①韧性剪切带类型;②韧性剪切带产状;③韧性剪切带规模;④褶皱构造类型;⑤褶皱产状;⑥褶皱规模;⑦叠加褶皱;⑧穹窿构造;⑨断裂构造类型;⑩断裂构造特征;(11)断裂构造产状;(12)断裂构造规模;(13)断裂构造力学性质;(14)断裂构造运动方式;(15)断裂构造活动期次;(16)断裂构造空间组合;(17)构造蚀变带;(18)片理化带;(19)面理构造类型;(20)面理构造特征;(21)线理构造类型;(22)线理特征;(23)构造置换;(24)蛇绿岩带类型;(25)蛇绿岩带特征;(26)构造混杂岩带类型;(27)构造混杂岩带特征;(28)混合岩化构造;(29)变形构造序次;(30)变形与变质作用关系。
(一)韧性剪切带研究(二级要素之1~3)
韧性剪切带是地壳中、深构造层次的剪切、应变带,是岩石在塑性状态下发生连续变形的狭长高应变带。剪切带内变形状态从一盘穿过剪切带到另一盘基本上是连续的,不存在明显的不连续面,带内的变形和两盘的位移,主要是由岩石的塑性流动或晶内变形完成的。带内岩石变成具明显定向组构的糜棱岩系列的构造岩。韧性剪切带作为深部地壳中的构造薄弱带,通常表现为线形热液蚀变带、退变质带、线形构造岩浆带和成矿带(许志琴,1987;王惠初等,2003)。
1.韧性剪切带类型
根据韧性剪切带的产状、指向标志和应变类型通常可以将将韧性剪切带划分为走滑韧性剪切带(韧性平移断层)、滑脱韧性剪切带(韧性正断层)和推覆韧性剪切带(韧性逆冲断层)。
走滑韧性剪切带:产状近直立,运动方向近水平的韧性剪切带。
滑脱韧性剪切带:产状倾斜,运动方向为上盘向下滑移为主的韧性剪切带。
推覆韧性剪切带:产状倾斜,运动方向为上盘向上逆冲为主的韧性剪切带。
2.韧性剪切带产状
收集韧性剪切带中的各种产状数据,包括走向、倾向和倾角。收集研究确定产状的剪切面理产状、拉伸线理的产状(侧伏向及侧伏角)、“a”型褶皱(或鞘褶皱)和“S-C”组构等剪切指向标志。
3.韧性剪切带规模
韧性剪切带规模可大可小,大型韧性剪切带往往是重要的大地构造边界。主要描述韧性剪切带的延伸长度、宽度、宏观展布和组合特征。一些韧性剪切带宏观上经常由多条强弱不同的变形带平行或网结状排列构成。
此外,还应研究韧性剪切带的形成条件和特征。依据韧性剪切带的形成构造层次(形成深度)通常将其划分为绿片岩相韧性剪切带和角闪岩相韧性剪切带。麻粒岩相韧性剪切带因变质重结晶作用强烈而不易识别。
不同构造层次形成的韧性剪切带表现形式不同,可以从剪切面理的类型、新生变质矿物组合、不同矿物的碎斑结构以及线理和褶皱的形态判断韧性剪切带形成的大致深度和变形变质条件。不同构造层次韧性剪切带的主要特征见附录6-B。
描述韧性剪切带内部晚期脉体发育特征和热液蚀变类型,尤其注意绿片岩相韧性剪切带中的热液蚀变作用。
(二)褶皱构造研究(二级要素之4~8)
1.褶皱构造类型
褶皱类型多种多样,地质调查工作中通常根据褶皱形态将褶皱大致划分为背斜(背形)、向斜(向形)、倒转褶皱、平卧褶皱和倾竖褶皱等褶皱类型。常见的褶皱构造类型及特征参见附录6-B,具体划分及图例详见GB958—99。
(1)背斜(背形)构造
两翼产状向外倾,且层序向外变新;如不能判别地层层序称之为背形。
(2)向斜(向形)构造
两翼产状向内倾,且层序向内变新;如不能判别地层层序称之为向形。
(3)倒转褶皱
两翼产状一致。根据形态也可分为倒转向斜(向形),倒转背斜(背形)或紧闭同斜褶皱等类型。
(4)平卧褶皱
两翼紧闭,轴面和枢纽产状平缓。
(5)倾竖褶皱
两翼产状直立,枢纽陡倾(>60°)。
2.褶皱产状
描述褶皱轴面产状(轴面倾向和倾角)、褶皱枢纽产状(枢纽倾伏向和倾伏角)、轴迹展布特征,对一些大型复杂褶皱应记录有不同部位的产状。
根据褶皱变形面和轴面(劈理面)的交切关系、褶皱层中次级褶皱构造形态,推断大型褶皱构造的转折端位置。
3.褶皱规模
主要描述卷入褶皱的岩层,褶皱轴迹延伸长度,褶皱端的形态和大小,复式褶皱及其次级褶皱特征。
变质岩区的大型褶皱往往是复式褶皱,描述褶皱时还要注意露头所处复式褶皱的部位和复式褶皱的组合形式。
4.叠加褶皱
是指早期褶皱形成后又遭受了后期较强烈褶皱的叠加。叠加褶皱研究是中浅变质岩区构造解析的一项重要内容,通过露头解析和较大比例尺地质图的图面分析可以了解叠加褶皱样式;在深变质地区早期构造形迹不易保存,显示的往往是最后一次强烈变形变质的构造形迹。
在中浅变质地区,褶皱序次的识别是叠加褶皱研究的重要手段,可以更好地了解褶皱构造对成矿的控制作用。区分褶皱序次(期次)的主要识别标志是:早期褶皱(又称层理褶皱),是指由原始层理为变形面形成的褶皱,其轴面片理即为早期片理(S1);晚期褶皱(或称片理褶皱),是指由片理为变形面形成的褶皱,其轴面片理为褶劈理(S2)。在一些强烈变形地区,晚期片理褶皱之上还可能叠加更晚的片理褶皱,此时应根据矿产预测需要进行进一步的构造解析。
叠加褶皱的研究应查明两期褶皱的枢纽和轴面的相互关系及宏观展布特点。
5.穹窿构造
穹窿构造可以是岩浆热穹窿也可以是变质核杂岩穹窿,岩浆热穹窿往往是重要的成矿控矿构造。
穹窿构造也是早前寒武纪变质岩区的一种重要构造形式。在早前寒武纪变质区常见花岗质片麻岩(TTG片麻岩或花岗片麻岩)构成核部,变质表壳岩呈紧闭褶皱形式绕其分布,一些早前寒武纪的变质矿床往往受这些穹窿构造的控制。
穹窿构造研究主要查明穹窿构造的物质组成、展布形式、规模和产状,查明不同岩石单元之间的构造滑动带以及与穹窿构造相关的环形和放射状断裂构造。
(三)断裂构造研究(二级要素之9~17)
地壳中岩石(岩层或岩体),特别是脆性较大和靠近地表的岩石,在受力变形达到破裂程度时,其连续性和完整性就会遭到破坏,产生破裂和错动,总称为断裂构造(地球科学大辞典,2007)。
1.断裂构造类型
通常根据断裂岩块相对位移的程度,把断裂构造分为节理和断层两大类。本次研究内容主要是断层,对发育的节理也应收集和分析。
断层是岩石在应力作用下发生破裂,并在被破裂的两个岩块之间产生相对位移的不连续面,位移方向平行于不连续面。依据断层产状和断层性质通常将断层简单地划分为正断层、逆断层、左滑断层、右滑断层、斜滑断层和推覆断层等。常见的断层类型及其主要特征见附录6-B,具体划分及图例详见GB958—99。
2.断裂构造特征
主要描述断裂切割的岩石填图单位、断裂的产状和规模、断层两盘的岩石组成、断裂对地貌的控制和改造作用、断裂构造岩特征、断裂两侧次级构造特征,断裂带的破碎程度和蚀变类型、断裂带内的岩脉和基性-超基性岩浆活动等。
3.断裂构造产状
包括断裂面产状和断层面上擦痕、阶步和张裂纹等产状。一些多期活动断裂或推覆断裂,断裂产状往往变化较大,不同部位都应有产状控制。
4.断裂构造规模
一般是指断裂构造的延伸长度和断裂带的宽度。研究工作中主要描述断裂长度、断裂带宽度,并推测断裂深度。一些大型断裂带往往由多条断层构成,且具有多期活动性。断裂带宽几米至数百米,大型断裂带宽可达数十千米;断裂带长度,短者以米计,长者以千米计,最长可达数千千米。断裂带两侧的岩层或岩体,一般都发生显著或巨大的相对位移,位移量有大有小,小者仅几至几十厘米;大者可达数十千米,甚至累计以百千米计。
5.断裂构造力学性质
断裂是在一定的地质应力作用下产生的,而地壳内岩石所受的应力包括张应力、压应力和扭(剪切)应力,但更多的时候是张应力兼扭应力和压应力兼扭应力。因此,根据断裂的力学性质可以把常见的断裂性质分为张性、压性、扭性、张性兼扭性(张扭)、压性兼扭性(压扭)等五种,具体划分及图例详见GB958—99。
研究内容包括断裂两盘岩石填图单位、断裂带中的构造角砾岩、构造透镜体、岩脉、片理、牵引褶皱、应变矿物、擦痕和运动方向等。
(1)张性断裂
断层面一般较粗糙;断裂带较宽或宽窄变化悬殊,其中常填充构造角砾岩,如尚未完全胶结,常形成地下水的通道;沿着断层裂缝常有岩脉、矿脉填充。正断层多属于张性断裂。
(2)压性断裂
断层面的产状沿走向、倾向常有较大变化,呈波状起伏;断裂带中破碎物质常有挤压现象,出现片理、拉长、透镜体等现象;断裂两侧岩石常形成挤压破碎带,为地下水运移和储集提供了有利条件,而断裂带本身由于挤压密实,反倒形成隔水层;断裂两盘或一盘岩层常直立、或呈倒转褶皱、牵引褶皱;断层带内常产生一些应变矿物(受压受热重结晶)如云母、滑石、绿泥石、绿帘石等,并多定向排列。逆断层多属于压性断裂。
(3)扭性断裂
断层面产状较稳定;断层面平直光滑,犹如刀切,有时甚至出现光滑的镜面;断层面上常出现大量擦痕、擦沟等;断裂面可以切穿岩层中的坚硬砾石和矿物;断裂带中的破碎岩石常碾压成细粉,出现糜棱岩,有时也出现一些应变矿物如绿泥石、绿帘石等。平推断裂多属于扭性断裂。
(4)张扭性断裂
自然界纯张纯压的断裂,事实上并不多见,而是多少带一些扭动。如某些上盘沿着断层面斜向往下滑动的正断层,即带有张扭性质。如果走向断距大于倾向断距,可过渡为真正的扭断裂。这种断裂具有张性和扭性断裂的特点,断层面上常显示上盘斜向滑动的擦痕,断裂有时呈雁行状排列。
(5)压扭性断裂
上盘沿着断层面斜向往上推动的逆断层,带有压扭性质。如果走向断距大于倾向断距,便向着扭断裂过渡。这种断裂具有压性和扭性断裂的特点,断层面小范围内显示光滑平直,大范围内常呈舒缓波状;断层面上斜冲擦痕和小陡坎(阶步)发育;其他特点多与压性断裂相似或相同。
此外,由于露头和判断依据不足等原因,还有少量力学性质不清的断裂。
6.断裂构造运动方式
根据断裂两盘相对位移的关系,判别断裂构造的运动方式。判别断裂构造运动方式的主要标志有:断裂两盘错断地层的新老关系,断裂两盘岩层的牵引褶皱,断层面上的擦痕和阶步,断裂两盘的羽状节理,断裂两侧的不对称小褶皱,断层角砾岩的组成和性质,断裂带内片理与主断层面的交切关系等。主要方式包括:逆冲、正滑、左行走滑、右行走滑、左行斜冲、左行斜滑、右行斜冲、右行斜滑、运动方式不清等。
7.断裂构造活动期次
利用断裂与地层、岩体、岩脉的关系和断裂之间错断关系等,可以判别断裂的时代及活动期次。因此,研究内容应收集与整理上述证据。
对多期活动断裂,需查明多期活动的运动学特征,突出表示对区域构造影响较大或是有利于成矿作用的断层。分析不同期次断层的切割关系(形成序次)。
8.构造蚀变带
构造蚀变带是断裂构造的一种表现形式,指沿岩石中的构造薄弱带有热液或流体活动而使岩石发生了蚀变作用。构造蚀变带往往是成矿构造带。
工作中应充分收集构造蚀变带的产状、构造蚀变带的宽度和延伸长度、蚀变带沿走向和倾向上的变化规律、蚀变类型等资料。
9.片理化带
片理化带是指岩石中发育一组密集的平行的裂开面(或潜在的裂开面),并在裂开面上有新生矿物定向排列。沿片理化带常有热液活动,片理化带一般中间片理化强烈,往两侧逐渐减弱。
片理化带的研究内容包括:片理化带的产状、规模、性质、脉体和热液蚀变等特征。
(四)面状构造研究(二级要素之18~19)
1.面理构造类型
变质岩中的面状构造通常可以划分为原始层理、片理(板劈理、千枚理)、片麻理、褶劈理、破劈理(节理)和糜棱面理等类型,不同变质程度和不同变形强度的岩石中面理的类型和发育程度明显不同。各种面状构造的识别标志见附录6-B。
2.面理构造特征
收集变质岩中各种面理构造的产状,描述面理中的新生矿物、面理密集程度、面理与其他构造的关系,查明不同期次面理构造的序次和交切关系。
各种面理构造的特征描述和研究内容见附录6-B。
(五)线理构造研究(二级要素之20~21)
1.线理构造类型
线理构造一般可划分为拉伸线理、矿物线理(矿物集合体线理)、交面线理、皱纹线理、石香肠构造、窗棂构造等类型。线理的主要类型及特征见附录6-B。
按构造性质可归纳为“a”线理和“b”线理,前者包括拉伸线理、矿物线理(矿物集合体线理)以及“a”型褶皱或鞘褶皱,后者包括交面线理、皱纹线理、杆状构造、石香肠和窗棂构造等。线理构造通常可以反映区域构造的运动方向。
2.线理特征
充分收集各种线理构造的产状、新生矿物、线理构造的相互关系,分析线理形成的构造应力场。
(六)构造置换分析(二级要素之22)
构造置换是构造叠加的一种表现形式,由于强烈的变形作用导致先存面状构造被后期新生面理改造。可以表现为褶皱变形的不断加强,由开阔褶皱→紧闭褶皱→无根钩状褶皱→强制片理带;也可以表现为褶劈理发育程度和变质分异加强的过程(参见教科书中褶劈理形成演化的6个阶段);变质岩区的韧性剪切带也是构造置换的一种形式。
构造置换主要描述路线上变形强度的变化、新生面理的发育程度、小褶皱的形态。通过连续剖面观察结合显微构造特征分析构造置换的性质和强度。
(七)蛇绿岩带和构造混杂岩带研究(二级要素之23~26)
1.蛇绿岩带的类型和特征
蛇绿岩是一套残留的洋壳岩石组合,是确定板块缝合带的重要标志。完整的蛇绿岩组合应包括变质橄榄岩、堆晶杂岩、基性岩墙群、枕状熔岩和远洋硅泥质沉积物,有时出现斜长花岗岩。造山带中蛇绿岩往往只保存了蛇绿岩组合中的3~4个组成部分(张旗等,1995;2000;赖绍聪,1996)。
蛇绿岩的分类多种多样,目前较常采用的是Pearce(1984)的分类方法,将蛇绿岩分为MORB型(洋脊型)和SSZ型(岛弧型)。两种蛇绿岩的主要特征如下。
MORB型蛇绿岩:地幔橄榄岩主要为二辉橄榄岩,富lA、Ca;与之相关的堆晶岩为斜长石型,为橄长岩+辉长岩组合(PTG组合),辉长岩一般富Ti;熔岩具MORB特征;εNd(t)值高。
SSZ型蛇绿岩:地幔橄榄岩多为方辉橄榄岩,通常贫Al、Ca;与之相关的堆晶岩为单斜辉石型,为辉石岩+辉长岩组合(PPG组合),辉长岩一般贫Ti;熔岩具IAT特征;εNd(t)值低且变化大。玻安岩的存在是鉴别SSZ型蛇绿岩的重要标志。
研究内容包括蛇绿岩带产状、规模、岩石组合、岩石类型、矿物成分、结构构造、岩石地球化学性质和同位素年龄,注意收集蛇绿岩带与其他相关岩石(如蓝片岩、榴辉岩)的关系(刘良,1996b)。
2.构造混杂岩带类型和特征
构造混杂岩是由不同性质甚至不同时代的构造岩块和基质组成的地质体,往往被认为是板块缝合带存在的标志。一般长达数百公里,宽数公里至数十公里,主要特征有:
1)不同时代,不同成因岩石相互混杂,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(Coleman R.G.,1965;Yang,J.J.,1993)。
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。
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。
构造混杂岩的研究内容包括构造混杂岩带产状与规模,构造岩块(片)和基质岩性、岩相、时代、原始位置和相互关系,与上覆和下伏地层接触关系和产出构造位置等,追溯其变质变形与演化历史,为恢复造山带三维结构和揭示造山带形成机制、大地构造演化历史及成矿地质背景提供有关基础资料(殷鸿福等,1996,1998;张国伟等,2001)。
(八)混合岩化构造研究(二级要素之27)
混合岩化地区的构造往往表现出塑性变形特点。应收集混合岩化变质岩中脉体的物质成分、脉体形态和规模、脉体的密集程度、脉体与基体之间的比例关系、脉体的流变特征等资料,分析脉体的性质(原地重熔淡色脉体、变形分异脉体)。
(九)变形构造序次及其与变质作用的关系(二级要素之28~29)
1.变形构造序次
变形构造序次体现在两个方面,一是多期变形地区不同构造旋回形成的构造形迹的先后关系,二是同一构造旋回不同构造幕形成的构造形迹的先后关系。前者主要通过不同构造层之间的压盖关系和断层的交切关系来判别先后顺序,后者则主要依据褶皱的叠加关系、面理的交切关系来判断先后顺序(房立民等,1991)。对变质岩区综合研究工作,应分析和研究各类构造与区域构造之间的时间关系和空间配置关系。
2.变形与变质作用的关系
在变质变形作用或造山作用过程中,变质作用与变形作用多不同步。如在造山作用过程中,变质作用峰期往往晚于变形作用峰期。
变形与变质作用的关系研究通常要结合显微构造研究,依据矿物生长与叶理(片理或劈理)的相互关系、变斑晶矿物与叶理的关系(包括变斑晶内部包体组构和晶外叶理之间的关系)判别不同变质矿物生长顺序及其与构造面理的先后关系。相对于某一特定的变斑晶矿物而言,可以是前构造期生长、同构造期生长或构造期后生长。变形和变质作用关系研究有助于了解成矿作用究竟与那一种地质作用关系密切(贺同兴等,1988)。
在研究变形与变质作用过程中应综合分析区域构造作用和区域变质作用的相互关系,恢复热构造演化过程及其与成矿作用的内在联系(郝国杰等,2004,2005;陆松年,2002,2003,2004,2006)。