构造地质学-09章-变质岩构造研究课件.ppt
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1、地质类专业基础课构造地质学,第9章 变质岩构造研究,内容:变质岩区构造的基本特点 特点 成层构造 叠加褶皱 韧性断层2.变质岩区的构造解析 内容及步骤 地质制图 数据分析 模式建立,2023/3/14,构造地质学-李强,3,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:构造简单,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:构造复杂,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。,2023/3/14,构造地质学-李强,4,一、变质岩区
2、构造的基本特点(一)变质岩区构造有如下几个特点:新生变质构造广泛出露 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 新生构造与变形岩石的矿物内部粒子排列的一致性,2023/3/14,构造地质学-李强,5,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。,2023/3/14,构造地质学-李强,
3、6,在深构造层次里,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。,2023/3/14,构造地质学-李强,7,在更深构造层次里,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。,2023/3/14,构造地质学-李强,8,在更深构造层次里,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。,2023/3/14,构造地质学-李强,9,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,造成不同世代、不同格局和
4、不同样式的构造相互叠加,形成复杂的交叉干扰图象。,2023/3/14,构造地质学-李强,10,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。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。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。,2023/3/14,构造地质学-李强,11,变质岩层的成层构造 成层
5、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。,2023/3/14,构造地质学-李强,12,1.变质成层构造的认识,“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,变质岩层构造是构造-热事件的产物。顺层面理,实质上
6、是早期紧闭褶皱的轴面面理,或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。,2023/3/14,构造地质学-李强,13,2.构造置换 构造置换-岩石的一种先存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。,2023/3/14,构造地质学-李强,14,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。但此时
7、层理仍然基本保持着连续性,只显示初步或部分的置换。,2023/3/14,构造地质学-李强,15,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。,2023/3/14,构造地质学-李强,16,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,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。,2023/3/14,构造地质学-李强,17,3.变质岩区地层系统
8、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。,2023/3/14,构造地质学-李强,18,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,即以S0作为研究的参照,在此基础上研
9、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、相变与未变质-变形前的地层系统肯定存在一定的差异。,2023/3/14,构造地质学-李强,19,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
10、的上下关系。,2023/3/14,构造地质学-李强,20,(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,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:,2023/3/14,构造地质学-李强,21,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
11、,形成“穹-盆构造”-两期背形叠加处形成穹隆;两期向形叠加处形成构造盆地。,2023/3/14,构造地质学-李强,22,2023/3/14,构造地质学-李强,23,第型 第一期褶皱为平卧褶皱,第二期滑褶皱轴向与第一期褶皱轴向(B1)成大角度相交,但第二期褶皱的运动方向(a2)与第一期褶皱的轴面垂直。结果造成第一期褶皱轴面和两翼沿a2方向差异性滑动而被重褶成一系列背形和向形。同时,第一期褶皱的枢纽也随之上拱和下凹。,2023/3/14,构造地质学-李强,24,2023/3/14,构造地质学-李强,25,第型:第二期滑褶皱“共轴”叠加于第一期斜卧或平卧褶皱上,第一期褶皱轴未发生波状弯曲,只是第一期
12、褶皱的两翼被再褶皱成波状弯曲,这种叠加褶皱在平行褶皱轴的切面上很难分辨两期褶皱的叠加;但在横剖面上可见明显的两次转折图象。,2023/3/14,构造地质学-李强,26,2023/3/14,构造地质学-李强,27,上述三种干扰型式是变质岩区最基本的叠加褶皱。但在自然界中所见到的叠加褶皱是多种多样的,其露头型式(形态)也是非常复杂的,因为它受以下因素的影响:早期褶皱的形态(产状);晚期褶皱的叠加方向;卷入叠加褶皱的褶皱的几何类型;参与褶皱叠加的褶皱形成方式;褶皱叠加的次数;叠加褶皱的剥蚀深度和地形特征;露头剖面与叠加褶皱几何形态的相互关系。,2023/3/14,构造地质学-李强,28,重褶现象:在
13、褶皱的同一切面(剖面和平面)上不仅有先存的褶皱轴面的重新弯曲,而且还有相应的双重转折,褶皱呈钩状。在褶皱范围内出现双重褶皱要素。,2023/3/14,构造地质学-李强,29,2.叠加褶皱的露头观察,新生构造的规律弯曲:新生面理或线理一般代表一期构造变形。它们的有规律弯曲一般意味着新生褶皱变形面在新的构造应力场作用下的又一次变形。,2023/3/14,构造地质学-李强,30,2.叠加褶皱的露头观察,面理-线理的规律交切两组不同类型和不同方位的面理或线理有规律的交切;陡倾伏或倾竖褶皱的广泛发育都是判别叠加褶皱的重要标志。,2023/3/14,构造地质学-李强,31,(四)韧性断层 韧性断层又称为韧
14、性剪切带,是岩石由于剪切变形或塑性流动形成的强烈变形带。与脆性断层区别在于,韧性断层不具有一条或数条明显的分割破裂面,而是在不连续变形带中呈渐进的剪切滑移。韧性断层(剪切带)是变质岩区的特有的构造类型,是岩石在高温高压的环境中,岩石的破裂位移表现出的渐进的剪切滑移。有关内容已在断层中作过详细介绍。,2023/3/14,构造地质学-李强,32,(五)变质岩系间的不整合 经历长期多期构造变形-变质作用的前寒武纪,尤其是太古代变质岩系中的角度不整合,尽管在古老变质岩系应当普遍存在,但常常难以确定其存在,这是因为变形-变质作用的改造使其掩蔽而缺乏元古代以后不整合的特征。,1.变质岩系间不整合特征类型存
15、在两种角度不整合:沉积盖层与变质基底之间的不整合,易于识别 发育于变质岩系内部,分割不同变质构造层之间的不整合.,2023/3/14,构造地质学-李强,33,2.变质岩系内部的不整合特征 在具有不整合接触关系的两个岩群之间,往往发育有一定规模的渐变过渡带。过渡带宽数米数十米,其主要组成是下伏岩系的成分,有时也波及上覆岩系的底部岩层。它们或是沿接触面强烈退变质的结果,或是古风化壳变质结晶的产物。渐变过渡带的变质特点与上覆岩系相同,与下伏岩系的岩石化学组合相同。过渡带的上限一般以上覆沙砾岩层为界,向下则向古老岩系过渡,逐渐显示下伏岩系的本来面目。在上覆变质岩层与花岗片麻岩或其它古老变质杂岩之间经常
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- 构造 地质学 09 变质岩 研究 课件

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