学习任务变质岩区构造野外工作方法 学习任务变质岩区构造现象分析

变质岩区构造野外工作方法（地质填图）是一项综合性很强的基础地质研究工作。成层有序的浅变质岩的工作方法与沉积岩工作方法相似，而对层状无序的中深度变质岩和混合岩化强烈地区，则要充分运用遥感新技术，采用构造-地（岩）层、构造岩石研究方法，借助现代测试技术，通过实践→认识→再实践的工作过程，按照合理的工作程序：一是进行地质填图后测制地质剖面；二是填图后，再进行重点地段构造识别与分析。具体工作野外工作方法如下：

一、区域地质填图

首先填绘各种岩性单元（如各类变质岩及其组合、各类混合岩、侵入体及具有控制意义的标志层、标志层组合）等界线，再者是观察和识别各种构造形迹（如褶皱、断层、面理、线理、韧性剪切变形带等），并测量其数据。

将以上所观察到界线的新老关系、构造性质、产状等，用符号和数据标在图上，从而做出构造岩性图。

二、重点地段的构造识别与分析

所谓重点地段是指能比较直观认识各种构造要素几何特征、力学性质及其相互关系的地段，能有效地恢复地层的关系和构造变形的相互关系及变形历史。重点地段构造识别与分析内容有以下几个方面：

（1）观测各种残余构造，注意寻找原始层理，确定地层层序。

（2）测量不同级别的大小褶皱枢纽与轴面的产状，识别褶皱形态特征和成因。

（3）测量不同期次新生面理与线理的产状和大构造的几何关系与成因关系。

（4）观察断层的性质、特征、产状，韧性剪切带特征及其与大构造的成因关系。

（5）识别各期褶皱叠加关系及其干扰型式，结合面理、线理等构造，分析其形成顺序。

（6）运用岩石学的研究，阐明变质岩原岩的性质、变质作用的演化发展及其与构造变形的成因联系。

三、测制地质剖面，建立地层系统

通过以上野外研究，可以区分出的原始沉积地层系统与褶皱变质地层系统。在此基础上，再测制地质剖面，检验构造岩性图上地质界线的含义正确性等。在测制地质剖面的工作中要注意以下几点：

（1）剖面应尽可能横切主期褶皱的岩性单元。

（2）特别要注意利用残余及新生结构要素的特点和关系，确定地层层序。

（3）按精度要求划分岩性组合，确定地层单元和成图地层单元。

四、室内综合分析，编制相关图件

运用测制的变质岩剖面资料并结合相关鉴定结果，编制变质相图、变质事件图表、综合地层柱状图等；对变质岩区的构造研究进行综合分析；编制构造变形事件演化图表、图切构造剖面，并建立构造演化模式图等。

学习指导

变质岩区有成层有序的浅变质岩系和层状无序的中深度变质系，后者的构造不仅形态和方位极其多样，而且往往是多期变形的产物，由于其形成和演化总是同地壳中各种构造-热事件密切地联系在一起，并在构造-热事件过程中又会产生一系列新生的变形与变质构造，因此，它的形成和演化比沉积岩和岩浆岩区的构造更为复杂。

本学习情境要求初步掌握在变质岩区的构造置换、叠加褶皱、韧性剪切带的识别与分析，了解变质岩区构造的野外工作方法。

练习与思考

1.名词解释：构造置换、叠加褶皱、变余构造、糜棱岩、韧性剪切带。

2.试述变质岩区构造基本特征。

3.试述面理置换三种型式野外识别标志。

4.试述共轴叠加和非共轴叠加的异同点。

5.试述野外识别叠加褶皱的主要标志。

6.简述韧性剪切带剪切运动方向的确定标志有哪些。

7.简述糜棱岩的基本特征有哪些。

8.试述变质岩区构造的研究方法有什么特点。

变质岩区构造野外工作方法~

在变质岩区构造研究时，首先应采用地质构造制图方法。地质构造制图的过程就是搜集研究变质岩区构造所必需的基本资料和各项数据的过程，但由于变质岩区构造本身的特殊性，因而其制图的步骤与方法也同沉积岩区的制图不尽一致。
首先，变质岩区的制图应先构造、岩石，后地层。其次，在填图过程中，对小构造（劈理、线理）的观察和测量非常重要，而且常需测量大量数据，以进行其几何关系及变形和变质作用的运动学、动力学的分析。最后，在变质岩地区对一些基本构造现象（如不整合、断层等）的鉴别，往往也有其不同于沉积岩地区的标志。
1.填绘构造岩性图
因为变质岩中的构造置换作用比较普遍，地层层序一时难以搞清，无法按规范要求测制地层剖面及划分地层的填图单位。因此，只能将各类变质岩及其组合、各类侵入岩与混合岩等作为岩性单位填在图上，将所观察到的褶皱、断层、线理等的性质、产状、新老关系等用符号、数据标在图上，从而绘制出构造岩性图。在填图过程中注意以下三点：
（1）采用露头圈定方法填图而不采用路线穿越方法。因为工作开始阶段难以确定和布置横切岩层走向的观测路线。
（2）制图过程中要仔细寻找各种残余的沉积岩原生构造，并实地鉴别地层的顶、底面。
（3）还应注意有无具控制意义的标志层，如发现有岩性稳定、厚度不太大、分布较广泛的标志层，应注意标绘。标志层可以是残余的层理，也可以是变质岩的组合层。在具体工作中，要视置换程度的强弱而定。
2.编制变形面图（亦称形面）
变形面图是表示一个地区透入性变形面的分布图。编制变形面图的目的在于反映一个地区总的构造面貌。由于变质岩区均系多期构造的复合叠加，因此变形面的选定可以不止一个，应注意区分主次。一般反映主导褶皱期构造面貌的变形面应是在全区广泛分布的残余层理或新生面理。非主导褶皱期的变形面图可以作为主导褶皱期变形面图的补充，这样有助于进一步研究各变形-变质阶段的构造特征。
3.选定重点构造研究地段
重点构造的研究是变质岩区构造研究中具有关键意义的一个环节，如果说构造岩性图与变形面图的绘制是变质岩区构造的普查，那么这里所说的重点构造研究则是变质岩区构造的详查。因此，重点构造研究地段应是能够观察到各种构造要素的几何特征、力学性质及其相互关系，以恢复变形历史的地段。重点构造研究的内容有以下几个方面：
（1）详细观测各种残余构造，注意寻找原始层理，确定地层层序的正倒。
（2）分别测量不同级别的大小褶皱枢纽与轴面的产状，研究褶皱形态特征与成因机制。
（3）分别测量不同期次新生面理与线理的产状，研究其特征及其与褶皱的几何关系和成因关系。
（4）研究断层的性质、特征、产状及其与褶皱的成因关系。
（5）详细研究各期褶皱叠加关系及其干扰型式，结合面理、线理与断层等构造，分析其形成顺序。
（6）结合地层学与岩石学的研究，阐明变质岩原岩的性质、变质作用的演化发展及其与构造变形的成因联系。通过以上研究，可以区分出原始沉积地层系统与褶皱变质地层系统。在此基础上再分别测制地层剖面，检验构造岩性图上地质界线的含义及其划分是否正确等。在构造研究过程中必须注意收集和大量测量各种面理、线理的数据以供室内编制赤平投影图和分析、验证其先后关系。
小结
虽然经过变质作用，但变质岩仍可以保留原岩的构造特征，又产生了新生的构造，使得变质岩区的构造更加复杂。韧性剪切带主要依靠显微构造进行研究，我们要将显微构造与野外宏观构造特征结合起来，通过显微构造研究，更好的掌握韧性剪切带野外特征。
复习思考题
1.变质岩区构造有哪些特征？
2.糜棱岩的基本特征。
3.韧性剪切带的基本特征。
4.韧性剪切带的运动学指向标志有哪些？
5.Sibson断层双层结构模式。
6.韧性剪切带的研究意义。
7.变质岩区的构造研究方法有什么特点？

一、变质岩层成层构造的分析
成层构造是产生褶皱变形的必要前提。但是，对成层有序浅变质和层状无序（中深变质）的变质岩系褶皱来说，情况比较复杂，不但各种原生成层构造可作为变形面，而且各种次生面理也会产生褶皱变形。因此，在野外面对如此复杂的变形变质的构造现象，并从中识别原岩层理和恢复原岩层序，是我们地质工作者必须掌握的基本技能，在识别分析成层构造的过程中，须区别以下成层构造：
（1）变余层理：系指沉积或火山沉积形成的层理在遭受变质变形时，原始层理（S0）被保存下来的一种层状构造。在成层有序的浅变质岩系地层中是常见的（图9-14）。

图9-14 成层有序浅变质岩中的变余层理构造

（据李德伦，2001，修改）
A—具有明显沉积韵律的变余层理：1—含砾石英岩；2—具粒级层的细粒片麻岩；3—黑云片岩及细粒黑云片麻岩；
4—石榴黑云片岩。B—变形产生轴面片理，但变余层理保留：1，2—细粒片麻岩；3—片岩；4—大理岩
（2）置换条带：指早期层状构造（原始层理S0或早期形成的面理S1），在递进变形的过程中，被晚期面理（S1或S2）强烈改造形成的一种次生层状构造。在层状无序的中深变质岩系中，这种构造置换作用普遍存在。
（3）分异条带：具有粒状结构特征的块状岩石或厚层状岩石，经变质变形作用，岩石发生变质分异而形成的条带状构造。这种条带的规模大小与构造变形作用的强弱密切相关。随着变质变形强度的增加，依次出现块状构造→片麻状构造→条纹、条带状构造逐渐过渡的现象。
在变质岩区野外工作时，针对成层有序的浅变质岩系要仔细寻找各种变余构造。如变余波痕、变余泥裂、变余交错层、变余递变层理等，建立地层系统；而对层状无序的中深变质岩系，则要按照构造-岩石研究方法，采用基本一致岩石成分、相同的岩貌和地球化学特征，以及相似的构造变形序列来建立地层系统。
二、构造置换的分析
构造置换系指岩层中的一种构造在经过递进变形之后被另一种构造所代替的现象。在变形地质体的演化过程中，最常见和最重要的构造置换是面状构造的置换，线状构造也相应发生置换。
构造置换作用不仅可以将原有的平行面状构造转换到与褶皱轴面或韧性剪切带相平行的位置，而且还可以将原来为块状的岩体变形分解为具有新生平行面状构造的层状岩石。构造置换的结果，不仅使先存构造发生几何上的改造，而且在变质固态流变过程中还不断产生新的构造要素；使先存岩石内部组构发生调整，并经动力成岩作用，将先存岩石重建为新的变质岩。因此，构造置换的过程，既是一个构造物理变形过程，又是一个构造化学变质分异过程。
面状构造的置换首先是层理的置换。下面就野外常见的原生层理在褶皱发育过程中被新生的面理置换形式的三个阶段进行叙述：
面理置换就是一种面理被另一种面理改造或代替的现象。
面理置换最简单的方式，正如特纳和韦斯的褶皱四阶段换位图解所示。这种方式在浅变质区是经常可以见到的，它们表现以物理换位方式进行，出现新生面理不同程度地改造先期面理。
我国地质工作者在研究变质岩区构造时，将面理置换型式给予形象化的三种不同面理置换型式（图9-15）。

图9-15 面理构造置换形式及样式类型分布示意图

（1）“W”型置换：它代表先期面理（Sn）被新生面理（Sn＋1），在不对称褶皱的陡翼上产生的局部置换的一种型式。Sn与Sn＋1多为截割关系，原有褶皱的完整性未破坏，先期面理的完整性保存较好。
（2）“N”型置换：这个类型是一种过渡置换型式。它是随着压扁作用增强，新生面理（Sn＋1）对先期面理（Sn）的置换已较明显，原有的褶皱样式已遭明显改造，褶皱多呈钩状残片或呈新生面理（Sn＋1）内的片内钩状褶皱。但通过钩状褶皱或残片还可建立起原有褶皱的形象。
（3）“I”型置换：它是一种完全置换型式。原有的褶皱已几乎殆尽，先期面理和岩性层也几乎全部被改造并平行于新生面理（Sn＋1）。有时，偶尔可以在新生面理带内见有残片的先期面理褶皱的透镜体或岩条。当面理置换到此等程度时，岩石中“新生岩性层”产生，在区域上常呈线形条带状岩系延伸，勿将其视为岩石产状。
三、叠加褶皱的露头型式分析
早期褶皱形成后经过后期褶皱的叠加，称为叠加褶皱。若以层理作变形面形成的褶皱，称为层褶；若以片理作变形面形成的褶皱，称为片褶；若以脉状、墙状、层状等侵入体作变形面形成的褶皱，称为脉褶。
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（J.G.Ramsay，1967）根据晚期褶皱叠加于三种不同位态的早期褶皱之上出现的情形，建立出三种干扰型式的叠加褶皱：
第Ⅰ型——穹盆型式
它是晚期褶皱“横跨”叠加于早期水平直立褶皱（图9-16A）之上，形成所谓的横跨褶皱。其差异滑动方向（a2）与早期褶皱轴面平行，b2与早期褶皱枢纽成大角度相交或垂直，造成早期褶皱的变形面重复变形，形成“穹-盆构造”（图9-16C），即在两期背形叠加处形成穹隆；两期向形叠加处形成构造盆地；背、向形叠加处形成鞍状构造。

图9-16 第Ⅰ型叠加褶皱型式

（据J.G.Ramsay，1967）
A—早期褶皱原形；B—晚期褶皱原形；
C—叠加后的褶皱型式
a2—晚期褶皱滑动方向；b2—晚期褶皱枢纽

图9-17 第Ⅱ型叠加褶皱型式

（据J.G.Ramsay，1967）
A—早期褶皱原形；B—晚期褶皱原形；
C—叠加后的褶皱型式
a2—晚期褶皱滑动方向；b2—晚期褶皱枢纽
第Ⅱ型——新月形蘑菇状型式
它是指晚期褶皱枢纽（b2）与早期平卧褶皱（图9-17A）枢纽大角度相交或垂直，但晚期褶皱的运动方向（a2）与早期褶皱的轴面垂直。从而造成早期褶皱的轴面和两翼因沿a2方向差异性滑动而被重褶成一系列的背形和向形，早期褶皱的枢纽也随之上拱和下凹。当早期褶皱两翼倾角不等时，在晚期褶皱的纵剖面上，可看到同一岩层上、下两翼褶皱枢纽的产状各不相同。这种空间组合型式，若剥蚀深度不同，平面上则可呈现出一系列有规律变化的新月形、蘑菇形等露头型式（图9-17B）。
第Ⅲ型——倾伏扬起型式
它是指晚期斜卧褶皱“共轴”叠加于早期斜卧褶皱（图9-18A）之上。造成早期褶皱轴面和两翼再次褶皱弯曲，其早期褶皱枢纽未发生波状弯曲，此时，在平面上可见的叠加褶皱露头型式，呈现倾伏背形或扬起向形的态势，而在横剖面上可见两次转折图形（图9-18B）。

图9-18 第Ⅲ型叠加褶皱型式

（据J.G.Ramsay，1967）
A—早期褶皱原形；B—晚期褶皱原形
综合以上型式，早期褶皱轴面的上述三种叠加干扰型式是最基本的。野外实际工作中遇到的露头形态会更加复杂。这是因为早期褶皱的位态是多样的，晚期褶皱叠加方向角度它可是多变的，以及地形剥蚀程度不同等因素的影响，因此，一定会出现各种各样的叠加褶皱干扰（图9-19）。

图9-19 两期褶皱叠加干扰露头形态示意图

（转引自李忠权等，2010）

野外地质现象的观察和描述
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对高级变质构造岩石地层层序、地层系统重建的基本评价
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地质资料的综合整理研究
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