13章韧性剪切带
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十三章 韧性剪切带
一．剪切带的基本类型 剪切带——是平面状或曲面状的高剪切应变 带，或线（或带）状的强应变带。 根据剪切带发育的物理环境、变形行为和 变形机制三种基本类型 ： 1、脆性剪切带 A、脆性 剪切带 （浅表层 次）
2、脆韧性过渡型剪切带(包括B、C)
B、脆—韧剪切带(J.G.Ramsay1980 B. )，中 上层次出现过渡类。既有明显的破裂面，又 有标志层发生一定的塑性变形。
中构造层次— 主导变形作用 是相似褶皱作 用和压扁作用， 该层顶面以板 劈理出现为界， 即板劈劈理的 前锋面，代表 性构造：相似 褶皱、顶厚褶 皱、韧性剪切 带和断层。
深构造层次— 主导变形作用 是流变作用和 深熔作用，顶 面以片理带为 界，代表性构 造是柔流褶皱 和韧性剪切带， 深部发生混合 岩化，甚至形 成深熔花岗。
S S r dx
x 0
二．韧性剪切带的主要特征 1． 有先期组构的岩石 由于韧性剪切带是一个狭长的高应变带， 那么在存在早期组构的岩石中发育韧性 剪切带的话， 就会出现 强的变形 方位偏转、 叠加应变。
2． 无先期组构的岩石（如花岗岩类） 在早期不发育组构的岩石中如岩体（侵入 岩），（周口店）剪切过程中常形成 S— C组构。
7、 旋转碎 斑系不对称 压力(图-H) 影,“σ ”、 ,“δ ” ，图F、G； 8云母鱼 ， 图-E ； 9 、“ 多米 诺骨牌”构 造 （ Domino ） , 图-I
由于剪切如一排书推倒
韧性剪切带
韧性剪切带
σ型
剪切过程中，在与（001）理解斜交的方向上， 形成与剪切方向相反的微型犁式正断，随变形 持续，上下云母碎片发生滑移，形成云母鱼。
从(R.H.Sibson,1977)大型断裂带的双层结构 模式可以看出：脆性域（区）： A.未固结断 层及角砾发 育区；B. 固 结的组构紊 乱的压碎角 砾岩、碎裂 岩发育区。
过渡区： 250—350℃地 温区域为脆性 断裂与韧性剪 切带过渡区。
韧性剪切 （塑性区）： C.发育韧性 剪切带，石 英塑性变形。 可以很好解 释上述的剪 切带类型发 育背景。
5． 组合类型 （1）两组交叉形成网络状，注意与脆性不 同。 （2） 平行状， 运动方向 一样。
(3)、逆冲型（剖面上）韧性剪切带。 正向滑动型韧性剪切带。
6． 韧性剪切带的构造岩
因变韧性剪切带形成的温压环境（构造层次）所 控制，所以，形成与之相对应的构造是糜棱岩系 列。韧性剪切带 ——是指岩石在塑性状态下发生 连续变形的狭长高应变带；
C. 韧—脆性剪切带(中上层次出现过渡类)， 张裂本身是脆性破裂，裂隙之间的岩石受 到一定程度的塑性变形。
3、韧性剪切带
D. 韧性剪切带 在中—深构造层次通常是 通过剪切带内部物质的塑性流动来完成。没 有明显的破裂面）。
本节重点讲韧性剪切带，由此可知， 韧性剪切带 —— 是指岩石在塑性状 态下发生连续变形的狭长高应变带； 是中、深构造层次的主要构造变形 类型之一。
典型的韧性剪切带，其内部变形状态从一 壁穿过剪切带到另一壁是连续的，不出现 破裂面或不连续面，带内变形和两盘的位 移完全由岩石的塑性流动或晶内变形来完 成，因此具有： “ 断而未破， 错而似连”的 特点。
如右图示： (J.G.Ramsay1980) 用数学方法计算剪切带的总位移时，可以假设整 个剪切带是由无 数小单元组成 ， 总位移－S 这样，任何小单 剪应变-γ 元上的剪切位移 距离－X δs都可以由宽度 为δx的区段给 出，
共扼韧性剪切带形成时包含最大主应力σ1的共扼 剪裂角大于90°度，这与脆性破裂不同，主要是 形成环境－温、压、岩石的韧性程度有关。
郑亚东等，经过几年的研究，对韧性剪切 带的这种现象用“‘最大有效力矩准则” 给予了解释，文章于2004年发表在 “ JOURNAL OF STRUCTURAL GEOLOGY ”上。其结论是：最大力矩位 于主压应力轴的±55°方向， 55° ±10 ° 最大有效力矩准则对许多长期以来难以 解释的天然变形构造给出了合理的理论解 释。：1、变质结晶基底的基本构造形式－ 菱网状韧性剪切带的形成；2、褶劈理的形 成；3、大型低角正断层和高角逆断层的成 因等。（不讲）
糜棱岩：是韧性剪切带中的构造岩，是在 较高温度和应力差下矿物发生塑性变形 （至少一种矿物）而形成的构造岩。具有 明显的流动构造。 通常，糜棱岩具有四个特点：⑴颗径减小； ⑵出现在较窄的带内；⑶出现强化理化， 流动构造；⑷矿物（至少一种）出现塑性 变形。
石英-长石质岩石圈断层岩分类
糜棱岩
核幔பைடு நூலகம்造
S-C组构
反向
顺向
构造层次 自地表向地表下（深层）划分不 同构造层。 据M.Mattauer 1980改编 表构造层次，浅构造层次，中构造 层次和深构造层次。
表构造层次 主导变形作用 是剪切作用和 块断层作用， 代表性构造是 各类断层、断 块构造、横弯 褶皱、纵弯褶 皱。
浅构造层 次—— 主导变形 作用是纵 弯褶皱作 用，代表 性构造是 平行褶皱 和各类断 层。
注意： 1 ．要树立构造层次概念，其次去看构 造现象。 2. 构造层次划分尚有不同模式，但主要 依据：深度、温压、物态的变化和相应 产生的构造等。
构造变形场 概念：一种主导构造应力均匀作用的空间 及其形成的构造——构造变形场。 根据代表性构造、构造作用、主导应力分 为以下几种： 1．伸展构造：水平拉伸形成的构造或垂直 隆起导生的水平拉伸形成的构造。 裂谷、地堑、地垒、盆岭构造、变质核杂 岩等。 2. 压缩构造：水平挤压 —— 褶皱系和逆冲 推覆构造。 3 ．升降构造：地幔物质垂向运动，隆起 和拗陷。
S C’
C
S－C面理（组构）
鞘褶皱
鞘 褶 皱
四 ．韧性剪切带的研究要点 韧性剪切带一般发育在变质岩区或岩体内， 野外工作时应给予特别重视。 1 、韧性剪切带以强烈密集的面理发育为特 色（首先是识别）。 （ 1 ）与区域构造面理不一致的高应变带或 狭窄的高应变带 （2） 几何结构，测量其空间变化、几何形 态等。
潜在 的挤 压褶 劈理 或拉 张褶 劈理 方向
单位受力方块边界的应力状态
σ1和σ3分别为最大和最小
主应力，H－力臂，L－单 位方块的边长或σ1方向的 最大力臂
应力莫尔圆 θ－σ1与潜在褶劈理 法线间的夹角， α－ σ1与潜在褶劈理本身 间的夹角
最大有效 力矩准则
应力差（σ1－σ3）、剪应力（ τ ）与有效力 矩（Meff）间的关系，表明最大有效力矩 出现在σ1轴54.7左右方向，
三．确定韧性剪切带剪切方向的运功学标 志 1.错开的 岩脉或标 志层；如图 15-16-A
2． 曲颈状构 造； 矿物集合体，析 离体或捕虏体等， 在剪切作用下， 使一侧被拉长， 形成曲颈瓶状。 下图及图-J
3、早期面 理的弯曲 , 如图15-16A; 4 、 S—C 面 理,图-D; 5 、鞘褶皱 , 图-C； 6、 不对称褶皱 B，图-B；
3． 矿物拉伸线理 在剪切带面理（S）上，经常发育有平行拉 伸方向的矿物拉伸线理（L），（如压力影、 针状云母等）构成矿物拉伸线理L。
4． 韧性剪切带中的褶皱 鞘褶皱（Sheath fold） 根据褶皱枢纽是平行 B应变轴还是应变 A 轴，可分成A型和B型，以往我们讲的褶 皱是 B 型。所谓 A 型，其枢纽与应变轴 A 平行的褶皱。 鞘褶皱是一种特殊的 A 型褶皱，是 发育在韧性剪切带中的强烈剪切部位。 有时形态发育不那么完整，形成A型褶皱， 即拉伸线理平行枢纽。 如泥的流动， 呈舌状。
4 ．走滑构造：顺直立剪切面水平 方向滑动或位移形成的构造，走滑。 5 ．滑动构造：重力失稳引起的重 力滑动构造，包括某些大型平缓正 断层。 6 、旋转构造：陆块绕轴转动形成 的构造。
思考题： 1、韧性剪切带的概念及其主要特征？ 2、韧性剪切带的运动学标志？ 3、韧性剪切带的构造岩特征？ 4、糜棱岩的概念？ 5、鞘褶皱 6、构造层次的划分
尾声： 祝同学们 学业有成
韧性剪切带示意图
即，小单元上的剪切位移δs＝ γ • δx，于是， 横过整个剪切带的总剪切位移（用S表示） 则为所有这些小单元的总和即 :
S s r X
0 0 X X
总剪切位移是由δs这样的小单元位移累 积而得到的。 x 坐标是从剪切带边界到测点之间的距 离。 γ 曲线与 x 轴之间的面积即为剪切带的剪 切总位移。 用积分形 式表示：
2． 注意韧性剪 切带内的两组面 理 即：S面理和C面 理，必要时应进 行位移计算，测θ 角变化等。
3． 剪切指向的各种证据的收集（运 动学标志），确定运动方向。 4、 注意观察鞘褶皱，一般在成层岩 石中，侵入体中一般不发育 5、 注意岩石的变形、变质现象。动力 变质岩（构造岩）。识别糜棱岩特征。 6 、 野外与室内相结合，宏观与微观 相结合，定向标本的采集、室内切片、研 究，显微构造的研究—超显微构造的研究。 7、综合分析：从平面－剖面、从局部－ 整体、从变形－环境，进行全面分析。 几何学、运动学－动力学
一．剪切带的基本类型 剪切带——是平面状或曲面状的高剪切应变 带，或线（或带）状的强应变带。 根据剪切带发育的物理环境、变形行为和 变形机制三种基本类型 ： 1、脆性剪切带 A、脆性 剪切带 （浅表层 次）
2、脆韧性过渡型剪切带(包括B、C)
B、脆—韧剪切带(J.G.Ramsay1980 B. )，中 上层次出现过渡类。既有明显的破裂面，又 有标志层发生一定的塑性变形。
中构造层次— 主导变形作用 是相似褶皱作 用和压扁作用， 该层顶面以板 劈理出现为界， 即板劈劈理的 前锋面，代表 性构造：相似 褶皱、顶厚褶 皱、韧性剪切 带和断层。
深构造层次— 主导变形作用 是流变作用和 深熔作用，顶 面以片理带为 界，代表性构 造是柔流褶皱 和韧性剪切带， 深部发生混合 岩化，甚至形 成深熔花岗。
S S r dx
x 0
二．韧性剪切带的主要特征 1． 有先期组构的岩石 由于韧性剪切带是一个狭长的高应变带， 那么在存在早期组构的岩石中发育韧性 剪切带的话， 就会出现 强的变形 方位偏转、 叠加应变。
2． 无先期组构的岩石（如花岗岩类） 在早期不发育组构的岩石中如岩体（侵入 岩），（周口店）剪切过程中常形成 S— C组构。
7、 旋转碎 斑系不对称 压力(图-H) 影,“σ ”、 ,“δ ” ，图F、G； 8云母鱼 ， 图-E ； 9 、“ 多米 诺骨牌”构 造 （ Domino ） , 图-I
由于剪切如一排书推倒
韧性剪切带
韧性剪切带
σ型
剪切过程中，在与（001）理解斜交的方向上， 形成与剪切方向相反的微型犁式正断，随变形 持续，上下云母碎片发生滑移，形成云母鱼。
从(R.H.Sibson,1977)大型断裂带的双层结构 模式可以看出：脆性域（区）： A.未固结断 层及角砾发 育区；B. 固 结的组构紊 乱的压碎角 砾岩、碎裂 岩发育区。
过渡区： 250—350℃地 温区域为脆性 断裂与韧性剪 切带过渡区。
韧性剪切 （塑性区）： C.发育韧性 剪切带，石 英塑性变形。 可以很好解 释上述的剪 切带类型发 育背景。
5． 组合类型 （1）两组交叉形成网络状，注意与脆性不 同。 （2） 平行状， 运动方向 一样。
(3)、逆冲型（剖面上）韧性剪切带。 正向滑动型韧性剪切带。
6． 韧性剪切带的构造岩
因变韧性剪切带形成的温压环境（构造层次）所 控制，所以，形成与之相对应的构造是糜棱岩系 列。韧性剪切带 ——是指岩石在塑性状态下发生 连续变形的狭长高应变带；
C. 韧—脆性剪切带(中上层次出现过渡类)， 张裂本身是脆性破裂，裂隙之间的岩石受 到一定程度的塑性变形。
3、韧性剪切带
D. 韧性剪切带 在中—深构造层次通常是 通过剪切带内部物质的塑性流动来完成。没 有明显的破裂面）。
本节重点讲韧性剪切带，由此可知， 韧性剪切带 —— 是指岩石在塑性状 态下发生连续变形的狭长高应变带； 是中、深构造层次的主要构造变形 类型之一。
典型的韧性剪切带，其内部变形状态从一 壁穿过剪切带到另一壁是连续的，不出现 破裂面或不连续面，带内变形和两盘的位 移完全由岩石的塑性流动或晶内变形来完 成，因此具有： “ 断而未破， 错而似连”的 特点。
如右图示： (J.G.Ramsay1980) 用数学方法计算剪切带的总位移时，可以假设整 个剪切带是由无 数小单元组成 ， 总位移－S 这样，任何小单 剪应变-γ 元上的剪切位移 距离－X δs都可以由宽度 为δx的区段给 出，
共扼韧性剪切带形成时包含最大主应力σ1的共扼 剪裂角大于90°度，这与脆性破裂不同，主要是 形成环境－温、压、岩石的韧性程度有关。
郑亚东等，经过几年的研究，对韧性剪切 带的这种现象用“‘最大有效力矩准则” 给予了解释，文章于2004年发表在 “ JOURNAL OF STRUCTURAL GEOLOGY ”上。其结论是：最大力矩位 于主压应力轴的±55°方向， 55° ±10 ° 最大有效力矩准则对许多长期以来难以 解释的天然变形构造给出了合理的理论解 释。：1、变质结晶基底的基本构造形式－ 菱网状韧性剪切带的形成；2、褶劈理的形 成；3、大型低角正断层和高角逆断层的成 因等。（不讲）
糜棱岩：是韧性剪切带中的构造岩，是在 较高温度和应力差下矿物发生塑性变形 （至少一种矿物）而形成的构造岩。具有 明显的流动构造。 通常，糜棱岩具有四个特点：⑴颗径减小； ⑵出现在较窄的带内；⑶出现强化理化， 流动构造；⑷矿物（至少一种）出现塑性 变形。
石英-长石质岩石圈断层岩分类
糜棱岩
核幔பைடு நூலகம்造
S-C组构
反向
顺向
构造层次 自地表向地表下（深层）划分不 同构造层。 据M.Mattauer 1980改编 表构造层次，浅构造层次，中构造 层次和深构造层次。
表构造层次 主导变形作用 是剪切作用和 块断层作用， 代表性构造是 各类断层、断 块构造、横弯 褶皱、纵弯褶 皱。
浅构造层 次—— 主导变形 作用是纵 弯褶皱作 用，代表 性构造是 平行褶皱 和各类断 层。
注意： 1 ．要树立构造层次概念，其次去看构 造现象。 2. 构造层次划分尚有不同模式，但主要 依据：深度、温压、物态的变化和相应 产生的构造等。
构造变形场 概念：一种主导构造应力均匀作用的空间 及其形成的构造——构造变形场。 根据代表性构造、构造作用、主导应力分 为以下几种： 1．伸展构造：水平拉伸形成的构造或垂直 隆起导生的水平拉伸形成的构造。 裂谷、地堑、地垒、盆岭构造、变质核杂 岩等。 2. 压缩构造：水平挤压 —— 褶皱系和逆冲 推覆构造。 3 ．升降构造：地幔物质垂向运动，隆起 和拗陷。
S C’
C
S－C面理（组构）
鞘褶皱
鞘 褶 皱
四 ．韧性剪切带的研究要点 韧性剪切带一般发育在变质岩区或岩体内， 野外工作时应给予特别重视。 1 、韧性剪切带以强烈密集的面理发育为特 色（首先是识别）。 （ 1 ）与区域构造面理不一致的高应变带或 狭窄的高应变带 （2） 几何结构，测量其空间变化、几何形 态等。
潜在 的挤 压褶 劈理 或拉 张褶 劈理 方向
单位受力方块边界的应力状态
σ1和σ3分别为最大和最小
主应力，H－力臂，L－单 位方块的边长或σ1方向的 最大力臂
应力莫尔圆 θ－σ1与潜在褶劈理 法线间的夹角， α－ σ1与潜在褶劈理本身 间的夹角
最大有效 力矩准则
应力差（σ1－σ3）、剪应力（ τ ）与有效力 矩（Meff）间的关系，表明最大有效力矩 出现在σ1轴54.7左右方向，
三．确定韧性剪切带剪切方向的运功学标 志 1.错开的 岩脉或标 志层；如图 15-16-A
2． 曲颈状构 造； 矿物集合体，析 离体或捕虏体等， 在剪切作用下， 使一侧被拉长， 形成曲颈瓶状。 下图及图-J
3、早期面 理的弯曲 , 如图15-16A; 4 、 S—C 面 理,图-D; 5 、鞘褶皱 , 图-C； 6、 不对称褶皱 B，图-B；
3． 矿物拉伸线理 在剪切带面理（S）上，经常发育有平行拉 伸方向的矿物拉伸线理（L），（如压力影、 针状云母等）构成矿物拉伸线理L。
4． 韧性剪切带中的褶皱 鞘褶皱（Sheath fold） 根据褶皱枢纽是平行 B应变轴还是应变 A 轴，可分成A型和B型，以往我们讲的褶 皱是 B 型。所谓 A 型，其枢纽与应变轴 A 平行的褶皱。 鞘褶皱是一种特殊的 A 型褶皱，是 发育在韧性剪切带中的强烈剪切部位。 有时形态发育不那么完整，形成A型褶皱， 即拉伸线理平行枢纽。 如泥的流动， 呈舌状。
4 ．走滑构造：顺直立剪切面水平 方向滑动或位移形成的构造，走滑。 5 ．滑动构造：重力失稳引起的重 力滑动构造，包括某些大型平缓正 断层。 6 、旋转构造：陆块绕轴转动形成 的构造。
思考题： 1、韧性剪切带的概念及其主要特征？ 2、韧性剪切带的运动学标志？ 3、韧性剪切带的构造岩特征？ 4、糜棱岩的概念？ 5、鞘褶皱 6、构造层次的划分
尾声： 祝同学们 学业有成
韧性剪切带示意图
即，小单元上的剪切位移δs＝ γ • δx，于是， 横过整个剪切带的总剪切位移（用S表示） 则为所有这些小单元的总和即 :
S s r X
0 0 X X
总剪切位移是由δs这样的小单元位移累 积而得到的。 x 坐标是从剪切带边界到测点之间的距 离。 γ 曲线与 x 轴之间的面积即为剪切带的剪 切总位移。 用积分形 式表示：
2． 注意韧性剪 切带内的两组面 理 即：S面理和C面 理，必要时应进 行位移计算，测θ 角变化等。
3． 剪切指向的各种证据的收集（运 动学标志），确定运动方向。 4、 注意观察鞘褶皱，一般在成层岩 石中，侵入体中一般不发育 5、 注意岩石的变形、变质现象。动力 变质岩（构造岩）。识别糜棱岩特征。 6 、 野外与室内相结合，宏观与微观 相结合，定向标本的采集、室内切片、研 究，显微构造的研究—超显微构造的研究。 7、综合分析：从平面－剖面、从局部－ 整体、从变形－环境，进行全面分析。 几何学、运动学－动力学