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。     

S-C糜棱岩的成因和一种新的断层带模式

本文综合介绍了模拟石盐(halite)剪切带的力学习性和变形结构的实验数据,特别是S—C糜棱岩的内部构造及其力学含义。实验研究表明,在大剪切应变条件下(这种条件沿断层或板块边界可能会见到)对于脆性剪切应变与位错滑动状态下的完全韧性流动之间的完整过渡来说,迄今为止,石盐是唯一的矿物,并且剪切带内的变形结构与糜棱岩和碎裂岩的变形结构是相似的。因此,这些实验结果便有助于理解断层岩,尤其是糜棱岩的成因.并建立真实的断层模式. 在脆性域与完全的韧性域(即对压力不敏感的非弹性域)之间,存在着一个宽而明显的“半韧性”域,其变形结构与韧性域中所发育的变形结构几乎完全相同,但其剪切阻力则是由压力决定的,并且在低压部分可能会出现潜在的不稳定断层,在以烘干盐类样品的剪切带实验中,半韧性域和韧性域中的特征性结构是沿最大伸长方向形成的类似于糜棱面理的叶理,在半韧性域中,以均匀分布的透入性叶理的形成为特征的、近乎均匀的剪切变形在临界剪切应变之后转变为非均匀的变形。这种应变局部化导致潜在不稳定断层的运动.应变局部化之后的内部滑动的主要方式是平行于剪切带的边界沿Y型里德尔剪切裂纹发生错动,并与R1型和某些P型里德尔剪切裂纹相结合。这些由集中变形所形成的剪切面与所谓S—C糜棱岩的内部构造十分相似。因此,半韧性域是形成S—C糜棱岩的主要场所,并且至少某些S—C糜棱岩必定是在地震发生的深度上形成的。这一解释与最近的有关假玄武玻璃和糜棱岩交织在一起的报道是一致的.同时表明,重结晶的石盐颗粒(假定它们大多数是变形之后的颗粒)的大小随着剪切应变的增大而不是剪应力的增大而减小,这与颗粒粒度随着应变集中而减小的现象是一致的,应变集中己为世界各地的许多糜棱岩所证实。因此,根据重结晶颗粒来估算流变应力必须非常谨慎,并且可能经常出错. 根据石盐实验对现有断层模式进行了批评性的审查,并且提出了一种新的断层模式,据此将断层带随着深度的增加划分为脆性域、半脆性域、半韧性域和韧性域。在半韧性域断层的剪切阻力最大,地震发生的深度可能向下延伸到半韧性域的上部.这样,半韧性域便成为分析许多S—C糜棱岩的成因,模拟先存断层和板块边界上发生的大地震或特大地震以及对定量评价横过板块边界上力学相互作用有重要意义的区域。     

中地壳流动吗?

地球的外壳为脆性,地幔呈韧性,但其间情况如何呢?据Foulger等报导在冰岛Krafla火山附近,伴随着岩浆沿裂隙贯入表面运动测量说明,大致8～30km深的中下地壳的变形地幔一样呈出现韧性.有关断层在岩石圈中的延深所知其少,这一参数决定了100km厚的大陆岩石圈有多少参与了地表所见到的不均匀断裂和褶皱作用过程以及哪些部分更均匀些并以准连续韧性方式流动.这一问题取决于岩石圈的流变分层性,即取决于某一给定深度范围内岩石受负荷和外加应力作用而变形的方式.至少在地壳的上部10～15km由于环境温度相对低,地壳岩石主要由石英和长石组成,因而应变是与     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

挤压造山带中地壳地震反射型式的构造模式

本文再现了沿纽芬兰阿帕拉契亚山脉走向的可能是奥陶纪—志留纪地壳地震反射率型式。在不对称挤压造山体系的砂箱模型中,产生了可对比的断层型式,在基底速度不连续面上出现了相对倾斜的阶梯状剪切带。这种反射率型式可通过力学上类似的作用模拟产生,在此过程上,因陆-陆碰撞期间地幔和下地壳岩石圈的拆离和下冲而产生了不连续的应力。这类地震反射率型式在阿帕拉契亚—加里东造山活动带的任何地方均可见到,也产出于更老和更年轻的挤压造山带,从而说明,拆离和俯冲形成的不对称地壳变形可能是挤压造山带的共同特征。     

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.     

巴西东北部伯南布哥州的新法曾达和伯南布哥剪切带花岗岩的岩浆侵位、剪切带的成核作用及演化

新法曾达和塞拉达岩基以及托里塔马侵入体在巴西东北博尔博雷马省的东部形成了一个巨大的花岗岩地块。NE—SW走向的新法曾达左旋平移剪切带(FNSZ)切割了3个花岗岩体之间的接触带,3个岩体的内部及靠近它们附近的岩石发生了变形。塞拉达Japeganga的南边是右旋东西向的东伯南布哥剪切带(EPESZ)。新法曾达的塞拉达Japeganga杂岩向上长英质单元组分逐渐增多,杂岩的内部构造反映了岩浆房中垂向上呈展状的原始岩层。局部强烈不协调的接触关系,围岩中普遍缺失与剪切有关的变形,以及在远离FNSZ和EPESZ处侵入体的内部岩浆组构不受剪切带控制,这些特征表明岩浆侵位先于剪切带的活动。但是,岩浆的结晶与剪切带的活动同时,这可以从在靠近剪切带处岩浆叶理发生旋转以及岩浆逐渐过渡到固态变形组构中看出来。在侵入体结晶期间或之后,剪切带控制了后续岩浆囊的上升和侵位,然后在FNSZ和EPESZ中形成了岩脉群。岩脉中的镁铁质岩脉占主导,表明在剪切带的活动期间,剪切带向下延伸到了上地幔。以前的观点认为,断层带控制着侵入体的上升和就位方式。但是,本文报道了一个用于解释花岗岩与走滑断层普遍共生的新观点。博尔博雷马省的几个陆内剪切带的成核作用是由于与先存岩浆房伴生的热异常的结果。不完全结晶的岩浆体造成了地壳流变的明显不均一性,这可能引发了应变局部化和剪切带的成核作用。     

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。     

上地幔中的剪切带与地幔橄榄岩内的地球化学富集和变形的关系

幔源尖晶石橄榄岩的结构变化过去常被认为是软流圈地幔底辟存在的证据,并指示大范围(几公里～几十公里)内变形的非均一性.但许多火山口都挟带有变形及未变形的捕虏体,同时橄榄岩体中所呈现的野外关系表明:因为大量的岩石圈剪切带的存在,变形与未变形橄榄岩的蚀变规模较小(几厘米～几米).极少数捕虏体既含变形的、又含未变形的橄榄岩.在变形与交代矿物生长之间也存在明显关系,角闪石通常富集在强烈变形带、橄榄岩体和变形捕虏体中,有时也出现于交切状脉及其周围的接触变质带中.人们还可以看到在变形作用和地球化学富集作用标志之间存在一定的关系.许多变形尖晶石橄榄岩中的单斜辉石显示出轻稀土元素富集的特点,而未变形尖晶石橄榄岩中的单斜辉石通常具有洋中脊玄武岩(MORB)型轻稀土元素亏损模型.未变形橄榄岩的Sr和Nd放射性同位素组成通常与MORB的相似.并且有低ε_(Sr)值和高ε_(Nd)值.相反,含或不含角闪石的变形橄榄岩常具高ε_(Sr)电和低ε_(Nd)值.这表明了富大离子亲石元素和富轻稀土元素的流体或熔体的地球化学富集作用,从上所述可推断:在浅部地幔内有岩石圈韧性剪切带存在,角闪石和单斜辉石在这些剪切带的交代流体中发生沉淀.     

深成岩体膨胀和非共轴构造变形之间干涉作用的三维计算机模拟及野外意义

深成岩体侵位使造山带内构造复杂化的原因是由于区域构造应变场和局部岩体膨胀应变场之间相互干涉控制构造的几何形态。关于这类构造的产生仍存在许多疑问,如,(1)与岩体有关的应变在多大范围内促使这些构造形成?(2)构造的三维几何形态如何?(3)构造几何形态如何随递进变形而交化?本文介绍了在非共轴构造环境中膨胀岩体周围构造在三度空间上的位置、样式及运动学演化的计算机模拟。模拟产生四个参数的图象:应变椭球体形态和量级、面理和矿物拉伸线理的方位。凹透镜状高应变区出现在岩体的两侧,而呈椭球体状的低应变区在岩体两端。面理、拉伸线理和压缩区在岩体周围构成不规则的三维环。较高的构造应变率促使该环向岩体方向迁移,而较高的岩体膨胀应变和应变率则使环向远离岩体方向迁移,但环的迁移率较之构造变形率或岩体膨胀率要缓慢得多。虽然天然应变场分析总是结合放射性年龄测定、构造和显微构造分析及应变测量进行的,但模拟应变图象还是可以为野外研究工作提供实际指导。特别是这些模拟图象可用于判断:(1)环绕岩体的构造的成因、几何形态和演化;(2)韧性剪切带的方位和三维运动方向;(3)造山带内与岩体有关的应变分布到围岩变形。     

耶洛奈夫剪切带中的脉金矿床

地质背景 Henherson和Brown(1966)已描述过耶洛奈夫地区的地质背景,Padgham(1987)最近又作了报道。斯拉夫(Slave)省耶洛奈夫脉金矿床产在主要的脆性-韧性剪切带中。最大的剪切带Con、Giant和Campbell宽10—150m,已知延深超过 1—2 km。在垂直剖面上,剪切带以20°—70°角横切变基性火山岩和层流之间的变沉积物。详细地说,主要构造由次级剪切带的网络组成,次级剪切带包络了各向同性岩石的透镜状区域。在剪切带的边界之间,构造片理呈“S”形,并包含一种近垂直的倾斜线理。这些几何学的关系表明剪切带符合Ramsay和Graham(1970)的简单剪切模型。     

一般剪切带的应变和运动学分析

我们提出了一种一般剪切带应变标志体和运动学标志发育和分布的统一理论,因此提供了一种理解原先认为矛盾的数据的纲要。变形的碎斑系,包括σ、δ和σ-δ复合晶粒是应变和流动的有力标志。这种碎斑系的形状和分布都能够用来区分不同的构造状态。一般剪切分为两个范畴:次简单剪切,应变的旋转分量要小于简单剪切;超简单剪切,旋转分量要远大于简单剪切。次简单剪切会出现剪切带的狭缩或膨胀;超简单剪切出现在局部地段,比如变形碎斑附近,周围属次简单剪切。有限应变的莫尔极坐标图解可以用于一般剪切的理论分析,运用双曲线网进行实际数据的投绘和运动涡度W_n的推算。这个指数代表了稳定流中纯剪切和简单剪切的相对分量。自然界中变形可能被那些根本不存在稳态流动的作用所加速或减缓。所以我们提出了加速度变形的概念并分析非稳态流动在变形物体剪切过程中的意义。     

变质核杂岩中大规模低角度正断层作用的古地磁证据

对于沿低角度主剥离断层(正断层)是否出现大规模伸展变形还普遍存在争论.西部盆岭区出现的大量的新生代伸展变形以及与其有关的主剥离断层被普遍描述为沿地壳穹窿(即变质核杂岩)分布的近水平构造(MCCs).一类模式认为,MCCs代表由倾斜到近水平产状的原始高角度正断层圈定的地壳尺度的断块.较多的动力学模式指出,初始近水平断层由于均衡补偿而导致弯曲,到活动期的高角度正断层,最后转为近水平构造;这些模式均要求,MCCs主剥离层及其下盘具30°～60°的倾斜.我们认为,变质核杂岩剥离断层初始为近水平或低角度构造.我们利用南山未变形部分和南部盆岭区的标准新生代变质核杂岩(MCC)的古地磁资料对这些模式进行检验.对比均分时间间隔内古地磁场方向未能获得下盘倾斜的证据.因此,我们推断南山主剥离断层是以10°倾角的低角度伸展构造活动的.     

岩石韧性及其对山带中构造发育的影响

引言本文的目的是探讨构造几何形态的特征,尤其是由岩石流动而发育的构造,同时讨论这些构造与造山带地壳形状的总体变化的联系.选择的一些解释力学原理的实例,多数是由于天然岩石变形时产生的力学不稳定而发育的构造.虽然,岩石变形的某些几何原则的证据常在单个露头尺度上能很好地被识别,但我要强调几乎所有这些原则是不受尺度的影响的.露     

意大利Ivrea区高温剪切带中斜长石的局部不平衡

意大利Ivrea区变辉长岩和角闪岩中20条表面上相似的角闪岩相韧性剪切带内,斜长石的显微构造和化学分析表明,这些斜长石在An和Ba含量上有很大的差别。斜长石在p-T低于围岩中的条件时发生变形,并伴随出现4种不同的显微构造和不同的化学成分:(1)相对没有变形的碎斑;(2)碎斑边上的动力重结晶颗粒和亚颗粒;(3)横切碎斑的显微裂隙中的充填物;(4)剪切带基质中细粒重结晶颗粒。An和Ba含量的差异是由于变形期间和变形之后剪切带中斜长石的局部化学平衡引起的。An和Ba成分的变化是当流体为活动性很高时,由流体作用的颗粒边界重结晶以及固态扩散而引起的。剪切带中成分和显微构造的关系表明,在不同剪切带变形晚期的不同阶段,流体停止了活动。斜长石成分和显微构造的差异表明,只有那些由颗粒边界迁移重结晶演化而来的颗粒以及不靠近碎斑的颗粒能够反映主剪切带变形期间的p-T条件。     

澳大利亚中部伍德如夫冲断层糜棱岩带中斜长石与钾长石变形和重结晶过程中的变形分解作用

澳大利亚中部伍德如夫冲断层糜棱岩带中,斜长石与钾长石的重结晶涉及到颗粒边界与扭折带边界突出及亚颗粒旋转,而不涉及从原始颗粒到新颗粒的化学成分变化.穿过糜棱岩带.亚颗粒和新颗粒大小的变化主要是由应变率及岩石中水含量决定的. 由变形分解作用所分解的递进剪切和递进缩短带控制了糜棱岩化过程中长石恢复及重结晶作用的场所.在糜棱岩化的早期阶段.变形分解作用的规模控制了长石斑晶的大小,之后大量的细粒基质形成,调节了变形中的递进剪切分量. 具格子双晶的新颗粒普遍地与具格子双晶的原始颗粒相接触,明显地反映了微斜长石的重结晶作用并没有使它的单斜结构改变.糜棱岩带从边缘到中心,由X光测定的钾长石三斜度值逐渐增加,并与变形强度一致.钾长石原始颗粒的核部局部有正长石或无双晶的微斜长石,并被具双晶的微斜长石幔包围,表明微斜长石双晶与三斜度之间的关系.