拆离断层系统和核杂岩的模拟模式

伸展的脆-韧性地壳内的拆离断层系统的模拟实验表明,韧性层内穹状核杂岩的抬升,要求剪切必须位于一个侧向不均匀的韧性层内的柔软内核之上。盖在韧性硅酮上的侧向均匀砂层模型的重力扩展,形成了掀斜断块的均匀变形。我们的模式系统再现了在自然界观察到的拆离断层的经典特征。伸展系统主要由一个凸面向上的主拆离断层和至少一个犁式调节断层组成,在核杂岩上升期间,该犁式断层促使下盘连续变陡。所有断层在初始都是高角度正断层,在伸展作用期间旋转而成为低角度断层。     

岩浆活动是否影响低角度正断层作用

人们很早就认识到,美国科迪勒拉西部经历强烈伸展作用的地体普遍发生了同伸展期岩浆作用。岩浆侵位对围岩的局部应力场能产生重要影响。由于断层上盘的重量造成低角度断层上正应力增大,使这类断层运动越来越难以发生;但是主应力方位偏离垂直和水平方位时,将易于形成低角度断层面。作者认为,当中地壳岩浆膨胀速率大于区域伸展速率时,地壳内的水平应力将会增加,并使主应力的大小和方位发生变化。均衡力与持续的岩浆活动的共同作用,可以形成科迪勒拉西部变质核杂岩内常呈背形或穹窿的拆离面。随着正断层作用的进行,岩浆的热软化作用使中地壳均衡效应趋于活跃。     

造山期后盆岭伸展作用的运动学模式

拉夫特里弗(Raft River)伸展剪切带出露于阿尔比恩(Albion)-拉夫特里弗-克劳斯克里克(Grouse Greek)变质核杂岩中.韧性变形的研究表明,这个伸展剪切带与第三纪加厚的科迪勒拉地壳晚造山期塌陷作用造成的地壳伸展作用相对应.纯剪和简单剪切混合产生的递进变形形成沿剪切带的复合应变型式.我们提出了一个数字运动学模型,它能反映脆性伸展的上盘岩石与未变形的下盘岩石之间由伸展量不同而引起的沿剪切带的应变变化情况.关于造山后期地壳伸展作用假说必须包括韧性下地壳中弥漫的均匀伸展和流动以及中、上地壳中局部的伸展剪切带.     

挪威西部Sunnfjord Staveneset地区加里东期挤压构造和造山晚期伸展构造

研究区位于挪威西部,是Kvamshesten伸展剥离断层带(KDZ)上盘的一部分。KDZ下盘为含榴辉岩的下地壳岩石,上盘是一套前寒武纪基底-盖层对组合。盖层由志留纪大陆边缘沉积物,一套志留纪仰冲混杂岩和一套晚奥陶世蛇绿岩以及泥盆纪Kvamshesten盆地沉积物组成。盆地沉积岩系与前泥盆纪岩石为不整合沉积接触关系。蛇绿岩仰冲和加里东期Scandian造山运动发育一套绿片岩相条件下的倒向SE的挤压构造。随着造山垮塌的开始,中上地壳形成了伸展剪切带,使挤压剪切带与组构重新活化,继承性组构的运动方向逆转,从上盘向SE运动转为向NW向运动,区域伸展构造叠加在挤压构造之上。Staveneset地区造山垮塌早期阶段的主要构造特征是,不对称向西倾倒褶皱使主期挤压叶理发生反向褶皱作用,和混杂岩带中沿软弱岩层的NW和W向剪切和半韧性断裂。挤压组构与最早伸展组构之间不存在变质间断,然而,伸展构造发育在脆性逐渐增强的条件下。泥盆系沉积在Kvamshesten剥离断层上盘的一套岩石之上,该剥离断层在晚志留世—早泥盆世时就已经历了显著的伸展变形和构造剥露。直到现在,在讨论泥盆系盆地形成的构造控制作用时,大多忽略了西挪威伸展剥离断层上盘伸展变形的作用。     

西班牙中央山系中的剥离断层作用和晚古生代低温热液银—贱金属矿化

在西班牙中央山系东部,晚海西期热液活动导致了低温热液银-贱金属(Pb-Zn-Cu)矿脉的形成。在海西期造山运动期间,中伊比利亚地壳被压缩变厚,由晚海西期块状花岗岩侵入体加热、弱化,然后变成超厚。接着,由于岩石圈规模的低角度剥离断层作用,使中伊比利亚地壳隆起带发生伸展性断裂。剥离系统经历了构造剥蚀、均衡回弹和上隆作用,演变成与美国盆岭区十分类似的伸展区。在伸展期间,产生了安山岩火山作用和热液活动,包括低温热液型热液对流系统,这些系统沿横切Hiendelaencina变质核杂岩的断裂淋滤、搬运并沉淀银和贱金属.     

深成作用与变质核杂岩的成因

变质核杂岩的形成可能是由大陆伸展期间的深成活动引起的。韧性变形脉冲在由侵入的深成岩体、岩床或岩墙的热导入所引起的短期热事件期间已经发生。这种侵入作用可能是变质核杂岩构造剥蚀期间下盘差异抬升的根本原因。据~(40)Ar/~(39)Ar视年龄推断的快速冷却在岩浆到达期后可能已经发生,而并非快速侵蚀或者构造剥蚀的结果。~(40)Ar/~(39)Ar视年龄的不均匀性可以由形成于岩床(或岩墙群)的热晕内地壳浅层次的变形糜棱岩的快速冷却解释。在这种情况下,很清楚等温减压轨迹实际上可以连接在岩浆活动期以及期后的瞬变矿物生长记录的p-T点。     

加利福尼亚Mojave沙漠中部伸展糜棱岩中的体积损失、流体流和应变状态

加利福尼亚Mojave沙漠中部变质核杂岩中糜棱岩成分的改变说明,沿Watcrman Hills剥离断层分布的糜棱岩形成过程中伴随着大量的体积损失(20%～70%).强烈的硅质亏损和通常不活动元素的显著活动性表明,糜棱岩化过程中流体/岩石比值很大,这可能是连结近地表与中地壳蚀变状态有关的多通道热液对流的结果.糜棱岩化过程中石英的溶解表明,流体相对于硅是不饱和的,因此不会是岩浆源的或原生的.剪切带中大量的体积损失本应引起视压扁应变,然而整个核杂岩中的糜棱岩,包括记录体积损失很大的糜棱岩都显示为收缩应变.这种矛盾现象提出了剪切带模式对科迪勒拉变质杂岩是否适用的问题.     

西班牙加利西亚华力西造山带中逆冲断层、伸展断层与花岗岩侵位之间的构造关系

Hombreiro深成岩体位于西班牙华力西构造带北部,是同构造期侵位的花岗岩.我们从岩体内获得了新的构造和岩组资料.该深成岩体表现出两期塑性变形特征:第一期变形与Mondonedo推覆体运动有关,其剪切方向为顶部向东;第二期变形与比韦罗断层(Vivero)有关,为顶部向西的伸展剪切.这两期变形均形成于高温条件下,接近于花岗岩的固相线温度,表现出石英[c]轴滑移组构特征.由此证明,伸展断层是在Mondonedo推覆体逆冲之后不久即开始活动的,因为Hombreiro花岗岩在逆冲作用期间侵位.我们认为比韦罗断层的形成位置是由一组花岗岩体侵位引起的地壳不稳定性控制的,并对这条断层的下盘地块进行了详细研究.     

地壳伸展期的Ag-Pb-Zn矿脉、变质核杂岩和流体流动途径

科卡尼山脉的Ag-Pb-Zn脉型和交代型矿床形成于始新世地壳伸展期和瓦尔哈拉变质核杂岩揭顶期,位干穿壳的斯洛坎湖断层的上盘.矿脉矿物的δ~(34)S_(硫化物)、δ~(18)O_(石英)、δ~(18)O_(蔓铁矿)和方铅矿的Pb同位素比值显示了区域分带性,揭示了大规模古水热系统的流体流动轨迹.硫来源于周围围岩,而碳则来自深源,可能是上地幔,Pb则是来自于上地壳与下地壳及亏损的上地幔的Pb的混合物.区域性同位素的这种分带现象是受深部断裂带控制的,如斯洛坎湖断层.该断层将下地壳和地慢Pb以及地幔的CO_2运移到地壳上部,在那里与演化程度高的大气水混合并从围岩中淋滤出,硫从上地壳淋滤出Pb.这是第一个说明成矿作用与变质核杂岩揭顶具成因联系的Ag-Pb-Zn矿脉区.     

北智利弧前构造与新生代板块运动学

智利北部大陆弧前区遭受了同时性的伸展和挤压作用。本文介绍了穿过弧前区建立的横剖面,这些剖面揭示,自最初的缩短作用以来,在两个构造性质不同的地区发生弧前的变形作用。这两个地区即内弧前和外弧前地区由应变不连续的阿塔卡马断层系和构造上处于中性的中央坳陷所分开。外弧前带,即海岸科迪勒拉山,表现为伸展构造,保存有大的(高达300m)正断层崖。这些断层切割了曾使海岸侏罗系岩石升至其区域高程之上的早期逆冲断层。在萨拉尔格兰德,这些正断层重新活动,使第四纪盐沉积变位。这种基底断层的重新活动,可能起因于具有异常厚度的大洋地壳的俯冲作用,导致外弧前带中产生重力均衡的不平衡。在内弧前带,从穿过Medio山和Domeyko科迪勒拉山的横剖面上可以看到,前科迪勒拉山的构造可以用厚皮逆冲断层系进行最好地说明,局部发育受蒸发岩滑脱层控制的薄皮构造。现今弧前区的变形特征说明俯冲带几何学与弧前区构造之间具有很强的相关关系。新生代构造作用的时间也与已建立的板块运动参量很好地配套,而且,整个新生代时期弧前区的应力状态在空间上和时间上的变化,显示出与俯冲的纳兹卡板块的运动学和形态有着紧密联系。     

新西兰菲奥德兰大陆伸展期间麻粒岩的形成

麻粒岩作为一种高压、高温岩石,传统上认为其形成源于在大陆碰撞带和岩浆弧深处的变质作用。而近来,许多注意力都集中在大陆裂谷期间形成麻粒岩的可能性,特别是目前麻粒岩是否正在北美贝森和兰奇省之下形成。报道的新西兰菲奥德兰与上述情形相似,但它具有更深的剥蚀伸展区中的温压资料和单锆石U-Pb年龄。在新西兰菲奥德兰,早白垩的麻粒岩在岩浆增厚的大陆伸展滑塌之后已位于地壳浅层次中,它们再一次经历了麻粒岩相的变质作用。资料表明,麻粒岩相的变质作用可以出现在大陆伸展期间,并指出在新西兰西部,在高构造层次中,麻粒岩相的变质作用常伴随有一个或多个变质核杂岩的就位,这与在贝森和兰奇省提出的模式一致。     

北爱尔兰达拉德组(地层)加里东期伸展作用:关于重力(崩坍活动)及其时代的意义

位于北爱尔兰中部前寒武系劳伦群东南边缘的达拉德组(Dalradian),在加里东期地壳增厚作用与前进变质作用之后,由于造山崩坍在面向SEE的大型褶皱推复体的倒转翼,发生了顺倾斜的伸展(重力驱动).对此构造和变质的研究表明,这次沿走向可能延伸至少达100km的伸展崩坍,是紧接地壳增厚事件之后发生的.这种关糸与造山带动力楔模式一致.我们资料还意味着:(1)崩坍是在前进变质作用期间流体释放触发的;(2)拉伸带晚期活化引起Sperrin山的金矿化.     

中国碰撞带可能东延至南朝鲜临津江带

朝鲜半岛中部的构造、岩石和地质年代学资料表明,中国中东部的秦岭—大别山—苏鲁碰撞带穿越黄海延伸至临津江带。首次鉴定为临津江带西部的 Yeoncheon 杂岩,主要包含有向北倾斜的变质层序:(1)北部 Jingok单元,由巴罗型变泥质岩组成;(2)南部 Samgot 单元,由钙硅酸盐岩和角闪岩组成。Jingok 单元内,主要是具逆向剪切、向南倾倒的构造。而晚期的正向剪切发育于 Samgot 单元和其南部的变形花岗岩中。这些构造样式被解释为碰撞带挤压后抬升中伴生的伸展变形。角闪岩估算的压力-温度(p-T)指示,高压角闪岩相变质作用(8×10~8Pa～13×10~8Pa 和630～790℃)可能是榴辉岩相沿右旋 p-T 轨迹演化而成。Sm-Nd 和 Rb-Sr 地质年代学资料表明,晚元古代侵入的角闪岩在二叠—三叠纪期间变质。     

变质杂岩构造发育的现代概念

变质杂岩构连发育过程的现代概念,是在所谓剪切、塑性剪切、剪切流动和简单流动的机制基础上提出来的.运用这些观点,可以圆满地解释许多客观地质组合现象,阐明变质杂岩和非变质杂岩的基本构造联系,揭示不同构造样式之间复杂的时间关系,而这种时间关系完全不遵循变形阶段依照严格的顺序出现规律的.     

古构造在东非裂谷形成和演化中的作用

通过对比东非裂谷与古构造的发育位置发现,各裂谷区段通常位于与岩石圈缝合线相关的前寒武纪地壳韧性前缘陡冲断层之上.地壳深部糜棱带的韧性伸展活化形成拆离断层,产生初始盆地.最初的断裂发生在岩石圈地幔的缝合带之上,地壳和地幔变形之间没有联系.转换断层带是由代表古横向陡冲断层的NW-SE向大型横推剪切带演化而成.而其它一些NE-SW向深部古老构造的活化形成了相当于大型张裂隙的盆地.自渐新世以来,因阿法尔热点引起的岩石圈大陆破裂(组成东非裂谷)自其起点逐渐向南扩展.从几个原始盆地开始的大陆破裂的扩展在时间和空间上是不连续的.这些原始盆地随后相互连接,形成横穿古前缘或横向陡冲断层及表层走滑断层的裂谷主干分支,当被切割的古大断裂与近NW-SE向的区域运动方向平行时,交会带就发育转换断层.     

元古宙地壳伸展及太古宙花岗岩-绿岩区穹-脊构造的形成

在太古宙花岗岩-绿岩区,狭窄的"绿岩"(超镁铁质及镁铁质火山岩)带及上覆沉积岩与广阔的"花岗岩"(花岗质侵入岩、片麻岩及混合岩)区相伴出现,因其缺乏任何清楚的现代类比物而长期困惑着地质学家们.不仅不能确定绿岩最初如何形成,而且对这类地区独特的构造、变质格局的成因及发育时间也争论不休.许多花岗岩-绿岩区显示出穹-脊的几何学特征,其中带状表壳岩(火山岩和沉积岩)出现在构造槽中,楔入于穹状花岗岩-片麻岩-混合岩杂岩体之间.在邻接穹隆的表壳岩系中出现典型的变质晕,接触带本身是剪切带.本文报道了巴西一个花岗岩-绿岩区的野外研究成果,研究结果表明,这种结构型式形成于元古宙,比绿岩喷出时间晚500Ma.作者认为形成这种格局所必要的热体制及变形运动学可能发生于地壳伸展期,当时,热的基岩沿着超壳正断层系统向上输送到表壳岩系的底部.     

亚利桑那州Picaho变质核杂岩中与第三纪糜稜岩化作用和滑脱断裂作用有关的流体运动——以~(18)O/~(16)O同位素为据

在亚利桑那州南部Picaho变质核杂岩内的第三纪地壳滑脱断层的构造剖面上,展示了三个构造层.自下而上分为未遭受变形的花岗岩基底、糜稜岩化层和角砾状、热液蚀变层.底部滑脱断层构成了下层的顶面,并伴有糜稜岩和绿泥石角砾岩;其上为蚀变程度不均的碎裂花岗岩中层,中层的顶部为上滑脱断层,其面上叠加了中新世外来的强烈氧化及钾化的火山岩.在这个过程中,δ~(18)O增加了10‰.,温度下降了400℃.下层未变形的Oracle花岗岩(δ~(18)O≈7.8)保留了似岩浆岩的矿物分馏特征,但在环境温度约为520℃,δ~(18)O_(H2O)≈4‰的水与岩石低比率占主导的情况下,这种分馏在温度下降300℃,以及在水与岩石高比率的条件下,δ~(18)O_(H2O)=3‰±1‰的流体渗入时,绿泥石化角砾岩记录了全岩变化值为+8‰.在强烈氧化和钾交代的上层火山岩温度下降到150℃时,上滑脱断层为一明显的同位素不连续面.下部的两个层和上层的蚀变作用分别与两个不同的流体层有关.在构造剖面上自下而上地记录了温度从高到低、水与岩石的比率从低到高、并以塑性蠕变到脆性破裂的变化规律,以及展示了深部"交换"流体与浅部表层氧化含水层之间的界面.     

变质核杂岩中岩浆源流体和大气水流体上、下运移渗滤前锋的鉴别

本文通过对Ruby-East Humboldt山脉变质核杂岩体的氧、氢、碳同位素变化特征的综合研究,确认了源于地表、地壳深部或地幔的水流体渗滤作用的存在。在深部构造层位,变质流体富含水中的向上运移具有类似于地幔的同位素组分,可能衍生于岩浆结晶作用过程,相反在浅部构造层位因快速上隆而发育了大气水热液主循环系统,大气水流体可往下渗透到距地表10～15km塑性变质岩中。本文鉴别了与上述两种过程有关的渗滤前锋,以使我们得以确定地壳中部层位水流体的流量以及水流体的几何形态。     

韧性断层带内的脆性变形

性韧断层以下列塑性变形机制为特征:晶体塑性,物质迁移和晶界滑移。每种机制均可在显微构造特征上加以分辨。脆性变形是由于碎裂作用,以裂隙和碎片为特征。韧性断层带以糜稜岩为标志,而脆性带则以碎裂岩为特征。本文旨在研究韧性断层带内的碎裂作用,按其特性可以分为四种类型:1.软糜稜岩基质中的硬矿物碎屑的碎裂;2.碎裂应变,导致塑性流变机制并继之以糜稜岩的发育;3.广布的初始碎裂,伴随退化变质及塑性流动;4.周期性的碎裂流动和塑性流动。     

巴西东北部里奥伊塔皮库鲁绿岩带中与变形带有关的热液金矿床

早元古代里奥伊塔皮库鲁绿岩带中最重要的金矿床集中分布在两个变形带内:南变形带(SDZ)和北变形带(NDZ).南变形带为一长10km向南倾斜的东西走向的剪切带,构成一个大型的双冲构造,它与里奥伊塔皮库鲁绿岩带南部的主体构造(Weber带)垂直,并赋存有几个大型的金矿床.其中Pau-a-Pique、Dot de Dente、Abóbora、Dor de Dente E和Fazenda Brasileiro等金矿床均产于玄武岩和富铁的岩石中,而在坎图I矿区和坎图Ⅱ矿区,含金母岩为变质沉积岩和变质集块岩.