07劈理与线理.ppt

,第七章 劈理与线理,本章主要讨论变质岩区两类常见的地质构造，即劈理和线理，它们分属于面状和线状构造。 对一个地区这两类构造的研究，有助于分析该地区大型构造的形成方式和形成过程，同时还有助于揭示该区古构造应力场及变形历史。,透入性和非透入性的概念,（1）透入性构造 所谓透入性构造是指在一个地质体中均匀连续分布的构造，它反映了 地质体的整体发生了变形。,（2）“非透入性”构造 “非透入性”构造指那些仅仅产出于地质体的局部的构造，如断层面或节理面，变形主要集中在断层面或节理面及其附近，其间的岩块很少或没有受到变形。,透入性与非透入性是相对于观察尺度而言。,S1,S2,S2,S3,S4,S3,劈理 线理,第六章 劈理与线理,一、面理的概念 二、劈理及其组构 三、劈理的类型 四、与其他构造有关的劈理 五、劈理的野外观察,第一节 劈 理,面理（Foliation）是一种面状构造，包括成岩过程中形成的原生面状构造，如侵入体中的流面；以及变形变质作用过程中形成的次生面状构造，如劈理、片理及片麻理等。 本章主要介绍变形和变质过程中形成的、展现于手标本和露头尺度上的次生透入性面状构造劈理。,一、面理的概念 二、劈理及其组构 三、劈理的类型 四、与其他构造有关的劈理 五、劈理的野外观察,第一节 劈 理,1、劈理的概念 劈理是指变形岩石中能沿次生的密集平行排列的潜在分裂面将岩石分割成无数薄板或薄片的次生面状构造。,2、劈理岩石的组构 劈理岩石的基本微观特征之一是具有域构造，表现为岩石中劈理域和微劈石相间平行排列。,劈理域是由由矿物晶带或其他难溶物质组成的三维空间实体。 原岩的组构（指结构和构造）被强烈改造，矿物和矿物集合体的形态或晶格具有显著的优选方位。,1) 劈理域,劈理域,不同劈理化岩石中劈理域的形态各异。按劈理域垂直断面上形态的平直程度，其平面度可分为平直的、粗糙的、锯齿状的和缝合线状的；,劈理域的特征：,劈理域在空间上的排布格式可以分为两类，一类是平列劈理，另一类为交织劈理,劈理域的特征：,2) 微劈石域 微劈石域是劈理化岩石中劈理域之间的部分，由保持原岩的矿物成分和组构的微劈石组成，组构上不具定向或定向不良。 微劈石与劈理域间的边界可以是截然的，也可以是渐变的，它们紧密相间，使岩石显现出纹理。,微劈石域,3、劈理的间隔 劈理的间隔是指两劈理面垂直方向上的距离。域式劈理间隔有其相对的上下限，一般倾向于上限定在510cm，而下限定在0.01mm。 劈理的间隔随岩性和劈理类型不同而不同，一般砂质岩石中的劈理间隔宽，泥质岩石中的间隔窄。,一、面理的概念 二、劈理及其组构 三、劈理的类型 四、与其他构造有关的劈理 五、劈理的野外观察,第一节 劈 理,1、劈理的传统分类 长期以来，劈理的分类和命名很不一致，多数人采用的是雷思（C.K.Leith,1905）或克尼尔（J.L.Knill，1960）的分类方案。 根据劈理的成因和结构将劈理划分为三种基本类型：流劈理（板劈理）、破劈理和滑劈理。,流劈理是变质岩中最常见的一种透入性面状构造，由片状、板状或扁圆状矿物或其集合体的平行排列而成，具有使岩石分裂成无数薄片的性能。 是岩石在变质固态流变过程中新生的平行面状构造，岩石内部组分发生压扁、拉长、旋转和重结晶作用的结果。,破劈理是岩石中一组密集的剪裂面，与矿物组份的平行排列无关。其间隔一般为数毫米到数厘米。 主要发育于轻微变质或不变质岩石中。,滑劈理（应变劈理、折劈理）是切过先存流劈理的差异性平行滑动面。 主要发育于先存鳞片变晶结构的板岩、千枚岩及云母片岩之中。,根据微劈石结构特征，滑劈理分为三种类型： 膝折式(A) 揉皱式(B、C) 挠曲式(D、E),2、劈理的结构分类 鲍威尔（C.Mca.Powell,1979）首次提出根据劈理的域结构进行分类的方案，之后戴维斯（G.H.Davis,1984）又做了明确的阐述。 根据劈理域的特征能识别的尺度，把劈理分为二大类： A：如果劈理域和微劈石可用肉眼鉴别，这类劈理称为不连续劈理； B：如果劈理域很狭窄，借助偏光显微镜和电子显微镜才能分辨，则这种劈理称连续劈理。,劈理,连续劈理,不连续劈理,板劈理,千枚理,片理,褶劈理,间隔劈理,（1）连续劈理 根据劈理中的粒度或域构造发育的程度，连续劈理可分为板劈理、千枚理和片理。,板劈理：发育在细粒的低级变质岩中的透入性面状构造，以板岩中的板理最典型。 矿物粒径一般小于0.2mm。板劈理使板岩具有良好的可劈性，使岩石劈成十分平整的薄板。,片理：发育在中-高级变质岩中的透入性面状构造。,黑云母石英片岩,千枚理： 千枚理的特征介于板劈理与片理之间。主要发育在富泥质的千枚岩中，在露头上以柔和绚丽的丝绢光泽为其主要特色。,千枚岩镜下照片素描图,5、不连续劈理 不连续劈理根据微劈石的结构可分为两类，褶劈理和间隔劈理。,褶劈理：以一定可见的间隔切过先存连续劈理的岩石为特征。其间隔一般为0.1-10mm。 褶劈理是由先存的连续劈理形成紧密相间、平行排列的微褶皱发展而来的。褶劈理面大致平行微褶皱的轴面。,间隔劈理：一般相当于破劈理，由一系列的平面交织线带、缝合线带的薄膜与其间的微劈石组成。在变质砂石与板岩互层中，变质砂岩中的间隔劈理与板岩的板劈理或褶劈理相互过渡，也说明这两类劈理在成因上有一定的联系。 劈理域一般较窄，间隔常以毫米计。在显微尺度上，多数间隔劈理的细缝中充填着粘土等不溶残余物质，形成劈理域，并能使两侧层理错开。,平行褶皱轴面的间隔劈理,压溶成因的间隔劈理,一、面理的概念 二、劈理及其组构 三、劈理的类型 四、与其他构造有关的劈理 五、劈理的野外观察,第一节 劈 理,劈理作为岩石变形的产物，其形成不仅与地壳较深层次的变形变质作用相关；而且，与褶皱、断裂（剪切带）和区域流变构造在几何上和成因上有着密切的关系。 研究这种关系，对查明大型构造的形态和形成机制、大型构造变形的构造环境以及变形岩石的力学行为等都具有重要的意义。,1. 轴面劈理,指产状平行或大致平行褶皱轴面的劈理。发育在强烈褶皱的岩层中，大多为流劈理和片理。 轴面劈理形成于褶皱作用过程的中晚阶段，是强烈压扁作用和剪切流变作用的结果。劈理面是典型的挤压变形面。,2. 层间劈理,是一种受岩性和层面控制的劈理。产状与层理斜交的劈理。受岩性影响显著。,层间劈理常在褶皱中组合成正扇型和反扇型劈理。这种组合形成与弯滑褶皱作用有关。,3. 顺层劈理,一般指宏观上与岩性界面近平行的劈理。顺层劈理是岩石在变质作用下的塑性流变过程中形成的，一般为流劈理。,4. 断裂劈理,断裂劈理包括断裂带内部及其附近两盘岩石中发育的各种劈理。这些劈理是在断层形成和两盘运动过程中形成的。 劈理产状与断层面斜交或近于平行，锐角指向对盘岩块相对运动方向。 在韧性断层带多发育流劈理；在脆性或脆韧性断层破碎带里，则多为破劈理和褶劈理。,一、面理的概念 二、劈理及其组构 三、劈理的类型 四、与其他构造有关的劈理 五、劈理的野外观察,第一节 劈 理,劈理是变质岩区最常见的面状构造。变质岩区的原生层理常被劈理置换或隐蔽，致使野外地质调查时把劈理误作为层理，从而导致对地质构造的错误认识。正确区别层理和劈理是变质岩区工作时要解决的首要问题。,1. 区分劈理与层理,区分层理和劈理，一方面要洞察所观测到的平行面状构造是否存在原生沉积标志(如粒序层、交错层、波痕等)，特别要注意对特殊岩性和结构构造的标志层的寻找，通过较大范围的追索，区分层理和劈理之间的几何关系和空间展布规律。,一般来说，岩性界面往往就是层理的标志。但是，许多变形强烈的劈理化岩石中，浅色的微劈石与暗色的劈理域平行相间排列的成分分异层，极易被误认为是层理。,2. 测定劈理参数和描述劈理结构特征,劈理间隔 在垂直劈理的横截面上或垂直劈理面的定向标本上来观察和测定。通常将劈理间隔分为四级：大间隔：5mm；小间隔：0.15mm；微间隔：0.010.1mm；连 续：0.01mm。 劈理域形态 区分劈理域是空间排列的变质矿物还是微裂隙带；注意观察劈理是交织的还是平行延伸的；以及裂面的光滑程度和晶带的连续性。 微劈石结构 区分是否有先存的平行面状构造，观察微劈石的矿物组成、定向性以及膝折、挠曲、揉皱等结构。,观察劈理的结构和几何形态，鉴别劈理域和微劈石的岩石化学、矿物成分及其相互关系，以确定劈理的类型。 在测定劈理参数和描述劈理的结构特征时，通常需要做以下的工作：,3. 观察劈理与层理的空间几何和关系,这种观察有助于确定褶皱的性质以及岩层的层序。 如果劈理与其所在褶皱是同期纵弯褶皱作用产生的，那么劈理与层理有以下关系：, 劈理与层理所交锐角指示相邻岩层运动方向。如果劈理位于纵弯褶皱的一翼，则其向上锐角指示相邻岩层向背斜顶部运动。, 根据纵弯褶皱的层间滑动规律，如果劈理倾向与岩层倾向相反或两者倾向相同但劈理倾角 岩层倾角，则岩层层序是正常的；如果两者倾向一致而劈理倾角岩层倾角，则岩层层序是倒转的。, 褶皱两翼的劈理或与褶皱轴面平行、或以轴面呈对称面而对称分布。, 如果褶皱是圆柱状的，则层理与劈理的交线与所在区段的褶皱枢纽平行，都代表褶皱变形时的中间应变轴。,4. 观察劈理与岩性之间的关系,劈理一般发育在强烈变形的岩石里或变质岩区。其组构特征往往与岩石的成分和结构、构造有关。主要表现在： 1）影响域构造的形态。如在粘土岩中，劈理多为平直的，间隔窄；而在砂质岩石中，其间隔较宽，节理面往往呈缝合线状或锯齿状。 2）在相对强硬的岩石中，劈理的密度小，间隔宽，与层理的夹角较大；而在相对软弱的岩层中，劈理的密度大，间隔小，与层理的夹角相对较小。因而在不同的岩性层中，往往形成劈理的折射现象。,有限应变测量表明，劈理一般垂直于最大压缩方向，平行于压扁面，即平行于应变椭球的XY主应变面。 测量劈理面上的压力影、变形化石、鲕粒等应变现象，推测三个主应变轴方位，分析岩石变形强烈程度，了解岩石变形机制。,5. 利用劈理特征推断岩石变形机制,含笔石的板岩,6. 观测劈理之间的交切关系，建立劈理发育的确定先后顺序,每一期劈理的出现代表一次构造事件，因此，分析劈理的叠加关系及其劈理形成先后顺序对建立构造发展序列具有重要的意义。 相交切的劈理中，一般被切割劈理形成时代早，切割其它劈理的劈理形成晚。,在岩石强烈变形的变质岩区工作时，对劈理应详细观察。除大量测量产状并均匀地标在地质或构造图上外，在好的露头点上，应对劈理做深入观察。 劈理的野外工作应注意以下五点： （1）认真描述劈理的性质，区分劈理的类型，分析劈理与岩石化学成分、矿物成分及岩石结构之间的关系； （2）逐层测量劈理与层理的夹角描述劈理的折射现象，进而调查劈理与岩石间的粘性差异的关系；,（3）结合变质岩石学的研究，观察劈理卷入重结晶的程度，研究同一组分岩石变质深浅程度和相应劈理在空间上的分带现象，揭示劈理的生成条件和埋藏深度 ； （4）寻找劈理化岩石中的应变测量标志，诸如压力影、退色斑、变形化石、变形鲕粒等，并作测量分析，了解劈理岩石的变形状态及其与劈理发育的关系；,（4）观察劈理之间以及劈理与其它构造的生成顺序。每一期劈理代表一次构造事件，分析劈理的先后顺序对建立构造序列具有重要意义。一般被切割的劈理生成的时代早，晚期劈理延伸方向稳定，早期劈理可被褶皱或断裂以及被晚期褶皱归并和利用。为了野外记录方便，通常层理以So表示，以S1、S2、S3，表示不同变形期的劈理或面理； （5）采集定向表本，为室内进行显微构造分析作准备。,劈理 线理,第七章 劈理与线理,一、线理的基本概念 二、桑德尔运动学坐标系 三、小型线理 四、大型线理 五、线理的识别和测量,第二节 线 理,1、线理的概念 线理是岩石中小尺度透入性的一种线状构造。是构造运动学的重要标志，利用它能够指示构造变形中岩石物质的运动与应变的方向和历史，指示造成应变作用的应力与动力，因此有着重要的构造意义。,2、线理的分类 根据成因，线理可分为原生线理和次生线理。前者是成岩过程中形成的线理，如岩浆岩中的流线；后者是指构造变形中形成的线理。本章只讨论次生线理。 变形岩石有小型线理和大型线理。前者主要有拉伸线理、矿物生长线理、皱纹线理、交面线理等；后者主要有石香肠、窗棂构造、铅笔构造、杆状构造等。,一、线理的基本概念 二、桑德尔运动学坐标系 三、小型线理 四、大型线理 五、线理的识别和测量,第二节 线 理,桑德尔（B.Sander,1930）采用正交的运动学坐标系a、b、c表示简单剪切的运动学对称轴。,在挤压、拉伸和压扁的情况下，构造变形中运动学坐标a、b、c轴的方位与应变椭球体的主应变轴X、Y、Z轴(或A、B、C轴)的方位一一对应，互为一致。 对断层来说，断层面相当于运动面（ab面），其上的痕迹是断层两盘相对错动的痕迹，表示变形时物质运动的方向，平行擦痕的方向是a轴，断层面的法线方向即为c轴。,根据桑德尔运动学坐标系与构造应变椭球体坐标的关系，对与褶皱有关的线理的空间特征和几何关系，可以得出如下结论： 1) 所有线理不是与圆柱状褶皱的枢纽平行就是与之垂直。若与褶皱轴(或枢纽)平行者称之为b(B)轴线理；与褶皱轴(或枢纽)垂直者称之为a(A)轴线理。 2) a(A)轴线理指示物质运动方向，代表变形椭球体的拉伸应变轴(X轴)；而交切、 旋转和碾滚成因的线理主要为b(B) 轴线理，线理方位代表变形椭球体 的中间应变轴(Y轴)。,一、线理的基本概念 二、桑德尔运动学坐标系 三、小型线理 四、大型线理 五、线理的识别和测量,第二节 线 理,强烈变形岩石中常常弥漫着各种微型或小型的线理，其形态和成因各异，主要有以下几种： 拉伸线理 矿物生长线理 皱纹线理 交面线理,1、拉伸线理 拉长的岩石碎屑、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体等平行排列形成的线状构造。它们是岩石组分变形时发生塑性拉长而形成的。其拉长的方向与应变椭球中的最大主应变轴X轴方向一致，故为A型线理。,砾石拉长线理,2、矿物生长线理 由针状、柱状或板状矿物顺其长轴定向排列而成。矿物生长线理是岩石在变形变质作用中矿物在引张方向重结晶生长的结果，因而矿物及其纤维生长的方向往往指示岩石重结晶或塑性流动的拉伸方向，属A型线理。,矿物生长线理,3、皱纹线理 是由先存面理上微细褶皱的枢纽平行排列而成。微细褶皱的波长和波幅常在数厘米以下，或仅以mm计。皱纹线理的方向与其所属的同期褶皱的枢纽方向一致，属B型线理。,4、交面线理 是两组面理相交或面理与层理相交形成的线理，常为B型线理。,两组交面线理交织成网格,一、线理的基本概念 二、小型线理 三、大型线理 四、线理的识别和测量,第二节 线 理,变形或变质岩石中常发育一些独特形态的粗大线理，一般不具有透入性，但在大尺度上观察，也可看作是透入性的，主要有4类：,石香肠构造 窗棂构造 杆状构造 铅笔构造,褶皱式香肠构造,1、石香肠构造 石香肠构造又称布丁构造（boudinage），是不同力学性质互层的岩系受到垂直或近垂直岩层的挤压而形成的。软弱岩层被压向两侧塑性流动，夹在其中强硬岩层不易塑性变形而被拉断，构成断面上形态各异，平面上呈平行排列的长条状块段，即石香肠。,描述和测量石香肠构造必须从三度空间进行，包括长度（b）、宽度（a）、厚度（c）以及横间隔（T）和纵间隔（L）等要素。 石香肠的长度指示局部的中间应变轴（Y轴），可看作一种B型线理。石香肠的宽度指示拉伸方向（X轴）或局部的最小主应力（3）方向；厚度指示压缩方向（Z轴）或局部的最大主应力（1）方向（左图）。,石香肠构造的要素及其反映的应力方位,石香肠构造三维空间变化反映不同的应变状态，当应变处于单向拉伸的平面应变时（即123），则只发育一组石香肠。,当应变处于双向拉伸时（即1213），强硬层将向两方张裂形成“巧克力方盘”式石香肠构造。,石香肠构造的三维空间形态一般不易观察，所以对其横断面的描述较多。马杏垣曾按其横断面的形态划分为矩形、梯形、藕节状和不规则状等类型。石香肠的横断面上形态的变化取决于两个主要因素： A、岩层之间的韧性差； B、强硬层所受拉伸作用的强弱。,（1）当岩层间的韧性差很大，强硬岩层在应变很小时就出现张裂，进一步的拉伸使断块分离，形成矩形石香肠。,（2）当岩层的韧性差为中等时，较强硬的岩层常常先发生明显的变薄或细颈化，进而被剪裂拉断，形成菱形或透镜状石香肠。,（3）如果岩层间的韧性差很小，则相对强硬的岩层只发生肿缩，形成细颈相连的藕节状石香肠。,2、窗棂构造 窗棂构造是强硬层组成的形似一排棂柱的半圆柱大型线状构造。 棂柱表面有时被磨光，并蒙上一层云母等矿物薄膜，其上可以有与其延伸方式一致的沟槽或凸起，并常被与之直交的横节理所切割。,窗棂构造常沿着强弱岩层相邻的强岩层的界面出现。一系列宽而圆的背形被尖而窄的向形所分开，形成嵌入式“褶皱”。软弱岩层总是以尖而窄的向形嵌入强硬层，强硬层面呈圆栱状的背形突向软弱层，从而铸成一系列圆柱形的肿缩式窗棂构造。,圆拱形肿缩式窗棂构造,实验证明，窗棂构造是岩层受到顺层强烈缩短引起纵弯失稳形成的。 窗棂构造的棂柱一般互相平直延伸，但也有扭转的棂柱，表明其不仅受到了平行层理的缩短，还可能受到一定程度的扭曲，是棂柱发生辗转和扭转。 窗棂构造和石香肠构造不同，反映了平行层理的缩短，而石香肠构造则反映了垂直层理的压缩。但是，窗棂柱的方向和香肠体的长轴一样，都代表了应变椭球的Y轴，故为B型线理。,3、杆状构造 杆状构造是由石英等单矿物组成的比较细小的棒状体。杆状体常产出于变质岩内小褶皱的转折端。杆状体的长度一般较小，从数厘米至十数厘米。与窗棂构造的主要不同在于多数杆状体是由变形过程中同构造分泌物质所组成。 杆状构造的长轴与褶轴平行，并与运动方向直交，故为B型线理。,4、铅笔构造 铅笔构造是泥质或粉砂质岩石中常见的使岩石劈成铅笔状长条的一种线状构造。 铅笔构造的形成作用可分为两类： （1）成岩压实与顺层挤压变形共同作用的结果； （2