构造地质学14韧性剪切带

切
带
过
渡
区
Sibson(1977)
韧性剪切带位移不是通过破裂面，而是通过 塑性流动完成的。从剪切带两边界向其中心， 剪应变逐渐地增大，中心部分应变最大。
横截面
据几何产状和运动方式可分：
平移（走滑）型剪切带 逆冲（推覆）型剪切带 正断（滑覆）型剪切带
二．韧性剪切带内的岩石变质与变形
1.发育特征的动力变质岩－－糜棱岩 糜棱岩的特点： ①与原岩相比，粒度显著减小； ②发育新生的面理和（或）线理； ③分布于狭窄的强应变带内； ④岩石中至少有一种主要的造岩矿物发生 了明显的塑性变形
尾部平行于C面理，与S-C面理类似，(001)解理与 尾部的锐夹角指示邻侧的剪切运动方向
云母鱼
6. 旋转碎斑系 糜棱岩中碎斑及其周缘较弱的动态重结晶的集合
体或细碎屑颗粒发生旋转，形成不对称的具有楔形尾 部的碎斑系。根据结晶拖尾的形状，分为“σ”和 “δ”型两类
σ型碎斑系
δ型碎斑系
7. 不对称压力影 坚硬矿物或岩屑单体两侧的纤维状结晶尾呈单斜对
褶皱变形
3. 鞘褶皱：垂直Y轴剖面上的褶皱倒向指示剪切方向
4. S-C面理 S型面理和C面理所交锐夹角指示邻侧剪切带的剪 切方向。随着剪应变加大，剪切带内面理（S）逐 渐接近以致平行于糜棱岩面理
5. “云母鱼”构造 多发育于原岩是石英云母片岩的糜棱岩中，在先
存云母碎片的(001)解理，处于不易滑动的情况下， 在与(001)解理斜交的方向上形成与剪切方向相反的 微型犁式正断层，上、下云母碎块发生滑移、分离 和旋转，形成不对称的“云母鱼”构造。
第14章
韧性剪切带
本章主要内容 一、剪切带与韧性剪切带的概念 二、韧性剪切带的特点 三、韧性剪切带内的岩石变质与变形 四、韧性剪切带运动方向的判别标志 五、韧性剪切带的观察研究
一、剪切带与韧性剪切带的概念
剪切带：由近平行的边界所限制的线状强烈剪应变带。 一般长宽比至少大于5 : 1。它们有四种基本类型： 1．脆性剪切带或断层（1）
具有明显的破裂或不连续面，所有剪切都集中在断层面上；发 育断层角砾岩、碎裂岩等断层伴生构造；几何上可以区分正断 层、逆断层和平移断层；是在地壳上部较浅部位形成的断层。
2、脆-韧性剪切带 有明显的破裂或不连续面；剪切带两侧的有限范围内 出现韧性牵引现象。也是在地壳上部较浅部位形成的 断层。
3.韧-脆性剪切带（韧-脆性过渡剪切带） 没有明显不连续面；在剪切带内部出现雁行状张裂隙， 递进变形的结果可成S形，主体是韧性的；发育于比较低 级的变质岩带中，特别是在厚层的石英岩中。内蒙保康 伊胡赛金矿剪切带中的雁行状张裂系被含金石英脉充填。
石英- 长石质岩石圈断层岩分类简表
固结 程度
碎块、 碎片 或矿 物晶 粒大
小 mm
>5
2-5 0.12 0.01 -0.1
<0.0 1
<0.0 05
变质级别
未固结的
固结的
无新生重结晶作
用
断层角砾
碎裂岩系列
（可见角
砾 含 量 初角砾岩
>30% ）
准
角砾岩
塑
断层泥（
性
可见角砾
初碎裂岩
糜
含量
棱
<30%
碎裂岩
S-C糜棱岩内S与C面几何关系
剪切带内面理（S）和糜棱岩面理（C）形成模式图
韧性剪切带内的新生面理－－SC组构
3.拉伸线理
拉伸线理是韧性剪切带最发育的组构之一，它代表剪切 运动矢量或剪切方向。因此它的方向在区域上近于常数。
由于物质性质和 构造部位不同， 拉伸线理表现性 质不同。如在片 岩中，拉伸线理 通过片理面上矿 物定向表现出来。
韧-脆性剪切带 韧性剪切带
Sibson(1977)认为同一条断裂上部表现为脆性变形，而 下部则表现为韧性变形，脆性和韧性分界深度大致15Km。 相当于于中、下地壳层次位置。在造山带它们生成往往 与板块运动过程（俯冲或仰冲，碰撞阶段）中或板内运 动中产生的深部简单剪切机制有关。
脆
-
韧
变
性 剪
形 深 度
岩
）
基质中普遍发生重结晶作用
糜棱岩系列
初糜棱岩
眼球状糜棱 岩
糜棱岩
变余糜棱 岩（基质 中重结晶 颗粒普遍
增大）
超碎裂岩
超糜棱岩
假玄武玻璃
超塑性糜棱岩
未变质
很低
低
中
高
基质比例
0-10%
1050% 5090% 90100%
深度(km) 温源自文库压力
0——— 5 ————— 10 ——— 15 ———— 20 —— 25 P、T增加方向
韧性剪切带中的褶皱示意图；L是拉伸线理
鞘褶皱特征：形状极不对称，枢纽弯曲，沿X轴方向拉 的很长，鼻部转折端圆滑，翼部转折端呈直线，近与运 动方向平行，轴面与有限应变椭球体XY面的夹角由剪切 带边缘向中心减小，极端状态与XY面平行，鞘褶皱总体 形态相应地由边部向中心，从尖锥状、炮弹状变为圆饼 状、铁饼状。鞘褶皱在不同断面上的形态有很大变化。
实际工作中， 要正确区分Ｂ 型褶皱和Ａ 型褶皱和鞘褶 皱，其关键还 是查明与拉伸 线理的关系
四、韧性剪切带运动方向的确定
应从多角度判断韧性剪切带的剪切运动方向 1. 被错开的岩脉或标志层
新生面理
先存标志体
2. 不对称褶皱 当岩层受到近平行层面方向的剪切作用时，由于层面 的原始不平整或剪切速率的变化，导致岩层被褶皱。 随着剪应变的递进增加，褶皱幅度被动增大，形成缓 倾斜的长翼和倒转短翼组成的不对称褶皱，由长翼至 短翼的方向（褶皱倒向），代表剪切方向
细晶岩脉原始厚度32m，剪切带外 岩墙和捕掳体变形很弱，带内岩 脉受拉伸，剪切厚度仅2cm。捕掳 体形成富含黑云母的条纹，其长 轴平行片理。
岩墙、岩脉标志形构造，剪 切带边界上的韧性牵引现象
4.韧性剪切带内的褶皱
韧性剪切带内的褶皱比较复杂，主要有三种形 成方式： 被动褶皱：它是在原有的层或面理中由剪切作 用形成的。特点：典型相似褶皱；褶皱轴面平 行于剪切面；褶皱枢纽是剪切面与老面理的交 线，所以枢纽方向是由剪切方向和老面理方向 决定的。 主动纵弯褶皱：它是先存面理或标志体受挤压 失稳形成的。
“A”型褶皱:拉伸线理近于平行褶轴的褶皱。它发育 于韧性剪切带中心部位的软弱层内。强硬层发育较开 阔褶皱，其拉伸线理垂直枢纽，为“B”型褶皱，但它 是剪切褶皱造成的。随着应变加剧“B”型向“ A” 型转化，最后可产生褶轴平行于拉伸线理的鞘褶皱。
鞘褶皱是一种特殊 的“A”型褶皱轴。 注意！“A”型褶皱 轴平行于缩短方向， 即造山带（山脉） 方向。 地表形成的 “B” 型褶皱轴垂直于缩 短方向。
识别拉伸线理不仅对判断剪切方向有意义，而且也是区分 “A”型褶皱和“B”型褶皱的重要标志
韧性剪切带中的先期面理和线理，受剪切作用发生方位偏转， 形成与剪切带的外不同的构造组合型式。
面理构造多发生旋转，在剪切带中部与剪切方向近平行，如果 多条剪切带平行排列，则带间的先期面理，或呈S形，或呈细皱 纹，取决于先期面里的产状与剪切带方向的几何关系。
4.韧性剪切带
是由强烈剪切应变的岩石构成的线性带。没有不连续面； 剪切带的变形和两侧的位移，完全是通过岩石的韧性流 变和剪切应变完成的。有的学者称为韧性断层。特点是： 具有“断而未破，错而似连”的特点。
从脆性到韧性反映了地壳和岩石圈不同层次、不同物 理环境和不同流变机制条件下岩石的局部应变特征
脆性剪切带 脆-韧性剪切带
称，外形与旋转碎斑系类似
8. “多米诺骨牌”构造 较强硬的碎斑(如长石)破 裂并旋转，每个碎片向剪 切方向倾斜，形成类似多 米诺骨牌，其裂面与剪切 带的锐夹角指示剪切方向
书斜构造
9. 曲颈状构造 碎斑或矿物集合体、侵入岩中的捕虏体等在递进剪
切作用下，一侧被拉长或拉断，形成曲颈瓶状，曲颈 弯曲方向指示剪切方向。
韧性剪切带内岩石的应变特征和位移特点
应变特征 从剪切带边界向其中心，剪应变逐渐地增大，其
值由零变成最大。 并可由下式求得： = 2 / tan2 （1）
其中，为剪切带 内新生面理与剪切 带边界或中心线之 间的夹角。
应变椭球体的XY面与剪切带边界之间的夹角从剪切 带边界向剪切带中心由大逐渐变小，即由45逐渐向0 方向转变。
a线理
⊥X轴剖面：封闭椭圆
形、眼球状、豆荚状。
⊥Y轴剖面：多为不对
称及不协调褶皱，其降
向就是剪切方向。
⊥Z轴剖面：长条形、
舌形等，其上发育拉伸
线理（ a线理）
鞘褶皱(YZ面）即垂直 X轴剖面
鞘褶皱形成模式：举例： 1.是层状岩体在递进的剪切变形中逐渐发展形成的。 2.先期褶皱在递进的剪切过程中进一步发展形成的， 是叠加变形的结果。 无论是那种模式，实验证明都是剪应变值很大和达到 极端状态（r＞10）。
剪切带中心带
剪切带边缘带
位移特点
韧性剪切带的总位移是由带内各点的不同位 移分量逐渐累积。可由下式求得：
S = 0x dx
（2）
其中：x是剪切 带的宽度，是 剪应变的大小。
2.韧性剪切带内的新生面理研究
在推覆剪切带范围内，所有岩石均表现为近水平的面 理，面理最发育的部位往往就是韧性推覆剪切带主界 面，它没有明显破裂性质。由于剪切生热，岩石软化 甚至熔融，因此剪切带中心部位岩石形成糜棱岩，糜 棱面理与主界面近于一致。剪切带外侧，糜棱面理不 发育。 韧性平移剪切带中，岩石都呈现直立面理，可以根据 剪切带内的SC面理判断相对的运动方向。
2.韧性剪切带内的新生面理：S-C组构
S面理：是由矿物或矿物集合体的优选方位平行于剪切 带的应变椭球体XY面而形成的面理，也称剪切带内面理， 在剪切带内常呈“S”形展布。
C面理：是糜棱岩 面理，实际上是由 一系列平行剪切带 边界的间隔排列的 小型强剪切应变带， 常由更细小的颗粒 或云母等矿物组成。
4.韧性剪切带内的褶皱
韧性剪切带内的褶皱比较复杂，主要有三种形 成方式： 被动褶皱：它是在原有的层或面理中由剪切作 用形成的。特点：典型相似褶皱；褶皱轴面平 行于剪切面；褶皱枢纽是剪切面与老面理的交 线，所以枢纽方向是由剪切方向和老面理方向 决定的。 主动纵弯褶皱：它是先存面理或标志体受挤压 失稳形成的。
在剪切带中心一般 发育糜棱岩石。随 着剪应变增大，剪 切带内糜棱岩带越 宽，直至充满整个 韧性剪切带区间。 这时，剪切带的边 界比较清楚，剪切 带内外的岩石、构 造都有明显区别， 因而称作韧性断层 较为合适。
线状构造变化的总趋势是向X轴方向靠拢。标志层可 变厚形成弯褶皱，也可以变薄拉断形成香肠构造。如果 原来交叉的几个方向的岩脉受到剪切带影响，那么，不 同方向的岩脉将会出现不同的变形结果。
经常需要用多种判别标志联合判断剪切方向
运动方向确定之曲颈瓶状构造---同构造期脉体
五、韧性剪切带的观察研究
1）确定韧性剪切带 2）测量长度和宽度 3）带内面理和线理夹角变化 4）鞘褶皱的特征 5）糜棱岩的特征 6）采集标本 7）序列分析
思考题 • 剪切带、韧性剪切带与正断层、逆断层和平 移断层之间的主要差别是什么？ • 如何识别糜棱岩？ • 如何判断韧性剪切带的剪切方向？ • 韧性剪切带一般形成于何种构造层次？