构造运动学

2.野外定向采样
万不可弄错顶和底.
标以：线理→方位角→上层面→样号
3．野外作剖面图、平面图，勾绘模块图 1）剖面图，2）平面图，3）模块图 4. 亲自切片：平行线理并垂直面理切制；切面 上方切一小口做标志并画图。 （XZ面大大优于YZ面的准确性，XY面无法观察动向） 5. 显微镜观察，拍照 6. 分析对比，得出区域动向及构造认识 7. 辅以C轴、X射线衍射法等 8. TEM分析 （1）切片略薄，2）用加拿大树胶，3）去玻片，4） 拉出石英粒，粘到铜网上，5）减薄器减薄，6）透 射电镜观察位错（线、环、网络、壁），测定晶格 方位， 7）计算差异应力值（附公式）
解决。
第二节 基本原理
1．构造模型 ◆ Sibson（1977）的断裂带双层模型 脆性变形域: <5km ，<250℃，未固结-固结断层 角砾、碎裂岩。 过渡域：5-10km，相当板岩化、微弱糜棱岩化区。 韧性变质变形域：糜棱岩构造域 绿片岩相(350℃,2-5kb，>10km,长石-石英变形域） →麻粒岩相（>500℃, >5kb，>20km，辉石-石榴石 变形域） 注意: ( σ1-σ3）曲线在20km后逐渐变小至消失。 原因是温度过高，应力作用减弱至消失。
断层面上的走滑擦痕与阶步（新疆巴音沟）
断层带中的破劈理（ E, 哈密三道岭）
雁 行 张 节 理
苏州虎丘千人座J3火山岩中的X剪节理
黄 山 莲花峰 花岗岩 中 的 追 踪 张节理
苏 州 虎 丘剪 千节 人理 座和 追 3 踪 火张 山节 岩理 中 的 X
J
3．中深-深层次构造运动学 1）特有的三种岩石类型：① 长石石英mylonite, ② mylonitic rock,③ 千糜岩（bedded mylonite） 差别：结构构造、成分 共性：细粒化、动态重结晶亚颗粒subgrain、剪切 条剪、压扁拉长、核幔构造、不规则边界，ribbon 条带、波状、条带状消光、不对称韧剪组构 2）独特褶皱样式：剑鞘褶皱、平卧褶皱、不对称 fold、draging fold、intra-folial fold 3)线理、面理、劈理、组构 拉伸线理（stretching L）：构造运动矢量，区域 方向为-常数统计值 剪切面理：变质片理，韧剪面理，S-C复合面理 （schistolity, shear foliation） 劈理: 流劈理
走 滑 型 运 动 学 标 志 图 解
运 动 学 标 志 图 解
云母与长石斜列构造(S-C复合面理)
斜列的石英亚颗粒集合体
剪切变形的白云母
剪切变形的白云母
绕黄铁矿的纤维状石英压力影
σ型旋转变形的石英残斑系
σ型 旋 转 变 形 的 长 石 残 斑 系
σ型旋转变形的石榴石残斑系
麻粒岩中不对称石榴石残斑系
4. 定推复根带及倾向 1） 浅部脆性，中浅为脆韧性，深部为韧性即 可定推复根带及倾向。 2） 断面平缓，就会有变质分带性。 3） 反之多为走滑，热力仅影响断裂二侧或者 附近。 5. C轴组构判别标准 Lister和Hobbs（1980）定3种光学组构图 石英光轴投影学环图为一个以小角度顺剪切 面排列的单环面，多为低应变产物。 线理位于面理面上，剪切面位于单环带极大 值连线的法线方位上。
5）判断 ① 线理+面理，定性质 线理平行面理：倾滑（L<S） 线理垂直面理：走滑 线理>>面理：组构对称，同轴变形 ② 线理+面理+组构 定性质又定动向 （5类：冲、滑；左、右旋；复合型） ③ 线理、面理褶皱后，难分原始产状，但由 XZ面上不对称组构确定的动向，只要层面 顶底及定向岩石顶底不弄错，永远一个动 向。 ④ 指向标志越多，动向越可靠。
② 剪切标志：书斜构造、压扁斜列动态亚颗粒集合
体、云母鱼、S-C面理
剪切条带、拉伸剪切构造、折劈理 ③ 剑鞘、不对称，层间褶皱 ④ 石英晶体学不对称组构（0001面或C轴最常用） ⑤ 石美、方解石、长石 X射线衍射岩组分析
⑥ 有限应变测量分析
下滑型运动学标志图解
逆 冲 型 运 动 学 标 志 图 解
◆ 脆性与韧性断层的关系 (Ramsay J G, 1980)
◆ 三种
不同深
度层次 变质变 形模式 (脆 -韧
-粘)
(Mattauer M, 1983 )
2．中浅-浅层次构造运动学 1）板块单元空间排列极向性：沟（蛇绿岩+ 增生楔）→火山弧→弧后盆地→古陆 2）断裂形迹：阶步、钉头擦痕、台阶状断层、 斜列透镜体、羽列、石香肠 3）褶皱形迹：不对称、层间、断层转折、传 播、拖曳等 4）破劈理、剪节理 缺陷：后期叠加不易区分与剔除； 动向有多解性、局限性；难度大
线理
面理
和XZ
面上 的不 对称 组构 图解
4）三种运动类型的褶皱 a型褶皱(枢纽平行运动轴) b型褶皱(枢纽垂直运动轴) ab型褶皱(枢纽斜交运动轴) 5．适用 1)深层变形及韧性变形岩石,原先老大难问题 变得简单而容易。只要顶底关系不弄错， 原始动向将始终不变（单一解）。 2）脆性变形区较复杂，需借助其它多种方法
阿艾农场片岩中的面理和拉伸线理
硫磺山志留系压扁拉长砾石拉伸线理Βιβλιοθήκη 武功山南侧片麻岩中拉伸线理
北侧片麻岩中拉伸线理
Lineation of granitic gneiss (northern side)
Bended stretching lineation, showing two-phase deformation
构造运动学分析
第一节 研究史、对象、要素、坐标系、适用性
1. 研究历史
1)．Sorby 1857年 发明偏光显微镜，开构造岩研究 新时代。 2)．Kypworth 1885年 研究德国莱因断层糜棱岩（实 际上是断层粉末岩）。 3)．Sander 1930年 用费氏台研究岩组学，为构造运 动学研究的先驱。 4)．Rusha 1933年 发明电子扫描镜。 5)．Sibson 1977年 提出著名的断裂带双层模式。 6)．McCormick 1977年 在加州PhD论文中，最早用透 射电镜TEM研究石英位错的晶体缺陷(超微组构)。 7)．1981年在加州 Penrose开糜棱岩国际会议，拓 宽中深层地壳研究域, 并将mylonite重新定义。
左：线理、面理产状的赤平面投影
右：石英c轴(0001面）的赤平面投影
第三节 工作方法 1. 剖面观察，产状测量 野外测量线理倾伏向、侧伏角pitch angle 1) 倾伏向=倾向时，倾伏角=倾角 2) 倾伏向斜交倾向，在30°-60°倾角时， 测量不准倾伏角，应量侧伏角α，室内用吴 氏网求出倾伏角。记录：plunge“50°朝SW
基底副片麻岩的拉伸线理褶皱，示两期构造变形
白云母片岩
方解石机械双晶
长石石英糜棱岩
橄榄石核幔构造
矽线石片岩
新疆麻粒岩中辉石核幔构造
绕辉石晶体的的退变质角闪石环带（福建叶康）
4)各种不对称韧剪组构
① 旋转标志：石榴石雪球、黄铁矿压力影、石英长 石残斑系、眼球构造
●
刚性矿物相对基质旋转而成（刚体主动）
倾滑擦痕 （D3w, 南京湖山）
断 层 面 上 的 倾 滑 擦 痕 与 阶 步
断裂带双层模式（Sibson R H, 1977)
━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━
韧性剪切变形示意图
断线-拉伸线理；粗曲线—韧性断层
线理
面理
和XZ
面上 的不 对称 组构 图解
4. 运动坐标系
abc 或XYZ: 运动坐标系 ABC：应变坐标系 σ1-σ2-σ3 ：应力坐标系 1）运动系 a轴 = X轴,运动轴 b轴 = Y轴,垂直a轴,与a轴构成面理面(运动面) c轴 = Z轴,垂直ab面,与a轴构成ac动向标志面 2）应变系 A轴：最大应变轴（最大拉伸轴) B轴：中间应变轴 C轴：最小应变轴（最大压缩轴) 3）应力系 σ1轴 = 最大应力轴 σ2轴 = 中间应力轴 σ3轴 = 最小应力轴
Ramsay(1980)、Lister(1983)、Simpson C & Schmid
S M (1983) 、Mattauer(1986)、Dewey(1986) 、 Choukroune(1995)
2.研究对象与目的 对象：主要研究4D构造及变形岩石，重点研究韧性剪 切变形岩石。 目的: 定性质、动向、期次，恢复区域构造变形历史。 4D构造: detachment = decouple 拆离,脱离; decrochment = strike-slip 走滑; decollement = down slip 滑脱, 脱顶; disharmonic 不协调. 3. 基本要素 1) 拉伸线理 stretching lineation, mineral L 2) 剪切面理 （糜棱棉理） foliation 3) 非同轴单剪不对称组构 non-coaxial simple shear asymmetric fabrics 4）脆性变形域：不对称褶皱、层间褶皱、断层转折 与传播褶皱、破劈理、阶步、钉头擦痕
第三节 江南造山带运动学的典型实例 1．80年代郭施马模式（1980，1985），86年中科院 质疑：为何SE倾斜？Charvet二点质疑：1）洋壳沿 陡立面至少爬升6000m才能上陆，将今论古无一实例， 2）实验室模拟不出这种高差克服的上冲。 2．88年许靖华用相反俯冲极向解释,但与沟-弧-盆 极向不对，不合理。 3．运动学工作：1）总体NW倾向，NW倾伏，从NW→ SE逆冲，2）边界处ophiolitic zone 陡，倾向SE， 倾伏SE，但动向仍然从NW→SE（下掉） 4. 结论：褶皱所致（边界陡，有走滑） 5．模式建立：NW→SE逆冲→褶皱→岩浆→左旋走滑。
8). 86年5月在London开韧性剪切动向标志会议，将 运动学推向高潮。