地壳不同构造层次岩石变形机制及其构造岩类型

构造岩记录地壳构造变形演化重要信息,其成因、分类与命名一直没有统一认识。本文对构造岩变形机制、控制因素和构造岩分类进行系统总结。认为构造岩形成受物质成分、变形机制、应变速率、流体、温度、压力等因素控制,是物质成分与物理化学条件、变形机制等众多变量的函数。变形机制包括破裂作用、碎裂流动、晶质塑性、物质扩散、重结晶作用和超塑性流动,不同变形机制出现在不同地壳构造层次中,形成不同的显微组构。依据成因机制、物质组成和组构等标志对构造岩分类与命名进行重新修订,将构造岩划分为碎裂岩系列和变质构造岩系列,前者发育在地壳浅构造层次上,以破裂作用和碎裂流动变形机制为主;后者发育在中深部构造层次上,以晶质塑性、重结晶作用、物质扩散作用和超塑性流动作用为主。碎裂岩系列划分碎裂岩、角砾岩、微角砾岩、超碎裂岩、断层泥和假玄武玻璃;变质构造岩系列划分为构造片岩、糜棱岩和构造片麻岩。依据岩石流变性质、变形机制和构造岩分布,地壳构造层次划分为:脆性域,变形机制以碎裂作用和碎裂流动为主,发育碎裂岩系列;脆-韧性转换域,以晶质塑性、物质扩散和重结晶作用为主,并伴随有碎裂作用,形成糜棱岩、千糜岩和构造片岩;低温韧性域,以晶质塑性、物质扩散和重结晶作为主,发育糜棱岩与构造片岩;高温韧性域,以超塑性蠕变和重结晶作用为主,形成构造片麻岩。

花岗岩卸荷节理形成机制数值模拟

节理作为地壳广泛发育的基本构造类型,在地壳浅部构造层次的构造演化中起着重要的作用,并在工程稳定分析中也具有重要影响。利用Ansys数值模拟平台,借鉴花岗岩岩爆试验,分别模拟花岗岩以0.025 s/MPa、0.05 s/MPa、0.1 s/MPa、20 s/MPa速率抬升至地表过程中卸荷节理特征。模拟结果表明:花岗岩卸荷节理的形成主要与围压卸载速率有关,当以0.025 s/MPa卸载时,花岗岩成层性明显,在超过0.025 s/MPa卸载时,花岗岩出现破裂剧烈、碎裂状和成层性较弱的特点。花岗岩在地下550 m处出现水平卸荷节理,在700 m处出现竖直卸荷节理,未出露地表时上覆岩体卸载是卸荷节理出现的主要因素。当接近并出露地表后花岗岩水平卸荷节理受风化、剥蚀作用影响显著,竖直卸荷节理除风化作用还受岩体自重影响。

克拉通破坏型金矿成矿机制:吉南板庙子金矿床闪长玢岩与重晶石流体包裹体、H-O-S同位素证据

克拉通破坏对于华北克拉通中生代的成矿作用有着深刻的影响。相对于胶东矿集区,其他克拉通破坏型金矿矿集区的研究程度相对较低,尤其是位于华北克拉通东北部的吉南矿集区更是缺乏典型矿床的研究。本文对华北克拉通东北部吉南矿集区板庙子金矿区出露的闪长玢岩进行了岩相学、年代学及地球化学研究,同时对成矿Ⅲ阶段的重晶石矿物进行了流体包裹体、H-O-S同位素组成分析。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,在具有明显振荡环带的岩浆锆石中获得133.3±0.9Ma加权平均年龄,表明闪长玢岩的侵位时代为早白垩世;同时根据锆石CL图像下极弱的阴极发光特征识别出一组加权平均年龄为130.6±1.0Ma的热液锆石,说明岩浆侵位结晶后遭受热液蚀变改造,由此限定了板庙子金矿床的成矿时代为早白垩世。闪长玢岩地球化学特征显示亏损重稀土元素(HREEs)和Y,富集Sr,具有高钾钙碱性,Mg#>60,Na2O/K2O>1,表现埃达克质岩石特征,其岩浆来源于拆沉下地壳部分熔融,并与地幔橄榄岩反应;富集轻稀土元素(LREEs),以及亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素(HFSEs)。结合区域的岩浆活动资料,表明该闪长玢岩形成于古太平洋板块俯冲作用相关的强烈伸展构造背景。重晶石矿物H-O同位素组成表明成矿流体来源于岩浆水、建造水和变质水的混合;重晶石矿物S同位素表明成矿物质来源于大洋水和海相蒸发岩。综合板庙子金矿成矿时代、成矿构造背景以及成矿流体/物质来源的特点,提出板庙子金矿属于克拉通破坏型金矿,并阐述了古太平洋板块对欧亚大陆的俯冲作用及其在早白垩世引起的拆沉作用是克拉通破坏型金矿成矿机制的关键。

内蒙古乌拉山地区石榴子石花岗岩中石榴子石转熔成因的显微结构及矿物学证据

内蒙古乌拉山地区石榴子石花岗岩内发育大量石榴子石,这些石榴子石中保留着寄主岩石的变质演化历程的重要信息,故明确其成因类型至关重要。前人虽提出其为转熔成因,但未能提供充分证据证明。对此,本文对研究区深熔石榴黑云片麻岩以及石榴子石花岗岩内的石榴子石进行了岩相学以及矿物学研究。结果显示,在野外露头上,低度深熔石榴黑云片麻岩→中度深熔石榴黑云片麻岩的脉体/石榴子石花岗岩,石榴子石粒度逐渐增大,并且当岩石内的脉体小而少时不见粗粒石榴子石,脉体大而多时粗粒石榴子石发育,而石榴子石花岗岩内发育大量的粗粒石榴子石,此外脉体内的石榴子石粒度整体大于基体内的石榴子石粒度。在显微特征上,中度深熔石榴黑云片麻岩的脉体内的石榴子石和石榴子石花岗岩内的石榴子石晶形较差,形态各异,边界呈锯齿状,发育筛状变晶结构,并部分具有核部发育边部不发育的特点,基质内还具有逆反应结构以及斜长石堆晶体。矿物化学特征上,中度深熔石榴黑云片麻岩的脉体内的石榴子石和石榴子石花岗岩内的石榴子石以富Fe、Mg贫Mn、Ca为特点,不发育生长环带,与黑云母接触的石榴子石发育扩散环带,表现为TFeO曲线由中心向两边升高,MgO曲线由中心向两边降低,二者呈负相关。综合分析得出石榴子石花岗岩内的石榴子石是在变质深熔过程中,由固相变质生长至处于深熔熔体包裹状态下继续生长而成,这种石榴子石是转熔成因,为转熔矿物相(相当于残留矿物相),且中度深熔石榴黑云片麻岩的脉体内的石榴子石也具有相同成因,说明二者关系密切,为石榴子石花岗岩是石榴黑云片麻岩高度深熔的产物提供了有力依据。同时大量转熔型石榴子石保留在花岗岩内的现象说明研究区内的花岗岩并未经历长距离运移,故而未达到彻底的固液两相分离,进一步证明了其原地—半原地成因。

内蒙古阿巴嘎旗巴彦图嘎萤石矿床地质特征及找矿标志

巴彦图嘎萤石矿床是近年在内蒙古阿巴嘎旗地区发现的一处大型独立萤石矿床,矿体多呈脉状、透镜状赋存于上石炭统宝力高庙组火山岩地层中。为解决该地区同种类型矿床成矿条件及其地质意义,采用综合矿床地质特征及高精度磁法对该地区进行研究。研究结果表明:萤石矿石按其组构特征可分为块状、条带状和角砾状3种矿石类型;热液成矿作用经历了3个不同阶段,其中,主成矿阶段所形成的萤石矿多以萤石-石英脉产出,或以热液胶结形式充填于破碎的角砾岩之间;围岩蚀变包括了硅化、绿泥石化和碳酸盐化;巴彦图嘎萤石矿床成因属于燕山期与岩浆侵位活动有关的热液矿床;研究区NW向带状分布的负磁异常区内,磁场剧烈变化梯度带或扭曲部位是寻找深部受断裂构造控制的脉状萤石矿体的地球物理找矿标志。