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．     

秦祁接合带造山缝合带磁组构特征及其构造意义

结合构造及磁化率各向异性研究详细解剖了秦祁接合带唐藏—关子镇—武山和新阳—元龙造山缝合带的应变及岩组特征.41个采点168个构造岩样品的平均磁化率全部较低,磁化率椭球形态分析表明其以平面和压扁应变为主,磁化率各向异性度普遍较高,属强变形岩石组构类型,结合野外观察认为其与变形强度明显正相关.此外,磁化率各向异性参数T、P′可能受岩石类型一定程度的影响.磁化率椭球主轴方位与变形密切相关,提供了丰富的岩组信息.两构造带具有类似的岩组特征,磁面理大致分为呈共轭形态的两组,暗示高应变剪切带在平面上可能以网格状形态出露;高倾伏角磁面理与占优势的低倾伏角、近水平磁线理表明了构造带明显的走滑特征,部分高角度磁线理可能与构造带的挤压和（或）转换挤压相关;磁组方法不能简单用于判别复杂强变形带的运动指向,糜棱面理的复杂变化及K_min与构造带夹角过高使其判别结果意义不明,而野外及显微构造观察都表明了构造带的右行走滑特征.上述结果表明,沿缝合带大规模的右行转换挤压形成了秦祁接合带反“S”型的平面构造形态,暗示在南北板块拼合过程中,西秦岭诸中、小块体一定程度的向西挤逸.     

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     

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     

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.     

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     

勉略构造带康县区段磁组构特征及其构造意义

野外研究表明勉略构造带康县区段的两期主要构造变形特征:早期以较深层次的韧性变形为主,晚期为较浅层次的脆-韧性变形;表现为早期发育的紧闭褶皱、透入性面理,被晚期的褶皱以及脆性断层所截切、改造.磁组构主要反映晚期构造变形特征,样品磁化率各向异性度(PJ)总体较高,为强变形类型;T、E反映挤压、剪切为主的应变特征,与Flinn图解结果一致;两组磁面理均值为344°∠40°和179°∠61°,在平面上呈共轭状出露,锐角平分线近东西向,暗示了构造带内南北向挤压伴随着近东西向的走滑;磁线理倾角总体较小,近东西向展布;高角度磁面理以及占优势的低角度磁线理指示了挤压兼走滑的变形机制,部分高角度磁线理与逆冲作用有关.最小磁化率显示出晚期近南北向的应力方向.结合野外构造解析认为,晚期挤压兼右行走滑构造变形反映西秦岭逆冲推覆构造在碧口地块的阻挡下发生右行斜向逆冲,并暗示碧口地块相对向西逃逸.     

浅层次脆性变形域中煤层韧性剪切带微观分析

在研究煤层层间剪切与韧性流变的基础上提出浅层次脆性变形域中的煤层韧性剪切带. 煤层韧性剪切带的宏、微观特征不仅有煤层揉流褶皱、煤层糜棱岩带、煤层韧性面理构造等, 而且微观特征还表现为不同的光性组构与煤镜质组各向异性、煤化学结构的变化和有机地球化学成分的改变等. 分析了煤层韧性剪切带的形成机制, 并探讨了其应变环境: 在地壳浅层次脆性变形域中, 煤层受力后容易变形, 煤层不仅产生脆性变形, 而且也产生韧性剪切变形. 在简单剪切应力作用下煤层及其围岩间发生层间滑动或煤层发生韧性流动. 因此, 地壳浅层(< 5 km)能形成众多的煤层韧性剪切带.     

苏鲁超高压变质带岩石圈的地震组构

苏鲁超高压变质带上地壳以片麻岩为主体, 地表出露超高压变质岩片. 近年来在此带中进行大陆科学钻探, 并进行了以反射地震为主导的地球物理调查. 通过研究地球物理资料和钻孔岩芯等直接证据的相关性, 有可能标定出现在地壳中的地震反射体, 了解它们的内部组构. 同时, 在大陆科学钻探孔区附近有两座第四纪火山, 对其中包体的成分分析和波速计算也提供了中下地壳和岩石圈地幔组构的信息. 经岩心和测井资料标定, 大陆科学钻探孔区的地震反射体可由变质带内岩性变化、韧性剪切复合岩套和现代断裂破碎带引起. 其中, 韧性剪切作用产生的侧向位移与拆离造成了上百米厚的互层带(韧性剪切复合岩套), 它们由糜棱岩化岩石和经剪切错动产生的榴辉岩片互层组成, 形成了产生区域性强反射的主要机制. 苏鲁超高压变质带的上地壳由超高压变质岩片与下方片麻岩层组成. 超高压变质岩片以高波速、高密度和高电阻率为特征, 构造复杂, 厚度一般不超过11 km; 下方片麻岩层波速渐趋于正常. 苏鲁超高压变质带的中下地壳具有正常的波速与泊松比, 由火山岩包体分析可知, 中地壳含有大量的片麻岩, 下地壳主要由酸性麻粒岩和基性麻粒岩组成. 岩石圈地幔主要由尖晶石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和二辉岩组成, 具有分层结构, 反映了中国东部中生代岩石圈减薄作用. 不同成因的地震组构可能是不同时代地球动力学作用的产物. 例如, 超高压变质岩片和韧性剪切复合岩套反映了三叠纪的碰撞造山作用及超高压变质作用, 而正常的中下地壳波速结构反映了中新生代地壳的拉张与伸展. 通过反射体的细致标定与火山岩包体验证了的地震组构, 可以找到地震反射体的成因及其与地球动力学作用的关系, 为地球动力学作用过程的恢复提供新的依据.     

阿尔金断裂带西段磁组构特征及其构造意义

变形岩石的磁组构参数K_max、K_int、K_min、P、T、F、L、E等可以用来定量地表征构造变形的形状及期次.本文通过对阿尔金断裂带（郭扎错—空喀山口段）中岩石磁组构特征分析,认为该断裂带具多期活动性,变形性状由早到晚依次表现为韧性、韧-脆性及脆性变形,应力机制为剪切以及带有剪切性质的拉伸和压扁,主应力方向为NNE-SSW和近SN向.磁组构特征还表明该断裂带两侧断块相对差异运动在不同地区有所不同,而且它们所经历的构造期次以及各期活动的应力机制、影响程度也有明显区别.此外,磁组构数据显示阿尔金断裂带具有中间变形强、向两侧变形逐渐减弱的准对称特点,其早期变形具有由东往西逐渐减弱的变化规律.由磁组构揭示的应力应变特征与野外露头、显微构造和古应力测量结果一致.     

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     

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.     

磁组构（上）

地球科学领域岩石磁组构的研宄,对许多人来讲,还是一个陌生的课题。磁组构测量的是用磁化率量值椭球描述的岩石磁化率各向异性。由于它保留了成岩环境、动力变质的信息,可用于环境科学和应变分析。这期我们刊登科普文章《磁组构》,叙述这项技术的理论依据、测量及数据统计分析方法;介绍几项新成果,包括中国黄土、金伯利岩管及阜平县双重褶皱磁组构的研究,旨在向大家展示这一新的课题在地震地质、地球科学领域研究的可观前景。     

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.     

韧性失稳——北京怀柔神堂峪韧性剪切带和透闪石玻璃

本文根据神堂峪韧性剪切带中的鞘褶曲以及鞘褶曲中出现的玻璃物质,来讨论岩石在同一深度上由于应变速率的改变而出现的脆-韧性转换现象.划分了不同的变形期次,并讨论了在这些过程中矿物的结构、岩石的构造形态以及物质组分方面的变化.     

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.     

龙门山构造带WFSD-2钻孔岩心磁化率特征及其对大地震活动的响应

岩石磁化率特征可以帮助判断岩石的形成环境,对地震过程中滑动摩擦伴随高温的物理-化学变化具有显著反应.本研究以钻穿龙门山中段构造带的汶川地震断裂科学钻探2号孔(WFSD-2)岩心为研究对象,使用Bartington MS2K磁化率仪对500~2283.56 m深度的岩心进行高分辨率无损磁化率测试,并结合岩性特征和显微结构探讨了龙门山构造带主要岩石单元的磁化率特征及其地震断裂活动的磁学响应.磁化率测试结果表明,由花岗岩和火山碎屑岩组成的彭灌杂岩体的磁化率值(数十到数千个10~(-6)SI)普遍高于上三叠统须家河组沉积岩的磁化率值(数个到数十个10~(-6)SI).从WFSD-2岩性分布来看,彭灌杂岩上下出露四段,其磁化率值特征反映它们属于不同的岩石单元,它们与下伏须家河组地层呈断层接触,构成叠瓦状构造,指示了龙门山构造带具有强烈的地壳缩短作用.断裂带中处于滑动带的断层泥和假玄武玻璃具有高磁化率特征,而断层角砾岩和碎裂岩不具有高磁化率值特征,表明断层岩磁化率增高的原因可能主要与地震断裂滑动摩擦过程中高温作用下发生的磁性矿物转换有关,断层岩中高磁化率异常可作为大地震活动的证据.WFSD-2岩心中的映秀—北川断裂带(600~960 m)可识别出约80条高磁化率异常的断层岩带,揭示映秀—北川断裂带是一条长期活动的断裂带,龙门山构造带形成演化过程中伴随着大地震活动.     

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．     

大别山核部石鼓尖同构造花岗岩的变形与侵位:对造山带构造体制转换的启示

石鼓尖岩体位于大别山核部天堂寨地区,为片麻理化石英二长岩.岩体磁组构分析显示,磁面理主体倾向SE,倾角较大,85%采样点的倾角介于40°~90°之间,与岩体的片麻理产状一致.岩体磁线理在东南部走向为NWW-SEE向,在岩体中部和北部,磁线理走向皆为NE-SW向.在岩体中部,磁线理向SW倾伏,北部磁线理向NE倾伏,磁线理倾角中等.磁化率各向异性度P值介于1.065~1.532之间;形态参数T介于0.005~0.694之间;弗林图解(F-L图解)显示K值均小于1,磁组构分析表明岩体是在SE-NW向挤压应力环境下侵位.石英C轴组构分析表明,岩体受到SE-NW向挤压应力,变形温度在400~500℃之间.显微构造显示岩石具有接近固态的变形组构特征,属同构造岩体变形组构.结合岩体磁组构、显微构造和石英C轴组构,指示石鼓尖岩体侵位冷凝成岩与区域NE向构造为同期,属同构造侵入岩体.石鼓尖岩体U-Pb定年结果表明,岩体锆石U-Pb年龄为(141±2.3)Ma,代表岩体侵位结晶年龄.综合分析认为,石鼓尖岩体侵位冷凝成岩时大别造山带仍然处于挤压环境,造山带由挤压向伸展转换的时间应该在141 Ma之后,岩体侵位时大别造山带的构造演化已受控于滨太平洋构造域.而邻近的天堂寨等巨大岩基则是伸展环境的产物.