构造变形的观测与研究2

未置换－完全置换，不彻底 置换广泛、彻底，但不均匀 置换广泛、彻底， 未置换－完全置换， 新生层序破坏原有层序， 新生层序不破坏原有大套层序， 新生层序破坏原有层序，总 新生层序不破坏原有大套层序，总体有 体无序局部有序 陡倾片理化带 纵弯褶皱，压扁、 纵弯褶皱，压扁、压溶分异 作用 共轴应变 序局部有序或总体无序局部无序 缓倾片理化带 水平分层剪切作用、 水平分层剪切作用、固态流变作用 非共轴应变 总体减薄，单层厚度变化急速， 总体减薄，单层厚度变化急速，透镜化
岩层厚度的改造 总体加厚
四、伸展构造与韧性剪切带
伸展构造是地壳水平运动的重要表现型式， 伸展构造是地壳水平运动的重要表现型式，大洋中脊 是最引人注目的现代伸展构造。 是最引人注目的现代伸展构造。 伸展构造分为三个层次： 伸展构造分为三个层次： 地壳上层：为脆性剪切变形域， 地壳上层：为脆性剪切变形域，发育一系列脆性破裂 构造，有地堑、盆岭构造、裂谷、及差异性升降和盆地的 构造，有地堑、盆岭构造、裂谷、 伸展等。 伸展等。 韧性中间层：近水平的韧性剪切带和褶叠层， 韧性中间层：近水平的韧性剪切带和褶叠层，向上过 渡为脆-韧性低角度正地层或剥离断层及变质核杂岩构造。 渡为脆 韧性低角度正地层或剥离断层及变质核杂岩构造。 韧性低角度正地层或剥离断层及变质核杂岩构造 地壳下层： 地壳下层：伸展构造表现为小型韧性剪切带和基性岩 墙群的侵入。 墙群的侵入。
构造变形的时间因素－ 分析 构造变形的时间因素－T分析
与构造变形相关的时间因素有应变速率和持续时间。 与构造变形相关的时间因素有应变速率和持续时间。 时间对应变的影响极大。随时间的持续加长， 时间对应变的影响极大。随时间的持续加长，岩石的粘性 应变行为将占主导地位，而产生固态流变。 应变行为将占主导地位，而产生固态流变。 不同材料达到固态流变的时间不同，这就是固流限， 不同材料达到固态流变的时间不同，这就是固流限，如冰 的固流限为15天 岩盐为 的固流限为 天，岩盐为10a，蛇纹岩为 ，蛇纹岩为0.01Ma。当岩石变形 。 时间达到固流限后，即使微小的应力也会发生流变， 时间达到固流限后，即使微小的应力也会发生流变，产生可观 的构造变形。 的构造变形。
构造作用力及其应力－应变状态－ 分析 构造作用力及其应力－应变状态－S分析
S分析是指对应力场、应力（古差异应力）、应变和应变量 分析是指对应力场、应力（古差异应力）、应变和应变量 分析是指对应力场 ）、 的研究。 的研究。 应力场与应变场在小变形或脆性变形中是对应的， 应力场与应变场在小变形或脆性变形中是对应的，在大变形 中二者是不对应的。 中二者是不对应的。 应力大小可以据自由位错密度在仪器中量测，通常石英组构 应力大小可以据自由位错密度在仪器中量测， 分析可以估测古差异应力。 分析可以估测古差异应力。应变量的大小可通过有限应变测量和 平衡剖面技术来量测。 平衡剖面技术来量测。 岩石构造变形样式取决于其内在变形机制， 岩石构造变形样式取决于其内在变形机制，随构造层次的加 岩石宏观变形机制由脆性剪切－弯曲滑动－固态流变－ 深，岩石宏观变形机制由脆性剪切－弯曲滑动－固态流变－深熔 流动，微观变形机制由剪切破裂－碎裂流动、粒内流动－ 流动，微观变形机制由剪切破裂－碎裂流动、粒内流动－晶界滑 超塑性流动。 移－超塑性流动。
三、构造置换作用 岩石的一种构造在经递进变形后， 岩石的一种构造在经递进变形后，被另一种构 造所替代的现象。 造所替代的现象。 构造置换分为纵向构造置换和横向构造置换。 构造置换分为纵向构造置换和横向构造置换。
纵向构造置换
横向构造置换
纵向构造置换和横向构造置换的对比
纵向构造置换 体制 构造层次 变形相 褶皱 构造置换程度 层序特点 面理产状特点 作用和机制 应变 收缩体制 上、中－上构造层次 弯曲滑动变形相 等厚褶皱， 、 型 等厚褶皱，M、N型 伸展体制 下、中－下构造层次 固态流动、 固态流动、深熔或柔流变形相 不对称、无根褶皱， 不对称、无根褶皱，轴面劈理化 横向构造置换
（上部构造层次） 上部构造层次）
上部构造层次
（浅部或中部构造层次） 浅部或中部构造层次）
中部构造层次
（下构造层上亚层） 下构造层上亚层）
下部构造层次
（深部或下构造层层次观
构造层次的意义不仅仅是对断裂构造及地壳层圈结 构的垂直变化及分带的解析， 构的垂直变化及分带的解析，重要的是在一定的层次范围 内总是存在一种主导的变形机制形成的构造要素群。 内总是存在一种主导的变形机制形成的构造要素群。不同 的构造层次发育有不同构造生态的构造群落。 的构造层次发育有不同构造生态的构造群落。
3.主体构造与从属构造 —— 从属构造在更小尺度可能是总体构造， 主体构造与从属构造 从属构造在更小尺度可能是总体构造， 反之亦然 4.残余构造与新生构造 —— 残余构造与新生构造指世代和顺序问题 残余构造与新生构造
构造的层次观
包括地壳的垂直分层、造山带的水平分带和时间层次。 包括地壳的垂直分层、造山带的水平分带和时间层次。通常所指的 构造层次指的是构造的垂直分层现象。 构造层次指的是构造的垂直分层现象。 构造层次可划分为如下4级 构造层次可划分为如下 级： 表部构造层次
旋转碎斑 露头，长轴15cm 露头，长轴 石英压力影 长径3mm 长径 剪切变形岩体， TM影像，长轴大于 影像， 剪切变形岩体， 影像 长轴大于15km
构造的尺度观
同一个应力系产生的作用是透入性的， 同一个应力系产生的作用是透入性的，它将发生全 息的影响，从宏观到微观， 息的影响，从宏观到微观，各种尺度的构造变形型式具有 相关性和相似性，这就是构造变形的全息说。 相关性和相似性，这就是构造变形的全息说。 全息理论的意义，在于可在露头尺度上寻找到“天 全息理论的意义，在于可在露头尺度上寻找到“ 然模型” 通过露头尺度的解剖分析来反映区域构造格架。 然模型”，通过露头尺度的解剖分析来反映区域构造格架。
两 期 褶 皱 的 干 涉 样 式
多因素
一种构造现象往往是是多种因素综合影响 的结果。决定构造变形的因素有：温度、 的结果。决定构造变形的因素有：温度、有效围 压、应力大小和方向、有无流体及流体的性质、 应力大小和方向、有无流体及流体的性质、 岩石的变形习性及能干性差异、深度、 岩石的变形习性及能干性差异、深度、流变速率 及作用时间等。 及作用时间等。
构造层次界面是随环境变化不定的， 构造层次界面是随环境变化不定的，造山环境和高 地热梯度带及构造应力的增加会导致构造层次界面的抬升， 地热梯度带及构造应力的增加会导致构造层次界面的抬升， 而不同体制下构造发育的深度也有明显差异。 而不同体制下构造发育的深度也有明显差异。
不同构造层次构造变形对比表
构造层次 对比项目 主导变形机制 构造变形特点 代表性构造形迹 构造岩 岩石的力学性质 构造的透入性 表部 上部） （上部） 剪切破裂 作用 刚性破裂 脆性断层 碎裂岩系 脆性 上部 中部） （中部） 弯曲滑动 作用 准塑性 或塑性变形 等厚褶皱 初糜棱岩系 脆韧性 提高 中部（ 中部（下构造层 上亚层） 上亚层） 剪切和 压扁作用 塑性流动 顶厚褶皱 超糜棱岩 和糜棱岩系 韧性 下部（ 下部（下构造层 下亚层） 下亚层） 深熔流动 作用 粘性流动 柔流褶皱 片麻岩系 高韧性或塑性
构造变形的观测与研究
主要内容
一、构造解析的基本原则 二、构造变形相分析的基本原理 三、构造置换作用 四、伸展构造与韧性剪切带 五、构造解析的一般程序和内容
一、构造解析的基本原则 •多尺度 多尺度 •多层次 多层次 •多体制 多体制 •多世代 多世代 •多因素 多因素 •动态发展 动态发展
构造尺度即认识构造现象的客观标准 构造层次是指构造变形过程中由地壳物理化学 图件变化所导致的构造分带现象 构造体制除挤压收缩外， 构造体制除挤压收缩外，还有伸展和走滑剪切 一个构造变形旋迴可划分为多个世代， 一个构造变形旋迴可划分为多个世代，不同世 代的构造具有不同样式的构造群落，反映不同 代的构造具有不同样式的构造群落， 的变形方式和不同的构造变形相 影响构造变形的环境因素和物性因素是多种多 样的， 样的，是多因素综合影响的结果 构造的动态发展是完整系列变形所经历的变形 历史过程
构造变形场
构造综合分析结果
几何学分析
几何学分析是在对地质体内各构造单元的各种物理的、 几何学分析是在对地质体内各构造单元的各种物理的、 几何等构造要素研究的基础上，从形、 几何等构造要素研究的基础上，从形、位、样、量四个方面 进行全面的解析。 进行全面的解析。 个构造单位的空间形状、 形 —— 个构造单位的空间形状、大小和产状 各构造要素的空间分布机优选方位， 位 —— 各构造要素的空间分布机优选方位，对透入性 变形通常在统计和模拟的基础上用方位图解来表达 构造的总体特征和风格， 样 —— 构造的总体特征和风格，即构造样式 变形量，包括岩石应变的性质、 量 —— 变形量，包括岩石应变的性质、大小和主应变 方位， 方位，可通过有限应变测量来确定
与尺度相关的几个问题： 与尺度相关的几个问题： 1.透入性构造与分划性构造 —— 一些宏观上的透入性构造在更小 透入性构造与分划性构造 尺度上则有明显得分划性 2.构造的均匀性与非均匀性 —— 一些整体上是非均匀的构造，在 一些整体上是非均匀的构造， 构造的均匀性与非均匀性 局部上可分解为若干近似均匀的变形
构造的尺度观
构造尺度分为空 间尺度和时间尺度， 间尺度和时间尺度， 后者是指依据地壳变 形量与质的关系而划 分出的长短不一的旋 迴、世代及先后顺序； 世代及先后顺序； 前者是按地质体规模 划分出的不同空间大 小的等级， 小的等级，一般可分 为巨型、大型、中型、 为巨型、大型、中型、 小型、微型、超微型 小型、微型、超微型6 级。
韧性剪切带是地壳中的高应变带， 韧性剪切带是地壳中的高应变带，是地壳较深层次的韧性变形 域中相当断层的一种构造型式。韧性剪切带在地壳中的产状， 域中相当断层的一种构造型式。韧性剪切带在地壳中的产状，与其 形成时的应力场形式有关，与断层一样，也可有逆冲、走滑、 形成时的应力场形式有关，与断层一样，也可有逆冲、走滑、正断 及斜冲等性质。 及斜冲等性质。 韧性剪切带性质的判别主要依据对剪切带几何学及运动学的分 析进行。运动方向判别依据的获得、拉伸线理的量测、 析进行。运动方向判别依据的获得、拉伸线理的量测、有限应变测 量、组构分析等是几个重要的工作方面。 组构分析等是几个重要的工作方面。 要正确区分糜棱岩系与碎裂岩系。 要正确区分糜棱岩系与碎裂岩系。塑性变形是糜棱岩的重要形 成机制。岩石的塑性变形机制主要有：晶内滑移、位错滑移、 成机制。岩石的塑性变形机制主要有：晶内滑移、位错滑移、位错 蠕变、颗粒边界滑移、超塑性流动及压溶作用。 蠕变、颗粒边界滑移、超塑性流动及压溶作用。 糜棱岩的宏观地质特征是流状构造、拉伸线理及细粒化， 糜棱岩的宏观地质特征是流状构造、拉伸线理及细粒化，特征 的微观构造有拔丝构造、核幔构造、镶嵌构造、 组构、 的微观构造有拔丝构造、核幔构造、镶嵌构造、S-C组构、旋转碎斑 组构 系、云母鱼、压力影等。 云母鱼、压力影等。