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變質變形構造的次級預測因素研究

①韌性剪切帶類型;②韌性剪切帶的出現;③韌性剪切帶的規模;④褶皺構造類型;(5)褶皺的出現;⑥褶皺鱗片;⑦重疊褶皺;⑧穹頂結構;⑨斷層構造類型;⑩斷層構造特征;(11)斷層構造產狀;(12)斷層構造規模;(13)斷層構造的力學性質;(14)斷層構造的運動方式;(15)斷裂構造活動期;(16)斷層構造的空間組合;(17)構造蝕變帶;(18)物理和化學分區;(19)面理構造類型;(20)面理構造特征;(21)線性結構類型;(22)線性特征;(23)結構置換;(24)蛇綠巖帶類型;(25)蛇綠巖帶的特征;(26)構造混雜巖帶類型;(27)構造混雜巖帶特征;(28)混合巖石結構;(29)變形構造序列;(30)變形與變質的關系。

(1)韌性剪切帶研究(1~3的二級因子)

韌性剪切帶是地殼中深構造層的剪切應變帶,是巖石在塑性狀態下連續變形的狹長高應變帶。剪切帶內的變形狀態從壹個板塊穿過剪切帶到另壹個板塊基本上是連續的,沒有明顯的不連續性。帶內變形和兩個板塊的位移主要由巖石的塑性流動或粒內變形完成。該帶巖石為糜棱巖系構造巖,具有明顯的方向性組構。韌性剪切帶作為地殼深部的構造薄弱帶,通常表現為線性熱液蝕變帶、退變質帶、線性構造巖漿帶和成礦區帶(許誌琴,1987;王會小學,2003)。

1.韌性剪切帶的類型

根據韌性剪切帶的產狀、方位標誌和應變類型,韌性剪切帶通常可分為走滑韌性剪切帶(韌性平移斷層)、拆離韌性剪切帶(韌性正斷層)和推覆韌性剪切帶(韌性逆沖斷層)。

走滑韌性剪切帶:壹種具有近垂直產狀和近水平運動方向的韌性剪切帶。

滑動韌性剪切帶:壹種上壁傾斜向下滑動的韌性剪切帶。

推覆韌性剪切帶:上盤傾斜向上逆沖的韌性剪切帶。

2.韌性剪切帶的出現

收集韌性剪切帶的各種產狀數據,包括走向、傾向和傾角。收集和研究剪切面理的產狀、拉伸線理的產狀(側傾角和側傾角)、“A”型褶皺(或鞘褶皺)和“S-C”組構等剪切方向指標。

3.韌性剪切帶的規模

韌性剪切帶的規模可大可小,大型韌性剪切帶往往是重要的構造邊界。本文主要描述韌性剪切帶的延伸長度、寬度、宏觀分布和組合特征。宏觀上看,壹些韌性剪切帶往往是由許多不同強度的變形帶平行排列或呈網狀排列而成。

此外,還應研究韌性剪切帶的形成條件和特征。根據地層結構層次(地層深度),韌性剪切帶通常分為綠片巖相韌性剪切帶和角閃巖相韌性剪切帶。麻粒巖相韌性剪切帶由於強烈的變質作用和重結晶作用而難以識別

不同構造層次形成的韌性剪切帶表現形式不同,可從剪切面理類型、新變質礦物組合、不同礦物的碎塊結構、線理和褶皺形態等方面判斷韌性剪切帶的大致深度和變形變質條件。不同構造層次韌性剪切帶的主要特征見附錄6-B。

描述韌性剪切帶中晚期礦脈發育和熱液蝕變類型的特征,特別關註綠片巖相韌性剪切帶中的熱液蝕變。

(2)褶皺構造研究(二次元4~8)

1.褶皺結構類型

褶皺有多種類型。地質調查中,根據褶皺形態壹般將褶皺分為背斜(背形)、向斜(向斜形)、反轉褶皺、平臥褶皺和傾斜垂直褶皺。褶皺構造的常見類型和特征見附錄6-B,具體劃分和圖例見GB 958-99。

(1)背斜(背側)構造

兩翼產狀向外傾斜,序列向外變化;如果不能區分地層層序,則稱之為回形。

(2)向斜(向斜)構造

兩翼產狀向內傾斜,序列向內變化;如果不能區分地層層序,則稱之為向斜。

(3)倒轉褶皺

兩翼姿態壹致。按形態也可分為倒轉向斜(向斜)、倒轉背斜(背形)或閉合向斜褶皺。

(4)平臥褶皺

兩翼閉合,軸面和輪轂平緩。

(5)傾斜和垂直褶皺

兩翼直立,輪轂陡峭(> 60°).

2.褶皺出現

描述褶皺的軸向產狀(軸向傾角和傾角)、鉸鏈產狀(鉸鏈傾角方向和傾角)、軸跡分布特征。對於壹些大而復雜的褶皺,要記錄不同部位的產狀。

根據褶皺的變形面與軸面(解理面)的相交關系和褶皺層中次級褶皺構造的形態,推斷大型褶皺構造的轉折端位置。

3.折疊刻度

本文主要描述了褶皺所涉及的巖層、褶皺軌跡的延伸長度、褶皺末端的形狀和大小、復合褶皺及其次級褶皺特征。

變質巖地區的大型褶皺往往是復合褶皺。在描述褶皺時,還要註意露頭所在的復合褶皺的位置和組合形式。

4.重疊褶皺

是指早期褶皺形成後,後期強褶皺的疊加。疊加褶皺研究是中淺變質巖區構造分析的重要內容。通過露頭分析和大比例尺地質圖的表面分析,可以了解疊加褶皺樣式。早期構造痕跡在深變質區不易保存,往往顯示最後壹次強烈變形變質的構造痕跡。

在中淺變質區,褶皺階的識別是研究疊加褶皺的重要手段,可以更好地了解褶皺構造對成礦的控制作用。區分褶皺階(期)的主要識別標誌有:早期褶皺(也稱層理褶皺)是指以原始層理為變形面形成的褶皺,其軸向面理為早期面理(s 1);晚期褶皺(或稱面理褶皺)是指以面理為變形面形成的褶皺,其軸向面理為褶皺解理(S2)。在壹些強烈變形的地區,可能有壹個後期面理褶皺疊加在後期面理褶皺之上。此時應根據礦產預測的需要,進行進壹步的構造分析。

疊加褶皺的研究要搞清楚兩期褶皺的樞紐和軸面的關系以及宏觀分布特征。

5.穹窿構造

穹窿構造既可以是巖漿熱穹窿,也可以是變質核雜巖穹窿,巖漿熱穹窿往往是重要的成礦控礦構造。

穹狀構造也是早前寒武紀變質巖區的壹種重要構造形式。花崗質片麻巖(TTG片麻巖或花崗片麻巖)常見於早前寒武紀變質區,變質地殼巖石以閉合褶皺的形式分布在其周圍。壹些早前寒武紀的變質礦床往往受這些穹窿構造控制。

穹窿構造研究主要查明穹窿構造的物質組成、分布形態、規模和產狀,查明不同巖石單元之間的構造滑動帶以及與穹窿構造有關的環狀和放射狀斷裂構造。

(3)斷裂構造研究(二次元9~17)

地殼中的巖石(巖石或巖體),尤其是近地表的脆性巖石,在應力變形達到斷裂水平時,其連續性和完整性都會受到破壞,產生斷裂和錯動,這種現象稱為斷裂構造(地球科學詞典,2007)。

1.斷層結構類型

通常根據斷裂巖石相對位移的程度,斷層構造分為節理和斷層兩大類。這項研究的主要內容是斷層,發育的節理也要收集分析。

斷層是巖石在應力作用下發生破裂的不連續面,兩個破裂塊體之間發生相對位移,位移方向平行於不連續面。斷層通常按其產狀和性質簡單分為正斷層、逆斷層、左旋斷層、右旋斷層、斜向斷層和推覆斷層。常見故障類型及其主要特征見附錄6-B,具體劃分和圖例見GB 958-99。

2.斷層結構特征

主要描述斷層切割的巖石填圖單位、斷層的產狀和規模、斷層兩側的巖石組成、斷層對地貌的控制和改造、斷層構造巖的特征、斷層兩側的次級構造特征、斷裂帶的破碎程度和蝕變類型、斷裂帶內的巖脈和基性-超基性巖漿活動等。

3.斷層結構產狀

包括斷層面的出現和斷層面上劃痕、臺階、拉伸裂紋的出現。對於壹些多期活動斷層或推覆斷層,斷層的產狀往往變化較大,不同部位要受產狀控制。

4.斷層結構規模

壹般指斷裂構造的延伸長度和斷裂帶的寬度。研究工作主要是描述斷層帶的長度和寬度,推斷斷層的深度。壹些大型斷裂帶往往由多條斷層組成,具有多期活動性。斷層帶寬幾米到幾百米,大斷層帶寬可達幾十公裏;斷裂帶的長度短則以米計,長則以公裏計,最長的在千千可達數米。壹般斷裂帶兩側的巖層或巖體都有顯著或巨大的相對位移,從幾厘米到幾十厘米不等。最大的可以達到幾十公裏,甚至總共幾百公裏。

5.斷層結構的力學性質

斷裂是由壹定的地質應力引起的,地殼中巖石所受的應力包括拉應力、壓應力和扭(剪)應力,但更多的時候是拉應力和扭應力同時存在。因此,根據斷裂的力學性質,常見的斷裂性質可分為五種:拉伸、壓縮、扭轉、拉伸和扭轉(拉伸和扭轉)、壓縮和扭轉(壓縮和扭轉)。具體劃分和圖例見GB 958-99。

研究內容包括斷層兩個板塊的巖石填圖單元、構造角礫巖、構造透鏡體、巖脈、片理、牽引褶皺、應變礦物、斷層帶中的擦痕和運動方向。

(1)拉伸斷裂

斷層面壹般比較粗糙;斷裂帶很寬或變化很大,常被構造角礫巖充填。如果沒有完全膠結,它往往會形成地下水的通道。礦脈和礦脈常沿斷層和裂隙充填。正斷層多為張性斷層。

(2)壓縮性斷裂

斷層面產狀往往沿走向和傾向變化較大,呈起伏狀;斷裂帶內的破碎物質往往有擠壓現象,如碎裂、拉長、透鏡體等。斷層兩側的巖石往往形成破碎帶,為地下水的運移和儲存提供了有利條件,而斷層帶本身由於壓實作用形成了隔水層。兩個或壹個板塊的斷裂地層往往是垂直的,或倒轉的或牽引的褶皺;斷裂帶內常產生雲母、滑石、綠泥石、綠簾石等壹些應變礦物(加壓加熱重結晶),它們呈多向排列。逆斷層多為壓性斷層。

(3)扭轉斷裂

斷層面的產狀相對穩定;斷層面平整光滑,像刀切壹樣,有時甚至出現光滑的鏡面;斷層面上常出現大量擦痕和溝紋;破裂面可以切穿巖層中堅硬的礫石和礦物;斷裂帶內的破碎巖石常被碾成細粉,出現糜棱巖,有時還出現綠泥石、綠簾石等壹些應變礦物。平推斷層多為扭轉斷層。

(4)拉扭斷裂

事實上,自然界中純拉伸和純壓縮的斷裂並不多見,只是有些扭曲。比如壹些上盤沿斷層面斜向下滑動的正斷層,其特征就是張扭性。如果走向斷層距離大於傾向斷層距離,就可以轉化為真正的扭轉斷裂。這類斷裂以張扭性斷裂為特征,斷層面上常顯示上盤斜滑的擦痕,斷裂有時呈雁列狀排列。

(5)壓扭斷裂

上盤是沿斷層面斜向上推的逆斷層,具有壓扭性質。如果走向斷層距離大於傾向斷層距離,就會過渡到扭轉斷裂。這種斷裂具有壓扭斷裂的特征,斷層面在小範圍內呈光滑平直狀,在大範圍內常呈舒緩波狀;斷層面上發育斜擦痕和小陡坎(臺階);其他特征與壓縮性斷裂相似或相同。

此外,由於露頭和判斷依據不足,存在少數力學性質不明確的裂縫。

6.斷層構造運動方式

根據斷層兩個板塊的相對位移關系,判斷斷層構造的運動方式。區分斷層構造運動方式的主要標誌有:兩套斷層地層的新舊關系、兩套斷層地層的牽引褶皺、斷層面上的擦痕和臺階、兩套斷層的羽狀節理、斷層兩側不對稱的小褶皺、斷層角礫巖的成分和性質、斷裂帶內的面理與主斷層面的相交關系。主要方式有:推力、前滑、左滑、右滑、左斜滑、左斜滑、右斜滑、右斜滑、運動方式不明等等。

7.斷層構造活動期

利用斷層與地層、巖體和巖脈的關系,以及斷層之間的交錯關系,可以判別斷層的時代和活動期。所以研究內容要收集整理以上證據。

對於多期活動斷裂,要查明多期活動的運動學特征,突出對區域構造影響大或有利於成礦的斷裂。分析不同階段(形成序列)斷層的切割關系。

8.構造蝕變帶

構造蝕變帶是斷裂構造的壹種表現形式,是指巖石中沿構造薄弱帶的熱液或流體活動,使巖石發生變化。構造蝕變帶通常是成礦構造帶。

工作中應充分收集構造蝕變帶的產狀、寬度和延伸長度,蝕變帶沿走向和傾向的變化規律,蝕變類型。

9.物理和化學區域

面理帶是指巖石中發育的壹組密集的平行破裂面(或潛在破裂面),新礦物在破裂面上定向排列。熱液活動通常發生在葉理物理和化學帶。壹般來說,葉理理化帶中間強,向兩邊逐漸減弱。

面理帶的研究內容包括:面理帶的產狀、規模、性質、脈狀和熱液蝕變。

(4)平面結構研究(二次元18~19)

1.葉理結構類型

變質巖中的平面構造通常可分為原始層理、面理(板塊劈理、千層理)、面理、褶皺劈理、劈理(節理)和糜棱巖面理。不同變質程度和不同變形強度的巖石中面理的類型和發育程度明顯不同。各種平面構造的識別標誌見附錄6-B。

2.面理結構特征

收集變質巖中各種葉理構造的產狀,描述葉理中的新礦物,葉理的密度,葉理與其他構造的關系,找出不同時期葉理構造的順序和相交關系。

各種面理構造的描述和研究內容見附錄6-B。

(5)線性構造研究(二次元20~21)

1.線性結構類型

線性化構造壹般可分為拉伸線理、礦物線理(礦物集合體線理)、相交線理、褶皺線理、石香腸構造、窗欞構造等類型。線理的主要類型和特征見附錄6-B。

根據構造性質,可分為“A”線理和“B”線理。前者包括拉伸線理、礦物線理(礦物集合體線理)和“A”型褶皺或鞘狀褶皺,後者包括相交線理、褶皺線理、桿狀構造、石香腸和窗欞狀構造。線性構造通常能反映區域構造的運動方向。

2.線性化特性

充分收集各種線理構造、新礦物的產狀及線理構造之間的關系,分析線理形成的構造應力場。

(6)結構置換分析(二級要素22)

結構置換是結構疊加的壹種表現。由於強烈的變形,先前存在的平面結構被後來的新生面理所改造。可表現為褶皺變形的不斷加強,從張開褶皺到閉合褶皺再到無根鉤狀褶皺再到強制面理;也可以表現在褶皺劈理發育程度和變質分異作用加強的過程中(見教科書中褶皺劈理形成演化的六個階段);變質巖區的韌性剪切帶也是壹種構造置換形式。

構造交代主要描述沿線變形強度的變化、新面理的發育程度和小褶皺的形態。通過連續斷面觀察,結合微觀結構特征,分析了結構置換的性質和強度。

(7)蛇綠巖帶和構造混雜巖帶研究(第23~26副元素)

1.蛇綠巖帶的類型和特征

蛇綠巖是壹套殘留的洋殼巖石,是確定板塊縫合帶的重要標誌。完整的蛇綠巖組合應包括變質橄欖巖、堆積雜巖、基性巖墻群、枕狀熔巖和遠洋矽質泥質沈積物,有時出現斜長花崗巖。造山帶中的蛇綠巖通常只保存了蛇綠巖組合的3~4個組分(張琦等,1995;2000;賴少聰,1996)。

蛇綠巖有多種分類。目前常用Pearce(1984)將蛇綠巖分為MORB型(洋脊型)和SSZ型(島弧型)。這兩種蛇綠巖的主要特征如下。

MORB蛇綠巖:地幔橄欖巖主要為二輝橄欖巖,富含lA和Ca;相關堆積巖為斜長石型,為橄欖石+輝長巖組合(PTG組合),輝長巖普遍富含Ti。熔巖具有MORB特征;εNd(t)值高。

SSZ蛇綠巖:地幔橄欖巖多為方輝橄欖巖,通常貧鋁、鈣;相關堆積巖為單斜輝石型和輝石+輝長巖組合(PPG組合),輝長巖普遍貧鈦。熔巖具有IAT特征;εNd(t)值較低,變化較大。勃姆石的存在是識別SSZ蛇綠巖的重要標誌。

研究內容包括蛇綠巖帶的產狀、規模、巖石組合、巖石類型、礦物成分、結構、巖石地球化學性質、同位素年齡等,並註意收集蛇綠巖帶與其他相關巖石(如藍片巖、榴輝巖)的關系(劉亮,1996b)。

2.構造混雜巖帶的類型和特征

構造混雜巖是由不同性質甚至不同時代的構造塊體和基質組成的地質體,常被視為板塊縫合帶存在的標誌。壹般長數百公裏,寬幾公裏到幾十公裏,主要特征是:

1)在不同時期,不同成因的巖石相互混合,包括深海蛇綠巖、玄武巖、矽質巖、薄層遠洋灰巖和大陸邊緣沈積、雜砂巖、砂巖和泥巖。

2)多期變質巖混合。可見高壓變質巖如榴輝巖相巖石發育藍閃石、紅柱石等應力礦物,有的形成含柯石英、金剛石等標誌礦物的超高壓變質帶(Coleman R.G .,1965;楊,姜軍,1993 .

3)地層重疊關系混亂,形成基質和巖塊兩部分。基質物質壹般由千枚巖、板巖等碎屑物質組成,而外來巖塊則由大小不等的包裹體組成,包括榴輝巖、榴輝巖、鎂鐵質巖、藍閃片巖、矽質巖、石灰巖、砂巖等。

4)部分地區存在低溫高壓變形變質帶和高溫低壓結晶帶的雙重變質帶。

構造混雜巖的研究內容包括構造混雜巖帶的產狀和規模、構造塊體(片)和基質的巖性、巖相、時代、原始位置和關系、與上覆和下伏地層的接觸關系以及輸出構造位置等。,並追溯其變質變形演化歷史,為恢復造山帶三維結構,揭示其形成機制、構造演化歷史及成礦地質背景提供相關基礎資料(尹鴻福等,1996)張國威等,2001)。

(8)混合巖化構造研究(二次元27)

混合巖化區的構造往往表現出塑性變形特征。應收集混合巖化變質巖中脈體的物質成分、形狀和規模、密度、脈體與基質的比例關系、流變特征,並分析脈體的性質(原地重熔蒼白脈體、變形分異脈體)。

(9)變形構造的有序性及其與變質作用的關系(二次元28~29)

1.變形結構順序

變形構造的有序性體現在兩個方面,壹是多期變形區不同構造旋回形成的構造特征的有序性,二是同壹構造旋回不同構造幕形成的構造特征的有序性。前者主要通過不同構造層之間的蓋層關系和斷層的相交關系來判斷層序,後者主要通過褶皺的重疊關系和紋理的相交關系來判斷層序(方利民等,1991)。在變質巖區的綜合研究中,要分析研究各種構造與區域構造之間的時間關系和空間配置關系。

2.變形與變質的關系

在變質變形或造山過程中,變質變形往往不同步。例如,在造山過程中,變質作用的高峰期往往晚於變形作用的高峰期。

變形與變質的關系通常與顯微構造研究相結合。根據礦物生長與面理(面理或解理)的關系和斑狀礦物與面理的關系(包括斑狀晶體內部包裹體組構與晶體外部面理的關系),可以區分不同變質礦物的生長順序及其與構造面理的先後關系。相對於特定的斑狀礦物,它可以是前構造生長、同構造生長或後構造生長。變形與變質作用關系的研究,有助於了解什麽樣的地質作用與成礦關系密切(何同興等,1988)。

在研究變形變質過程中,應綜合分析區域構造作用與區域變質作用的關系,恢復熱構造演化過程及其與成礦的內在聯系(郝等,2004,2005;盧松年,2002年,2003年,2004年,2006年)。