变质核杂岩

伸展构造 力学模式 大陆伸展构造发育的三种模式 Lister 1986 纯剪切模式 简单剪切模式 分层剪切或滑动模式 第2章水平伸展构造 沉积盆地构造分析 3 变质核杂岩 1 基本理论 Cordilleranmetamorphiccorecomplexes Crittenden 1980 Cordilleran变质核杂岩是一群由异常变形的变质岩和侵入岩组成的穹形或拱形的孤立的隆起 其上为构造滑脱和扩张的不变质的盖层 Coney 1980 上方朝北 图宽约30km 垂向比例高度放大 地形起伏约1km WDF 维普尔山拆离断层 MF 糜棱岩前锋 lpxin 下盘结晶岩 主要为元古宙片麻岩 mgn 糜棱片麻岩 具有糜棱面理和线理 cb 绿泥石化角砾岩 upxin 上盘结晶岩 主要为元古宙片麻岩和花岗岩 但与图中的下盘结晶岩不同 SV 中新世沉积岩与火山岩 美国加州东南部维普尔山变质核杂岩图 变质核杂岩是大陆高应变伸展环境中发育的一套构造和独特岩石单位的组合 包括三个必要的构造要素 G A Divis 郑亚东 2002 1 主拆离断层 大规模位移 几十km 低角度正断层2 下盘 与断层相关的糜棱岩类岩石3 上盘 含多世代正断层的上地壳基底和 或表壳岩层 剥离断层和变质核杂岩结构示意图 形成过程 2 Cordilleran变质核杂岩基本特征 在空间上呈穹状或长垣状大型背斜的外貌 地貌上常为区内的高山 核部由中 下地壳的中 深变质岩组成 常有晚期同构造的中酸性岩体侵入 核部杂岩顶部为一个以糜棱岩类岩石为特征的缓倾剪切带 糜棱岩顶部被大型低角度正断层所切削 使糜棱岩成绿泥石化 赤铁矿化碎裂岩类 这一基底剥离断层分开了脆性变形的上壳岩和曾受韧性剪切的内壳岩 上盘以不变质的显生宙岩层为主 发育多世代的不同类型的正断层 反映水平伸展下的脆性变形 上壳的脆性伸展方向 剥离断层的滑动方向及下盘糜棱岩的剪切方向通常在运动学上具一致性 反映了统一的运动方式 Cordilleran变质核杂岩的形成时代为早 中第三纪 55 15Ma 北美西部盆岭省及邻区构造单元 3 我国的一些变质核杂岩 北京云蒙山 房山 内蒙亚干 呼和浩特 山西中条山 湖南幕阜山 河北阜平 赞皇 辽宁医巫闾山 江西武功山 四川扬子西缘江浪和丹巴等 形成时代有 元古代 中生代 第三纪 扬子克拉通西缘变质核杂岩带 云蒙山变质核杂岩 4 岩浆作用与伸展作用的关系 在造山带伸展构造成因机制方面 岩浆作用与伸展构造的关系一直为众多地质学家所关注 其中何者为主动因素和伸展作用过程中岩浆的生成规模存在较大争议 因此 岩浆侵入作用与变质核杂岩以及伸展构造的关系成为一个比较前沿的研究课题 两种观点 1 岩浆作用是伸展作用的结果 2 伸展构造是岩浆作用诱发形成的 总体认识 区域的水平拉伸应力场为伸展构造和岩浆作用提供了条件 但未必是先决条件 也不一定是伸展构造发育的直接原因 而岩浆作用则更可能是伸展构造的必要因素 并且可能是产生拉伸应力场的原因之一 认识趋势 以前倾向于伸展构造为主导 但越来越多的研究表明岩浆侵位在变质核杂岩的形成过程中起着决定作用 确定岩浆作用与伸展作用何者为主动的方法有三种 1 时间顺序 即何者在先即为主动 2 岩浆岩的岩性和岩石地球化学 3 岩石有限应变测量 伸展作用导致岩浆的产生伸展断层早于岩浆的形成 或两者同时形成 但岩浆活动受控于伸展构造 北美西部岩石圈伸展断层早于岩浆作用 Hooperetal 1995 认为是伸展作用岩石圈地幔减压部分熔融所致 美国内华达东南部的伸展作用与岩浆活动同时发生 但前者控制后者 Scottetal 1995 提出岩浆形成于岩石圈韧性伸展 即岩石圈韧性伸展是软流圈上涌 导致地幔和地壳的部分熔融 岩浆作用是伸展构造的诱因主要论点 造山带根带的拆沉作用和热对流夷平作用在地壳均衡反弹的同时 热松弛和热物质补充形成大规模重熔 重熔物质的上升进一步加强浮力反弹 加之侵位侧向应力 形成拉伸应力场 Vissersetal 1993 Plattetal 1993 合理解释 在各种因素导致的拉伸应力场作用下 岩石圈地幔和地壳通过减压或深部热活动发生部分熔融而形成岩浆 岩浆的上涌和对地壳的弱化作用触发伸展构造的发生 需要进一步解决的问题精确定年包括岩体成岩和上升年龄 拆离断层的活动年龄 尤其是后者 准确的时间关系是进一步确定岩浆与拆离关系的关键 地球化学和同位素分析以解释伸展作用中岩浆的形成过程和地幔的作用 从而探讨岩浆的成因机制及其与伸展的关系 地球物理研究高分辨的地球物理资料有助于研究岩体与伸展构造的深部关系 拆离断层变形机制的精细研究运用岩石有限应变测量等方法和手段 进行精细的定量化的构造变形机制分析 确定拆离断层的变形过程 进而其与岩浆作用的关系 5 变质核杂岩与成矿作用 一 构造演化与成矿作用的关系1 矿源 核部通常为太古宙结晶岩系 如小秦岭的太华群的Au 幔源的基性岩墙或岩席 如中条山的Cu Au 2 热源 高地热梯度和核部同构造中酸性侵入活动3 热液系统 下盘基底中的韧性剪切带 形成网络状韧性剪切带 变质水和岩浆水形成还原条件下的热液循环系统 淬取了围岩中的成矿元素并使其沿剪切带迁移 变质核杂岩构造流体系统示意图 多期岩浆活动中心 高热流梯度 环境 两种流体交汇 氧化与还原 流体运移 聚集空间 矿源层 岩 4 容矿系统 沿剥离断层的正向拆离 下盘糜棱岩进入脆性变形域 围压降低 岩石碎裂和扩容 形成低压的张性空间成为矿液的沉淀场所 表现为大量的角砾状 网脉状和脉状矿石沿剥离断层分布 5 递进成矿模式地壳伸展 地幔上隆 下盘岩石接近地表 氧化 还原界面下降的同步 形成叠加矿化和矿床及矿点的集中 实例分析 1 幕阜山变质核杂岩对湖南桃林铅锌矿的构造控制变质核 晚元古界冷家溪板岩和燕山晚期二长花岗岩 剪切带 花岗岩质糜棱岩和绢云或绢云片岩绿泥石盖层 K E红砂岩 矿体沿剥离断层分布 大云山变质核杂岩构造中的拆离断层带发生多次拆离 在不同的拆离断层中都有矿体产出 有三种类型 杜家冲式矿体赋存于杜家冲拆离断层中 韧性剪切带偏上部 上塘冲式矿体赋存于上塘冲一银孔山拆离断层中 是桃林铅锌矿的主要矿体 断山式矿体赋存于官山一断山拆离断层中或上拆离盘 白翌一第三系的红色砂砾岩 中的多米诺式正断层中 1一上白垩一第三系红色砂砾岩 2 绢绿石英构造片岩 3一花岗质糜梭岩类岩石 4 花岗岩 5 矿体 6一拆离断层 桃林铅锌矿拆离断层控矿模式图 矿化类型 角砾状 网脉状 浸染状成矿的遮挡层 断层泥或碎粉岩成矿物质来源 绢云绿泥片岩中的Pb Zn Cu和原岩的比为0 18 0 15 0 08 糜棱岩 花岗岩为0 75 0 76 0 90 含矿热液 据氧同位素为大气水和变质水的混合 2 中条山胡篦型铜矿的构造控制 2 1 是沉积层控还是构造控制 1 构造置换的识别 层理还是片理