岩石磁性组构的研究述评

岩石样品磁化率各向异性,即磁性组构的研究,已逐渐引起人们注意。沉积岩的磁性组构与其沉积和压实过程有关;火山岩则取决于其熔岩流动情况;而变质岩则与塑性形变及重结晶等过程有关。可见,磁组构可以成为构造分析的工具。而这一手段将为经济建设做出贡献。对板岩形变与磁组构的关系,有人曾提出定量关系。笔者现正试图将断层剖面上各种岩石的磁组构,作为应变指标来说明古应力应变,进而为断层运动历史提供可靠证据。黄土的研究涉及古气候、磁性地层及第四纪地磁场的行为。除传统的古地磁研究,划分各个极性时,或探讨磁化率变化曲线与古气候的关系外,其磁性组构的研究还提供新的信息,将成为第四纪研究的一种手段。而岩石磁性组构这项新手段必将推动地球科学的发展。     

磁组构研究现状

磁组构技术作为一种快速、经济和无损性方法测量岩石组构方法,已被广泛用于地质和古今环境研究。随着测试仪器和磁学理论的不断完善,除磁化率各向异性（ＡＭＳ）测量外,近几年非磁滞剩磁各向异性（ＡＡＲ）和等温剩磁的各向异性（ＡＩＲ）的研究较多。同时随着扫描电镜等非磁方法研究和岩石磁性参数测量相结合,人们认识到磁性矿物组成对磁各向异性的重要控制作用。岩石应变磁组构测量在过去几年得到较大发展。岩浆岩的研究主要信     

用旋转式磁化率仪和卡帕桥对岩样磁组构的比测

磁化率各向异性(AMS)是岩石的普遍特性,它反映岩石磁性矿物的择优取向,即磁组构(Magnetic fabric).近三十年来,磁组构技术逐渐应用于地质和地球物理学,显示广阔的研究前景.测量磁组构的仪器有多种,原理不一,故有必要用同一样品在不同原理的仪器上进行比测,以便确认数据的一致性和可靠性.用黄土、变质岩、玄武岩及掺有铁粉的断层泥制成正方体或圆柱体样品,在卡帕桥(KLY-1和KLY-2)和旋转式磁化率仪(Minisep)上进行比测发现:(1)前者的精度(即重复性)在多数情况下优于后者;2)用旋转式磁化率仪测量之前,必须先测得样品z轴的体磁化率,其标定值取决于厂家在标准样品上标示的数值及被测样品与标准样品的相对体积.就旋转样品测量AMS而言,其标定值应为z轴体磁化率测量标定值的一半.      

磁化率各向异性在火成岩中的应用

磁化率各向异性(AMS)表征岩石及其组成矿物的低场磁化率在不同方向上的变化.AMS以其高精度、经济省时和无损测量等优点,广泛应用于地学各个领域.火成岩原生的磁组构可用于分析岩石结构,指示熔岩流、火山碎屑流、浅成侵入岩以及深成岩体的岩浆流动方向、侵位方式和岩浆来源,研究岩石在侵位期间经历的构造事件,从而进行火成岩同构造侵位过程的研究;而利用次生磁组构则可分析岩石在侵位期后经历的改造作用.AMS结合传统岩石学、构造学方法,能有效解决特定的地质问题.     

北京房山岩体的磁组构特征及其 对岩体侵位的约束

岩浆岩的磁组构与岩浆流动、侵位时应力和冷凝后遭受后期构造改造作用有关.本文分析了北京房山岩体东山口-凤凰亭剖面岩石磁化率各向异性(AMS)变化.热磁曲线和磁滞回线分析显示,岩石的主要载磁矿物为多畴磁铁矿颗粒.AMS磁化率椭球体呈压扁状,磁面理发育且产状陡倾,磁化率各向异性度P值平均值高达1.189.自边缘相(东山口)到中心相(凤凰亭),岩石磁化率椭球的扁率E值和形状因子T值逐渐减小,说明磁组构主要反映岩浆流动和岩体侵位时近NNE-SSW方向的挤压作用,在侵位冷凝后并没有遭受到明显的构造改造.     

岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带研究中的应用——以西天山地区为例

本文以西天山地区为例,讨论了岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带中的作用和功能．指出岩石磁组构的某些参数能反映混杂岩带的变形类型,磁化率椭球体三个轴的方位在混杂岩基质中分布有规律,而在岩块中没有规律．在韧性剪切带中,磁组构的各向异性度Ｐ值绝大部分大于１．１,并有变化．磁面理的产化变化可用来求出韧性剪切带的位移量和变形路径．磁组构的Ｌ—Ｆ参数图可确定韧性剪切带的类型,最小主磁化率的方位可用来确定韧性剪切带的剪切指向．     

岩石磁组构对剩磁稳定性的制约探讨:以印支地块中生代碎屑岩和拉萨林周盆地设兴组红层为例

岩石磁组构因能提供磁性矿物晶体形状、排列方式等赋存信息而被广泛应用于判别岩石剩磁是否受到了后期构造应力的显著影响;但常规岩石磁化率各向异性(AMS)是否能够准确限定岩石剩磁的稳定性,目前尚无深入探讨.本文以印支地块Nakhon Thai盆地中生代Nam Phong、Phu Kradung和Phra Wihan组三套碎屑岩样品及拉萨地块林周盆地设兴组红层样品为例,通过岩石磁化率组构和剩磁组构的对比分析发现,尽管Nam Phong组绝大多数样品和Phu Kradung组全部样品的AMS组构显示其具有铅笔状至强劈理过渡型构造变形组构特征,但高场等温剩磁各向异性(hf-AIR)显示其高矫顽力赤铁矿所携带的特征剩磁组构仍具有典型沉积组构特征,表明其以赤铁矿为主的载磁矿物未遭受后期构造应力的显著影响,仍然能够准确记录岩石形成时期的古地球磁场方向.另一方面发现有且仅有剩磁组构才是判别碎屑沉积岩特征剩磁是否遭受了后期构造应力影响的充分必要条件.也就是说,如果岩石剩磁组构(如以赤铁矿为主要载磁矿物的岩石hf-AIR组构)指示其原始沉积组构已被构造组构显著叠加或取代,则必然说明该岩石剩磁方向已受到构造应力...     

岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带研究中的应用：以西天山？…

本文以西天山地区为例,讨论了岩石磁组构造混杂岩带和韧性剪切中的作用和功能。指出岩石磁组构的某些参数能反映混杂岩带的变形类型,磁化率椭球体三个轴的方位在混杂岩基质中分布有规律,而在岩块中没有规律。在韧性剪切带中,磁组构的各向异性度Ｐ值绝大部分大于１．１,并有变化。磁面理的产化变化可用来求出韧性剪切带的位移量和变形路径。磁组构的Ｌ－Ｆ参数图可确定韧性剪切带的类型,最小主磁化率的方位可用来确定韧性剪切带     

秦岭造山带晚三叠世糜署岭岩体的岩石磁学及磁组构可靠性约束

近年来,针对秦岭造山带晚三叠世花岗岩体侵位机制的巨大争议,一些研究采用磁组构方法分析了岩体的内部组构特征及其与区域构造的关系,提出了具有重要意义的新认识.然而,目前这些研究均缺乏对岩体磁组构本质意义的分析,利用该方法约束岩体内部组构的可靠性并不十分清晰.针对这一问题,本文以秦岭造山带内具典型代表性意义的晚三叠世糜署岭花岗岩体为例,开展了该岩体的磁组构、岩石磁学、矿物形态组构和显微构造的综合研究.结果表明,糜署岭岩体的磁化率总体较低,属钛铁矿系列花岗岩.绝大部分样品的磁化率受控于顺磁性的黑云母等铁镁硅酸盐矿物,部分高磁化率样品包含了少量多畴磁铁矿等铁磁性组分的贡献,且随磁化率增大,铁磁性组分的贡献更为明显.样品的磁组构也主要是黑云母组构或由黑云母与磁铁矿的亚组构复合而成.由于样品中磁铁矿含量较低且与黑云母密切共生,磁组构与黑云母形态组构基本一致,因此,黑云母与磁铁矿的亚组构基本共轴.糜署岭岩体的磁组构本质上等同于黑云母组构,反映了黑云母等页硅酸盐矿物在岩体中的分布,可以有效的指示岩体的内部构造特征.宏观和显微构造观察还显示,糜署岭岩体的内部组构形成于岩浆侵位的晚期阶段,叠加了同岩浆期区域构造的关键信息,是从岩体构造角度开展区域构造演化的良好载体.     

岩石磁组构可以揭示应变吗？——以华南地块早三叠世灰岩为例

一般认为磁组构能有效地反映岩石所经历的应变特征.为了研究不同类型的磁组构和不同期次应变之间的关系,对来自华南地块两个地区的早三叠世灰岩样品进行了岩石磁学、磁组构以及应变特征的对比分析.来自湖北通山县的样品经历了三期构造变形,这为解析磁组构和多期次应变提供了理想的机会.岩石磁学结果显示携磁矿物主要为磁铁矿.磁化率各向异性（AMS）和非磁滞剩磁各向异性（AAR）结果显示其最小轴与层面垂直,最大轴和中间轴分布于层面内,反映了沉积和压实作用产生的应变,而后期构造应变在磁组构中没有体现.来自广东连县的样品发育有渗透性压溶缝面理和方解石脉,说明经历了构造应变.AMS结果没有显示占优势的组构方向.AAR结果显示三轴组构,其最大轴分布于最大应力方位,与构造应变特征吻合,最初的压实组构被构造应变组构所代替.上述结果表明：（1）AAR可以很好地反映渗透性应变的特征,而AMS有时会失效;（2）应变的尺度要小于样品的尺度,磁组构才能有效地反映应变.     

非滞后剩磁各向异性

由于非滞后剩磁各向异性和等温剩磁各向异性的参数直接与岩石中的携磁矿物颗粒有关,它比传统的磁化率各向异性更明确地指示岩石组构,在构造地质研究中有较大应用前景．本文介绍了非滞后剩磁及其各向异性的测定方法,并以一个实例阐述了它在构造地质中的应用．     

细粒碎屑岩的常温和低温磁组构:以秦岭造山带白垩纪徽成盆地为例

盆地内细粒沉积物的磁组构特征可以记录盆地发育演化的关键构造信息.然而,反转盆地内细粒沉积物的磁组构有何特征,其与盆地发育和反转变形有何关系,目前仍需要深入探索.针对这一问题,本文以东、西秦岭分界处的白垩纪徽成盆地为例,在野外构造观察的基础上,对该盆地内的细粒沉积岩,特别是同沉积断层附近的细粒沉积岩(包括生长地层),开展了系统的岩石磁学、常温和低温磁组构研究.野外观察表明,徽成盆地白垩纪地层内发育了大量NNE走向的正断层,邻近断层的局部区域可见露头尺度的生长地层.盆地内细粒沉积物的磁化率值总体较低,岩石磁学实验表明,磁化率主要由顺磁性矿物控制,但也含有少量磁铁矿和赤铁矿等铁磁性矿物的贡献.常温和低温磁组构特征都表明,徽成盆地白垩纪地层内透入性的发育了NWW-SEE向的磁线理,与主要的(同沉积)正断层垂直或高角度相交,并显示出初始变形组构的特征,记录了盆地发育时以NWW-SEE向拉张为主的古应力信息.这一伸展应力场与控制徽成盆地发育的文县—太白断裂带呈锐夹角,表明断裂带在盆地发育时以左行走滑伸展为主.此外,与常温磁组构相比,低温磁组构显著提高了顺磁性组构的信号强度,突显了磁组构的优势方位,可以更为有效的反映岩石组构和应变信息.尽管徽成盆地白垩纪地层经历多期次构造变形,但其初始变形组构并未明显改造,为解析盆地构造属性提供了重要信息.     

西秦岭温泉岩体的磁组构特征及其侵位机制意义

结合岩石磁学、磁化率各向异性度与区域构造分析了西秦岭温泉岩体的侵位机制及意义.温泉岩体的样品的平均磁化率k_m值总体很大,岩石磁学表明对于磁化率较低的样品,顺磁性矿物（如黑云母等）对磁化率的贡献较大,而少量铁磁性矿物（如磁铁矿等）可能作为剩磁载体.对于磁化率较高的样品,其主要载磁矿物为磁铁矿;花岗岩样品的校正磁化率各向异性度P_J总体小于1.2,显示了岩体为流动磁组构的特征,磁化率椭球体形态参数T总体大于0,扁率E总体大于1,以压扁椭球体为主;岩体的磁面理同磁线理相比更为发育,样品的磁面理普遍表现出围绕岩体边界分布的特点,且倾角较陡;而在岩体内部磁线理与磁面理分布相对散乱,定向性差,这一特征说明温泉岩体的磁组构主要由侵位时的侧向挤压作用形成的;虽然岩体的磁组构特征总体显示了N-NEE和SW向的挤压作用,但岩体侵位时由商丹缝合带闭合所产生的垂直于缝合带方向的挤压作用已相对较弱.本文认为,温泉岩体侵位时是一种弱挤压环境,或者是一种相对稳定的环境甚至可能是一种相对引张的背景,这与温泉岩体形成于后碰撞环境,秦岭造山带已演化至后碰撞拆沉作用发生的伸展阶段所反映的区域构造背景是一致的.     

综合岩石物性分析在物探工作中的应用 —以新疆库布苏北地区为例

岩石是构成地球的最重要材料,地球的结构和动力学性质必然与岩石的各种物理性质密切相关,所以岩石物性数据也是地球物理勘查的基础性数据。地球物理勘探中重力、磁测、电法测量工作常用到密度、磁化率、电阻率以及极化率参数的综合分析,可辅助解释地球物理异常成因,进而对相关成矿地质问题有更为深刻的认识。本次工作通过采集测量库布苏北地区地表及深部钻孔岩芯的多种岩矿石,对各类物性参数进行统计处理及综合分析,结合以往成矿特征,大致明确该区域内弱磁异常成因,进而推断深部地层界面,初步明确深部成矿潜力,为指导下一步工作提供依据。     

山东胶莱盆地鲁科一井上白垩统火山岩的岩石磁学和磁组构研究

通过对山东胶莱盆地鲁科一井钻孔上白垩统上、下火山岩进行岩石磁学研究,确定上火山岩的载磁矿物为粒径较细的假单畴磁铁矿,部分样品含赤铁矿;下火山岩的载磁矿物为粒径较粗的假单畴磁铁矿,大部分样品含赤铁矿,少量样品的载磁矿物以赤铁矿为主.磁化率各向异性结果显示,火山岩样品的磁化率各向异性度较低(1.002P_j1.209),磁面理大于磁线理,磁化率最大轴接近平行于水平面分布,最小轴接近垂直于水平面分布.这些结果说明火山岩样品保存了原始岩浆流动磁组构特征,并暗示火山岩地层接近水平.以上结果表明该钻孔上白垩统火山岩适合于古地磁和古强度研究.     

韩城断裂带NE段构造应力特征

断裂带的区域构造应力特征是研究其活动性的重要依据。在应变指示计较少的弱应变地区,磁组构是有效可选的手段。在韩城断裂带1/5万活动断层填图工作的基础上,对断裂带NE段的上峪口、渚北庄与邵家岭剖面进行了系统的岩石磁组构研究。结果表明,该区域三叠纪岩石样品磁化率椭球体以"扁球型"为主,表现出弱变形组构的典型特征。磁化率椭球体最大轴Kmax沿NWSE向与最小轴Kmin沿NE-SW向的分布趋势,以及断层两盘明显的差异性垂直运动、断层划痕与河流扭曲等野外证据,反映出韩城断裂带NE段受控于NW-SE向的拉张应力,兼有相对较弱的NESW向的水平挤压应力作用。断裂带不同地方的应力状态也存在一定的差异,研究区的上峪口与渚北庄剖面受到的水平挤压应力相对较弱;邵家岭则表现出较强的挤压应力作用。但邵家岭剖面大多数样品仍然落于"扁球型"区域内,可能说明在拉张应力控制的构造单元,即使挤压应力较为明显,沉积岩中的"拉长型"磁组构仍难以形成。     

聂拉木地区高喜马拉雅岩石磁组构及其构造含义

利用岩石磁化率量值椭球体与岩石构造应变椭球体的共轴性,在缺乏岩性标志层的高喜马拉雅结晶基底（聂拉木地区）进行岩石磁组构研究,进而研究喜马拉雅造山带的变形期次和过程.磁组构特征表明：磁化率各向异性度P在樟木镇北1km处的片岩最高为172,在康山桥南1km处最低,为113;百分率各向异性度H在1182%～4507%之间;磁性线理L在102～109之间,磁性面理F在106～160之间,磁性面理F比磁性线理L发育;磁化率椭球体的形状因子T在019～076之间,磁化率椭球的扁率E在104～149之间,磁化率椭球体的形状为一压扁椭球;樟木镇北1km到肉切村,平均最小磁化率主轴方向D3为S－N（除聂拉木北1km的MA9外）,大多数样品最小磁化率主轴方向倾角I3＞51°,最高达726°,局部发育有拉长形磁化率量值椭球体.本文研究结果表明,聂拉木地区早期经历强烈的韧性变形,推测可能是一条巨大的右旋逆冲韧性变形带,晚期构造掀斜.     

甘肃北山地区岩石磁组构特征及其构造意义

甘肃北山地区岩石磁组构特征是磁各向异性度P值大,反映该区总体韧性剪切变形强烈磁椭球扁率E＞0占优势,磁面理发育,部分样品磁线理发育,反映变形以压扁变形为主;但局部剪切拉伸变形明显,最小磁化率轴投影显示变形主压应力为近南北向为主.矿化蚀变的糜棱岩中P值与金品位呈反相关,说明矿化蚀变的热液作用削弱了岩石中已经形成的磁化率各向异性,反映出矿化蚀变晚于构造变形的时序关系.这与该区处于塔-哈两板块碰撞带的大地构造位置以及碰撞带的变形性质、变形样式、变形动力学和运动学,以及成矿作用的特点是相吻合的.     

长江中游地区洪泛沉积物与正常河流沉积物磁组构特征对比研究

在地层剖面中,洪泛沉积物与正常的河道沉积物的沉积学特征非常相似,仅靠沉积学特征很难将两者区分. 为了识别古洪灾事件,因而从环境磁学角度建立两种沉积物的识别标志是非常必要和有意义的. 本文通过对1998年长江黣洲湾溃口扇及其附近的长江现代河漫滩沉积物进行磁组构参数测量和对比分析,并结合长江下游河漫滩沉积物的磁组构参数特征,揭示出长江中游正常河流沉积物与河流溃口沉积物的磁组构参数特征具有明显的不同,并且它们与沉积时的沉积环境有着密切的关系. 因此,对长江中游地区沉积物磁组构参数的测试及磁化率各向异性量值椭球体形态的研究,是目前分辨洪泛沉积物和正常的河道沉积物的一个较有效的方法.     

南海北部盆地基底岩性地震-重磁响应特征与识别

针对性选取东南沿海露头剖面18条,采集245件南海盆地基底可能出现的岩性样品,测定其密度和磁化率,建立各种岩性的密度-磁化率交会图版,以此约束过井地震剖面和重磁异常的地质解释,总结出南海北部盆地基底火山岩、侵入岩、变质岩和沉积岩4大类11亚类岩性的地震-重磁响应特征.应用重磁震-岩性解释模型逐一对南海盆地北部主干剖面进行地质-地球物理综合解释,从而实现了盆地基底岩性的平面填图.这种从盆缘剖面到盆地内部、从岩石物性测量到地质-地球物理综合解释的方法,在资料获取难度大、地质条件复杂的南海盆地基底地质研究中,业已证明是行之有效的,相信在其他盆地研究中也会有借鉴意义.