断裂带动力变质岩

动力变质岩的特征有哪些？~

与其他变质岩石相比，下列特征可作为鉴别动力变质岩石的标志。
1.地质产状动力变质岩产于断层带中，在地表常呈狭长的线状、带状分布。断层带的宽度、延伸长度变化很大。
2.组构特征动力变质岩变形组构的特征，其一是，各种显微变形结构在动力变质岩的矿物中十分发育（如波状消光、变形纹、变形带、扭折带、矿物晶体的破裂和弯曲、变形双晶、亚颗粒、核幔结构、书斜式构造、云母鱼、带状构造等）；其二是，大多数动力变质岩石的组构主要由粒径较大的岩石和矿物的碎块（也称角砾和碎斑）和粒径细小的岩石和矿物碎屑和粉末形成的碎基（或基质）组成角砾状组构、碎裂组构和糜棱组构，有的岩石中也有变晶结构。上述各种变形组构是鉴别动力变质岩最主要的标志，也是动力变质岩分类命名的依据。
3.地貌特征由断层形成的较松散（未固结）的构造角砾岩和断层泥等，较容易被风化剥蚀，在地表形成洼沟。有的断层岩经受后期硅化蚀变作用的叠加，或断层岩的岩性较坚硬，不易被风化，在地貌上可形成突起的陡崖（断层崖）。
4.原岩类型由于断裂带穿切由不同岩石所组成的地质体，致使动力变质岩的原岩类型十分复杂，可以是自然界中的各种火成岩、沉积岩和变质岩石。即使是在同一条断层的不同部位或地点所采集的断层角砾岩样品，常常是由不同原岩组成的。但断层穿切由单一岩石组成的地质体（如巨大的花岗岩体），其断层角砾也可由单一岩石组成。而碎裂岩和糜棱岩是由单一岩石组成的。
5.断层是成矿和蚀变的有利地质环境断层通过的地带是气水热液活动最有利的场所，它们通常是热液蚀变带和矿化部位，是有利的成矿地质环境，也是地下水的主要通道。所以构造断层带（尤其是构造角砾岩类和碎裂岩类）也是找矿和寻找地下水的主要地质标志。此外，断层带也是灾害地质（如地震、泥石流）和地下工程建设监控的重点。
在上述各项识别动力变质岩的标志中，最重要的是野外地质产状和动力变质岩特有的断层角砾组构、碎裂组构和糜棱组构。野外调研与室内岩石鉴定工作相结合，才能正确鉴别动力变质岩。

由动力变质作用形成的动力变质岩，不同学者采用不同的名称。如，动力变质岩（Spry，1969）；碎裂变质岩（王嘉荫，1978）；断裂构造岩（孙岩等，1985；郭宝罗等，1987）；碎裂岩（Higgins，1971）；断层岩（Sibson，1977）；构造岩（孙岩等，1979，钟增球等，1991）。
国内外学者对动力变质岩的分类和命名提出多种方案，研究也较深入。具有代表性的有Sibson（1977）的断层岩的结构分类表（表6-2）。该分类表主要考虑了断层岩的结构因素：①未固结和固结；②紊乱组构和叶理化组构；③碎斑的大小和含量；④重结晶的程度等。这一分类在国内外应用较广。很多学者在上述分类基础上进行了修改和完善。

紊乱组构叶理化组构未固结的断层角砾岩 能见碎块＞30%？断层泥 能见碎块＜30%？玻璃/脱玻化玻璃 假玄武玻璃？压碎角砾岩碎块＞0.5 cm细压碎角砾岩0.1 cm＜碎块＜0.5 cm已固结的基质的性质显微压碎角砾岩碎块＜0.1 cm构造破碎强于重结晶初碎裂岩碎裂岩超碎裂岩初糜棱岩碎裂岩系列千糜岩变种糜棱岩超糜棱岩糜棱岩系列0～10%10%～50%50%～90%90%～100%基质的含量颗粒生长占优势？变晶糜棱岩（据Sibson，1977） 目前，在国内外有关动力变质岩（断层岩、构造岩）的一些文献资料中将构造（断层）角砾岩和砾岩归并到碎裂岩类中。Brodie等（2007）提出断层岩分类表（表6-3）表示了这种断层岩的分类。

在这一分类表中，将断层岩分为固结的断层岩和未固结的断层岩两类，已固结的断层岩中分为定向构造明显的糜棱岩类、无定向或弱定向的碎裂岩类和假玄武玻璃。糜棱岩和碎裂岩按基质含量进一步划分为：超糜棱岩和超碎裂岩（基质含量＞90%）、糜棱岩和碎裂岩（基质含量50%～90%）、初糜棱岩和初碎裂岩（基质含量＜50%），其中粗粒的碎裂岩也可命名为断层角砾岩。
未固结的富含粘土的碎裂岩为断层泥，其中岩石角砾含量＜30%。未固结的贫粘土的碎裂岩，可进一步划分为超碎裂岩（断层泥）、碎裂岩和初碎裂岩，它们也可命名为断层角砾。对未固结的碎裂岩也可进一步划分为定向和不定向的岩类。
在分析、对比、研究前人的动力变质岩（构造岩、断层岩）分类的基础上，本手册提出动力变质岩的组构分类表（表6-4）。该分类表以动力变质岩组构作为其分类的基础，基于动力变质岩的组构是区别动力变质岩与其他变质岩和鉴别各类动力变质岩的最主要特征，而且也是动力变质岩命名的基本名称。如具有角砾（砾）状组构的岩石为构造角砾（砾）岩；具有碎裂组构的岩石为碎裂岩；具有糜棱组构的岩石为糜棱岩。在大多数动力变质岩石中，碎基和碎斑是动力变质岩最主要的组成部分，而碎基的数量和碎斑粒径的大小反映了岩石经受变形作用的强度，又是该类动力变质岩进一步分类命名的依据。由于大多数动力变质岩石中的主要矿物是其原岩的矿物（如碎裂岩和糜棱岩），并且在岩石中不同程度地残留了原岩的组构特征。因此，在经受变形程度较轻的碎裂岩和初糜棱岩中，采用了原岩名称和动力变质岩名称相结合的命名原则。如碎裂花岗岩、斜长角闪质初糜棱岩。
在动力变质岩的组构分类表（表6-4）中，首先按岩石经受变形作用的性质分为脆性变形为主，和韧性变形为主的动力变质岩类，它们在组构上的主要区别是前者以无定向（或弱定向）的构造为主，而后者则以具有十分显著的定向构造为特征。在脆性变形为主的动力变质岩石中有未曾固结的断层角砾和断层泥，以及已固结成岩的具有角砾（砾）状组构的构造角砾（砾）岩类和具有碎裂组构的碎裂岩类。在韧性变形为主的动力变质表6-4 动力变质岩的组构分类表

岩类中，具有糜棱组构的糜棱岩类是其最主要的岩石类型。在碎裂岩类和糜棱岩类中，还可按碎斑大小、碎基（或基质）含量，进一步划分为碎裂岩、碎裂角砾岩、碎斑岩、碎粒岩、碎粉岩和初糜棱岩、糜棱岩、超糜棱岩等岩石类型。随着变晶作用的加强，形成具有千枚状、片状和片麻状构造的千糜岩、糜棱片岩和糜棱片麻岩等变晶糜棱岩类。
考虑到假玄武玻璃既可产于脆性变形的断层带中，也经常与糜棱岩共生产出，而将假玄武玻璃单独列于分类表的最后一行中。
在自然界中，脆性变形和韧性变形之间具有渐变过渡的关系，形成脆-韧性和韧-脆性动力变质岩。所以，在碎裂岩类和糜棱岩类之间也有相应的过渡类型的岩石存在，它们大多属于碎裂 糜棱岩化岩石（或初糜棱岩）这一范围内。

这类动力变质作用出现于断裂带和韧性剪切带中，岩石一般呈线状分布，宽几厘米到数百米不等。岩石受强应力的影响发生各种变形，其特征既决定于应力的性质和强度，又决定于岩石的物性和温压条件及应变速率等因素。在地壳浅部低温压环境中以脆性变形为主，岩石不同程度碎裂乃至粉碎，并伴以碎裂流动。在较深部温压较高条件下，则表现为塑性变形，通过矿物晶内和晶界各种滑移及不同程度的恢复重结晶形成既表现破碎又强烈定向的各种构造现象。这些变形机制使得所成动力变质岩具有各种特征的宏观和显微结构。其中最典型者为碎裂结构和糜棱结构。①碎裂结构是指岩石脆性变形过程中分裂成大小不一的棱角状碎块，在它们之间是已碎成极细的基质，岩石中无定向构造。当变形作用加强时，岩石中碎块数量减少，它们分散在占优势的基质之间时，称之为碎斑结构。②糜棱结构是指在塑性变形过程中，岩石碎成细粒的同时，由于各种滑移作用而强烈面理化，同时也伴有一些恢复重结晶作用，使岩石外观致密，具有流状构造。而少数残留的较粗碎块则成眼球状(图20－7a)。当恢复重结晶作用加强时，岩石中经动态结晶，出现许多细粒新生的片状云母等矿物，它们定向排列，外貌酷似“千枚岩”，称之为千糜状构造。此外各类动力变质岩的碎屑状矿物中都普遍发育各种显微变形组构，如微裂隙、波状消光、变形带、扭折带、变形纹、机械双晶、镶嵌结构、亚颗粒和核幔构造及压力影等，有关它们的成因机制，前文已有所讨论。

关于断裂带动力变质岩的分类，过去认为它们主要是脆性碎裂所成，所以侧重于按碎裂强度来分类。如Sibson(1981)等即按碎斑或碎块的大小、碎基(基质)的相对含量及其性质来划分，认为糜棱岩和超糜棱岩是粉碎最强烈的岩石。也有些学者，如王嘉阴等(1975)主张动力变质岩应按力学成因分类，可划分出压性角砾岩、扭性糜棱岩等。但后来对许多韧性变形带的研究发现，塑性变形在断裂带动力变质作用中占有重要地位，与之有关的变质岩应纳入分类之中。近年研究者都主张首先按变形机制将动力变质岩分两大系列:①碎裂岩系列———主要由脆性变形过程中原岩碎裂所成，无面状构造;②糜棱岩系列———主要由塑性变形过程中原岩物质强烈面理化所成。其次，按碎斑(或碎块)的残留原岩与碎裂化后的基质(碎基)之间的比例进一步划分，以表示动力变质的强度。同时还须考虑恢复重结晶乃至后来静态重结晶的状况，以表示温度在其间所起的作用。游振东等(1988)大体按此原则提出了一个断裂带动力变质岩分类表(表20－2)，可供参考。其中常见类型如下:

表20－2 断裂带动力变质岩分类

1.构造角砾岩(图20－6a)

多出现于地壳浅部断层带，原岩破碎的碎块呈棱角状，含量较高，大小混杂，排列紊乱，无定向，基质含量一般＜1/3，由细岩屑及泥质、铁质、钙质等胶结物组成。当岩石碎块棱角不鲜明，呈扁豆状、次圆状时，可称为构造砾岩。

2.碎裂岩(粒化岩)类

碎裂岩中具有大量裂隙，它们将岩石分割成不规则碎块，但彼此位移不大，仍可大致拼接。碎块间充填了碎基及次生的泥质、硅质或铁锰质物质，一般总含量＜50%。当原岩裂隙化轻微，其类型可明确辨认时，可称为碎裂××岩，如碎裂花岗岩等。当原岩的碎裂加强，残留的岩石或矿物碎块粒度降到0.5～2mm，含量也减少时，出现碎斑结构。这些碎斑大多经位移和转动，它们之间为细粒－致密状细碎屑，其总含量一般＜50%，这种岩石可称为碎斑岩(图20－6b)。当岩石中绝大部分矿物破碎成为细碎粒、碎粉时可称为碎粒岩，它们的碎基粒度在0.1～0.5mm之间，较均匀，碎斑很少。有时还可见塑性变形现象。在少数情况下，岩石完全粉碎，成粉砂状细屑，但分布均匀，无定向构造，可称为碎粉岩，它和碎粒岩常通称为超碎裂岩。

图20－6 构造角砾岩(a)和碎斑岩(b)(Harker，1939)

3.玻化岩

这是极局部出现的一种动力变质岩。常呈连续透镜体、条带或条纹夹于超碎裂岩中，是岩石在高速应变时，局部出现高温熔融又迅速冷却所成的岩石，又称假玄武玻璃。一般为玻璃质或隐晶质，也可有少量碎粉或碎斑，呈玻基碎斑结构。

4.糜棱岩类

糜棱岩是在较高温压条件下，以塑性变形为主所成的动力变质岩。通常与韧性断裂带密切相联系，其特征是带状分布，矿物粒度很细，岩石叶理化很强烈。根据岩石的粒度、碎基的相对含量及其重结晶作用的性质和强度，糜棱岩可进一步划分若干类型。

◎初糜棱岩:具糜棱结构，矿物粒度一般＞0.5mm，恢复重结晶颗粒占10%～50%，可见较多定向排列的碎斑，它们呈眼球状、透镜状(图20－7)或其他不规则形状。碎斑及基质矿物中可见破裂及各种具塑性变形特征的显微构造，如长石双晶扭曲，云母片褶曲，方解石的机械双晶，石英的波状消光、带状消光、扭折带及核慢构造等。这类岩石又可称为糜棱岩化××岩，如糜棱岩化花岗岩等。

◎糜棱岩(图20－7):其结构基本同上，但碎斑减少，粒度更细，重结晶的颗粒增多，流状构造更强烈，不仅有条纹状透入性面理，还常发育明显的矿物线理，它们平行剪切方向。初糜棱岩中所见的各种塑性变形显微结构在糜棱岩中更发育。

◎超糜棱岩:具典型的糜棱结构，动态重结晶的颗粒占半数以上，它们颗粒很细，一般粒径＜0.1mm，流纹状构造更显著，矿物碎斑更少见，其中更普遍发育前述各种塑性变形构造。

◎千糜岩(图20－8):具有千枚－糜棱构造，与超糜棱岩相比较，其动态重结晶更普遍，矿物粒度相对变粗。基质中出现较多新生含(OH)片状或纤状矿物，如绢云母、绿泥石、透闪石等，它们定向排列，其特征与千枚状构造十分相似，碎斑虽极少，但仍存在，且其中各种塑性变形结构仍很发育。这些现象可用以与沉积变质的千枚岩区别。

◎变晶糜棱岩:是一种经静态重结晶改造的糜棱岩，具变余糜棱结构，因此又可称(表20－1)，视原岩成分和变质温度而定。◎泥质角岩:原岩为泥质或含粉砂泥质岩，常见矿物组合为Ms+Bi+Q+(Pl)±Chl(图20－3a)。原岩富Al2O3时可出现特征矿物红柱石(图20－2c)和/或堇青石，有些地区也出现石榴子石甚至十字石。高温条件下则有矽线石和钾长石出现(图20－3b)。

图20－7 糜棱岩(Williamsetal.，1982)

图20－8 千糜岩(Williamsetal.，1982)

5.构造片岩类

在各种断裂和强变形带中，岩石经碎裂变形或糜棱岩化之后，又经动态和静态重结晶可形成构造片岩和片麻岩。这时岩石中矿物已全部经重结晶，其结构构造与正常区域变质所成的片岩和片麻岩极相似，只是有时其粒度较细，常需依据地质产状才能彼此区别。这是因为构造片岩和片麻岩必与其他类型的动力变质岩一起产于强烈构造变形带(各种断层带)中。

碎裂岩和糜棱岩的命名通常都是用原岩或主要矿物名称作为前缀形容词，如花岗闪长质碎裂岩或糜棱岩、黑云母角闪质碎裂岩或糜棱岩等。

思考题

1.接触变质晕的发育程度和特征受哪些因素控制?基性侵入体和花岗岩体的接触变质效应有何不同?原因何在?

2.系统对比富铝系列和铁镁质系列接触变质岩和区域变质岩的矿物成分和结构构造等方面的异同。

3.总结脆性变形和塑性变形的成因机制、控制因素及其所形成的结构构造特征。

4.如何区分碎裂岩、糜棱岩、超糜棱岩、千糜岩、变晶糜棱岩和构造片麻岩?

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