韧性剪切带内的变形变质特征

1.韧性剪切带中的新生面理

各向同性的均质岩石经过韧性剪切变形，在韧性剪切带内部形成的新生面理，以矿物及矿物集合体形态的优选定向排列而显示，这种新生面理与韧性剪切带的边界成45°交角，交角指示对盘运动方向。自边缘向中心，这个交角越来越小，在中心部位，面理与剪切带的边界近于平行。所以，剪切带内的面理一般为S型（图6-105）或反S型。这种剪切带内面理常用S或S_s表示。面理相当于应变椭球体的AB（或XY）面。面理的S型或反S型展布特征，反映了剪切带内部的应力、应变状态。此外，面理发育程度和岩石变形变质程度也从边界向中心增强。除剪切带内S型面理外，还可见有平行剪切带边界的剪切应变面理C或SC，二者之间存在一定的交角。韧性剪切带内的这两种面理共同构成S-C面理或称组构（S-C fabrics）。S-C面理在眼球状糜棱岩中最为典型，其中的斑晶被压扁拉长为透镜状或眼球状，它们的长轴代表S面，与S面呈锐角斜交的富云母条带即为剪切面理C（图6-106）。

图6-102 迁西金厂峪地区菱形网结式韧性剪切带

（据《变质岩区1：5万区域地质填图方法指南》，1991）

卷入韧性剪切带的强硬岩层或岩墙岩脉，进入剪切带内则强烈变形（图6-107）。这些强硬层或岩体在剪切带内被拉长变薄，并发生石香肠化、透镜体化，断断续续从一盘延续到另一盘。变形再强时，这些岩层或岩体常被置换，与面理平行一致产出。

2.拉伸线理

拉伸线理主要发育在面理上，是岩石在韧性剪切作用过程中，其中的砾石、鲕粒、化石、矿物等被拉长呈优选定向排列。这些变形物体的延长方向指示韧性剪切运动的总体方向（图6-108）。

图6-103 韧性剪切带的几何类型

（据J.G.Ramsay，1980）

左图为原始状态；A—F为各种类型的韧性剪切带；说明见正文

图6-104 韧性剪切带内的应变

（据J.G.Ramsay，1980）

3.A型褶皱及鞘褶皱

A型褶皱是褶皱轴与拉伸线理平行的褶皱。鞘褶皱（sheath fold）是A型褶皱的一种特殊类型，形似刀鞘，常呈扁圆状或舌状，甚至呈圆筒状（图6-109）。鞘褶皱是岩石在塑性状态下剪切作用形成的褶皱，为被动式剪切褶皱。如褶皱以应变轴X·Y·Z定位，则垂直X轴剖面常呈眼球状、椭圆状、封闭状或半封闭状；垂直Y轴剖面呈不对称的平卧褶皱；垂直Z轴剖面上常出现拉伸线理。

图6-105 韧性剪切带内的S面理

S为面理；γ为剪应变，波峰处为剪切带最大剪应变值

图6-106 韧性剪切带内S面理与C面理的形成模式

（据D.Berthe et al.，1979）

图6-107 花岗岩内岩石在韧性剪切带边缘的片理和变形捕虏体

（据J.G.Ramsay，1976）

图6-108 韧性剪切带内面理（S）上的拉伸线理（L）

4.先存构造在剪切带中的变形

在剪切带中，由于标志层与剪切带方位的关系，标志层在剪切带内的受力状态和变形方式有很大差异。图6-110表示了不同方位标志层在剪切带内可能形成的各种构造。图6-110中A系列代表标志层与剪切方向夹角α约135°，标志层初期增厚而后发育成弯曲褶皱。B系列的α约为45°，标志层先变薄后发育成石香肠。C系列α＞90°，标志层先被褶皱再被拉断成石香肠。但是，在递进的简单剪切过程中，一般不会发生先变薄再变厚的变形顺序。所以，观测剪切带内标志层的变形构造，有助于理解标志层原始方位与剪切方向之间的关系，以及标志层受力后的变形状态和发育演化过程。北京大学地质系研究的北京怀柔大水峪韧性剪切带，于长英质糜棱岩中见到被拉断呈透镜状的脉体，脉体与剪切带的夹角α＜90°，类似于图6-110中B系列所示情况。脉体的总体方向与糜棱岩面理的夹角约为15°～20°。其他各种先存构造，如线理、面理等，在剪切带中也发生各种不同的变形。因此，剪切带内的几何结构基本决定于：岩石先存的各向异性的程度；先存构造方位与剪切方向的夹角；剪切带发育的程度。

图6-109 鞘褶皱的几何学演化

（据Mallarielle，1982）

箭头示运动方向（平行X轴），A、B、C、D代表褶皱形成与演化的不同阶段

图6-110 韧性剪切带对标志层的各种影响

（据J.G.Ramsay，1980）

5.韧性剪切带中的断层岩——糜棱岩

前已述及，在浅部层次断层中发育碎裂岩系列的断层岩，如构造角砾岩、断层泥、碎裂岩等等，它们是脆性变形的产物。而在深层次的韧性剪切带中，发育的是糜棱岩系列的断层岩，它是由于岩石遭受强烈塑性变形，导致其原岩的结构、构造以及成分发生改变而形成的一类断层岩。糜棱岩是韧性剪切带内的典型变形产物。

（1）糜棱岩的特征

1）与原岩相比，岩石中矿物的粒度明显减小。

2）糜棱岩具有显著的面理，由岩石中矿物的优选定向排列而显示；此外，糜棱岩可具有拉伸线理。

3）岩石中至少有一种主要造岩矿物发生了明显的塑性变形。

4）糜棱岩发育于狭窄的线状强应变带内，即韧性剪切带内。

（2）糜棱岩的分类及其特征

糜棱岩具糜棱结构，岩石中矿物按粒度分为大小两组，大的一组叫碎斑（porphyroclast），小的一组叫基质（matrix）。根据糜棱岩中细粒化基质的含量可将糜棱岩系列的岩石划分为：糜棱岩化岩石（基质含量＜10%），如糜棱岩化花岗岩；初糜棱岩（基质含量10%～50%）、糜棱岩（基质含量50%～90%）和超糜棱岩（基质含量＞90%）（图6-111，6-112）。

图6-111 韧性剪切带中的眼球状糜棱岩

图6-112 韧性剪切带中的条带状糜棱岩

主要由片状矿物组成的糜棱岩称为千糜岩；如果糜棱岩形成之后，又受变质作用影响矿物颗粒变大，则叫做变余糜棱岩、构造片岩和构造片麻岩（图6-113，6-114）。