪切带及其变形岩石

本文讨论了地壳和上地幔中韧性剪切带及其中的变形岩石。在大多数情况下,韧性剪切带中的变形岩石为糜棱岩,因为经受韧性剪切变形时,岩石的粒度显著减小并发育了强化的叶理(线理)。但是在某些情况下,例如,当隐晶质灰岩及富含长石的岩石经受韧性剪切变形时,剪切带中的变形岩石粒度局部增大或者没有发生明显减小,它们并不是典型的糜棱岩。由于变形环境、变形介质及变形机制的不同,韧性剪切带内岩石变形的产物是不同的     

高黎贡剪切带变形花岗质岩石中的长石细粒化和岩石流动特性

以高黎贡剪切带中发育的变形花岗质岩石为研究对象,主要通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、阴极发光仪(CL)和电子背散射衍射(EBSD)对其显微构造、组构以及矿物成分进行了精细的测试分析,重点针对岩石中的长石细粒化和流体制约因素进行了深入讨论.研究结果表明:(1)高黎贡剪切带中的变形花岗质岩石随糜棱岩化程度的增强,呈现出两个明显的端元变形岩石类型,即Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩和Ⅱ型-条带状超糜棱岩.(2)在Ⅰ型和Ⅱ型岩石中,主要矿物组合均为钾长石、斜长石、石英、黑云母和(或)白云母.然而其中Ⅰ型岩中矿物的成分含量为:钾长石(残斑为主)斜长石石英±黑云母;Ⅱ型岩中矿物的成分含量为:细粒化的斜长石钾长石石英±黑云母.(3) EBSD组构结果显示无论是Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩,还是Ⅱ型-条带状超糜棱岩,条带状石英在Y轴方向形成最大c轴0001主极密的结晶学优选定向,表示以柱面a滑移系发育为主;而Ⅱ型-条带状超糜棱岩基质中的石英单颗粒在X轴方向形成最大c轴0001主极密的结晶学优选定向,指示了柱面c滑移系.(4)Ⅱ型-条带状超糜棱岩基质中分布的钾长石矿物变形是以(100)[010]滑移系的发育占主导地位的位错蠕变动态重结晶,斜长石矿物呈现较弱的EBSD组构,表现出颗粒边界为主的滑移超塑性流动特征.值得注意的是从Ⅰ型-条带状花岗质糜棱岩到Ⅱ型-条带状超糜棱岩中,变形长石残斑主要为钾长石.在角闪岩相剪切变形过程中钾长石呈现出明显细粒化以及矿物相、矿物成分和结构的转变,表现为钾长石矿物残斑被细粒化斜长石和石英颗粒取代并伴随着流体作用.钾长石残斑的强烈细粒化进一步形成高应变局部化的超糜棱岩和整个岩石的超塑性流动.     

龙门山断层脆-塑性转化带流变结构与汶川地震孕震机制

汶川地震发震断层为高角度逆断层,这种断层滑动和发生强震需要断层深部具备特殊的力学条件。发震断层地区地表出露若干韧性剪切带,其中不同类型石英变形具有不同的变形温度。细粒糜棱岩中的石英表现为高温位错蠕变,变形温度为500~700℃;含残斑初糜棱岩中的石英表现为中温位错蠕变,其变形温度为400~500℃;早期石英脉中的石英表现为低温位错蠕变,变形温度为280~400℃;晚期石英脉以碎裂变形为主,其变形温度为150~250℃。石英的这些变形特征显示出断层带经历了多期脆-塑性转化。根据糜棱岩中的重结晶石英的粒度估计的断层塑性流动应力为15~80MPa。石英和长石内的微量水以晶体缺陷水、颗粒边界水和流体包裹体水的形式存在,水含量随岩石的应变增加而升高,变化范围为0.01~0.15wt%。断层脆-塑性转化带内石英含有大量与裂隙愈合相关的次生流体包裹体,其捕获温度为330~350℃,流体压力为70~405MPa,估计的流体压力系数为0.16~0.9,代表强震发生后,断层带内产生的大量微裂隙逐渐愈合过程中的流体特征。在考虑断层带流体压力和应变速率变化条件下,利用石英流变参数建立了从间震期到地震成核阶段断层脆-塑性转化带流变结构和震后快速蠕滑阶段断层脆-塑性转化带流变结构。结果表明,在间震期、地震成核阶段、震后快速滑动阶段,断层强度和脆-塑性转化深度随应变速率和流体压力变化而变化,且脆-塑性转化特征与石英的变形机制、断层速度弱化和强化转化深度、汶川地震震源深度等吻合,显示映秀-北川断层具备摩擦滑动速度弱化和地震成核的基础,而断层带内存在高压流体可能是触发高角度逆断层滑动和汶川地震发生的主要机制。     

洪镇变质核杂岩的形成机制及其大地构造意义

位于大别造山带东侧扬子板块上的洪镇变质核杂岩, 其下拆离盘韧性剪切带叠加在元古代董岭群变质杂岩之上. 该韧性剪切带现今剖面上分别呈背形或反“S”形, 但具有一致向南西缓倾的矿物拉伸线理. 露头构造、显微构造及石英C轴组构皆指示该韧性剪切带具有上盘向南西的运动方向. 糜棱岩中石英与长石的动态重结晶型式指示其为角闪岩相韧性剪切带, 原先形成于中地壳环境. 该变质核杂岩形成于早白垩世(白云母⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为(124.8±1.2) Ma), 在区域北东-南西向拉伸中沿向南西缓倾的韧性剪切带发生拆离运动. 随后洪镇花岗岩体的侵位(黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为121.7 Ma)使该韧性剪切带弯曲、抬升, 形成变质核杂岩. 洪镇变质核杂岩揭示, 区内早白垩世岩浆活动是发生在区域伸展背景下, 扬子板块东部在晚中生代也经历过岩石圈减薄.     

额尔古纳断裂特征、形成时代及构造属性

额尔古纳断裂是沿额尔古纳河东岸分布的由花岗质糜棱岩所组成的大型韧性剪切带.本文报道了韧性剪切带几何学、运动学特征以及花岗质糜棱岩中黑云母40Ar/39Ar定年结果,以便揭示断裂特征、形成时代、构造属性及大地构造背景.大型韧性剪切带呈NE向展布,具有上盘向NW倾向滑动特征.糜棱岩中糜棱面理和矿物拉伸线理十分发育,属于S-L构造岩.求得对数付林参数在1.18~2.35之间,显示糜棱岩的应变类型为接近平面应变的拉长应变.用极摩尔圆法和石英斜交面理法测得的运动学涡度值分别为0.42~0.92和0.48~0.94,表明剪切带是简单剪切和纯剪切共同作用的一般剪切带.应变和运动学涡度综合分析显示剪切带为伸展作用下的加长-减薄型剪切带.矿物的变形行为指示了额尔古纳糜棱岩经历了中深地壳高温剪切阶段、高温环境下应力撤消后静态恢复重结晶阶段和低温隆升冷却阶段.花岗质糜棱岩中黑云母40Ar/39Ar坪年龄分别是(106.16±0.79)和(111.55±0.67)Ma,是额尔古纳韧性剪切带低温隆升冷却阶段的产物,明显年轻于外贝加尔-蒙古东北部地区变质核杂岩隆升冷却时代.基于实测地质剖面、显微构造、有限应变测量、运动学涡度分析、年代学研究以及区域对比,认为额尔古纳断裂的构造属性属于早白垩世NNE向展布的大型低角度伸展型韧性剪切带.额尔古纳断裂与俄罗斯外贝加尔-蒙古东北部-中国大兴安岭西坡的早白垩世变质核杂岩、火山断陷盆地和超大型-大型火山-热液矿床具有相同的大地构造背景,它们是中-俄-蒙3国交界地区板块碰撞后加厚的地壳在早白垩世发生伸展减薄和重力坍塌背景下的产物.     

龙门山断裂带脆塑性转化带内花岗岩的微量水分布特征及其在地震孕育中的作用

本文采集了映秀—北川断裂带南段出露的发生韧性变形的花岗岩样品,分析了脆塑性转化带内的岩石变形特征、变形温度和流动应力,并利用傅里叶红外吸收光谱仪(FITR)重点对石英和长石进行了测试.研究表明,龙门山断裂带深部发生过局部化塑性流动,以中、高温位错蠕变机制为主,重结晶细粒石英的粒度约15~100μm,估算得到的流动应力约15~80MPa.石英和长石内的微量水由晶体缺陷水、颗粒边界水和少量的包裹体水构成,两者的红外吸收光谱特点非常相似,主要吸收峰出现在波数3400cm~(-1)附近,次要吸收峰主要分布在波数3050cm~(-1)、3200cm~(-1)、3300cm~(-1)、3380cm~(-1)、3430cm~(-1)、3600cm~(-1)、3650cm~(-1)和3730cm~(-1)附近.花岗片麻岩内石英的水含量0.004~0.019wt%,长石的水含量0.013~0.043wt%;花岗初糜棱岩中石英的水含量0.004~0.018wt%,长石的水含量0.029~0.069wt%,愈合片麻岩中裂缝的早期石英脉中的细粒石英的水含量0.003~0.014wt%,发生半脆性-脆性变形的晚期石英脉的水含量0.016~0.032wt%.通过与前人的研究对比,认为龙门山地区韧性剪切带内微量水含量随变形程度增加而升高,弱化了脆塑性转化带内断层中心岩石流变强度,提高断层的应变速率,加强了脆塑性转化带向脆性域底部的闭锁断层的应变传递作用.对于难以滑动的高角度逆断层,这有利于强震在中地壳深度附近的孕育和发生.     

排山楼金矿韧性剪切带演化过程

野外地质调查、室内显微构造及石英EBSD组构分析等综合研究表明,排山楼金矿区发育了三期韧性剪切活动,并先后形成了东西向、北东向延伸的韧性剪切带.前者主要表现为右行压扭活动,后者切割了前者,先后经历了左行压扭、左行走滑-伸展等多期构造活动.东西向韧性剪切带中发育大量多晶石英条带与云母的显微构造分层现象,形成于较深的地壳层次及中高温的环境下,石英结晶学优选(CPO)表明石英以柱面a、柱面c滑移为主,该剪切带可能形成于印支期,是蒙古带与华北太古宇克拉通沿索伦-林西缝合带拼合作用在排山楼地区的一种构造表现.北东向韧性剪切带早期的韧性剪切活动可能发生于~160 Ma,是燕山运动早期活动的结果,该期韧性剪切形成于中低温环境及中浅层地壳层次,显微构造以多晶石英集合体和石英的亚颗粒旋转为代表,石英以菱面a滑移为主.晚期的韧性剪切以韧性变形为主,叠加了后期脆性变形,主要表现为低温变形的左行走滑-拆离伸展,发育石英低温颗粒边界迁移、膨凸重结晶和方解石机械双晶,形成于地壳较浅层次,可能与130~120 Ma期间华北克拉通岩石圈大规模减薄与破坏作用有关,该期韧性剪切与拆离伸展运动可能直接导致了排山楼金矿的形成.     

郯庐断裂带南段与大别──胶南造山带构造复合（叠加）的显微构造证据

对那庐断裂带南段构造岩特别是中深层次韧性剪切带中的糜棱岩进行了研究自北向南于部庐断裂带主干断裂沿线选取6条有代表性的初一脆性剪切带进行地质测量,应用高分辨透射电子显微镜对构造岩中变形石英的位错结构进行观察,求得了韧性剪切作用下构造岩石所受的古差异应力和应变速率等一系列应变参数从显微构造角度提出了郊庐断裂带与大别一胶南造山带构造复合（叠加）的证据：构造岩石的一组应变参数是郊庐断裂带的产物,严格受其中的韧性剪切带控制,另一组系大别-胶南造山带与部庐断裂带复合的产物还讨论了都庐断裂带南段中深层次构造岩的变形一变质历史     

沂沭断裂带中段基底韧性剪切带

在沂沭断裂带中段的泰山群结晶基底中,存在着一系列北东、北北东走向的左行韧性剪切带。对其中发育糜棱岩的韧性剪切带的结构构造、应变测量、变形岩石的显微构造、显微组构以及长石粒度和含量的变化规律进行了观测分析。讨论了韧性剪切带的变形条件和机制。及其递进发展的趋势。指出基底韧性剪切带是沂沭断裂带元古宙时期断裂活动时在地壳较深层次上形成的构造表象。在此基础上,讨论了地壳不同层次上的断裂变形及断裂岩石的综合分类问题     

天然麻粒岩高温流变实验研究

本实验在气体介质三轴高温流变仪上,采用怀安瓦窑口麻粒岩,在温度900～1200℃、围压300 MPa、应变速率10~(-4)～10~(-6)/s条件下,开展高温流变实验.实验样品麻粒岩由斜长石(52%)、单斜辉石和斜方辉石(40%)、石英(3%)、磁铁矿和钛铁矿(5%)组成,矿物平均粒度为:斜长石294μm、单斜辉石和斜方辉石282μm、石英97μm、磁铁矿和钛铁矿109μm.利用傅里叶变换红外光谱仪分析获得变形后样品的水含量约为0.17±0.05wt%.实验样品的强度随温度升高而降低,随应变速率降低而降低.基于力学数据,采用稳态流变方程,获得实验样品在900～1000℃时的应力指数为8.1～12.9,在1050～1150℃时的应力指数为4.8～5.8,平均值5.2.应力指数随着温度升高而降低.显微结构和成分分析表明,在900℃时麻粒岩出现矿物压扁与定向拉长特征,样品以位错滑移和微破裂变形为主;在950～1000℃时,麻粒岩样品中颗粒边界变得圆滑,表现出位错攀移特征,辉石和磁铁矿边缘出现微量熔体;在1050～1200℃时麻粒岩出现部分熔融,而且随着温度和实验时间(应变)增加,熔体含量增加,熔体结晶出微粒斜长石、辉石和橄榄石,部分辉石通过固体反应生成橄榄石.颗粒边界熔体和矿物反应促进了扩散作用,导致位错攀移和熔体引起的扩散蠕变共同控制了麻粒岩的高温流变.     

五莲拆离断层带的结构、应变及运动学涡度特征

五莲拆离断层带发育于胶东半岛,作为五莲变质核杂岩的重要构造单元,分隔了作为下盘的苏鲁造山带超高压变质岩与上盘的早白垩世诸城盆地与盆地基底.断层带走向由南向北总体由NNE转为NE向,倾向W或WNW,平面上具有"波瓦状"延伸特征,主要由断层角砾岩、糜棱岩组成,向下过渡为糜棱岩化片麻岩.拆离断层带总体具有上盘向W或WNW向伸展运动.调和平均值法计算获得断层带中弗林指数K取值范围0.98～2.0,平均值约为1.35.极摩尔圆法、伸展褶劈理法、Rs/θ法、石英光轴法等多种方法获得糜棱岩、初糜棱岩的平均运动学涡度值分别为0.64～0.97、0.76～0.93、0.6～0.92、0.63～0.98,均值分别为0.83、0.80、0.78和0.86;应变测量与运动学涡度估算的结果共同说明五莲拆离断层带是在伸展拉伸条件下形成的一般型韧性剪切带.运动学轨迹显示,从NW向SE方向运动学涡度值总体存在递减的趋势,在剪切带的中上部,简单剪切作用更为明显,表现为较高的涡度值(涡度值>0.75,最大可达0.98)、低的减薄率和较低的K值;向下盘方向,纯剪切应变的成份明显增加,表现为较低的涡度值(涡度值<0.70,最小可达0.64)、相对高的减薄率和较高的K值.结合大地构造背景,五莲拆离断层带的形成与演化是华北克拉通岩石圈减薄与破坏作用在其东部边缘的一种反映.五莲断层带可以被厘定为形成于地壳伸展环境的减薄型一般剪切带,是地壳伸展引起断层带简单剪切、下盘快速抬升及岩浆上涌引起垂向施加在断层带的纯剪切联合作用的结果.     

滇西澜沧江左旋走滑挤压带应变分解的应变和运动学涡度证据

集中于青藏高原东南缘澜沧江走滑挤压带应变路径与应变分解关系的探讨, 该剪切带出露各类型韧性变形岩石, 为有限应变、运动学涡度值和单剪-纯剪组分比率的定量化分析提供地质条件. 平均运动学涡度值的估算基于3种传统方法, 即Rs-q法、碎斑双曲线分布法和极摩尔圆法; 计算结果表明低级片岩带内的糜棱岩化变质沉积岩平均运动学涡度为0.19~0.54, 高级片麻岩带的初糜棱岩、糜棱岩和超糜棱岩的运动学涡度值分别为0.19~0.73, 0.11~0.8和0.84~0.95 (甚至高达0.99). 利用经典应变分析方法和运动学涡度值估算结果一致暗示澜沧江剪切带总体为单斜对称应变. 结合运动学路径, 该剪切带可以被厘定为典型的走滑挤压应变带、且发生了应变分解. 根据区域构造背景, 青藏高原东南缘展布的这些新生代陡立而狭窄的大型韧性剪切带是调节陆内变形过程中简单剪切组分的重要地质载体, 而纯剪切组分则分解在构造带外侧更宽阔的地体上.     

内蒙赤峰南部楼子店韧性剪切带应变与剪切作用类型

赤峰南部楼子店韧性剪切带北东-南西向, 低-中角度倾向南东. 韧性剪切带主要为花岗质糜棱岩, 向上依次逐渐变为绿泥石化糜棱岩带、微角砾岩带、脆性断层面及断层泥带, 这些带具有相似的面理产状, 但相关线状构造产状及运动学标志存在明显差异. 基于长石碎斑进行的Fry法有限应变测量得出, 初糜棱岩对数付林参数、罗德参数和应变强度系数分别为1.25~3.30, -0.535~-0.112和0.41~0.75, 付林图解及霍赛克图解上处于视收缩应变区; 糜棱岩对应的参数分别为0.99~1.43, -0.176~-0.004和0.63~0.82, 付林图解及霍赛克图解上处于靠近平面应变的视收缩应变区. 极莫尔圆法、双曲线法、斜交面理法三种方法求得初糜棱岩和糜棱岩的运动学涡度在0.67~0.95之间, 变形为单剪为主的一般剪切变形. 有限应变和运动学涡度综合分析表明在韧性变形的初始阶段, 变形为加长剪切, 产生了L构造岩; 随着剪切带的抬升和应变的积累, 变形逐渐变为加长-减薄剪切, 形成L-S构造岩. 这些剪切作用类型只能形成a(平行剪切)线理/ab(平行剪切)面理的应变相, 递进变形过程中线理不会发生90°转向.     

北京北石城断层带与河防口断层带断层岩石显微构造研究

本文论述了糜棱岩类与碎裂岩类的变形特征,它们各自代表了不同的成因机制,反映了断层带经历过早期韧性剪切和后期脆性破裂的发育历史。根据断层岩石的显微构造特征,估算了断层带发育过程中两个阶段的温度、压力、应变速率、差异应力大小和方位,并讨论了韧性剪切带、地壳中弹塑性过渡带与大陆地震多发层之间的关系     

高潭—深圳断裂活动性研究

高潭—深圳断裂是广东境内规模巨大的莲花山断裂带的主要组成部分,穿过深圳水库和白盆珠水库,控制并断陷了第三纪红色盆地,多处有热泉出露。据此,不少研究者认为,它有一定程度的新活动。笔者在两个水库区考察了6条剖面并系统采集了断层岩(包括断层泥)样品,应用显微构造分析、石英颗粒表面形貌分析、TL和ESR法进行了变形特征和年龄的分析测定。结果表明,该断裂是在早期形成的规模较大的韧性剪切带(糜棱岩带)的基础上发展起来的,后来有多期脆性断裂活动,最后一次较强烈活动的时间为距今20多万年(中更新世晚期),以后活动强度逐渐减弱。     

红河断裂带古差异流动应力和应变速率的估算

本文利用断层岩中石英的显微构造参数,对红河断裂南段的古差异流动应力和应变速率进行了估算,结果表明,红河断裂南段糜棱岩带发育过程中的差异流动应力大约在45—120MPa之间,其变形速率大致为10~(-12)/s的量级