通过对贵东岩体的不同时空,不同类型岩石的显微构造观察研究,常见动力形变岩石的 显微构造现象有:显微破裂、矿物光性异常、消光带、扭折带、变形纹、机械双晶、亚晶粒、动态 重结晶新晶粒、静态重结晶新晶粒、核幔结构、碎斑系、书斜式构造、沙钟构造、云母鱼、带状 构造、S-C面理、显微分层现象、压溶构造、出溶构造和显微褶皱等。根据这些显微构造现象 的认识及与主构造的关系,为深入揭示主构造形成的动力学过程和性质充实了论据。下面 简要的地介绍这些显微构造现象的基本概念及其特点。
显微破裂 一般指微观尺度上的裂隙。其特点是不破坏岩石或矿物的完整性。按照破 裂面的力学性质,可分为张破裂和剪破裂两类。前者是晶间破裂,后者是晶内及穿晶破裂。张裂隙是垂直破裂面的微裂开,常呈锯齿状,有充填物(图版4-1)。剪裂隙破裂面,一般较 平直、紧闭,充填物少,双晶、解理或裂隙位移,但矿物组成有的有变化(图版4-2),如660 矿床11坑中的北北东向断裂带侧缘的变形细粒花岗岩中发育的左行扭性微裂隙,错移酸性 斜长石,其电子探针能谱分析结果见表4-1。
从表4-1可以看出,斜长石在扭应力作用下钙离子容易迁移,造成了斜长石扭裂部位 的K2O、Na2O、SiO2含量略高,CaO、Al2O3含量略低。因此,一般有位移的岩石或矿物其组 成或多或少会出现变化,这种变化一般发生键力较弱的Al—O键和相关的阳离子Ca2+的迁 移。
表4-1 酸性斜长石不同变形部位化学成分(%)
识别显微裂隙应注意不同岩石、不同矿物中裂隙的表现形式。如当裂隙通过微斜长石 和石英时,在微斜长石中发育的裂隙内充填方解石,而在石英中则以光性改变表现形式,这 是与岩石或矿物的力学性质和化学成分有关。
岩石和矿物中形成的显微破裂,可以以各种方式固结或愈合。据刘瑞珣(1988)的研 究,固结方式有3种:(1)以同种成分和相同的晶格方位将裂隙愈合为愈合式固结;(2)以同 种成分和不同的结晶方位将显微裂隙固结,称为焊接式固结;(3)以不同的矿物成分将显微 裂隙固结,称为式充填固结。
矿物光性异常 是指矿物在应力作用下,原始岩石中正常光性的矿物,其晶体格架发生 畸变或矿物的光率体发生改变。常见矿物光性异常有以下几种:
(1)不均匀消光,又叫波状消光,是晶体塑性变形的重要标志之一。它们的形式多样,有扇状消光、鼓状消光等(图版4-3、图版4-4)。
(2)光性异常,即矿物光率体的变异,如石英由一轴正晶变为二轴正晶或负晶;碱性长 石中二轴负晶变为二轴正光性等。
(3)X射线性质的变异,未变形的完好矿物晶体的衍射斑点是近于浑圆状的,而变形矿 物(石英等)的X射线斑点被拉长或出现芒角状。
消光带 也可称变形带,系指矿物中呈带状消光的现象。带状消光的矿物中,不同消光 区是突变、截然的(图版4-5)。
扭折带 指矿物中的标志面(解理或双晶面等)发生尖棱状弯曲的现象。扭折带常出 现在云母(图版4-6)、斜长石等矿物中。扭折带现象可以反映矿物所处的地质环境及应力 状态。与扭折呈过渡状态的变形现象是指矿物解理、双晶等的弯曲现象(图版4-7)。这种 弯曲现象一般化学成分变化不大或者无改变。也就是说斜长石经过扭动只出现重结晶,位 移的斜长石成分不变。它是晶内滑移的一种塑性变形现象。
变形纹 是指矿物晶体内平直的或是透镜状的薄纹层,它一般不切穿晶粒。在正交偏 光镜下类似双晶一样消光线纹,可以与带状消光呈高角度相伴生(图版4-8)。
机械双晶 是由矿物晶体内双晶滑移所形成的,因而是塑性变形的标志之一。矿物的 机械双晶在比较低的温度及比较快的应变速率条件下容易出现。如在方解石中常见,在斜 长石、微斜长石中也能见到(图版4-9)。对机械双晶研究既可作动力学分析,还能反映变 形时变质程度及温度条件。
亚晶粒 在正交偏光镜下,矿物颗粒内分成许多不同的近等轴状、彼此相互连续的有规 则界限的消光区,而在单偏光镜下却仍然是一个完整的颗粒,这种变形现象称之为亚晶粒(图版4-10)。
动态重结晶新晶粒 指在变形过程中形成的新晶粒,这些新晶粒都为它形,往往呈齿状 镶嵌状集合体(图版4-11)。多数情况下呈拉长状,很少呈近于等轴状。根据Hobbs(1968)研究表明,这种长轴状新晶粒的定向与集合体总体定向的方位有20°~40°的夹角方 位。以此方位角可以判断剪切运动方向(图版4-12)。新晶粒内无波状消光、带状消光及 亚晶粒化等变形现象。新晶粒与老颗粒之间多少存在不等的成分差异,因为在变形过程中,还伴有成分的带入与带出。
静态重结晶新晶粒 岩石动力变形趋于静止时,受力,岩石还处于高温时,会发生静态 重结晶,使矿物的表面能减少到最小,以达到稳定态。静态重结晶的结果是使矿物颗粒的截 面呈多边形(六边形多),3个矿物边界交汇处形成3个角都近于相等(120°±)的三连点(图版4-13),它与单纯热变质重结晶的区别是,还残留有未完全静态重结晶颗粒,而且还 可以发现残留动态重结晶颗粒的齿状石英(图版4-14)。
核幔结构 在正交偏光镜下,矿物变形晶粒被其细小的亚晶粒及其重结晶新晶粒所环 绕,这种显微构造称之为核幔结构,其核部可以在中心(图版4-15),也可以偏离中心(图版 4-16)。核幔结构发育波状消光、带状消光和变形纹等现象。如应变继续,核部逐渐缩小,直至消失,全部变为重结晶的新晶粒集合体。核幔结构形成与发展过程,说明了糜棱岩的结 晶粒化主要是由动态恢复及重结晶作用来完成的。
碎(残)斑系 在相同温压条件下,不同矿物的变形行为有差异,如长英质岩石中长石(架状结构)表现为硬性刚体,构成残斑(有时石英也构成残斑),石英、伊利石及糜棱质则表 现为塑性变形构成基质,刚性的残斑常形成拖长的尾部,构成残斑系,也称眼球状构造(图 版4-17)。残斑是刚性的,其内部也常发育裂隙或碎成几个碎块,也表现一些塑性变形现 象,如波状消光、消光带或解理弯曲或出现出溶页理的弯曲。根据残斑系尾部形态判断剪应 变速率大小和判断运动方向。
书斜式构造 原意是指垂直竖立的一堆书或牌,在剪切应力作用下发生的歪斜。其内 部的相对滑动与外部的剪切运动指向相反。这里是指相邻的同成分矿物(云母、石英等)或 碎块间沿解理或是沿裂隙的滑动(图版4-18)。如云母、斜长石等沿解理滑动,形成书斜式 构造。
沙钟构造 指的是西方古代的一种计时器的形状。用两个的圆锥对接起来,纵切面即 是两个三角形顶部对接。这里是指矿物受应力影响产生的物质成分,或者是光性上构成的 沙钟效应。矿物在应力场中,均受到压、张、剪应力影响。晶体内部结构在受压方向上,质点 间距缩小,质点密度相对增大,而在拉伸方向上相反;在剪切方向上则易于滑移、破裂或产生 微裂隙,因而在拉伸方向上相反;在剪切方向上则易于滑移、破裂或产生微裂隙,因而在共轭 剪裂面范围内由于受到交代蚀变、杂质吸附,固溶体分离或置换、压溶等作用,致使其化学组 分和光性方位与相邻区域截然不同,形成沙钟构造(图版4-19)。
云母鱼 指变形岩石中大的云母片在变形过程中沿解理裂开或碎成几个小颗粒形成σ 型拖尾像鱼状,这种现象称“云母鱼”。云母鱼的尾部和头部一般平行剪切方向,根据云母 鱼的不对称性,可判断剪切运动方向(图版4-20)。
带状构造 在构造变形岩石中,同种矿物集合体或单晶常成条带状分布。条带可以是 平直定向,也可以绕斑晶弯曲。在糜棱岩中,石英通过形成丝带构造的基础上经静态重结晶 作用而形成矩形石英条带(图版4-21)。
S-C面理 S面理是指矿物(伊利石)长轴的定向排列,C面理是剪切面理或条带(石 英),总体与剪切带边界大致平行。S面理和C面理发育的变形岩石称之为S-C糜棱岩(图 版4-22)。剪切带中S-C面理可以指示剪切运动方向。
显微分层现象 在构造变形岩石中,不同矿物显示不同的特征,那些绝对熔融温度(Tm)高的矿物常表现为刚性,而Tm低的矿物则表现为塑性,因为变形过程中先形成基质,而把刚性矿物包裹在其中。随着变形过程的继续,基质越来越多,带状构造也越清楚,岩石 的分层现象也越来越明显,基质部分构成条带,而那些相对刚性的矿物及集合体也趋向于排 列呈层,组成显微分层现象。压溶和剪溶作用也可形成显微分层现象(图版4-23)。
压溶构造 在压应力作用下形成的压溶构造现象。如压力影、压溶面理、压溶缝合线、微裂隙充填物等。
(1)压力影 是在压应力作用下,变形岩石中比基质硬的斑状矿物晶体阻挡了载荷应 力发生变形,使其周围产生环形张裂隙(空隙),而这些空隙又被基质中的压溶物质填充,由 于填充物质使得斑状矿物在一定方向发生沉淀重结晶,故常构成椭圆形、眼球状和其他形状 应力变形组构现象,这种现象被称为压力影。压力影从组构上讲可分为内部较硬的“核晶” 矿物,两侧新生的“阴影”矿物。常见核晶有黄铁矿,“阴影”为伊利石、石英等。
(2)压溶缝合线 压溶缝合线,是压溶过程中难溶物质,如泥质、铁的氧化物等局部集 中而形成不连续面,在变形岩石切面上呈锯齿状、缝合线状,像地震浪曲线一样有峰谷之分,峰谷正对压应力方向,可以多期复合,追溯多期构造活动行迹。
(3)微裂隙充填脉 在矿物及岩石的布丁构造或张裂隙中,常由于压溶作用发生扩散,沿着裂隙壁,结晶出纤维矿物,并与裂隙壁垂直。
出溶构造 在应力作用下固相矿物,当温度到达熔融线后,从固相矿物中分离出的再结 晶物质,构成新的矿物集合体系,称之为出溶构造。出溶构造有应力条纹结构、出溶页理和 应力蠕英结构等。
(1)应力条纹结构 在应力作用下,钾质长石或斜长石中钠质出溶或析出形成条纹长石,这种条纹多沿剪切面线张裂面分布,呈雁行状,火焰状,棋盘格状及不规则状等(图版4-24)。条纹在特定条件下可以指示剪切指向。
(2)出溶页理 两种成分的矿物呈平行连生现象,类似聚片双晶,钾质长石中钠长石的 出溶页理(图版4-25)。
(3)应力蠕英结构 一定的压应力可使斜长石或钾质长石(云母)等的摩尔体积缩小,导致SiO2从晶格内出溶或析出,形成一种蠕英结构,这种结构因与应力有关,所以称应力蠕 英结构(图版4-26)。
显微褶皱 一般指在显微镜下所见的微观尺度的褶皱。
以上简述的显微构造,尤其是塑性变形的显微构造现象,在贵东岩体内广泛发育,特别 是在下庄矿田范围内更为常见。这些显微构造现象,为该岩体内构造应力场作用强弱、作用 时间、影响范围和热动力(热点)作用,提供了丰富的信息资料。