[构造地质学]No7-2 第7章 劈理和线理

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1、构构 造造 地地 质质 学学 Structural GeologyStructural Geology 思考讨论题 关于劈理的成因解释，你认为哪关于劈理的成因解释，你认为哪 一种比较合理？一种比较合理？ 透入性构造的含意是什么？研究透入性构造的含意是什么？研究 透入性构造是否考虑一定的面积透入性构造是否考虑一定的面积 ？ 第一讲第一讲 Structural GeologyStructural Geology 面面 理理 和和 线线 理理 第二讲第二讲 基本概念基本概念 劈理劈理 线理线理 劈劈 理理 和和 线线 理理 三、线理三、线理 1、线理的概念、线理的概念 线理是岩石中小尺度透入性的一种

2、线状构造,是构造运动学的重要标志，利用 它能够指示构造变形中岩石物质的运动与应变的方向和历史，指示造成应变作用 的应力与动力，因此有着重要的构造意义。 黑云母二长片麻岩的面理上可见 平行的线纹，它代表拉伸的方向 。 三、线理三、线理 2、运动学坐标系、运动学坐标系 线理是构造运动学的重要标志，线理能够指示构造变形中岩石物 质运动方向，具有重要的构造意义。桑德尔（B Sander, 1930）采用正 交的运动学坐标系a、b、c表示简单剪切的运动学对称轴。 三、线理三、线理 桑德尔的坐标系中规定ab面是简单 剪切的运动面；a 轴位于运动面上，与 运动方向一致；b 轴位于运动面上，垂 直于a轴；c

3、轴垂直于运动面（ab面）。 对断层来说，断层面相当于运动面（ab 面），其上的擦痕是断层两盘相对错动 的痕迹，表示变形时物质运动的方向， 平行擦痕的方向应是a轴，断层面的法线 方向即为c轴。 三、线理三、线理 在挤压、拉伸等情况下，运动学坐标系a、b、c轴的方位与应变椭球 主应变轴X、Y、Z轴（或A、B、C轴）的方位一致，但在单剪变形中两者 并不完全一致。因为单剪变形中剪切面是运动面，其上的剪切方向为a 轴；b轴位于ab面上，与a轴垂直，而单剪变形是旋转变形，最大主应变 轴X轴（或A轴）和最小主应变轴Z轴（或C轴）随着变形的进行而发生旋 转，与运动轴a轴和c轴的方向完全不同。只有中间主应变轴Y

4、轴（或B轴 ）不变，并与b轴的方位相一致。 三、线理三、线理 断层面上的擦痕平行于 运动学a轴 三、线理三、线理 3、线理运动轴分类、线理运动轴分类 线理据其与岩石形成的时间关系可分为原生线理和次生线理。前者 是成岩过程中形成的线理，如岩浆岩中的流线；后者是指构造变形中形 成的线理。 线理的类型较多，就其与变形过程中物质的运动方向及其与应变主 轴的关系可归纳为两类： 一类与物质运动方向平行，称作a型线理，若与最大主应变轴一致的 ，称为A型线理； 另一类与物质运动方向垂直，一般平行于应变椭球的中间应变轴， 称作b型线理或B型线理。 三、线理三、线理 4、小型线理小型线理 强烈变形岩石中常常弥漫着

5、各种微型或小型的线理，其形态和成因各异，主 要有以下几种： （一）（一） 拉伸线理拉伸线理 （二）（二） 矿物生长线理矿物生长线理 （三）（三） 皱纹线理皱纹线理 （四）（四） 交面线理交面线理 三、线理三、线理 （一）（一） 拉伸线理拉伸线理 拉伸线理是拉长的岩石碎屑、 砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体等 平行排列形成的线状构造。 它们是岩石组分变形时发生塑 性拉长而形成的。其拉长的方向与 应变椭球中的最大主应变轴轴方 向一致，故为型线理。 三、线理三、线理 石英岩质的砾石在强烈变形的过程中被拉长而平行排列，属于一种较 大型的线状构造，砾石长轴为轴。 三、线理三、线理 （二）（二） 矿物生长线理

6、矿物生长线理 由针状、柱状或板状矿物顺其 长轴定向排列而成。矿物生长线理 是岩石在变形变质作用中矿物在引 张方向重结晶生长的结果，因而矿 物及其纤维生长的方向往往指示岩 石重结晶或塑性流动的拉伸方向， 属型线理。 三、线理三、线理 方解石类矿物的定向结晶生长，成条纹状或纤维状，其延长方向为拉伸方 向。 三、线理三、线理 （三）（三） 皱纹线理皱纹线理 是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mm计。皱纹线理的方向与 其所属的同期褶皱的枢纽方向一 致，属型线理。 三、线理三、线理 细小密集褶皱的枢纽突起成线纹，彼此平行，当褶皱幅度变大时褶纹 稀少

7、。 三、线理三、线理 （四）（四） 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 为型线理。 三、线理三、线理 在薄层灰岩中发育两组间隔劈理。劈理张口且被深色灰泥物质充填，它们都 与层理面相交成交面线，两组交面线理在层面上构成网格。 三、线理三、线理 5、大型线理大型线理 变形或变质岩石中常发育一些独特形态的粗大线理，一般不具透入性，但在 大尺度上观察，也可看作是透入性的，主要包括以下几种： （）石香肠构造（）石香肠构造 （）窗棂构造（）窗棂构造 （）杆状构造（）杆状构造 （）铅笔构造（）铅笔构造 （）压力影构造（）压力影构造 三、线理三、线理 （）（）石香肠构造石香肠构

8、造 石香肠构造又称布丁构造 （boudinage），是具有不同力 学性质互层的岩系受到垂直或 近垂直岩层的挤压 ，软层发生 流动，硬层发生变形形成，属 于B型线理。 三、线理三、线理 软弱岩层被压向两侧塑性流动，夹在其中 强硬岩层不易塑性变形而被拉断，构成断面上 形态各异、平面上呈平行排列的长条状块段， 即石香肠。在被拉断的强硬岩层的间隔中，或 由软弱层呈褶皱楔入，或由变形过程中分泌出 的物质所充填。因此，石香肠构造实际上是各 种断块、裂隙与楔入褶皱或分泌物充填的构造 组合。 三、线理三、线理 香肠断面呈 菱形或平行 四边形，各 香肠之间有 的拉断、有 的相连。 三、线理三、线理 描述和测量石

9、香肠构造必须从三度 空间进行，包括长度（B）、宽度（a） 、厚度（c）以及横间隔（T）和纵间隔 （L）等要素。石香肠的长度指示局部的 中间应变轴（Y轴），可看作一种B型线 理。石香肠的宽度指示拉伸方向（X轴） 或局部的最小主应力（3）方向；厚度 指示压缩方向（Z轴）或局部的最大主应 力（1）方向。 三、线理三、线理 石香肠构造的三维空间形态一般不易观察，所以对其横断面的描述较多 。马杏垣曾按其横断面的形态划分为矩形、梯形、藕节状和不规则状等类型 。石香肠的横断面上形态的变化取决于两个主要因素： 当岩层间的韧性差很大，强硬岩层在应变很小时就出现张裂，进一步的 拉伸使断块分离，形成矩形石香肠。当岩

10、层的韧性差为中等时，较强硬的岩 层常常先发生明显的变薄或细颈化，进而被剪裂拉断，形成菱形或透镜状石 香肠。如果岩层间的韧性差很小，则相对强硬的岩层只发生肿缩，形成细颈 相连的藕节状石香肠。 (1)岩层之间的韧性差；(2)强硬层所受拉伸作用的强弱。 三、线理三、线理 石香肠构造三维空间变化反映不同的应变状态，当应变处于单向拉伸的平 面应变时（即12=3）,则只发育一组石香肠（图A）。 当应变处于双向拉伸时（即123），强硬层将向两方张裂形成“巧 克力方盘”式石香肠构造（图B）。 三、线理三、线理 三、线理三、线理 三、线理三、线理 （）（）窗棂构造窗棂构造 窗棂构造是强硬层组成的 形似一排棂柱的

11、半圆柱状大型 线状构造。棂柱表面有时被磨 光，并蒙上一层云母等矿物薄 膜，其上可以有与其延伸方向 一致的沟槽或凸起，并常被与 之直交的横节理所切割。 三、线理三、线理 三、线理三、线理 窗棂构造常沿着强弱岩层相邻的强岩层的界面出现。一系列宽而圆的背形 被尖而窄的向形所分开，形成嵌入式“褶皱”。软弱岩层总是以尖而窄的向形 嵌入强硬层，强硬层面呈圆拱状的背形突向软弱层，从而铸成一系列圆柱形的 肿缩式窗棂构造。实验证明，窗棂构造是岩层受到顺层强烈缩短引起纵弯失稳 形成的。实验还证实窗棂构造的主波长与强弱岩层之间的粘性差有关。此外， 也有人把外貌与一排棂柱相似的褶皱构造称为褶皱式窗棂构造。 三、线理三

12、、线理 窗棂构造与石香肠构造不同 ，反映了平行层理的缩短，而石 香肠构造则反映了垂直层理的压 缩。但是，窗棂柱的方向与香肠 体的长轴一样，都代表了应变椭 球的Y轴，故为B型线理。 三、线理三、线理 窗棂构造的棂柱 一般互相平直延伸， 但也有扭转的棂柱， 表明其不仅受到了平 行层理的缩短，还可 能受到一定程度的扭 曲，使棂柱发生辗滚 和扭转。 三、线理三、线理 （）杆状构造（）杆状构造 杆状构造是由石英等单矿物组成的比较细小的棒状体。杆状体常产出于 变质岩内小褶皱的转折端。杆状体的长度一般较小，从数厘米至十数厘米。 与窗棂构造的主要不同在于多数杆状体是由变形过程中同构造分泌物质所组 成。 杆状构

13、造的长轴与褶轴平行，并与运动方向直交，故为B型线理。 三、线理三、线理 最典型的杆状构造是石英棒组成的 杆状构造。石英棒的物质来源可以是硅 质岩石在变质过程中的分泌物。这些分 泌物集中于褶皱转折端低压地带呈石英 脉产出。也有一些石英棒是先存的石英 细脉随着围岩的褶皱辗滚而成。同样， 由于断层作用造成的低压空间也有利于 石英、方解石的沉淀，因而辗滚的石英 棒、方解石棒在断层带中也很发育。 三、线理三、线理 （）铅笔构造（）铅笔构造 铅笔构造是泥质或粉砂质岩石中常见的使岩石劈成铅笔状长条的一 种线状构造。 三、线理三、线理 铅笔构造的形成作用可分为两类：一类是成岩压实与顺层挤压变形共同 作用的结果

14、；另一类是变形面理与层理交切的结果。 一种铅笔构造是交面的铅笔构造，它常是透入性的劈理面与层面相交而 成。交面的铅笔构造常具有规则的断面形状，常平行于同期褶皱的褶轴，为 B型线理。 三、线理三、线理 在压实与变形共同作用下形成的铅笔构造的过程如下：初始泥质和粉砂质沉积物 在垂直层面的压实作用下，随着沉积物的压实和孔隙水的排逸，引起原始沉积物的体 积损失，形成单轴旋转扁球体型的应变。在其后的构造变形中，由于平行层理的压缩 及沿垂直方向的拉伸，使岩石变形成单轴旋转长球体型，其应变椭球的轴比 X Y = Z 。这时，片状、柱状和针状矿物发生旋转，顺X轴方向定向排列，致使岩石沿X轴方向 易于劈开。岩石

15、可破裂成大小不一的碎条，称作铅笔构造。这种铅笔构造最主要的特 征是没有面状构造要素，横截面常是不规则的多边形或弧形，其长轴虽平行于岩石中 有限应变椭球的X轴方向，但是又平行于区域构造变形的轴方向。 三、线理三、线理 三、线理三、线理 （）压力影构造（）压力影构造 压力影构造是另一类矿物生长线理，属型线理，常产出于低级变质岩中。 压力影构造由岩石中强硬个体及其两侧（或四周）在变形中发育的同构造纤维状 结晶矿物组成。 三、线理三、线理 作为强硬个体的有黄铁矿、磁铁矿，还有化石、砾石、岩屑和变斑晶等 ，变形一般不强，只出现微破裂、波状消光、变形纹等。核心矿物两侧的结 晶纤维常由石英、方解石、云母或绿

16、泥石等矿物组成。 其周围的韧性基质从坚硬物体表面拉开，形成低压引张区，为矿物提供了生 长的场所。在压溶作用下，基质中的易溶物质从矿物界面上发生溶解，并从 受压边界向低压引张区运移，沿着最大拉伸方向（轴）生长成纤维状的影 中矿物。纤维的生长方向随着变形过程中最大拉伸轴方向的变化而变化。 三、线理三、线理 坚硬核心体两侧的影中矿物的不同形状反映了不同的应变状态。在挤压 变形或纯剪变形中，坚硬核心体两侧的结晶纤维常呈对称形状。在单剪作用 下，随着非共轴的递进变形，最大主应变轴（轴）发生偏转。因此，坚硬 核心体两侧的结晶纤维呈现出单斜对称的形状。黄铁矿晶体旋转变形模拟实 验表明，不对称的影中矿物的结晶纤维生长随着剪切应变量的大小呈有规律 的变化。通过对压力影中矿物结晶纤维生长方向测定，可以确定变形的主应 变轴方位及其变化。 三、线理三、线理 6、线理的野外观测线理的野外观测 线理的观测与面理的观测以及小型构造的研究一般是同时进行的。在线 理发育地区进行地质制图时应标出线理。有时为了某种专门研究，要专门