原生流动构造的辨别和调查

原生流动构造与区域变形构造的关系研究~

通过前侵位区域标志物(或地质体)的偏转、围岩中变形组构的几何学和运动学与侵入岩体中岩浆组构型式的对比，结合应变分析、同位素测年等手段，可以查明侵入体的侵位与区域构造的关系：
(1)将围岩中前侵位区域标志物的偏转、围岩中变形组构的几何学特征与侵入岩体中原生流动构造型式进行对比，使用构造的连续性程度比较在组构形成过程中区域构造作用与岩浆作用的耦合程度。如果构造型式完全不连续，说明二者的高度解耦，原生构造型式可能是由岩浆房的内部作用造成的(图9-24 A)；如果原生构造型式与围岩中的同侵位组构是连续的，就意味着二者的高度耦合(图9-24C)，说明岩体中的原生构造样式是区域构造应变的反映(Paterson et al.，1998)。
(2)比较围岩中变形组构和侵入岩体中原生组构的应变椭球体的形态、轴率和方位，应变变化梯度及运动学特征，如果岩浆作用与区域应变有关，岩体和围岩中应变椭球体的形态、应变变化梯度、运动方向和原生组构特征基本一致，否则与岩浆侵位过程中的内部作用有关。
(3)进行同位素测年，如果岩浆侵位年龄与变形构造的变质变形年龄一致，则侵入体中的原生流动构造是同构造的。
区分前构造、同构造和后构造侵入岩是岩浆构造研究的一项重要工作，这对分析区域构造-岩浆事件，探讨区域构造的动力学机制和演化有着十分重要的意义。
同构造侵入岩意味岩浆侵位与构造变形同时发生。根据目前的研究结果，其有如下特征：
(1)侵入岩体的形态与围岩构造协调一致。如在剪切带中，侵入岩体多呈长条状形态产出，其长轴与剪切带的延伸方向平行(图9-10)，但这种长条状形态多产于中下地壳层次的脆-韧性到韧性剪切带中。在深部地壳层次侵位的同构造侵入岩体多以岩席的形式产出。但例外的是，侵位于浅部层次的同构造侵入体，可能以不规则的圆形产出。

图9-24 围岩构造与岩体原生构造关系示意图

(据Paterson et al.，1998)
(2)侵入岩体中普遍发育有原生流动组构，并大多具有同侵位降温变形特征，即岩浆流动组构-高温固态流动组构-低温固态流动组构的连续过渡，但侵位于浅部层次的同构造侵入体可能只发育微弱的岩浆流动组构。
(3)侵入岩体中的叶理、线理产状及产状变化特征与围岩中的叶理和线理相同或相似，并且二者的运动学、动力学特征相同或相似。
(4)在中下地壳层次的同构造侵入岩体周围，通常花岗质脉体沿变形叶理贯入，并发生变形。浅部层次的同构造侵入岩体中岩浆叶理和线理方位在空间上基本一致，不因侵入体的形态和接触面产状变化而变化。

岩浆岩体的原生构造是指岩浆从深部向上运移、侵入上覆围岩或喷溢到地面并逐渐冷凝固结形成岩石的整个过程中所产生的构造。岩浆冷凝固结成为岩石一般经历两个阶段：一是黏稠的含晶体（液态过程中结晶出来的晶体）的液态岩浆流动阶段，形成原生流动构造；二是岩浆冷凝固化阶段，形成原生破裂构造。
8.1.2.1 岩浆岩体的原生流动构造
岩浆流动过程中，由于岩浆内部某些先期结晶的矿物颗粒、析离体或捕虏体等，受岩浆流动影响而发生定向排列。岩浆岩体的原生流动构造可分为原生线状流动构造和面状流动构造两类。
线状流动构造　又称之为流线，是由岩体中的柱状、针状、板状等矿物（如角闪石、辉石、长石等）的定向排列形成的线状定向构造。也可以是由暗色矿物聚集成的纺锤状析离体或长条状捕虏体等沿长轴定向平行排列而构成的。流线构造多发育在侵入岩体的边缘部位和顶部。流线的方向在一定程度上反映岩浆的相对流动方向，但并不能指示岩浆流动时的绝对方向（图8.8）。

图8.8 岩浆岩体中线状和面状流动构造示意图

面状流动构造　又称之为流面，是由岩浆中的片状、板状、柱状等矿物（如云母、角闪石、长石等）以及扁平状的析离体、捕虏体，在岩浆流动过程中顺流动方向平行排列形成的面状构造（图8.8）。带状流动构造也属于面状流动构造，它表现为不同成分的岩石相互成层，或是由于矿物分层集中形成的浅色与暗色岩石条带互层，犹如沉积岩中的层理，实际上是一种“假层理”。流面能反映接触面形态产状，而不能指示岩浆流动方向。流纹构造是喷出岩中的一种面状流动构造，是由不同颜色的矿物或火山玻璃组成的微细层状色带。这种构造常出现在流纹岩中或其他黏度较大的酸性、碱性岩中，在中性、基性岩中很少见到。
8.1.2.2 岩浆岩体的原生破裂构造
原生破裂构造是岩浆晚期冷凝阶段所形成的破裂。原生破裂构造包括横节理（Q节理）、纵节理（S节理）、层节理（L节理）、斜节理（D节理或STR节理）、边缘张节理、边缘逆断层等（图8.9）。

图8.9 岩浆岩体中的原始破裂构造示意图

（据H.Closs，1922）
Q—横节理；S—纵节理；L—层节理；STR—斜节理；A—细晶岩脉；F—流线
此外，在岩浆冷凝阶段还可形成气孔构造和杏仁构造，这是熔浆自火山通道向外流出时，随温度和压力的降低，其中所含气体逃逸、冷却后在岩石中留下的空洞-气孔构造。当这些气孔被次生矿物（如玉髓、碳酸盐矿物等）充填便形成杏仁构造。气孔和杏仁在熔岩表面和底面附近相对集中，集中带大致平行于熔岩层面。一般底部小而相对少；顶部大而多。顶底部气孔和杏仁形态不尽相同，根据气孔的分布和形态可以判断熔岩层面位置、顶底面、熔岩喷发次数以及岩浆流动方向等（图8.10）。
枕状构造是水下基性熔岩具有的一种原生构造。单个岩块形似“枕头”状，故名枕状构造，岩枕形态呈底面平坦，顶部上凸，呈表面浑圆的圆状或椭圆状。岩枕由玻璃质的外壳和显晶质的内核构成。枕状构造内部可见放射状节理，以及含量从内向外减少的气孔。当数层岩枕相叠时，枕状构造的底部形态为下部岩枕顶面的铸模，与顶部形态具有明显的差异，故可根据其特征来判别熔岩的顶、底面（图8.11）。
柱状节理是玄武岩中常见的一种原生破裂构造，由若干不同产状的节理垂直于熔岩流动面（层面），将岩石切割成无数个垂直“层理”的多边（六边）柱状体，形如柱体而得名。柱状节理的形成是岩浆冷凝收缩的结果。在熔岩冷凝面上，熔岩围绕若干个中心冷凝收缩，从而在两个相邻冷凝中心之间的方向上产生拉张应力，在这种拉张应力作用下便形成一系列垂直于层面的柱状（张）节理。

图8.10 玄武岩中的气孔状构造


图8.11 基性枕状玄武岩素描图

(一)原生流动构造的辨别

目前的研究表明，许多侵入岩体还受到后期区域构造变形的叠加。由于侵入岩中的原生流动构造包含岩浆流动组构和固态流动组构(包括高温固态流动组构和低温流动组构)，这样就存在着这样一个问题，即侵入体中的塑性变形构造哪些属于固态流动组构?哪些为后期塑性变形组构?

这一问题仅靠露头或手标本的观察可能难于回答，真正的答案需要通过详细的野外和室内研究并结合区域上组构特征的比较才能得出：

(1)一般情况下，如果固态流动组构在岩体边部十分发育，但向中心逐渐减弱，并过渡为岩浆组构，这种情况下，可以确定固态流动组构是原生的，当然，在过渡部位，可以存在固态流动组构对岩浆流动组构的叠加，如在自形长石、角闪石定向的岩石中，显微镜下发现有少量的透镜状长石，以及内存在机械双晶、双晶弯曲等应变组构，与之伴生的是压扁拉长的石英颗粒和相应的晶内应变组构。

(2)这些固态流动组构与围岩中的塑性变形组构在特征和产状上可以是连续的、协调的，也可以切割围岩组构，如果深成岩中固态流动组构切割围岩中的塑性变形组构，也可证明是原生的。

(二)原生流动构造的调查

为了查明岩浆侵位过程和岩浆侵位与区域构造的关系，必须对侵入岩体中原生流动构造的进行系统的调查。需要查明如下内容：

(1)查明原生流动构造的基本特征(包括原生流动构造的类型、发育特征、空间分布和产状)及原生叶理和线理的组合(S型组构、S＞L型组构、S-L型组构、S＜L型组构和L型组构)。这是分析岩浆流动方式、流动速度和判断侵入岩体形态的依据(图9-6，图9-7)。

要完成这项工作，详细的地质填图是必不可少的，并且，除露头尺度和显微镜下的观察外，磁化率的各向异向性的测量将对原生流动构造的研究发挥了巨大的作用，因为在矿物优选定向不明显的岩石中，磁组构可以反映岩浆流动组构的存在。这可以通过在野外采取定向样品，在实验室内进行磁化率的各向异向性的测量来完成。

(2)尽可能观察和记录岩浆侵位过程中可能存在其他相关现象，如包体、原生层状构造、内部成分层接触面、阻隔岩块(Stoped Blocks)、岩浆断层和褶皱，通过各种可以利用的方法和手段查明原生流动构造与这些现象及与区域变形构造之间的相对时间顺序。

(3)使用显微构造观测技术和方法确定原生流动构造形成时的流变学状态，查明这些组构是悬浮流动形成的还是颗粒支撑流动形成的，属于岩浆流动组构还是固态流动组构(表9-1)。这一部分的工作还需要通过高温高压实验研究把所保存的显微构造与不同流变状态下的变形机理联系起来。

(4)在岩体的不同位置确定组构的应变特征，包括应变椭球体的形态(长球形、三轴椭球、扁球形)、组构发育程度、组构要素的方位、与组构有关的运动学特征。尤其是对不同类型标志物(包体、长石、黑云母等)的应变特征进行测量，不同标志物有不同的表现行为。在单一岩体中，可以有多种岩浆流动组构形成，根据岩浆组构的构造型式，结合应变椭球体的形态和运动学数据，可以提供岩浆在某一地点运移的方向和运动方式(图9-23)。

图9-23 根据椭球体特征并辅于运动学特征分析流动类型流程简图

(据Paterson et al.，1998)

对侵入岩中组构和包体的应变测量可以采用Rf/θ法、Fry法和平均轴率法等。

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