游振东
[中国地质大学(武汉)]
1999年,庆祝新中国成立50周年之际,笔者曾著文回顾50年来的中国变质岩石学的进展[1]。进入21世纪,传统的地质学正在转向以“地球系统科学”为核心内容的现代地质学。在全球地质一体化的[2]形势下,中国地质调查局不仅在内地开展了新一轮的1:25万区域地质调查,而且大力在西部地区青藏、新疆等地,开展 1:25万 区域地质调查,对西部一些重要的变质地区,如藏南、昆仑、天山等地区进行了详细的填图,获得了许多珍贵的第一手资料,为我国变质岩石学和变质地质学的研究打下了坚实的基础[3]。本文拟从岩石学学科发展的角度来观察变质岩石学的成就和展望。
一、极端条件下的变质作用
如若从变质岩石学自身发展来看,近10年来极端条件下的变质作用(metamorphism under extreme conditions)研究逐渐受到研究者的重视。所谓“极端条件”是指变质温度、压力等外部因素有异于常规变质作用的范围(即t=250~800℃,p= 1~ GPa)。超高压变质作用、超高温变质作用甚低级变质作用以及冲击变质作用等极端条件下的变质作用,近年来在国内都得到长足的发展。
1.超高压变质作用
在变质地质学中,人们习惯用变质的地温梯度(geothermal gradient)来划分变质作用的类型,超高压变质作用是指地温梯度很低(小于10℃/km)、变质压力大于以上的变质作用,以致在石榴子石、锆石等矿物中能够出现柯石英、金刚石等通常变质岩石中不可能出现的高压矿物。
20世纪80年代以来,在大别山—苏鲁一带发现的超高压变质作用,便是一种极端条件下的变质作用。它以榴辉岩及与之共生的片麻岩中普遍发现超高压标志性矿物——金刚石和柯石英的微细包裹体为特征,成为世界上出露条件最好、规模最大的超高压变质带,引起国内外学者的注意。近10年来的研究证明,此类岩石具区域性分布,西起天山,东延至阿尔金—祁连、东秦岭—大别山—苏鲁,构成横跨中国的“中央构造带”。超高压变质岩石的存在,揭示了陆壳物质可以深俯冲于地幔的深度。为了探索此类不寻常的造山带的深部构造,中国地质科学院地质研究所在国土资源部支持下,自2001年起,在江苏东海实施第一口中国大陆科学钻探(科钻一井),历时4年,终孔深度5000余米。全岩心钻进,加以地球物理等多学科交叉研究,获得了如下成果:大别-苏鲁汇聚板块边界的三维构造、组成及地球物理性质;探索超高压变质作用的性质与年代;探索超高压变质岩形成、折返过程中的地壳动力学与壳幔相互作用;研究地壳和地幔流体循环过程和矿化作用;建立研究地壳动力学和深部大陆地壳演化的长期观测实验室[4]。
超高压变质作用已经成为国际地质科学研究的热点,当前已发现的各个超高压变质地区研究日益深入,不断有新成果涌现;通过实验岩石学等手段探索岩石圈板块俯冲的深度;壳幔相互关系及流体循环等重大科学问题的研究都在深入开展。
2.超高温变质作用(ultrahigh temperature metamorphism)
属于麻粒岩相变质范畴,但不同于一般的麻粒岩的是变质温度大于800℃。以出现假蓝宝石(saphirine)、大隅石(osumilite)等高温矿物为特征。目前在南极、印度等地已有发现,国内仅黑龙江麻山群中有过假蓝宝石的报道。近年来,北京大学与日本Koshi大学 Santosh 合作,对内蒙古孔兹岩带重新进行研究,通过变质矿物组合、流体包裹体特征、独居石、锆石同位素年代学等方面,确定在原先认识的麻粒岩相岩石组合中,发现了如下超高温矿物组合:
假蓝宝石+石英;低Zn/Fe3+尖晶石+石英;高铝斜方辉石+矽线石+石英以及 高温中条纹长石。运用常规矿物温压计,据最新研究假剖面作相平衡模拟,查明该区变质作用的温度可达 1000℃,变质压力约 GPa。峰期变质之后继以近等压冷却过程 而后折返,形成近等温减压的途径。镜下显微构造、矿物反应和相平衡模拟说明岩石经历了逆时针的pT轨迹。
超高温变质矿物中保存有古流体,成分为 CO2,这与岩石中广泛出现无水矿物组合相一致。据独居石、锆石单矿物样品所作的化学和同位素年代学定年,超高温事件年龄为,属于古元古代的高温变质作用,并且发现从西部到东部,超高温变质事件年龄从 变到,显然有变新的趋势。据此,作者推测:内蒙古缝合带中的超高温变质事件,是古元古时期华北克拉通焊合进入哥伦比亚超大陆时,南面的鄂尔多斯陆块与北面的阴山陆块作斜向碰撞和剪刀式的闭合所引起的[5]。
内蒙古超高温变质带的确定,是我国变质地质学的一大进展。
3.甚低级变质作用(very low grade metamorphism)
甚低级变质作用,是指变质温度条件介于成岩作用与低级变质之间的变质作用。利用沸石、黏土矿物、绿泥石等低温变质矿物及其矿物组合,可以填绘出甚低级变质的等变线从而揭示其热构造,这对于碳氢资源远景预测可以起一定作用,因为一般认为:如果地温达到变质作用的范畴,碳氢资源的远景就要大大降低了。
在甚低级变质地区,因为变质温度低,矿物结晶粒度很细,一般岩石显微镜都很难辨识。伊利石结晶度是在甚低级变质地区定量划分岩石变质程度的重要方法,X射线衍射分析是测量伊利石结晶度最有效的方法。1962年以来,西方文献出现了不同的伊利石结晶度指数,如Weaver指数、Weber指数和Kubler指数等。北京大学王河锦,从X射线理论角度,确定出这些指数之间的关系式,改善了伊利石结晶度的测定方法和精度。
我国甚低级变质作用研究薄弱,20世纪90年代末索书田等曾运用甚低级变质的方法[6]研究广西右江的低温金矿床。进入21世纪,我国甚低级变质研究逐渐与油气地质研究相结合,有了显著进展。毕先梅等曾论述极低级变质作用与成矿作用的关系[7]。王河锦、朱明新以层状硅酸盐的结构变化与变质温压条件的关系,如伊利石、绿泥石结晶度,伊利石多型、结晶轴b0。值及应变特征等,分析研究了湖南广泛分布的板溪群及其上的下古生界页岩及川西北三叠系复理石的甚低级变质[8,9]。其中湖南湘东、湘西等地 4个剖面垂直面理应变沿剖面变化,同时用与国际可对比的伊利石结晶度等数据资料,确定中新元古界—下古生界的区域低温甚低级变质温度为250~400 ℃,但变质压力因时代不同而异,中元古界为中压型,新元古界—下古生界为中低压型。这些都加深了地质界对扬子地台这些古老岩石的认知水平。
4.冲击变质作用(impact metamorphism)
陨石撞击地球或其他天体,造成陨石坑,其周围岩石在极高的应变速率(106~109S-1)、瞬时高温(1000~10000℃)、动态高压(10~100 GPa)下产生的变质作用为冲击变质作用。从嫦娥1号等发回的数据解译出的照片可知,月球表面布满了大大小小的陨石坑,地球不同于月球和其他天体,在于其表面有厚约1000km的大气层,所以陨击地球的较小天体,进入大气层后因强烈摩擦而烧毁。所以地球上保留的陨石坑较少,据统计,全球已知的陨石坑有160多个。不少大型陨石坑是世界著名金属矿床的所在地,如加拿大的Sudbury,大多数小型陨石坑被开发成为旅游胜地,如德国南部的Ries、美国亚利桑那州的Meteor Crater[10]。
因为地表沉积物的覆盖,一个陨石坑的确定,需要做大量的研究工作。目前,我国已确定的陨石坑有海南的白沙,是1997年公开报道的[11];辽宁岫岩陨石坑,20世纪70年代就已发现,曾被认为是个旋转构造。经过40年反复研究,最近广州地球化学研究所与辽宁冶金地质公司合作,实施深达307m的科学钻探,在107~149m深度发现了一系列冲击波所产生的冲击效应:石英击变面状页理、含熔体玻璃的多相角砾岩和陨击玻璃等,陨击构造的性质得以确定。该成果 2009年公开发表[12],是我国在冲击变质方面的一大进展。
二、变质岩石学的教学
由于变质岩石学各个领域都获得了长足的进步,我国变质岩石学教学也有很大的进展。表现在:①不少中国学者的研究成果已被国外领先的变质岩石学教科书所采用;②中国地质大学(武汉)率先进行了《变质岩石学》英语教学试点,获得成功。
1.不少国内学者变质岩石学研究成果进入国外的教科书
长期以来国外学者对我国国内研究现状了解甚少,以致在国外出版的《变质岩石学》教科书中引用的普遍是国外学者的成果。近年来随着改革开放的步伐加大,中西方学术交流频繁。现在我国学者的成果渐渐在国外出版的教科书中出现了。
以 2011年Springer-Verlag 出版的 Kurt Bucher 和Rodney Grapes 合作编写的“Petro-genesis of Metamorphic Rocks”(8thed.)为例,就引用了12篇国内学者的成果。
1)吴春明教授2004~2007关于高级变质岩中地质温压计方面的论文有4篇被该书第4章“Metamorphic Grade”所引用。
2)张立飞教授(2003)发表了关于西天山超高压变质岩系深俯冲达150km发生极低地温梯度的组合,白云石反应生成菱镁矿+文石,属于变质岩中的“禁区”。该文被多次引用,该书第3章“变质作用过程”将其作为指定参考文献供读者阅读,在第6章“白云岩和石灰岩的变质”则被列为“Cited Reference”。
3)在第9章“变质基性岩”中还引用了7篇中国学者关于超高压变质的论文。在此就不一一列举。
2.《变质岩石学》的英语教学
国内《变质岩岩石学》的教学一向是作为《岩石学》的一个部分进行的,讲课时数高时达40学时,2001年以后《岩石学》从220学时减至150学时,变质岩更要相应缩减。为了加快我国高等教育与国际接轨,加快专业人才国际化培养,中国地质大学(武汉)地球科学学院,对理科基地班的《变质岩岩石学》课程进行了双语教学的改革,10年来,在桑隆康教授等的努力下,很好地发挥了英国岩石学家Roger Mason的作用,进行英语《变质岩岩石学》教学,克服重重困难,取得良好的成绩,在教育部理科教学评估中得到充分肯定[13]。
Roger Mason教授在教学中除了介绍我国国内典型变质岩产地之外,还详细介绍英国苏格兰的巴罗带、挪威sulitjelma 变质带、英国skidaw花岗岩接触带的接触变质等,极大开阔了学生的视野,深入了解掌握了变质地质学的工作方法。桑隆康与 Roger Mason 合作编著的《变质地质学》也于2007年作为中国地质大学“十一五”规划教材出版,并获得2009年度湖北省教学成果二等奖[14]。
《变质地质学》的问世,《变质岩石学》双语教学的成果,为今后《变质岩岩石学》的教学质量的提高,奠定了良好的基础。
回顾近10年来变质岩石学研究的进展,可以发现:①与解决社会经济发展重大问题相结合,在生产实际中发现问题、解决问题,是变质岩石学进一步发展的原动力;②密切注意学科发展前沿,抓住热点问题,投入研究力量,是提高学科理论水平的必由之路;③加强国际学术交流,开阔研究视野,是保证学科水平、提升国际竞争力的必要手段。
当前我国地质研究正从地质大国向地质强国迈进,加强变质岩石学、结晶岩岩石学、变质地质学的研究,是我国地质科学发展的关键之一。
参考文献
[1]游振东.五十年来中国的变质岩石学.见:王鸿祯主编.中国地质科学五十年.武汉:中国地质大学出版社,1999,144~152
[2]游振东.地质一体化——区域地质研究的新纪元.见:中国地质学会地质学史专业委员会第20 届学术年会论文汇编,2008,70~72
[3]孟宪来.在青藏高原空白区1:25万区域地质调查成果报告会暨“十一五”工作重点研讨会开幕式上的讲话.地质通报,2006,(2)
[4]Zhiqin Xu,Jingsui drilling in the Dabie-Sulu Ultrhigh pressure metamorphic belt,China EOS,Transactions,AGU 22th ,86(8):77~78
[5]Santosh S Tet ultrahigh-temperaturemetamorphism granulites in North China craton:implications for tectonic models on extreme crustal Research,2011
[6]索书田,毕先梅,周汉文.极低级变质作用:以右江中生代构造带为例.北京:地质出版社,1999
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[10]游振东,刘嵘.陨石撞击构造作用的研究现状与前景.地质力学学报,2008,14(1):22~36
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[12]陈鸣,肖万生,谢先德.岫岩陨石坑的证实.科学通报,2009,54:2777~2780
[13]杨坤光,龚一鸣,桑隆康,等.中国地质大学地质学专业主干课程建设与人才培养.武汉:中国地质大学出版社,2012
[14]Roger Mason,Sang Longkang.变质地质学(英文版).Wuhan:China University of Geosciences Press,2007
变质岩区地质构造环境比较复杂,但是变质岩区的地质构造活动和成矿关系十分密切,因此必须对变质岩区地质构造环境开展必要的深入的研究工作,编制变质岩区地质构造图。由于我国区域地质调查工作大部分从20世纪60年代到80年代完成,不同时期填制的地质图对地质特征的认识水平差别较大,因此必须按照新的理论观点对原有的资料进行综合分析,必要时应当开展野外补充调查工作,才能对变质岩区地质构造环境达到一定的认识程度,满足矿产预测工作的基本要求。变质岩区地质构造研究工作方法适用于陆块基底和造山带的构造研究。
一、区域变质作用特征研究
1.变质岩岩石学研究
岩石矿物成分组合、结构构造、矿物形成世代、标型特征、岩石化学特征、地球化学特征、包括微量元素稀土配分等。恢复原岩建造,分析变质作用过程中物质成分的迁移特征。
2.划分变质相带
确定空间分布特征,编制变质相带图。根据变质相带分布特征,分析构造热事件期次及空间分布特征,确定热中心。
3.常见区域变质相矿物组合(据马文璞,1992)
(1)蓝片岩相:高压低温变质作用形成。
发育蓝闪石+硬玉、蓝闪石+绿辉石、蓝闪石+硬玉+石英等特征组合。和绿泥石、多硅白云母、黑硬绿泥石、绿帘石、榍石、钠长石和石英共生。
(2)绿片岩相:重结晶作用早期阶段。
钠长石+绿帘石+石英,原岩为泥质岩中可见多硅白云母、绿泥石、榍石,有时出现黑云母。原岩为基性时可见绿泥石、阳起石、黑硬绿泥石、方解石。原岩为镁质岩石时可见叶蛇纹石、滑石和透闪石。
(3)绿帘石-角闪石相:变质作用中低级阶段,在绿片岩相和角闪岩相间过渡。
钠长石+绿帘石+普通角闪石。
(4)角闪石相,变质作用进入高级阶段。
普通角闪石+斜长石,典型矿物组合和原岩成分有关。
泥质岩:石英+硅线石+黑云母+白云母。
钙质岩:方解石+透辉石+透闪石(+钙铝榴石+黝帘石)
中基性岩:普通角闪石+斜长石+绿帘石+硅线石
镁质岩:透闪石+叶蛇纹石+滑石+直闪石。
(5)麻粒岩相:区域变质作用最高级阶段。典型矿物组合和原岩成分有关。
泥质岩:石英+条纹长石+矽线石+铁铝榴石(+黑云母、蓝晶石)
中基性岩:斜长石+透辉石+紫苏辉石(+石榴石)
钙质岩:方解石+透辉石+镁橄榄石(+方柱石、刚玉)
镁质岩:镁橄榄石+顽火辉石+尖晶石。
二、绿岩地体研究
绿岩带是指分布于太古宙古老陆块中的变质火山岩及变质沉积岩组成的变质地体。对成矿作用关系极为密切。现以绿岩带研究为主,同时对与其相关的花岗质岩石,以及高级变质基底区岩石特征简要介绍如下:
1.绿岩带地体特征
(1)绿岩带地体一般为宽数km至数十km,长数百km的带状或不规则带状地体,形成大量铁镁质矿物,呈向形构造,分布于大片花岗质岩石之中,变质一般为中低变质相,(高绿片岩相-低角闪岩相)。
(2)绿岩带下部层位为变质火山岩系列,主要岩石成分为拉斑玄武岩系列至钙碱性火山岩系列的变玄武岩、变安山岩为主。在火山岩系底部常见超镁铁质岩,有的地区发育有特殊的鬣刺结构,称为科马提岩,我国发现的主要是科马提质玄武岩相似的超镁铁质岩,也有发现科马提岩的报道。火山岩系上部成分为长英质火山岩类,由变粒岩、浅粒岩、云母石英片岩、绢云绿泥片岩等组成。绿岩带上部层位为变质沉积岩系,成分以碎屑岩、泥质岩类为主,有的地区发育碳酸盐类。
(3)构造特征:经历了强烈的多期变形作用,形成复杂的推覆片体,褶皱片体,常见岩浆底辟作用,韧性剪切带发育。经历了多期叠褶,发生强烈的构造置换作用,经常形成等斜褶皱造成的假单斜堆垛岩系。
2.花岗质岩石特征
构成花岗绿岩地体的另一部分主要是花岗质岩石、花岗质岩石分布范围比较广,一般形成时代和绿岩地体形成时代相近或稍晚,主要有片麻状花岗质杂岩体,底辟式花岗质岩基,钾质花岗岩侵入体。
(1)片麻状花岗质杂岩体占花岗绿岩地体中花岗质岩石的主体,岩性由片麻状英云闪长岩、奥长花岗岩、片麻状花岗闪长岩、片麻状二长花岗岩等岩石组成,和绿岩带接触带呈不规则状或过渡变化,岩体内常见绿岩包体。属绿岩带同构造岩浆活动产物。
(2)底辟式花岗质岩基:岩性由花岗闪长岩、英云闪长岩、奥长花岗岩组成、一般是等轴状分布。和围岩界线清楚,边部发育绿岩包体。一般在绿岩带变质-变形早期侵位。
(3)钾质花岗岩侵入体:呈小型长条状、不规则状、岩性为:二长花岗岩、钾长花岗岩等组成。属绿岩带变质变形作用晚期侵入。
3.绿岩带基底构造特征
研究花岗-绿岩地体必然涉及基底构造,称为高级变质区,属于太古宙陆核最古老的地体。变质程度达到高角闪岩相-麻粒岩相。该类地体过去往往和花岗绿岩地体没有严格划开,以“混合岩”处理,随着研究的深入,与花岗-绿岩地体之间存在显著的区别。其特征如下:
(1)“高级区”面积达到几百到上千km2,主要形成大小不等的椭圆形和不规则花岗质岩石构成的穹隆,其中80%以上由花岗岩类组成;由斜长角闪岩等岩类组成的表壳岩,呈包裹体赋存于花岗质岩石之中。
(2)花岗质岩石特征:高级区花岗质岩石岩性一般为灰色片麻岩、紫苏花岗岩组成,按照矿物成分和岩石化学、地球化学特征可以恢复为3种花岗岩:英云闪长岩、奥长花岗岩、花岗闪长岩、称为TTG组合。其主要特征为SiO2含量高,Na2O>K2O,矿物含量以斜长石为主,微量元素,稀土元素特征均反映岩浆深源成因特征。
(3)麻粒岩包体特征:高级区经常发育麻粒岩包体,主要成分由石榴石、斜长石、单斜辉石、紫苏辉石、角闪石、黑云母等组成。低Si,高Al,高FeO,贫Mg、低碱特征。此外,还可见到角闪岩包体由镁角闪石、斜长石、透辉石、黑云母组成。
(4)表壳岩:在高级区残留有面积较小的支离破碎的表壳岩。主要岩性为:超镁铁质岩类,辉石岩、角闪石岩等基性岩类,斜长辉石岩,斜长角闪岩,基性麻粒岩等。中酸性岩类包括中性斜长角闪岩类、斜长变粒岩、浅色麻粒岩类、斜长片麻岩类、变粒岩类、浅粒岩类等。此外有磁铁石英岩类。例图见图2-5、图2-6。
图2-5清原-夹皮沟花岗岩-绿岩带地质图
(据李俊建、沈保丰等,1994)
1.晚太古界绿岩带(清原群、夹皮沟群、和龙群);2.中太古界高级区表壳岩(辉南群、龙岗群);3.晚太古代钠质花岗岩;4.晚太古代钾质花岗岩;5.中太古代钠质花岗岩;6.紫苏花岗岩;7.燕山期花岗岩;8.华力西期花岗岩;9.韧性剪切带;10.断层及推测断层
图2-6清原地区太古宙地质图
(据李俊建、沈保丰等,1994)
1.后太古宙地层及岩浆岩;2.清原群组透由组;3.清原群金凤岭组;4.浑南群石棚子组;5.浑南群景家沟组;6.英云闪长岩;7.花岗闪长岩;8.英云闪长-奥长花岗岩;9.英云闪长质片麻岩;10.花岗闪长质片麻岩;11.奥长花岗质片麻岩;12.紫苏花岗岩;13.燕山期花岗岩;14.华力西期花岗岩;15.钾质花岗岩;16.变质花岗岩;17.粗斑状糜棱岩;18.糜棱岩;19.岩相界线;20.断层及推测断层;21.不整合;22.地理界线
三、变质核杂岩构造
(1)变质核杂岩的概念不同的研究者认识不完全相同。现将描述性特征说明如下:一般指深变质基底构造呈穹状或长垣状出露,形成“背形”构造,周边被盖层环绕基底,由古老深变质岩类(包括变质火山岩、沉积岩和侵入岩)组成,其顶部发育剪切滑脱带。
(2)变质核杂岩一般认为由于深部岩浆上拱而形成,或者由于伸展构造造成岩层减薄,深部基底上隆而形成。反映了深部热动力作用。
四、韧性剪切带
变质岩区控制构造格架,变质作用,岩浆活动的主要构造是韧性剪切带,因此识别韧性剪切带十分重要。韧性剪切带,规模大小不等,大者达数百上千km。某些板块主要边界多受韧性剪切带控制。其主要特征:
(1)韧性剪切带由线性强变形带与其间弱变形断片或岩块相间组成,强变形带主要形成糜棱岩类岩石,发育面理、线理、形成不同强度的线状带。
(2)韧性剪切带形成的构造岩石主要为糜棱岩类,根据其基质动态重结晶程度又可划分为各类由初糜棱岩到糜棱岩、超糜棱岩,直至形成构造片岩、构造片麻岩。高压应力矿物常见有:蓝闪石、硬柱石、柯石英、硬绿泥石、多硅白云母等。岩石中常可见平行面理的条带状长英质细脉、石英细脉等。
(3)韧性剪切带有关的宏观标志:
a.鞘褶皱,一般发育于剪切带强烈剪切部位,拉伸线理与褶皱平行。
b.新生面理:由矿物及矿物集合体定向分布形成面理。
c.拉伸线理:柱状矿物,板状矿物、平行定向,有的矿物颗粒被拉长,如所谓石英“扒丝”。
五、剥离断层
(1)主要指向深部变缓的大规模低角度正断层,向上和高角度正断层联合,剖面上造成部分地层缺失。
(2)上下盘岩石变形有明显区别,上盘以脆性伸展变形为主,下盘为韧性流变变形,发育糜棱岩,下盘岩石变质较深,上盘岩石弱变质或不变质。
(3)剥离断层经常成为不同构造层分界面。地表常常形成类似“飞来峰”和“构造窗”的“残留峰”,“剥离窗”。
六、构造混杂岩带
构造混杂岩带主要发育于不同板块接合带之间,一般长达数百km,宽数km至数十km。特征如下:
(1)不同时代,不同成因岩石互相混杂,包括深海相蛇绿岩、玄武岩、硅质岩、薄层远洋灰岩及陆缘沉积、杂砂岩、砂岩、泥岩类相互混杂堆积。
(2)多相变质岩混杂,可见高压变质岩类如榴辉岩相岩石、发育蓝闪石、硬柱石等应力矿物,有的形成含有柯石英、金刚石等标志矿物的超高压变质带。
(3)地层叠置关系混乱,形成基体和岩块两部分,基体物质一般由千枚岩、板岩、片岩等碎屑物组成,外来岩块由大小不等的包体组成,有榴辉岩、榴闪岩、镁铁质岩、蓝闪石片岩、硅质岩、灰岩、砂岩等等。
(4)有的地区出现低温高压变形变质带和高温低压结晶带并列的双变质带。
七、走滑剪切带
(1)走滑剪切带一般指近直立的断裂面,两侧岩块发生相对水平剪切运动,规模较大,长达上千公里或数千公里,位移达数十至上百km,一般浅部以脆性变形为主,深部以韧性变形为主。
(2)一般分为纵向走滑和横向走滑两类。纵向走滑主要与造山带平行延伸,经常沿地体拼合带发生,横向走滑,贯穿造山带或大陆地块。
八、多期褶皱研究
变质岩区褶皱叠加十分常见,因此应加以判别。一般通过编制岩性图的方法进行判别。根据特殊标志层,在图面上勾绘包络面的地质界线,如果发现异常形态(如穹盆状、弯钩状等),即应加以分析,必要时,通过野外调查寻找转折端,收集必要的面理、线理资料,以确定褶皱期次,以及构造应力场。
叠加褶皱的识别标志:
(1)早期褶皱轴面有规律的再褶皱;
(2)早期褶皱伴生的面理和韧性剪切面有规律地弯曲;
(3)两组不同类型和不同方向的面理有规律地交切;
(4)褶皱枢纽和伴生线理有规律地弯曲;
(5)褶皱位态有规律地倾竖或斜卧;
(6)大型褶皱转折端处存在横卧小褶皱,且大小褶皱轴面正交;
(7)大型褶皱岩层内发育有无根褶皱,香肠构造呈有规律地弯曲并在转折端横卧;
(8)穹隆和构造盆地呈等间距规律分布;
(9)褶皱平面或剖面形态各异,地质界线回曲,甚至呈镰状、耳状、蘑菇状和复杂多样形态。
九、古断裂的判别
(1)新断裂追踪,迁就古断裂;
(2)断层岩重新挫碎,成分复杂,结构构造被改造,新老断层岩共存。
(3)断层标志多样化,发育多向擦痕,断层角砾岩透镜体化等;
(4)多期次侵入岩体共存于断裂带中或与其成生联系有关的同一构造体系中;
(5)新断层重接、斜接、反接、截接古断裂。
以上第(二)、(三)、(四)、(五)、(六)、(七)、(八)、(九)等部分的内容根据傅昭仁、蔡学林(1996)。
十、变质岩区地质构造图的编制
例图见图2-7。
图2-7豫西秦岭群构造地质图
(据刘国惠、张寿广等,1993)
1.白垩系;2.上三叠统;3.上古生界;4.下古生界;5.秦岭岩界;6.大理岩;7.片麻岩;8.中生代花岗岩;9.古生代或元古宙花岗岩;10.闪长岩;11.超基性岩;12.韧性剪切带;13.构造混杂岩;14.片(面)理;15.断层;16.推覆构造
(1)根据区调资料详细收集变质岩岩石学资料。
(2)编制变质相带图,根据变质相以及原岩建造划分不同矿物组合的相带。
(3)太古宙变质岩区划分高级区及花岗-绿岩地体。
(4)进行构造解析工作,分析区域构造变形特征、判断构造组合:剥离断层及滑脱断层系、变质核杂岩构造、堆垛层构造,构造混杂岩带、韧性剪切带、韧性走滑构造。并在图面上加以表达。
(5)变质岩地质构造图的内容
a.岩性组合及产状分布;
b.变质相带界线;
c.由岩性层表示的褶皱构造;
d.伸展、收缩、剪切等大型构造组合,包括变质核杂岩构造、韧性剪切带、韧性走滑构造、剥离断层及滑脱断层系、堆垛层构造、构造混杂岩带等;
e.片麻理、片理等区域性面理构造;
f.岩浆侵入体;
g.不同变形特征的构造群落分区界线;
h.太古宙变质岩区应表示花岗绿岩地体。
(6)编写说明书。
岩质边坡是全部由岩体组成的边坡(土质边坡全部由土体组成)。《建筑边坡工程技术规范》适用于高度在30m以下的岩质边坡。而高于30m则称为高边坡。讲边坡的特征主要是研究边坡的变形、破坏以及稳定性分析。相较于土质边坡经常发生的坡面局部破坏和整体性破坏,岩质边坡的变形是指边坡岩体只发生局部位移或破坏,没有显著的滑移或滚动,不致引起整体失稳。而岩质边坡的破坏则是岩体以一定速度发生较大位移的现象(如,整体滑动、滚动和倾倒)。1.岩质边坡破坏的基本形式可概括为松动、松弛张裂、蠕动、剥落、崩塌、滑坡等。2.影响岩质边坡稳定性的因素主要有 岩体类型、地质构造、岩体结构(有时是决定性的影响)、水文条件、风化作用、人类活动等(1)岩体类型:岩石边坡的稳定性与构成边坡的岩石类型有较为明显的关系,一般:岩浆岩比沉积岩强,由沉积岩变成的变质岩较原岩强,单一岩比复杂岩石稳定,颗粒细的较粗的稳定,块状较片状稳定。(2)地质构造:区域地质构造复杂、褶皱较强烈、大的断裂带发育、地震等新构造运动活跃的地区,边坡稳定性差。(3)岩体结构影响:岩体结构对稳定性的影响有时是决定性的。沉积岩、副变质岩中存在的层理面,当岩层产状与边坡一致时,常成为岩石边坡破坏的滑动面。(4)水的影响:一是软化、侵蚀,二是对边坡的冲刷、冲蚀。(5)风化作用:使岩体强度减小,边坡稳定性降低;(6)人类活动:不适当开挖、植被破坏、地表或地下水动力条件的人为改变,都可能造成边坡破坏。好了,就敲这些吧。顺便查的资料,共同进步。
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