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1、一、 变质岩区构造的基本特点 （一）变质岩区构造有如下几个特点 （二） 变质岩层的成层构造 （三） 叠加褶皱 （四） 韧性断层 二、 变质岩区的构造解析 （一） 变质岩区构造解析的内容和步骤 （二） 变质岩区构造解析基础地质制图 （三） 变质岩区构造数据收集与分析 （四） 区域构造模式的建立,第九章 变质岩区构造研究,变质岩是三大岩类之一，在自然界有着广泛的分布，特别是前寒武纪区域变质岩，其出露面积几乎占大陆的17。其中蕴藏着十分丰富的矿产资源，如铁、铜、金、铀、磷等矿产储量的2/3以上都赋存在区域变质岩中，而且多为大型特大型矿床。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
2、制以指导矿产预测、勘查和评价，成为变质岩区构造研究的一个重要任务；另一方面，地球科学中的许多重大问题，例如：岩石圈的结构分层和流变性质、深层岩石的构造变动、大陆莫霍面的性质、造山带的结构活动过程与动力学、早期地壳的构成和演化等等，当代地球科学的前沿课题以及岩石学、地球化学和地层学的许多新概念、新内容都同变质岩区研究有着十分密切的关系。所以，变质岩区的构造研究已成为当代地质构造研究工作者特别关注的课题，也是近年来构造地质学领域内发展最快的分枝学科之一。,第九章 变质岩区构造研究,对变质岩区的构造的认识长期以来存在两种对立的观点。 一种观点认为：变质岩区，尤其是古老的深变质杂岩区的构造比沉积岩及火
3、山岩区的构造简单得多，构造型式多为平缓褶皱或巨型单斜构造。而露头上所见到的复杂多样的小型褶皱并不代表变质岩区构造主体的面貌； 另一种观点认为：变质岩区的构造不但形态、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，这种观点是目前的主流认识。变质岩区构造之所以复杂，主要是它的形成和演化经历了长(多)期的地质历史进程和各种构造热事件，在每一次构造热事件过程中都产生了一系列新生的与变质作用有关的构造。,第九章 变质岩区构造研究,一、 变质岩区构造的基本特点 （一）变质岩区构造有如下几个特点： 1. 新生变质构造广泛出露 在构造热事件过程中，由于变质和变形的共同
4、作用，强烈地改造了原岩的构造面貌，并且在变质固态流动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)，因此在变质岩石中出现残余(变余)构造与新生构造共存。 残余构造(变余构造)原生构造或变质变形前期构造经变质和变形作用改造后，仍然残存其原来特征的构造； 新生构造(变质构造)在变质和变形作用下新产生的构造 新生变质构造具有两个特点： 排列和分布的规律性 新生构造作为一种强烈变形的产物，空间的排列和分布的规律性往往比原生构造的规律性更明显，从而在一定的区段内具有统计上的优选方位，而且构造变形的分布和强度常常比较均匀。 新生构造与变形岩石的矿物内部粒子排列的 一致性 即新生的构造变形与岩
5、石内部的微观行为一致，变质变形作用不但改变了岩石的外貌(位置、方位、形象)，而且还直接影响到了岩石和矿物的内部岩石内部矿物的组构和组成矿物的原子、分子结构发生明显的变化。导致新生面状、线状构造与变形矿物内部粒子排列的一致性，同时也导致新生面状、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现象的依存关系。,第九章 变质岩区构造研究,2. 韧性变形的主导性,地壳较深处的部位的岩石在高温高压的变质变形情况下，岩石力学行为转变为韧性，因此，变质岩石中的构造在不同深度(层次)有着与之 相适应的变形构造。,第九章 变质岩区构造研究,2. 韧性变形的主导性 在流劈理上限以下的的深构造层
6、次里，岩层层理已经丧失了主运动面(褶皱滑动面)的作用，而被轴面劈理取代，产生被动剪切褶皱；强硬夹层形成紧闭复杂褶皱构成“折叠层”构造。,第九章 变质岩区构造研究,2. 韧性变形的主导性在流劈理上限以下的的更深构造层次里，岩石的变形与中高级变质作用、混合岩化及深熔作用交织于一体，形成区域性片麻理和混合岩化脉岩构成的流动肠状褶皱。,第九章 变质岩区构造研究,2. 韧性变形的主导性 在流劈理上限以下的的更深构造层次里，断裂表现为韧性剪切带出现在变质岩区中的狭窄的高应变片理带、变晶糜棱岩带、顺层滑脱剪切带等。,第九章 变质岩区构造研究,3. 变形变质的多期性 变质岩区的构造一般都经历过多期变形和变质，
7、前寒武纪的古老变质岩，至今已经历了十几亿甚至二、三十亿年的漫长地质历史，经受过多期不同程度的变质和变形的改造。即使在年轻的造山带中的变质岩，也常常因为在一个大的构造旋回中受多次构造变形的影响，造成不同世代、不同格局和不同样式的构造相互叠加，形成复杂的交叉干扰图象。,第九章 变质岩区构造研究,右图是一幅两期构造变形作用的变质岩区构造图，可见轴向NW褶皱叠加在轴向NE 的紧闭褶皱之上的特征晚期NW 向褶皱的片理掩蔽了早期NE 向褶皱，在晚期NW向褶皱不太强烈的西部，仍保留早期NE向构造的本来形象。,4. 构造型式与岩石变形时代的密切性 变质岩区大型构造型式与地壳演化进程密切相关，不同地壳发展阶段的
8、变质岩构造型式各自有着独特的构造样式： 1) 在太古代深变质岩系中的主要构造型式是花岗片麻岩穹隆或片麻岩穹隆，形成这种构造是在地壳演化早期的构造环境(地壳薄、地温高、地热梯度大)下，地壳内大量深源物质的上升引起。穹隆的平面形态呈浑圆状椭圆状，规模比较大，直径数十数百公里，穹隆外缘外倾且平缓；穹隆内部包含着非常复杂的多期构造。2) 在元古代及其之后的造山带中的变质构造，却以狭长的浅变质褶皱构造带为主，在这些强应变的构造带里，构造作用往往先于变质作用。尽管构造形态和方位有时也很复杂，但当排除构造的叠加干扰后，即可清楚地看到，同一次构造应力场形成的褶皱及其与之伴生的面理和线理在形态和方位上都具有明显
9、的规律性。总之，研究变质岩区的构造必须与变质作用、变质相和变质带的研究紧密结合起来，尤其在混合岩化及深成变质岩区应当特别注意。,第九章 变质岩区构造研究,（二） 变质岩层的成层构造 成层构造是产生褶皱变形的必要前提。但对具有双重构造的变质岩层褶皱来讲，它除了以原生成层构造(如层理)作为变形面以外；也可以以次生面理(劈理、片理)作为变形面产生褶皱。因此卷入面理褶皱的变质岩层无论在厚度上还是产状上都与普通沉积岩层褶皱存在很大的差异。,第九章 变质岩区构造研究,变质成层构造的认识 变质岩区中有许多成层构造，它包括经不完全变质改造的变余成层构造(变余层理)；以及诸如板劈理、千枚理、片理、片麻理等变质构
10、造，对后者的形成究竟是继承原生层理发育起来的还是通过构造置换新产生的，认识上存在较大的差异。 “继承”观点认为：具有层状构造的面理是原生沉积岩层或火山岩层在上覆岩层重力作用下，在变质作用过程中顺原生层理重结晶形成。因此面理与层理一致，称为顺层面理。“置换新生”观点认为：单纯的静载负荷作用不足以使原生沉积岩层或火山岩层形成面理。许多埋藏很深的沉积岩并未发生片理化；相反在具有成层构造的变质岩层里，顺层的平卧褶皱及其轴面劈理、片理和变质分异条带广泛发育，顺层韧性剪切带普遍存在，以及相应产生的石香肠构造、构造透镜体、窗棂构造及杆状构造等等，都说明变质岩层构造是构造热事件的产物。所谓的顺层面理，实质上可
11、能是早期紧闭褶皱的轴面面理，也可能是先存层理或面理在强烈的褶皱过程中发生构造置换的结果。,第九章 变质岩区构造研究,2. 构造置换 构造置换岩石的一种构造(既可以是原生构造，也可以是次生构造)在经过递进变形之后，被另一种构造所代替(取代)的现象。 在变形地质体的演化过程中，最常见和最重要的是面状构造的置换，线状构造也随之相应发生置换。 面状构造的置换首先是层理的置换原生层理在褶皱发育过程中被新生轴面劈理或轴面片理所置换。,第九章 变质岩区构造研究,层理的置换通过三个变形阶段完成：,早期阶段： 原始层理S0作为运动面，在递进的褶皱过程中发生弯曲，并越来越紧闭；进而产生近于平行褶皱轴面的劈理或片理
12、。但此时层理仍然基本保持着连续性，只显示初步或部分的置换。,第九章 变质岩区构造研究,中期阶段： 随挤压的加强，两翼层理(S0)的产状与新生的褶皱轴面的劈理或片理(S1)之间的夹角越来越小，强硬岩层被拉断发生石香肠化和片内褶皱。此时原始层理的连续性已逐渐丧失，新生的平行面状构造已开始取得主导地位。,第九章 变质岩区构造研究,层理的置换通过三个变形阶段完成：,晚期阶段： 完全的置换使层理(S0)全部破坏并消失，原有的岩性单位与新生面理(S1)几乎完全平行，造成了貌似均一的面理或层带，给人以区域性正常沉积序列的假象，使真正的原生地层层序无法确定。,第九章 变质岩区构造研究,层理的置换通过三个变形阶
13、段完成：,构造的置换过程，实质上就是新生构造使岩层“均一化”的过程，一次重大的全面构造置换，意味着地壳经历了一次重大的构造热事件。在多期变形变质作用地区，当早期构造置换结束，后一次构造热事件又会出现新生的面状构造置换。 构造多期置换的现象是古老变质岩构造变形的一大特点。在一个大的构造变形旋回中，一般都显示了一个从全面置换到部分置换再到局部置换的递减过程。随变质岩构造的韧性递减，置换程度也相应降低。,第九章 变质岩区构造研究,3. 变质岩区地层系统的双重概念 地层系统指成层岩系的生成顺序。 在变质岩发育区，由于“残余”和“新生”两种成层构造并存，在建立地层系统上，同沉积岩区地层学的概念有着本质的
14、不同。应根据构造置换的程度，把地层系统明确地区分为沉积地层系统和褶皱变质系统两个不同的范畴。,第九章 变质岩区构造研究,3. 变质岩区地层系统的双重概念 沉积地层系统 沉积地层系统原生或残余的成层岩系的顺序，是浅变质岩区里构造置换不太强烈地区的地层系统。一般原生层状构造保留较好，新生面状构造已经产生并局部地置换原生层理，但原生成层岩层仍保持其连续性。在这种地区，一般要求建立沉积地层系统，并划分与未变质沉积岩区相同的地层单位(元)，也就是以S0作为研究的起点(参照)以层理为界面，在此基础上研究其它构造。 当然，变质岩区建立起的地层系统毕竟经过一定程度的构造热作用影响，其地层的形态、内部结构和厚度
15、、相变与未变质变形前的地层系统肯定存在一定的差异。 褶皱变质地层系统 在变质程度深、或混合岩化变质岩系中，由于构造的彻底置换和岩石的变质重建，原生层理已经被全部破坏。因此，只能按新生成层构造所分割的不同构造岩性单元来组建地层。 新生褶皱变质地层系统中的各构造岩石单元，虽然也沿用了地层学中的群、组、段等地层单位，但实际上是指一定的构造岩石组合的岩层在经历构造热事件之后重新建造的地质实体。它并不具有地层学的生成先后的关系，只有片理、片麻理褶皱中的上下关系。,第九章 变质岩区构造研究,（三） 叠加褶皱 叠加褶皱已经褶皱的岩层再弯曲而形成的褶皱。正确识别叠加褶皱是查明变质岩区构造系统及变形历史的关键，
16、也是建立变质岩层层序的重要手段。 1. 叠加褶皱的露头型式 不同岩性层露头的排列型式是发现和确定叠加褶皱的基本依据。 兰姆赛(J.G.Ramsay)根据第二期滑褶皱叠加于三种基本位态的早期褶皱之上所产生的效应，建立叠加褶皱的三种基本干扰型式：,第九章 变质岩区构造研究,第型 第二期滑褶皱“横跨”叠加于第一期水平直立褶皱之上，其差异滑动方向(a2)与第一期褶皱轴面平行，b2与早期褶皱轴(B1)成大角度相交，造成第一期褶皱的变形面重复变形，形成“穹盆构造”在两期背形叠加处形成穹隆；两期向形叠加处形成构造盆地。,第九章 变质岩区构造研究,第型 第二期滑褶皱“横跨”叠加于第一期水平直立褶皱之上，其差异滑动方向(a2)与第一期褶皱轴面平行，b2与早期褶皱轴(B1)成大角度相交，造成第一期褶皱的变形面重复变形，形成“穹盆构造”在两期背形叠加处形成穹隆；两期向形叠加处形成构造盆地。,
