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1、构造地质学 地质类专业基础课 第七章劈理和线理 内容 1 概述2 劈理3 线理 要点 1 劈理的结构特征和主要类型2 劈理的成因和有限应变意义3 线理的主要类型和应变意义 第7章劈理及线理 2020 1 18 3 3 面理和线理的成因多样 类型繁多 本章主要讨论面状和线状构造中比较广泛发育的两大类型 劈理和线理 1 广义的面状和线状构造概念 岩石种的各种构造可以概括为面状和线状构造两大类 如 断层 节理面 褶皱的轴面以及层理 面状构造褶皱的枢纽 各种面状构造之间的交线 线状构造2 狭义的面状和线状构造概念 通常是指次生的劈理和线理 它们是广泛发育在变质变形岩石中在手标本或露头尺度上呈 透入性
2、展布 2020 1 18 4 4 透入性 构造 是指不连续面均匀连续地分布于地质体中的构造 反之 则为 非透入性 分隔性 构造 透入性 和 分隔性 的概念是相对的 与观察尺度相关 2020 1 18 5 透入性 2020 1 18 6 非透入性 内容 1 概述2 劈理3 线理 要点 1 劈理的结构特征和主要类型2 劈理的成因和有限应变意义3 线理的主要类型和应变意义 第7章劈理及线理 2020 1 18 8 劈理是一种将岩石按一定方向分割成平行密集的薄板或薄片的构造 发育于强烈变形的岩石中 具有明显的各向异性的特征 发育状况与岩石中片状矿物的含量及其定向程度密切相关 在微观尺度上 劈理面并非一
3、个简单的裂面 而是一条由矿物晶带和裂缝组成的三维空间实体 劈理的概念 一 劈理的结构特征 2020 1 18 9 1 可由矿物组分和粒度的变化显示出来 由近平行的不连续面 不等轴矿物或片状矿物的定向排列 或某些显微构造组合所确定 是面理最为主要的类型 2020 1 18 10 2 能将岩石分割成无数薄片的次生密集平行排列的潜在分裂面 2020 1 18 11 3 具有域构造 劈理域 微劈石域 劈理域是由层状硅酸盐或不溶残余物质富集成的平行或交织状薄条带或薄膜 微劈石域是夹于劈理域间的窄的平板状或透镜状的岩片 亦称透镜域 2020 1 18 12 二 劈理的类型 1 分类方案 结构成因分类 传统
4、方案 流劈理破劈理滑劈理 流劈理是变质岩中最常见的一种透入性面状构造 由片状 板状或扁圆状矿物或其集合体的平行排列而成 具有使岩石分隔成无数薄片的性能 2020 1 18 13 流劈理的基本特征 沿劈理面的微剪切作用 层理纹位移 包体或斑晶的旋转等 沿劈理面的伸长和垂直劈理面缩短的压扁 变斑晶周围的压力影 先存矿物集合体 卵砾 鲕粒等的压扁 板劈理的显微构造特征 2020 1 18 14 流劈理的成因 压扁作用 流劈理出现在变形椭球体AB面上 变形变质过程中压溶 重结晶占主导作用 岩石在垂直劈理方向受力挤压时 易溶矿物发生溶解 从平行劈理面方向的叶片层中迁移或拉长 难溶物质也相应在叶片层中聚集
5、 形成新生重结晶片状矿物定向 因而流劈理面是 挤压应变面 差异性塑性流动作用 流劈理面滑动方向与最大主应力斜交 平行于劈理的拉伸和垂直于劈理的压扁实际上是两个方向共轭剪切变形的综合反映 在两个方向同等发育的情况下岩石沿平行两个剪切面之间的锐夹角平分线方向上的缩短和钝角平分线方向上的拉长 形成菱形网络状的劈理结构 2020 1 18 15 破劈理 流劈理 流劈理 2020 1 18 16 流劈理 2020 1 18 17 破劈理是岩石中的一组密集的平行状破裂面 一般与岩石中矿物的排列方向无关 呈微细裂隙 有时为细脉充填 微劈石厚度 1cm 实际上破劈理就是密集的节理 但其密集程度和平行定向性比节
6、理更强 2020 1 18 18 破劈理的成因 破劈理多数发育在轻微变质或不变质的岩石中 一般认为破劈理是沿岩石变形的最大剪应力作用面发育而成的剪裂面 尤其发育在褶皱翼部的顺层破劈理和平行断层的破劈理清楚地反映了其形成的剪切机制 所以破劈理的力学性质为剪性 但某些发育在褶皱转折端的破劈理应属于张裂作用或压扁基础上的弹性回跳作用的结果 2020 1 18 19 破劈理 2020 1 18 20 滑劈理 应变滑劈理 折劈理 折劈 是发育在先存鳞片变晶结构的板岩 千枚岩及云母片岩中的一组切过先存流劈理的差异性平行滑动面 带 滑动面 带 中矿物具新的定向排列 这种新的定向既可以是先存片状矿物被重新定向
7、 也可以是沿滑动面重结晶的新生矿物的定向排列 2020 1 18 21 滑劈理的基本类型 膝折式 A 揉皱式 B C 挠曲式 D E 2020 1 18 22 滑劈理的成因 向同一方向挠曲的滑劈理是叠加作用的结果 一组与主压应力轴斜交的切过早期流劈理的剪切面 这种成因的滑劈理构造在自然界中是最常见的 揉皱式滑劈理是递进变形产生的 劈理在剪切破裂基础上随应力持续作用和微劈石不断的压扁 造成劈理面从最大剪应力作用面向最大挤压面偏转 2020 1 18 23 二 劈理的类型 1 分类方案 结构分类 2020 1 18 24 连续劈理 是指劈理域和微劈石域借助偏光或电子显微镜才能鉴别的劈理 片理 板劈
8、理 2020 1 18 25 不连续劈理 劈理域和微劈石域可用肉眼加以鉴别 褶劈理 轴面破劈理 2020 1 18 26 三 劈理产出的构造背景 与大构造关系 1 轴面劈理 产状平行或大致平行褶皱轴面的劈理 发育在强烈褶皱的岩层中大多为流劈理和片理 轴面劈理形成于褶皱作用过程的中晚阶段 是强烈压扁作用和剪切流变作用的结果 劈理面是典型的挤压变形面 2020 1 18 27 2 层间劈理 是一种受岩性和层面控制的 产状与层理斜交的劈理 受岩性影响显著 强硬层中劈理发育较差重结晶程度低 劈理密度小 劈理域窄 以破劈理为主 软弱层中劈理发育较强 流变特征明显 劈理密度大 劈理域宽 以流劈理为主 20
9、20 1 18 28 层间劈理常在褶皱中组合成正扇型和反扇型劈理 这种组合形成与弯滑褶皱作用有关 弯滑褶皱作用引起翼部层间剪切 形成一组与层理大角度相交的破劈理 在转折端形成拉张裂隙 破劈理 两者组合成正扇型破劈理 弯流褶皱作用却使软弱岩层发生向转折端的塑性流动形成反扇型流劈理组合 2020 1 18 29 3 顺层劈理 一般指宏观上与岩性界面近平行的劈理 随岩层同步弯曲 顺层劈理是岩石在变质作用下的塑性流变过程中形成的 所以一般为流劈理 顺层劈理随褶皱弯曲特点表明其形成于褶皱之前 是埋藏变质过程中重结晶作用的结果 2020 1 18 30 4 断裂劈理 包括断裂带内部和及其附近两盘岩石中发育
10、的各种劈理 这些劈理是在断层形成和两盘运动过程中形成的 劈理产状与断层面斜交或近于平行 锐角指向对盘岩块相对运动方向 在韧性断层带多发育流劈理 在脆性或脆 韧性断层破碎带里 则多为破劈理和褶劈理 2020 1 18 31 四 劈理的形成机制及其有限应变意义 1 劈理的形成机制 以压溶作用为主 可能有机械旋转和重结晶作用的参与 2020 1 18 32 褶劈理的形成过程示意 2020 1 18 33 2 劈理的应变意义 平行XY主应变面 垂直最大压缩方向 XY面 Y X 劈理面 X Y 劈理面 A 纯剪变形 应变 B 单剪变形 应变 2020 1 18 34 2 劈理的应变意义 与褶皱同期发育的
11、劈理大致平行于褶皱轴面 在强硬岩层中的劈理常呈向背斜收敛的 正 扇型 在弱岩层中的劈理则呈向转折端收敛的 反 扇型 强弱岩层相间的褶皱和岩系中 劈理以不同角度与层面相交 形成劈理的折射现象 2020 1 18 35 五 劈理的观察和研究 1 区分劈理与层理 正确区分劈理和层理是变质岩区地质调查的首要问题 在变质岩区 劈理的发育常常把层理所掩盖 容易把劈理误认为层理 将复杂的褶皱岩层当做简单的单斜岩层 可能导致地层层序 岩相 厚度等诸方面得出错误的结论 1 观察所观测的平行面状构造是否存在原生沉积标志 2 注意对特殊岩性和结构构造的标志层的寻找 区分层理和劈理之间的几何关系和空间展布规律 202
12、0 1 18 36 2 测定劈理参数和描述劈理结构特征 劈理间隔 在垂直劈理的横截面上或垂直劈理面的定向标本上所观察和测定的劈理域之间的距离 即微劈石厚度 劈理间隔分为四级 大间隔 10mm 小间隔 1 10mm 微间隔 0 1 1mm 连续 0 1mm 劈理域形态 区分劈理域是空间排列的变质矿物还是微裂隙带 注意观察劈理是交织的还是平行延伸的 以及裂面的光滑程度和晶带的连续性 这对确定劈理类型相当重要 微劈石结构 区分是否有先存的平行面状构造 观察微劈石的矿物组成 定向性以及膝折 挠曲 揉皱等结构 2020 1 18 37 3 观察和测量劈理与层理的产状关系 建立劈理与层理的空间几何关系 可
13、以帮助确定地层序列和构造部位 如果劈理与其所在褶皱是同期纵弯褶皱作用产生的 劈理与层理有以下关系 劈理与层理所交锐角指示相邻岩层运动方向 如果劈理位于纵弯褶皱的一翼 则其向上锐角指示相邻岩层向背斜顶部运动 根据纵弯褶皱的层间滑动规律 如果岩层倾向与劈理倾向相反或两者倾向相同但岩层倾角 劈理倾角 则岩层层序是正常如果倾向一致而岩层倾角 劈理倾角 则岩层层序是倒转的 2020 1 18 38 2020 1 18 39 褶皱两翼的劈理或与褶皱轴面平行 或呈轴面对称分布 如果褶皱是圆柱状的 则层理与劈理的交线与所在区段的褶皱枢纽平行 都代表褶皱变形时的中间应变轴 2020 1 18 40 观测劈理之间
14、的交切关系 确定劈理之间的相对发育顺序 建立劈理发生发展序列 每一期劈理的出现代表一次构造事件 因此 分析劈理的叠加关系及其劈理形成先后顺序对建立构造发展序列具有重要的意义 相交切的劈理中 一般被切割劈理形成时代早 切割其它劈理的劈理形成晚 内容 1 概述2 劈理3 线理 要点 1 劈理的结构特征和主要类型2 劈理的成因和有限应变意义3 线理的主要类型和应变意义 第7章劈理及线理 2020 1 18 42 一 线理分类 1 根据规模的大小 分为 1 小型线理 包括拉伸线理 矿物生长线理 皱纹线理和交面线理 2 大型线理 包括石香肠 窗棂构造 杆状构造 铅笔构造和压力影构造 在中小尺度上一般不具
15、有透入性 仅在大型尺度上尚可能是透入性的 2 根据与变形岩石中物质运动的主轴以及与应变主轴的关系 1 a型线理 与物质运动方或最大应变主轴方向平行2 b型线理 与物质运动方向垂直 或与应变椭球的中间应变轴平行 2020 1 18 43 二 小型线理 1 拉伸线理 由拉长的岩石碎屑 砾石 鲕粒 矿物颗粒或其集合体平行排列所显示的线状构造 它们是塑性拉长的产物 其拉长方向与应变椭球的X轴方向一致 属于a型线理 2020 1 18 44 拉伸线理 2020 1 18 45 2 矿物生长线理 由针状 柱状或板状矿物定向排列而成 是岩石在变质变形过程中矿物在引张方向重结晶的结果由于矿物生长方向往往指示岩
16、石的塑性流动的拉伸方向故属于 型线理 2020 1 18 46 3 皱纹线理 由先存面理上微细褶皱的枢纽平行排列而成 微细褶皱的波长和波幅常在数厘米以下 或仅以毫米计 方向与其所属的褶皱的枢纽方向一致 故属于 型线理 2020 1 18 47 皱纹线理 2020 1 18 48 4 交面线理 交面线理是两组面理相交 或面理与层理相交形成的线理 常为B型线理 2020 1 18 49 三 大型线理 1 石香肠构造 石香肠构造又称布丁构造 是强度差异较大岩层互层的岩系受到垂直或近垂直层理的挤压变形而成 属于b型线理 2020 1 18 50 长度 b 代表局部的中间应变轴 Y轴 宽度 a 拉伸方向 X轴 厚度 c 压缩方向 Z轴 横间隔 T 纵间隔 L 石香肠的长度方向是应变椭球体的中间应变轴 B线理 2020 1 18 51 石香肠构造的应变状态 石香肠构造三度空间形态和变化反映不同的应变状态 当应变处于单向拉伸的平面应变状态 即 1 2 1 3 则强硬层只发育一组石香肠构造 当应变处于双向拉伸的平面应变状态 1 2 1 3 强硬层向两个方向张裂形成 巧克力方盘 式石香肠构造 2020
