徐明璞 馮 喬 陳 峰 趙吉林

(山東科技大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島266590)

柴達(dá)木盆地北緣北接祁連山，南接柴達(dá)木盆地，東臨阿爾金山，西部通過德令哈地區(qū)與昆侖山收斂在一起，柴北緣主要受祁連山構(gòu)造帶和阿爾金走滑斷裂帶影響，根據(jù)柴達(dá)木盆地的演化過程，并通過野外的實(shí)地勘測(cè)韌性剪切帶確定了柴北緣的三期韌性剪切構(gòu)造：印支期左行逆沖—走滑運(yùn)動(dòng)、J1+2的伸展運(yùn)動(dòng)和白堊紀(jì)末的SE—NW的斜向擠壓運(yùn)動(dòng)。

1 韌性剪切帶的組成和結(jié)構(gòu)

大柴旦韌性剪切帶位于大柴旦鎮(zhèn)以北的溫泉附近，主要是古生界地層，走向近東西向（圖1）。

圖1 區(qū)域位置

1.1 物質(zhì)組成

該韌性剪切帶發(fā)育了一套糜棱巖：花崗質(zhì)糜棱巖和長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖，后者糜棱巖化較強(qiáng)烈。

花崗質(zhì)糜棱巖：糜棱面理構(gòu)造，糜棱結(jié)構(gòu)，由應(yīng)變殘斑和基質(zhì)組成，基質(zhì)含量為60-65%，應(yīng)變殘斑含量35-40%，粒徑大于0.5mm，花崗質(zhì)糜棱巖巖體顯著破碎，發(fā)育眼球狀花崗片麻巖；該巖性成分主要為石英、長(zhǎng)石，其次為云母和角閃石，粒狀和片狀礦物在強(qiáng)變形帶中以定向擠壓形成拉伸線理，以云母、長(zhǎng)石形成的拉伸線理最為顯著，基質(zhì)粒徑小于0.2mm，成分為石英、長(zhǎng)石等。

長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖：糜棱面理構(gòu)造，糜棱結(jié)構(gòu)，殘斑由石英、長(zhǎng)石組成，含量為15-20%，基質(zhì)含量較高，其成分為石英、長(zhǎng)石和白云母，礦物顆粒較??；該韌性剪切帶有弱變帶和強(qiáng)變帶之分，在弱變帶中，長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖中的長(zhǎng)石斑晶壓扁定向拉長(zhǎng)，在強(qiáng)變帶中，該巖性中的粒狀、片狀礦物均強(qiáng)烈變形形成拉伸線理，并發(fā)育碎斑系。

1.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

該韌性剪切帶走向近東西向，傾向北東，傾角30-50°，糜棱面理構(gòu)造發(fā)育，由片狀礦物黑云母定向密集排列，石英和長(zhǎng)石的定向拉長(zhǎng)構(gòu)成，拉伸線理傾伏方向?yàn)?0-110°，傾伏角為25-50°。

帶內(nèi)剪切構(gòu)造發(fā)育，主要變現(xiàn)為眼球狀、透鏡體等，推測(cè)其應(yīng)力方向?yàn)闁|西方向。

2 顯微構(gòu)造特征

顯微構(gòu)造的形成不僅受原巖物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)取決于巖石變形時(shí)起主導(dǎo)作用的變形機(jī)制。大柴旦韌性剪切帶的顯微構(gòu)造有以下幾種：

晶內(nèi)破裂：長(zhǎng)石的晶內(nèi)破裂，破裂起源于晶體內(nèi)部，而且消失于晶體顆粒內(nèi)部。

穿晶破裂：晶內(nèi)裂隙進(jìn)一步發(fā)展為穿晶裂隙。穿晶裂隙穿過顆粒邊界進(jìn)入相鄰的晶體顆粒，穿晶裂隙分為張性和剪性裂隙，裂隙總體延伸方向與外施應(yīng)力之間有著密切的相關(guān)性，此韌性剪切帶有長(zhǎng)石和石英的穿晶裂隙。

波狀消光：不均勻消光，是晶質(zhì)塑性變形的重要標(biāo)志。正交偏光顯微鏡下礦物中顯示的一種不均勻消光現(xiàn)象，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)時(shí)，消光影呈扇形或不規(guī)則狀連續(xù)地掃過礦物顆粒，消光界面不顯著，消光影的連續(xù)變化表明，礦物內(nèi)不同部位的消光方位略有規(guī)律性偏差。波狀消光是晶內(nèi)應(yīng)變的效應(yīng)，是由于過量的位錯(cuò)引起晶格扇狀或不規(guī)則狀畸變的結(jié)果，主要是石英的波狀消光。

機(jī)械雙晶：也稱為變形雙晶或滑移雙晶，是由晶內(nèi)滑移。是由晶內(nèi)滑移機(jī)制中雙晶滑移所形成的，因而是晶體塑性變形的標(biāo)志之一。機(jī)械雙晶主要發(fā)育在一些對(duì)稱性較低或粒內(nèi)滑移系統(tǒng)較少的礦物中，該韌性剪切帶中出現(xiàn)的是長(zhǎng)石的機(jī)械雙晶。

動(dòng)態(tài)重結(jié)晶：動(dòng)態(tài)重結(jié)晶是韌性剪切變形中常見的構(gòu)造現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的結(jié)果是隨著變形的進(jìn)行而形成新生的顆粒。不同的重結(jié)晶機(jī)制形成的新晶粒粒徑大小不同。大柴旦韌性剪切帶中可見到膨凸重結(jié)晶新晶粒、亞顆粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶新晶粒。

3 韌性剪切帶構(gòu)造變形的古應(yīng)力和應(yīng)變速率

3.1 古應(yīng)力計(jì)算

古應(yīng)力的定量計(jì)算有助于研究糜棱巖形成環(huán)境及其上升過程，計(jì)算差異應(yīng)力的方法主要有自由位錯(cuò)密度法、動(dòng)態(tài)重結(jié)晶法和亞顆粒法。

本文采用動(dòng)態(tài)重結(jié)晶顆粒粒度來(lái)計(jì)算古差值壓力大小，對(duì)于遞進(jìn)變形過程中某一特定的差值來(lái)說(shuō)，在重結(jié)晶機(jī)制、顆粒含水量及變形溫度一定的條件下，每一種礦物都有其相應(yīng)的重結(jié)晶顆粒平均粒度，這里采用從金屬及礦物變形試驗(yàn)中得出的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算差值應(yīng)力，其大小為重結(jié)晶顆粒平均粒度的負(fù)指數(shù)，其表達(dá)式為：σ1-σ2=AD-m。

式中A和m均為正系數(shù)，D為動(dòng)態(tài)重結(jié)晶顆粒的粒度，當(dāng)粒度D以mm為單位計(jì)算時(shí)，差值應(yīng)力的單位為兆帕斯卡（Mpa）（Twiss 1977）。本文統(tǒng)計(jì)分析了石英和方解石的重結(jié)晶顆粒粒度，并進(jìn)行了分析。計(jì)算過程中的石英的參數(shù)選擇為A=6.03，m=0.68；方解石的參數(shù)選擇為A=7.5，m=0.68，D的單位為毫米（mm）。

3.2 應(yīng)變速率計(jì)算

差異應(yīng)力和溫度確定，就可以推算糜棱巖形成過程中的應(yīng)變速率，巖石在穩(wěn)定流動(dòng)變形條件下，根據(jù)蠕變規(guī)律，應(yīng)變速率（ε）與差應(yīng)力值（σ）、溫度（T）之間存在下列關(guān)系：

ε=Aσnexp（-Q/RT）

式中：A——根據(jù)物質(zhì)及變質(zhì)機(jī)制確定的常數(shù)，對(duì)石英取5.5×10-5

Q——控制變形擴(kuò)散過程的活化能，取值為188406J/mol

R——理想氣體常數(shù)，R=8.3144J/mol

N——取決于流動(dòng)機(jī)制的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力指數(shù)，取值2

T——絕對(duì)溫度（K），取值T=C+500℃

大柴旦韌性剪切帶經(jīng)歷了不同的溫度條件下的變形，分別作出了大柴旦韌性剪切帶在300℃（圖2）和500℃（圖3）不同問都條件下的變形速率直方圖。

4 韌性剪切帶的運(yùn)動(dòng)期次

依據(jù)野外實(shí)測(cè)變形特征，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造，在大柴旦韌性剪切帶中發(fā)育三期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：左行逆沖走滑、伸展和斜向擠壓。

圖2 300℃條件下的應(yīng)變速率

圖3 500℃條件下的應(yīng)變速率

4.1 右行逆重走滑運(yùn)動(dòng)

在大柴旦韌性剪切帶中發(fā)育s-c組構(gòu)和構(gòu)造透鏡體，根據(jù)s-c組構(gòu)判斷運(yùn)動(dòng)方式為左形走滑，構(gòu)造透鏡體是在逆沖作用下形成的并伴有剪節(jié)理。

4.2 伸展構(gòu)造

伸展運(yùn)動(dòng)的依據(jù)為石英脈的順層就位且形成了較寬緩的滑脫褶皺。

圖4 順層石英脈及滑脫褶皺

4.3 斜向擠壓運(yùn)動(dòng)

擠壓運(yùn)動(dòng)使前期的石英脈頸縮，形成透鏡體或石香腸化。

圖5 石英脈頸縮

5 結(jié)論

1）大柴旦韌性剪切帶長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖中，呈現(xiàn)了各種在不同巖相變質(zhì)條件下形成的顯微構(gòu)造，如長(zhǎng)石的晶內(nèi)破裂及膨凸重結(jié)晶、斜長(zhǎng)石的穿晶破裂、石英的波狀消光、長(zhǎng)石的機(jī)械雙晶及穿晶破裂、長(zhǎng)石和石英的膨凸重結(jié)晶、亞顆粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶等。

2）依據(jù)變形巖石礦物的組合特征、顯微構(gòu)造，大柴旦韌性剪切帶的變形溫度大約在300℃-500℃，根據(jù)糜棱巖中石英的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶得出古應(yīng)力值變化范圍為19-50MPa，應(yīng)變速率在不同的溫度下呈現(xiàn)不同數(shù)值。

3）大柴旦韌性剪切帶發(fā)育三期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：左行逆沖走滑、伸展和斜向擠壓。

［1］謝靜博.內(nèi)蒙古四子王旗韌性剪切帶研究[J].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2008，5，43.

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