韧性剪切带

第四节、韧性剪切带

韧性剪切带是地壳深部岩石变形的一种基本构造型式，形成于地球演化的不同历史时期。它不仅在前寒武纪克拉通区普遍存在，而且在新生代陆-陆碰撞造山带，如喜马拉雅造山带，都有一定的分布。韧性剪切带可以形成于各种构造环境，如造山前的隆滑构造（杨振升，1995），造山期的逆冲-推覆韧性剪切带（许志琴，1997），造山后的伸展型韧性剪切带，以及许多走滑韧性剪切带。大量研究文献表明，不同构造环境，不同构造层次的韧性剪切带具有不同的构造特征。许多大的地质体边界都存在大型韧性剪切带。因此，韧性剪切带已经成为地壳运动规律和大陆造山带以及岩石圈变形构造动力学研究的重要内容。

韧性剪切带也是地壳深部的构造薄弱带，许多大型韧性剪切带的形成总是伴随有变质作用（递进或递退变质作用）；韧性剪切带也是地质流体运移的通道和流体-岩石相互作用的场所，如钾交代作用、脱碳作用、碳酸盐化作用。尤其是形成于下地壳-岩石圈的韧性剪切带，还伴随着岩石的部分熔融和岩浆的生成，并由此导致剪切带内岩石性质、结构和构造的改变。更需要强调的是，许多金矿，尤其是前寒武纪变质岩区的金矿，都直接或间接地与韧性剪切带有关。因此，对韧性剪切带的研究有助于正确认识变质作用的动态变化、深部地壳的组成和演变，并极大地促进了矿产资源的开发。

一、韧性剪切带的含义

韧性剪切带的概念是从韧性断层一词演化而来，基本涵义是：形成于地壳深部的线性高应变带，由于高应变带内岩石的塑性流动，导致两侧岩块之间发生显著位移而不具有明显可见的断层面。对于韧性剪切带的研究，由于所指侧重点不同，先后出现了许多不同的术语，包括韧性剪切带、韧性变形带、韧性断裂带、糜棱岩带和线性错动带等。

二、韧性剪切带的基本特征

（一）韧性剪切带的基本形式

发育在块状岩石中的韧性剪切带通常形成明显由弱到强连续过渡的应变带，常具有递进变形的一系列特征。它无明确的变形边界（图4-4-1a），这是韧性剪切带的典型形式，主要产于一些深成侵入岩或厚层的块状岩石内（石英岩，厚层大理岩等）；在有早期叶理（包括层理）的岩石中，韧性剪切带横切或斜切早期叶理或早期岩脉时，往往导致早期叶理和岩脉发生有规律的方位变化，并使岩脉变细或错断，或者导致早期叶理的褶皱并被置换。与未变形岩石之间为渐变过渡或呈截然相接（图4-4-1b）；当剪切带平行早期叶理发育时，形成顺层剪切带，带内岩石中的早期叶理可能形成不对称非圆柱状褶皱或鞘褶皱，并发生横向构造置换。其与带外岩石之间为渐变过渡或截然相接（图4-4-1c）。

图4-4-1 韧性剪切带的基本形式

Fig. 4-4-1 Basic styles of ductile shear zones

A-块状岩石中的韧性剪切带；B-横切或斜切早期叶理的韧性剪切带；C-平行早期叶理的顺层剪切带。

实际上，目前报道的大量韧性剪切带内构造特征十分复杂，远非上述几种基本形式所能概括。

（二）韧性剪切带的规模和产状

韧性剪切带的规模相差很大，小者在薄片中可见，大者长达数百或上千公里，甚至一些陆块或板块的边界也表现为韧性剪切带，其位移距离相差也很悬殊，小者毫米级，大者上百公里。

韧性剪切带的产状陡缓不一，可以是水平的，也可以倾斜的，也可以直立的，与韧性剪切带的性质、规模、发育的构造部位等因素有关。同时，也与韧性剪切带是否受后期改造有关，经受后期变形改造的韧性剪切带产状变化极大。

（三）变形分解作用与韧性剪切带的域构造

Bell（1981，1985）通过对韧性剪切带变形的研究提出，由于岩性不均一性，确切地说是不同矿物或块体物理性质差异，韧性剪切变形可以分解为：1）无应变区；2）递进缩短区；3）递进缩短+递进剪切应变区；4）递进剪切应变区。并且认为，变形分解作用可以在不同尺度上发生。事实上，由于变形分解作用，往往导致剪切带中应变的不均一性。造成强应变带之间弱应变域的存在。这可在韧性剪切带内不同尺度上表现出来。

在超显微尺度，位错列，位错壁，堆垛层错及其间的晶格都是强弱不同的域构造的表现（见第二章第七节）；在显微尺度和手标本尺度上，由云母和丝带状石英定向构成的糜棱叶理形成的强变形域围绕由长石、角闪石等粒状、柱状矿物组成的弱变形域形成的网状结构也显示出类似的特征。在宏观尺度下，剪切带内的域组构往往由强应变的糜棱岩、超糜棱岩组成的强应变域（或构造片麻岩）与弱应变的糜棱岩化岩，初糜棱岩化岩组成的弱应变域相间而成（图4-4-2），只不过在不同构造层次形成的域构造不同。在中浅构相中强弱应变域往往呈线性相间排列（图4-4-2b），而在深构相中，岩石的塑性增加。强应变域往往构成网状形态或网状结构（图4-4-2a）。弱应变域中，先存残余构造不同程度地得到保存。（四）韧性剪切带的应变状态

对于韧性剪切带的几何性质及其应变模型，Ramsay（1980，1981）作了较系统的论述。根据天然剪切带主要区段的构造特点，提出模式的边界条件是：1）两边平行；2）切过剪切带的任意断面上的位移剖面都相同，这意味着有限应变剖面及所有剖面上的小构造定向和具有的几何性质均相同。在此基础上，兰姆赛将韧性剪切带的应变场划分为两种情况下的六种应变型式。

图4-4-2冀东三屯营地区韧性剪切带的域构造（据刘正宏，1992资料修改）

Fig. 4-4-2 Domains in ductile shear zones from Santunying, East Hebei (revised from Liu, 1992) A深构造相；B中浅构造相

1、两盘岩石未变形时，可能产生如下三种应变型式：

A、不均匀简单剪切（图4-4-3a）

B、不均匀体积变化（图4-4-3b）

C、不均匀简单剪切与不均匀体积变化之联合（图4-4-3c）

2、两盘岩石受到均匀变形时，可能产生如下三种应变型式：

D、均匀应变与简单剪切之联合（图4-4-3d）

E、均匀应变与体积变化之联合（图4-4-3e）

F、均匀应变、简单剪切与体积变化之联合（图4-4-3f）

上述六种应变型式是自然界韧性剪切带的模式化总结，虽然自然界韧性剪切带内的应变特征远比上述模式复杂的多，但其总体应变样式均可概括在上述六种应变格式中。其中上述六种状态中更适用自然界的模式主要为c或f 。

（五）韧性剪切带的终止特征

任何韧性剪切带即使其规模巨大，也不可能无限制延伸，它们或终止于另一条剪切带中，或终止于未变形的物质中。对于以平面应变为主的剪切带，末端的位移或者逐渐分散到越来越宽的地带，直到应变量最小不足以引起明显的构造（图4-4-4）；或者可以引起侧面位移而造成较复杂的应变形式。如果