韧性剪切带的剪切作用类型和韧性减薄量

韧性剪切带组构的演化和剪切作用类型受到许多研究者的关注。运用极莫尔圆法、有限应变法、刚性颗粒法、石英光轴组构结合有限应变测量法、拖尾形态法、剪切带内变形脉体（岩墙）法、碎斑法等方法可以估算剪切带变形过程中的运动学涡度,进而判别剪切带中单剪切组分与纯剪切组分的相对含量。自然界的剪切带一般介于单剪与纯剪之间,运动学涡度Wk介于0~1之间,表明韧性剪切带在变形过程中发生了垂直于剪切带边界（Z轴）方向的韧性减薄。剪切带变形过程中的韧性减薄量可依据有限应变测量与运动学涡度估算求得,也可依据剪切带内的石香肠（布丁）构造求解,还可依据构建极莫尔圆求解。以华北克拉通北缘的楼子店变质核杂岩及其韧性剪切带,以及希腊西奈山的Chelmos剪切带为例,介绍估算韧性剪切带韧性减薄的方法,这种韧性减薄是对大规模岩石圈减薄的有益补充和完善。研究结果表明,定量估算与变质核杂岩相关的韧性剪切带的剪切作用类型是分析变质核杂岩形成机制的有效途径和方法。     

韧性剪切带的剪切作用类型和韧性减薄量

韧性剪切带组构的演化和剪切作用类型受到许多研究者的关注。运用极莫尔圆法、有限应变法、刚性颗粒法、石英光轴组构结合有限应变测量法、拖尾形态法、剪切带内变形脉体(岩墙)法、碎斑法等方法可以估算剪切带变形过程中的运动学涡度,进而判别剪切带中单剪切组分与纯剪切组分的相对含量。自然界的剪切带一般介于单剪与纯剪之间,运动学涡度Wk介于0~1之间,表明韧性剪切带在变形过程中发生了垂直于剪切带边界(Z轴)方向的韧性减薄。剪切带变形过程中的韧性减薄量可依据有限应变测量与运动学涡度估算求得,也可依据剪切带内的石香肠(布丁)构造求解,还可依据构建极莫尔圆求解。以华北克拉通北缘的楼子店变质核杂岩及其韧性剪切带,以及希腊西奈山的Chelmos剪切带为例,介绍估算韧性剪切带韧性减薄的方法,这种韧性减薄是对大规模岩石圈减薄的有益补充和完善。研究结果表明,定量估算与变质核杂岩相关的韧性剪切带的剪切作用类型是分析变质核杂岩形成机制的有效途径和方法。     

鲁西青邑韧性剪切带运动学涡度及剪切作用类型

青邑韧性剪切带是晚太古代末期发育在鲁西前寒武纪基底花岗岩中一条规模较大的韧性剪切带。剪切带NW走向,面理直立,线理水平,剪切标志反映右行剪切。石英光轴法求得运动学涡度在0．96～0．99之间变化,极摩尔圆法求得糜棱岩化岩石运动学涡度为0．91,初糜棱岩运动学涡度为0．87,糜棱岩运动学涡度为0．81,超糜棱岩运动学涡度为0．60。运动学涡度表明,剪切带剪切作用类型为一般剪切,变形初期以单剪为主,随应变的增大,运动学涡度值逐渐减小,变形的纯剪分量不断增加,最后以纯剪为主。剪切作用类型及三维参照变形分析表明,青邑韧性剪切带属加长一变宽类型的一般剪切带并且在Y轴方向上有所增长。韧性剪切在太古代末期克拉通化过程中具有加厚陆壳的作用。     

运动学涡度在藏南冈底斯岩浆带中段谢通门-曲水韧性剪切带中的应用

一般剪切带主要由纯剪切和简单剪切共同作用,不同的剪切带及不同的构造位置两者所占有的比例不同。利用运动学涡度(Wk)可以定量地分析两者间的比值大小。本文通过极莫尔圆法和有限应变轴率Rs/石英c轴组构法对冈底斯岩浆带中段谢通门-曲水滑覆型韧性剪切带的运动学涡度进行了计算,两种方法获得了较为一致的结果。通过极莫尔圆法,对剪切带中的9组糜棱岩样品进行了运动学涡度计算,获得了Wk=0.73~0.96,平均值Wk=0.83。运用有限应变轴率Rs/石英c轴组构法对4个样品进行了分析,得到Wk=0.85~0.93,均值为0.88,两种方法获得了较为一致的应变结果。还根据极莫尔圆图解,计算了该韧性剪切带的减薄量S=0.09~0.35,平均减薄量为0.20。研究表明该韧性剪切带为典型的以简单剪切为主伴有部分纯剪切的一般剪切,该剪切带的形成可能与拉萨地体在中新世时从挤压到侧向伸展的转换有关。该剪切带变形特征和运动学涡度的确定深化了对藏南冈底斯地区的构造演化过程的理解,并对青藏高原中南部的地质研究具有推进作用。     

运动学涡度及其在湘东雁林寺韧性剪切带中的应用

自然界中的剪切带通常是由简单剪切(simple shear)和纯剪切(pure shear)叠加的一般剪切带(general shear)。运动学涡度(kinematic vorticity)的引入提供了一个定量表示两种剪切成分的工具。通过测量剪切带的运动学涡度,可以清楚的了解一般剪切带中究竟是简单剪切还是纯剪切占优势。本文将运动学涡度的基本理论和极摩尔圆法对雁林寺金矿所在的湘东雁林寺韧性剪切带中所表现的运动学涡度进行测量,得出该韧性剪切带的Wk值为0.6,指示其变形以纯剪切为主,且简单剪切作用应变速率比纯剪切作用的应变速率慢。本文从微观运动学层面揭示了湘东雁林寺韧性剪切带对于雁林寺金矿的形成具有重要的意义。     

运动学涡度和极摩尔圆的基本原理与应用

运动学涡度是岩石递进变形中非同性的一种量度，利用其对韧性剪切带进行应变分解，确定剪切作用类型是当今构造地质学研究的较新课题。极摩尔圆同时适用共轴和非共为形，是应变分析的一种有利工具，并特别适用于从应变测量数据求取运动学涡度；从力学理论角度对运动学涡度进行了系统而简明的论述，地极摩尔圆的原理进行了推导，提出了它们在韧性剪切带应变分析中的应用。     

郯庐断裂带南段晚期韧性剪切带涡度分析及其构造意义

天然剪切带通常都是简单剪切和纯剪切叠加的一般剪切的产物。通过测量韧性剪切带的运动学涡度，可以很好地解决剪切带变形过程中究竟是简单剪切占优势还是纯剪切占优势的问题。本次研究中利用石英C轴组构与主应变比值的方法以及石英C轴组构与斜列颗粒形态的方法，测量了郯庐断裂带南段晚期韧性剪切带的运动学涡度。获得的运动学涡度主要介于0．80～0．95之间，明显大于0．75且小于1，指示郯庐晚期左旋走滑韧性剪切带的变形以简单剪切为主的同时，还存在一个纯剪切分量。根据本次研究获得的涡度值、断层产状以及断裂带的运动学特征综合分析，可以认为郯庐晚期韧性剪切带是一个具有压扭性质的走滑构造。并且，本次工作中获得的运动学涡度支持伊佐奈崎板块与欧亚板块的边界为典型的汇聚型板块边界的现有成果。     

北京云蒙山变质核杂岩大水峪韧性剪切带的应变特征及构造意义

北京云蒙山变质核杂岩东南缘的大水峪韧性剪切带是认识云蒙山变质核杂岩构造演化的关键。本文通过变形温度区间估算、有限应变测量以及运动学涡度计算等手段对大水峪韧性剪切带的应变特征进行了系统分析。长石石英温度计与EBSD石英组构分析结果表明剪切带的变形温度区间为480~650℃。剪切带南西段的变形温度自北向南逐渐降低,北东段的变形温度由岩基向断层方向先降低后升高。有限应变测量结果指示剪切带的变形整体经受压扁作用为主,南西段的压扁程度与韧性位移量均大于北东段。运动学涡度的计算结果表明剪切带在形成过程中主要受纯剪切控制。南西段的运动学涡度自北向南逐渐增大,北东段的运动学涡度由岩基向断层方向先减小后增大。据此认为岩浆作用是导致云蒙山变质核杂岩形成的主导因素,大水峪韧性剪切带北东段的拆离过程可能受到了东侧岩体的阻挡。

     

辽吉裂谷带北缘连山关韧性剪切带的构造属性和运动学分析

韧性剪切带在岩石圈地壳中广泛存在,蕴含应力、应变和温压等环境参数,是构造解析、流变学和成因机制研究的重要对象.辽吉裂谷带位于辽宁东部-吉林南部,是华北克拉通重要的古元古代活动带之一.连山关岩体地处辽吉裂谷带北缘,经历复杂变质变形作用,岩体南缘发育NWW向右行走滑韧性剪切带.糜棱岩显微结构观测分析揭示,剪切带内糜棱岩以S、SL构造岩为主,总体呈压扁型应变.运动学涡度值为0.91~0.97,均大于0.75,指示简单剪切为主的变形特征.糜棱岩中云母显示塑性拉长,石英动态重结晶明显,以膨凸重结晶作用为主.EBSD分析结果表明,石英发育中低温菱面组构,对应变形温度450~550℃,暗示糜棱岩形成于低绿片岩相-低角闪岩相.结合前人研究成果,我们认为连山关韧性剪切带可能起源于早元古代晚期.连山关岩体先后经历早期隆起造成的伸展-滑脱作用和晚期与上覆辽河群共同经历的南北向挤压,从而在岩体南缘形成陡倾的右行韧性剪切带.      

运动学涡度的理论与实践

一般剪切作用下,碎斑或顺剪切作用方向向前或逆向旋转向两特征方向或流脊(非旋转方向)靠拢。高应变条件下,二长比大于一特定值的碎斑,当其顺向或逆向旋转至以特征方向为渐近线的双曲线的稳定翼上时,便稳定下来不再旋转。二长比小于该值的碎斑将不断向前旋转。这一特定值位于该双曲线的顶点,相应的临界形态因子(B*)或/和两特征方向间夹角的余弦定义为运动学涡度(Wk)。Wk是确定一相关韧性变形带纯剪切和简单剪切组分相对大小的重要度量,是根据内旋转(涡度)与线应变速率之间的比值而定的数值度量。就变形带而言,一般剪切带的运动学涡度变化为0~1,纯剪切为零,简单剪切为1。这是一非线性尺度,纯剪切和简单剪切各占50%的运动学涡度为0.71,而不是0.5。运动学涡度可通过计算、图解(双曲线网(PHD)、刚性颗粒网(RGN)法、Passchier图解、Wallis图解)、极摩尔圆法和应力或瞬时增量应变方向获得。运动学涡度与有限应变测量相结合很可能是估算一地地壳减薄/伸展量或增厚/缩短量的最佳途径。变形过程中运动学涡度很可能变化,应根据不同时期形成的构造获得相应时期的运动学涡度。     

运动学涡度、极摩尔圆及其在一般剪切带定量分析中的应用

自然界中剪切带通常是由平行于剪切带方向的简单剪切和与之垂直的纯剪切共同作用的结果。利用运动学涡度(W_K)可以定量地分析两者间的比值大小。一般摩尔圆只能应用于共轴应变,而极摩尔圆可应用于共轴与非共轴变形,并为求取W_K提供了一种简便可行的方法。本文对一般剪切带的概念及其分类进行了描述,对运动学涡度和极摩尔国的原理及其应用进行了系统的论述,并在此基础上提出了几种新的实用的极摩尔国编制方法。      

大青山伸展拆离断层运动学涡度研究及构造指示意义

在华北北缘的大青山伸展拆离断裂带叠加在中生代逆冲断层之上,其韧性剪切带在变质核杂岩南北两侧出露,运动学指向为上盘向南东向拆离.运动学涡度分析表明,大青山拆离断层剪切带早期(较高温)简单剪切分量不断增加直至简单剪切;拆离断层总体平均涡度Wm简单剪切分量沿拆离断层上盘运动方向增大,与韧性剪切带先垂向颈缩、后水平伸展的被动式...     

地壳的拆离作用与华北克拉通破坏:晚中生代伸展构造约束

伸展条件下的地壳拆离作用是岩石圈减薄的重要浅部构造响应。晚中生代时期的伸展构造(包括拆离断层、变质核杂岩构造和断陷盆地)在华北、华南、东北和东蒙古及贝加尔地区普遍发育,它们切过上部地壳(断陷盆地)、中、上地壳(拆离断层)或中部地壳(变质核杂岩)。地壳拆离作用具有运动学极性(NWW或SEE)、几何学宏观(区域)对称与微观(局部)不对称性、遍布全区但不均匀性,以及形成时间的跨越性(140~60Ma)等特点,并使得地壳和岩石圈发生显著的减薄。本文研究揭示出现今岩石圈厚度变化与晚中生代伸展构造的发育程度和分布之间并没有必然的联系。其变化的基本规律是,除新生代裂陷发育区岩石圈厚度明显较小且厚度有迅速变化外,从华北向贝加尔地区总体的变化趋势是逐渐加厚,也即东亚地区岩石圈具有楔形形态。晚中生代时期的地壳(或地幔)拆离作用伴随着广泛的岩石圈减薄作用,区域岩石圈同时遭受到一定程度的减薄和破坏,华北克拉通在这一时期的破坏仅仅是区域岩石圈减薄在华北的具体体现。     

秦岭沙沟街韧性剪切带的岩石磁学、磁组构和运动学涡度分析

秦岭商丹构造带内发育的晚三叠世沙沟街韧性剪切带蕴含大量地质信息,很好地记录了秦岭印支期碰撞造山过程。为了探究该剪切带的运动学特征及其动力学背景,在野外观测、显微构造分析的基础上,对其中发育的糜棱岩进行了磁组构和运动学涡度研究。岩石磁学和磁组构分析结果显示:样品的平均磁化率Km值总体较高,载磁矿物主要为磁铁矿等铁磁性矿物;磁化率各向异性度PJ值较大,表明构造变形较为强烈;形态参数T值多大于0,反映磁化率椭球体以扁球体为主;磁线、面理优势产状与野外观测到的矿物线、面理较为一致。结合磁组构、边界断层以及C面理产状,认为沙沟街韧性剪切带具有左行走滑挤压的运动学特征。运动学涡度Wk值及其分布特征表明,沙沟街剪切带中纯剪切作用所占的比重总体大于简单剪切作用,并且剪切带的核部应位于北界断层附近。综合分析认为,沙沟街韧性剪切带的运动学特征反映了总体斜向汇聚背景下的局部走滑挤压,与商丹带西段发育的同期韧性剪切带具有完全反向的运动学指向,这可能与碰撞导致的侧向挤出构造有关     

极摩尔圆法计算二维平均运动学涡度

通过有限应变椭圆长短轴比(Rs)和长轴与剪切面夹角(α)构建极摩尔圆,本文计算得出二维平面应变平均运动学涡度(Wm)计算公式为Wm=cos ,并以此绘制了Wm关于Rs和α的等值线投影图。公式计算和有限应变数值投影都是计算平均运动学涡度的简捷有效的方法。极摩尔圆计算提供了判定剪切类型(简单剪切,纯剪切,减薄一般剪切,增厚一般剪切)的两种方法:α值判定瞬时应变剪切类型; Rs×tan2α值判定有限应变剪切类型。     

华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用: 岩石流变学约束

大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上.本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性.讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响.综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程.提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性.而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根.     

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。     

晓天—磨子潭韧性剪切带变形模拟及其对北大别穹隆构造演化的指示

现今出露在北大别穹隆北界上的晓天—磨子潭韧性剪切带是早白垩世造山后伸展活动的产物。野外观测、室内石英C轴组构与运动学涡度测量指示,这一NWW—SEE走向、倾向NNE的韧性剪切带,呈现为正左旋走滑运动,以简单剪切变形为主。该剪切带内现今所保留运动学特征及其在空间上的变化反映其形成后经历过旋转改造。以实测组构为约束的变形模拟揭示,该剪切带在早期伸展活动时为中地壳内上盘向280°方位运动的水平韧性剪切带,后在北大别穹隆上拱中被动地抬升而成为现今状态。北大别穹隆西强东弱的上隆幅度是晓天—磨子潭韧性剪切带被不均匀抬升和旋转的主要原因。该剪切带与北大别穹隆皆为早白垩世造山后重力垮塌中形成的,具有科迪勒拉型变质核杂岩特征。     

苏尼特左旗早中生代变质核杂岩韧性拆离带构造剥露过程及地质意义

苏尼特左旗变质核杂岩位于中亚造山带东南部,其发育一走向近EW、倾向S的低角度伸展型拆离带,主要由下盘的二叠纪—三叠纪侵入体、韧性剪切带(糜棱岩带)、脆性拆离断层面及上盘的古生代和元古宙岩石组成。韧性拆离带内主要岩石类型为花岗质糜棱岩,宏观尺度普遍发育面理与线理,产状为145°～194°∠34°～55°与185°～228°∠15°～39°。显微尺度下石英强烈定向成拔丝状、并具亚颗粒旋转重结晶现象;长石形成不对称的旋转碎斑系及核幔构造。剪切带内不对称长石碎斑、云母鱼、S-C组构等指示上盘向SW方向剪切。以拆离带内强变形糜棱岩及下盘哈拉图岩体为测年对象,两个花岗质糜棱岩与下盘不变形花岗岩的锆石U-Pb年龄为244.4±1.8 Ma、244.0±2.4 Ma与229.4±2.1 Ma;锆石(U-Th)/He的年龄为212.5±13.1 Ma、214.1±13.2 Ma。结合区域构造背景与前人研究资料,认为苏尼特拆离带变形起始时限为244 Ma以后,变形峰期时限为224 Ma并持续至214 Ma。苏尼特左旗变质核杂岩韧性拆离带在244～224 Ma与224～213 Ma两个时期的冷却速率分别为1...     

晓天一磨子潭韧性剪切带变形模拟及其对北大别穹隆构造演化的指示

现今出露在北大别穹隆北界上的晓天一磨子潭韧性剪切带是早白垩世造山后伸展活动的产物。野外观测、室内石英C轴组构与运动学涡度测量指示,这一NWW—SEE走向、倾向NNE的韧性剪切带,呈现为正左旋走滑运动,以简单剪切变形为主。该剪切带内现今所保留运动学特征及其在空间上的变化反映其形成后经历过旋转改造。以实测组构为约束的变形模拟揭示,该剪切带在早期伸展活动时为中地壳内上盘向280°方位运动的水平韧性剪切带,后在北大别穹隆上拱中被动地抬升而成为现今状态。北大别穹隆西强东弱的上隆幅度是晓天一磨子潭韧性剪切带被不均匀抬升和旋转的主要原因。该剪切带与北大别穹隆皆为早白垩世造山后重力垮塌中形成的,具有科迪勒拉型变质核杂岩特征。