文档介绍：第九章变质岩区的构造研究
变质岩是三大岩类之一,在地壳上分布广泛,特别是前寒武纪区域变质岩,出露面积几乎占大陆17%,其中蕴藏着十分丰富的矿产。因此,鉴定区域变质岩的古构造型式,研究各级构造对矿床、矿带的控制是一项重要的任务。另一方面,地球科学的许多重大问题,如上地幔的结构、深层岩石的构造变动、地壳和大陆的演化等,都同变质岩区的地质构造研究有着密切的关系。所以,变质岩区的构造研究已成为地质构造学家瞩目的课题之一,也是近年来构造地质学中发展较快的领域之一。
第一节变质岩区的构造特征
长期以来,对变质岩区构造的认识一直存在着两种对立的观点。一种观点认为,变质岩区,特别是古老的深变质岩区的构造,比沉积岩及火山岩区的构造简单得多,多呈平缓褶皱,或是巨型单斜构造。露头上看到的那些复杂多样的小型褶皱,并不反映构造主体的实质。另一种观点则认为,变质岩区的构造不仅形态和方位极其多样,而且往往是多期变形的产物,它的形成和演化比沉积岩和岩浆岩区的构造复杂得多。变质岩区构造之所以比沉积岩、火山岩区的构造复杂,主要是因为它的形成和演化总是同地壳中各种构造-热事件密切地联系在一起,并在构造-热事件过程中产生了一系列新生的与变质作用有关的构造。
一、变质岩区构造的基本特点
变质岩区构造有如下几个特点。
(一)区域变质期构造是深构造层次的产物
变质岩区的区域变质构造主要是深构造层次的变形。所谓构造层次是指特定变形幕中,由于构造环境的差异,导致岩石变形具有一定的相对层次性(图9—1)。不同的构造层次分别显示不同的主导变形机制。其中
,深层次的构造出现于流劈理上限界面以下。在该处,由于地壳位于高温、高压环境,岩石的韧性已大大提高并处于固态流变状态。这时岩层层理将随构造层次的加深愈来愈丧失其主运动面的地位,引起广泛的被动褶皱作用和准弯曲褶皱作用。就是先存的强硬岩层,在平均韧性全面提高的条件下,也会发生强烈的弯曲,构成复杂的紧闭褶皱,甚至形成两翼紧贴的平卧褶皱,在整个变质岩系中构成“褶叠层”(图9—2)。
随着岩石进入更深层次,岩石的变形也越与中高级变质作用、混合岩化及深熔作用交织在一起。结果,不仅形成了区域性片麻理,而且产生大量混合脉岩构成的各式各样的肠状褶皱(图9—3)。
变质岩区韧性变形表现在断裂上,即形成韧性断层。这种变形引起变质岩区出现狭窄的片理带、变晶糜棱岩化带(图9一4A)、顺层韧性剪切带(图9一4B)、两种截然不同变质相带的接触带(图9—4C)、以及狭窄的高于正常的混合岩化带(图9一4D)等等。
当然,在变质岩区漫长的构造发展历史中,同一变形变质体在各次变形幕中所处的构造层次是各不相同的,因而在同一地质体当中,必然会出现多层次的构造特征,表现为多种变形机制形成的构造叠加和多种环境下产生的构造形迹的多相共存。当先存的深层次变质构造进入地壳浅部构造层次以后,构造环境发生了变化,温度、压力相应降低,构造变动也相应转为以弯褶皱为主。如果进入浅层次,则出现大量脆性断裂。变质岩层从深构造层次到浅构造层次,构造变形大都会具有塑性递降的规律。
(二)广泛出现新生的变质构造
在构造-热事件过程中,由于变质和变形的共同作用,强烈地改造了原岩的构造面貌,并在变质、固态流动的过程中产生一系列新生的面状和线状构造,如劈理、片理和线理等等。因而在变质岩石中出现残余构造和新生构造的共存和组合。所谓残余构造,是指原生或前期构造经变形和变质作用改造仍然残存其原来特征的构造;新生构造,是岩石变质变形作用的产物,它具有如下两方面的特点。
,其空间排列和分布的规律性往往比原生构造的规律性更明显,因而在一定区段内具有统计上均匀分布的优选方位。
,而且影响到岩石和矿物内部,使变质岩石内部的组成和组构发生明显的变化,造成了新生面状和线状构造与变形矿物内部粒子排列的一致性;同时,也造成了新生面状和线状构造与其同期形成或紧跟着形成的矿物共生组合之间存在着变质与变形的依存关系。
(三)多期变形变质作用的改造
变质岩区的构造一般都经历过多期变形和变质。前寒武纪的古老变质岩,至今已经历了十几亿以至二、三十亿年漫长的地质历史,经受到多次不同程度的变形和变质作用的改造。即使在较年青的造山带中的变质岩,也常因在一个大的构造旋回中受到多次变形的影响,结果不同世代、不同格局和不同样式的构造相互叠加,造成复杂的交叉干扰图像。
图9—5是一幅两期变形作用的变质岩区构造图。轴向北西的一套褶皱叠加在轴向北东的一套紧闭褶皱之上。在图的东北部,乍看似乎是一套走向北西的单斜岩层,但详细工作确定,其实质是晚期北西向褶皱的片理掩蔽了早期北东向褶皱,西部的晚期构造不太强烈,所以仍