第十五章 韌性剪切帶.ppt

第十五章韌性剪切帶韌性剪切帶又稱為韌性斷層 是巖石由于剪切變形或塑性流動形成的強烈變形帶 與脆性斷層區(qū)別在于 韌性斷層 剪切帶 不具有一條或數(shù)條明顯的分割破裂面 而是在不連續(xù)變形帶中呈漸進的剪切滑移 韌性斷層 剪切帶 是變質(zhì)巖區(qū)的特有的構造類型 是巖石在高溫高壓的環(huán)境中 巖石的破裂位移表現(xiàn)出的漸進的剪切滑移 第一節(jié)剪切帶的基本類型根據(jù)剪切帶的幾何產(chǎn)狀和運動 位移 方式 可將剪切帶劃分為 走滑 平移 型剪切帶 推覆 逆沖 型剪切帶和滑覆 正斷 型剪切帶 根據(jù)剪切帶發(fā)育的物理環(huán)境和變形機制 劃分為 脆性剪切帶 脆 韌性或韌 脆性過渡型剪切帶 韌性剪切帶 1 脆性剪切帶 即斷層或斷裂帶 是在地殼上部的低溫條件下發(fā)生的脆性變形產(chǎn)物 其特點是具有一個或多個清楚的不連續(xù)界面 兩盤位移明顯 變形集中在個別不連續(xù)面上 而兩側(cè)巖石幾乎未受變形 伴生有各種碎裂巖系列的斷層巖 見表 2 脆 韌性或韌 脆性過渡型剪切帶這種剪切帶有兩種型式 似斷層牽引現(xiàn)象的脆 韌性剪切帶 在韌性變形的巖石內(nèi)部發(fā)育不連續(xù)面 沿不連續(xù)可能發(fā)生磨擦滑動 而其兩側(cè)一定范圍的巖層或標志層發(fā)生一定程度的塑性變形 韌 脆性過渡型剪切帶 由雁行狀的張裂脈表現(xiàn)出來 雁行狀的張裂隙反映巖石脆性變形 而張裂隙之間的巖石一般受一定程度的塑性變形 3 韌性剪切帶是巖石在塑性狀態(tài)下發(fā)生連續(xù)變形的狹窄高剪切應變帶 典型的韌性剪切帶內(nèi)變形狀態(tài)從一壁穿過另一壁是連續(xù)的 不出現(xiàn)破裂或不連續(xù)面 帶內(nèi)變形和兩盤位移完全由巖石的塑性流動或晶內(nèi)變形來完成 因此 韌性剪切帶具有 斷而未破 錯而似連 的特點 以上三種剪切帶反映它們形成時巖石的力學性質(zhì)差異 也反映了地殼和巖石圈不同層次 不同物理環(huán)境和不同流變機制條件下巖石力學性質(zhì)的應變局部化特征 在空間和時間上可以相互轉(zhuǎn)換或過渡 由于巖石圈具有流變的分層性 由淺部至深部 剪切帶的性質(zhì)和產(chǎn)狀變化是多重的 第二節(jié)韌性剪切帶的幾何特征韌性剪切帶的基本結構要素 剪切帶的兩盤 壁 和兩盤 壁 所限制的強塑性變形帶 剪切帶的兩盤可以是平行的 也可以是彎曲的 平行剪切帶的幾何邊界條件是 具有相互平行的兩盤或邊界 沿每個橫斷面的位移情況是一樣的 這表明巖石的有限應變方向和性質(zhì)在橫過剪切帶的各剖面上是一致的 彎曲剪切帶的幾何邊界條件是 剪切帶兩盤可能收斂 匯合或分散 不同位置上剪切帶橫剖面的變形情況是變化的 1 剪切帶外的巖石未受變形的韌性剪切帶 1 不均勻的簡單剪切2 不均勻的體積變化3 不均勻的簡單剪切 不均勻的體積變化 2 剪切帶外的巖石受到均勻應變的韌性剪切帶 1 均勻應變 不均勻的簡單剪切2 均勻應變 不均勻的體積變化3 均勻應變 不均勻的簡單剪切 不均勻的體積變化 第二節(jié)韌性剪切帶內(nèi)的巖石變形一糜棱巖1糜棱巖的基本特征糜棱巖是韌性變形條件下形成的斷層巖 糜棱巖原來的含義是指由機械破碎和研磨形成的條紋狀細粒巖石 近年來 隨著電子顯微鏡和冶金學方法的應用 發(fā)現(xiàn)糜棱巖的細?；堑V物在較高的溫壓條件下發(fā)生塑性變形的結果 糜棱巖具有的基本特征 與原巖相比 粒度顯著減小 具增強的面理和 或 線理 發(fā)育于較窄的強應變帶內(nèi) 糜棱巖由基質(zhì)和碎斑構成 基質(zhì)主要由石英 云母類礦物微粒組成 致密堅硬 肉眼無法辨認礦物顆粒 碎斑多為長石等硬礦物 巖石中次生面理 線理等塑性流動構造發(fā)育 2糜棱巖的類型 初糜棱巖 基質(zhì) 50 眼球狀糜棱巖 糜棱巖 狹義 超糜棱巖 千糜巖千糜巖是糜棱巖的一個變種 具有糜棱巖的外貌 其中有大量的含水的礦物 如絹云母 綠泥石 透閃石和陽起石等 構造片巖構造片巖具有明顯的面理構造和新生礦物 結晶礦物顆粒較為粗大 韌性剪切帶內(nèi)的褶皺變形1被動相似褶皺由于剪切帶內(nèi)差異剪切作用 改變了先存的面狀構造的方位 導致標志層出現(xiàn)被動褶皺 相似褶皺 褶皺軸平行于原始標志層與剪切帶的XY面的交線 軸面平行于剪切帶 2主動縱彎褶皺當韌性差較大 根據(jù) 角的大小可形成A3 B3 C2和C3等情況 3鞘褶皺韌性剪切帶中的褶皺與地殼淺層次的褶皺不同 剪切帶中的大部分褶皺與拉伸線理的方向大致平行 這種褶皺稱為A褶皺 B D E 一般發(fā)育在剪切帶的強烈剪切部位 淺層次褶皺的褶軸與拉伸線理垂直 稱為B褶皺 C 鞘褶皺的形成形成 其形成有多種方式 有的是先期褶皺在剪切過程中樞紐被彎曲 甚至可以變得很尖 形成翼尖角很小的鞘狀褶皺 當應變很大 10 才形成典型的鞘褶皺 新生面理和線理1面理韌性剪切帶的變形巖石中 常發(fā)育有由礦物或礦物 集合體的優(yōu)選方位平行于剪切帶的應變橢球體最大擠壓面而形成的面理 即剪切帶內(nèi)面理 S 從剪切帶中心至邊緣 S面理與平行剪切帶面理 C 之間的交角變化與0 45 2線理在剪切帶面理上 發(fā)育有平行最大拉伸方向的礦物拉伸線理 A線理 發(fā)育程度隨變形增強而顯著 拉伸線理與剪切帶邊界的銳夾角所指的方向反映剪切運動的方向 第四節(jié)韌性剪切帶的運動方向確定 1錯開巖脈或標志層穿過剪切帶的標志層往往呈 S 形彎曲 造成標志層在剪切帶兩盤明顯位移 根據(jù)互相錯開的方向可以確定剪切方向 2不對稱褶皺巖層受近平行層面方向的剪切作用時 由于層面的原始不平整或剪切速率變化 導致巖層彎曲旋轉(zhuǎn) 形成緩傾斜的長翼和倒轉(zhuǎn)短翼的不對稱褶皺 由長翼至短翼的方向 即褶皺倒向 代表剪切方向 3鞘褶皺或A型褶皺鞘褶皺和A型褶皺樞紐方向或垂直Y軸剖面上的褶皺倒向指示剪切方向 4S C面理 S 型面理和 C 面理所交銳夾角 指示剪切帶的剪切方向 隨剪應變加大 剪切帶內(nèi)面理 S 逐漸接近 以至于平行于糜棱巖面理 C 5 云母魚 構造 云母魚 構造多發(fā)育于石英云母片巖中 巖石中先存的云母碎片 其中的 001 解理處于不易滑動的情況下 在剪切作用過程中 在與 001 解理斜交的方向上形成與剪切方向相反的微型犁式正斷層 隨變形的持續(xù) 上 下云母碎塊發(fā)生滑移 形成不對稱的 云母魚 它可以指示剪切帶的剪切方向 6旋轉(zhuǎn)碎斑系 型碎斑旋轉(zhuǎn)碎斑是在糜棱巖中的韌性基質(zhì)剪切流動的影響下 碎斑及其周緣較弱的動態(tài)重結晶的集合體或細碎斑發(fā)生旋轉(zhuǎn)并改變其形狀 形成不對稱的楔形尾部的碎斑系 型碎斑系 根據(jù)結晶拖尾的形狀為 楔狀結晶尾的中線分別位于結晶參考面 X1 的兩側(cè) 碎斑系的拖尾的尖端延伸方指示剪切帶的剪切指向 7旋轉(zhuǎn)碎斑系 型碎斑特征為 結晶尾細長 根部彎曲 在與碎斑連接部位使基質(zhì)呈港灣狀 兩側(cè)結晶尾的發(fā)育都是沿中線由結晶參考面的一側(cè)轉(zhuǎn)向另一側(cè) 碎斑系的拖尾的尖端延伸方向也指示剪切帶的剪切指向 8不對稱壓力影韌性剪切帶內(nèi)的壓力影構造多呈不對稱狀 堅硬礦物或碎斑兩側(cè)的纖維狀的結晶尾呈單斜對稱 據(jù)此可以確定剪切帶的剪切方向 9 多米諾骨牌 構造糜棱巖中的較堅硬的碎斑 如長英質(zhì)糜棱巖中的長石碎斑