韧性剪切带.doc

韧性剪切带 韧性剪切带又称韧性断层，是岩石在塑性状态下发生连续变形的狭长高应变带。韧性剪切带是地壳中深深层次的主要构造类型之一。以下为分类介绍:韧性剪切带的基本特征剪切带的基本类型和特征韧性剪切带又称韧性断层，是岩石在塑性状态下发生连续变形的狭长高应变带（图A）。韧性剪切带是地壳内中深深层次的主要构造类型之一。韧性剪切带内变形和两盘的位移由岩石塑性流变来完成。剪切带与围岩之间无明显的界线，但两侧岩石发生了相对位移（图B-D）。当围岩中的标志层通过剪切带，常会发生方向的变化及厚度的改变（图C），剪切带中的矿物组分及粒度也发生一定程度的变化，形成一系列的构造和岩石学特征。脆性剪切带（即断层，图B-A）一般仅发育在地壳的浅层次。脆性剪切带的特点是具有清楚的不连续面（断层面），两盘位移明显，变形集中在断面上，两盘岩石几无变形。 脆韧性剪切带不连续面两侧一定范围内的岩层发生一定程度的塑性变形。与断层的牵引作用类似（图B-B）。韧脆性剪切带表现为剪切派生的张应力形成的雁裂脉，反映岩石脆性破裂特征。张裂隙之间的岩石一般受到一定程度的塑性变形（图B-C）。韧性剪切带的几何特征韧性剪切带的几何特征 韧性剪切带几何学包括剪切带边界条件和几何性质。几何学上最简单的剪切带的边界条件是：具有相互平行的剪切带边界；沿每个横断面的位移相同。这意味着岩石有限应变方向和性质在横过剪切带的任意剖面上是一致的。根据剪切带的边界条件和位移情况，韧性剪切带可分为下列几种几何类型：（一） 剪切带外的岩石未受变形、不均匀的简单剪切（图）、不均匀的体积变化（图）、不均匀的简单剪切和不均匀的体积变化之联合（图） （二） 剪切带外的岩石受到均匀应变、均匀应变与不均匀的简单剪切之联合（图）；2、均匀应变与不均匀的体积变化之联合（图）；、均匀应变、不均匀的简单剪切和不均匀的体积变化之联合（图）。韧性剪切带的构造特征韧性剪切带的构造特征 简单剪切带的基本几何关系剪切带的变形是非均匀简单剪切。非均匀简单剪切可看作若干个无限小的均匀剪切带的组合。因此，一个小的均匀简单剪切单元的应变特征是分析所有剪切带变形的基础。在分析均匀简单剪切单元的基本几何关系时，一般作如下假设:(1) 坐标的选择：设平行剪切方向为轴，剪切面为面，轴垂直于轴，轴垂直于面（下图）。(2) 设应变椭球的三个应变轴为f、f、和f，并且fff，同时还假设f不变，即e2=0。作为平面应变分析，中间应变轴f包含在平行剪切带两边界的平面中。在面上测得主应变轴f与轴的夹角为。(3) 设平面标志层在面上的迹线与轴变形前的夹角为，变形后的夹角为。原单位半径的圆变为应变椭圆，其主轴沿f长度为e1，而沿f的长度为e3。f的旋转角度，为剪应变，为角剪切，d为平行轴的位移距离。 在前述假设条件下，剪切带的基本几何关系可表示为：以上表达式反映了剪切带内一些基本物理量间的关系。但这种分析是基于假设小均匀剪切应变单元。对于天然剪切带来说，剪切应变值是变化的。它在带的中心最高，边界处最低。因此，剪切带中各物理量的计算要更复杂一些。糜棱岩糜棱岩的基本特征 糜棱岩是韧性变形条件下形成的断层岩。糜棱岩原来的含义是指由机械破碎和研磨形成的条纹状细粒岩石（CLapworth，1885）。近年来，尤其是20世纪80年代以来，随着电子显微镜和冶金学方法的应用，发现糜棱岩的细粒化是矿物在较高的温压条件下发生塑性变形的结果。 1981年加利福尼亚彭罗斯国际糜棱岩研讨会上对糜棱岩的定义进行了讨论，提出了糜棱岩具有的基本特征：与原岩相比，粒度显著减小；具增强的面理和（或）线理；发育于较窄的强应变带内。糜棱岩由基质和碎斑构成。基质主要由石英、云母类矿物微粒组成，致密坚硬，肉眼无法辨认矿物颗粒。碎斑多为长石等硬矿物。岩石中次生面理、线理等塑性流动构造发育。糜棱岩中不同矿物常常具有不同的形态和变形特征。石英相对容易发生塑性变形，常呈矩形，或为细小的重结晶颗粒围绕碎斑，构成糜棱岩的典型构造核幔构造（右上图）。石英的丝带（ribbon）状结构常见。石英等矿物的细粒化主要是通过晶格的位错蠕变机制，是一种应力作用下的动态重结晶作用。长石等硬矿物一般颗粒较大，多以残斑出现，常表现为脆性碎裂，也可因位错滑移形成波状消光(右图)及机械双晶等现象。韧性剪切带的剪切方向韧性剪切带的剪切方向的确定确定韧性剪切带中剪切方向（move sense）的指向标志有：1、错开的岩脉或标志层剪切带内的标志层往往呈形。根据二盘错开的方向可确定剪切方向（图）。但要注意先存标志层与剪切带之间的方位关系，否则会得出错误的结论。2、不对称褶皱韧性剪切带中不对称褶皱，由长翼到短翼的方向，即褶皱倒向代表剪切方向（图）。但要特别注意的是，剪应变很高时褶皱形态将发生变化，变形初期与剪切作用协调的不对称褶皱的倒向反转，如原为型褶皱转为型，上述法则就不再适用了。3、鞘褶皱鞘褶皱枢纽的弯曲方向，或垂直轴剖面上的褶皱倒向指示剪切方向（图）。S-C面理: 韧性剪切带内经常发育两种面理：平行于剪切带内应变椭球面的呈形展布的剪切带内面理；平行于剪切带边界的间隔排列的糜棱岩面理C。糜棱岩面理实质是小型强剪切应变带，常由微细颗粒或云母等矿物组成（下图）。面理和面理所交的锐夹角指示剪切方向（图）。随着剪应变的加大，剪切带内面理（）逐渐接近平行于糜棱岩面理（）。 区域韧性剪切带及其构造样式区域韧性剪切带及其构造型 1.韧性剪切带的规模及产状韧性剪切带的规模大小不一，小至厘米、毫米级，大者长达几十、几百甚至上千公里。格陵兰西部伊凯托克韧性剪切带长达100km1000km，我国山东沂沐断裂带中段的基底韧性剪切带长达26km30km，由多条次级剪切带组成，共宽约十多公里。不管韧性剪切带的规模大小如何，其几何特征、产状及组合都几乎相同。马托埃（M.Mattuer，1980）将大型韧性剪切带划分为产状较陡的韧性平移剪切带（图）和产状平缓的韧性剪切带（图）。平缓韧性剪切带如以逆冲方式运动，可形成大型韧性逆冲断层.两种类型的韧性剪切带示意图A大型韧性平移剪切带 B大型逆冲韧性剪切带（据M.Mattauer，1980） 2.韧性剪切带的区域构造样式 韧性剪切带一般由菱形、透镜状或眼球状弱变形域与环绕弱变形域的强应变带组成网结状结构。弱应变域的大小可从显微尺度到若干公里。（一） 共轭剪切带韧性剪切带常呈共轭关系。两组共轭剪切带分别为左行和右行。与脆性剪裂不同，共轭韧性剪切带之间对着压缩方向的夹角一般大于。剪切带彼此相交和联合，其间形成菱形弱应变域。（二） 剪切带的尖灭与联合韧性剪切带在空间不会无限延伸。兰姆赛和阿利森提出剪切带尖灭的两种模式。剪切带末端的位移或者逐渐分散（图A），或者引起侧向位移，造成较复杂的应变形式。如果两侧受到限制，剪切带会发生弯曲。右行剪切带末端对剪切带的主体作顺时针方向弯曲，左行的则相反。这种效应可使两条同样运动方式的相邻剪切带互相交切或联合，形成菱形或网格状构造（图B）。韧性剪切带的观察韧性剪切带的观测 1、韧性剪切带的识别 韧性剪切带中次生面理非常发育。如果发现与区域岩石结构构造不协调的窄狭的高应变片理或片麻理带，应进行仔细研究，以确定韧性剪切带是否存在。要注意面理带与围岩的接触面的关系（截然或逐渐变化），围岩中标志体（片理、标志层、岩墙等）在进入剪切带的时产状和结构变化。 2、剪应变测量 研究糜棱岩S-C面理的交角（）。选择几条代表性剖面，系统测量角的变化，据此研究剪应变量和位移量。3、确定剪切动向 注意研究具有剪切指向意义的各种小构造，以查明剪切方向及其变化。要注意各种标志的相互映证。如果不同小构造指示的剪切方向相反，要研究剪切带是否经历了多期活动。4、研究岩石的变形变质特征 剪切带内的糜棱岩由于在形成过程中普遍受到固态流变、重结晶