变质岩区发育的主要构造形迹群特征

古老的变质岩在历史的长河中历经磨难，它大部分时间身陷地下深处，遭受不同期次应力的作用，多期变质加多次变形，使得变质岩成为各类小构造的“集散地”且构造形迹群独具特征，现择主要内容叙述如下：

（一）变质岩区的褶皱

1.基本概述

变质岩区的褶皱大多数是岩层处于地壳较深部位，受到应力作用而产生变形的，其变形所处的温压条件不同且历经多期变质、多期变形的叠加，使得变质岩区的褶皱极其复杂。

在野外同一露头上或一个小范围内，既可看到紧闭的同斜褶皱，又能见到相似褶皱；既有平卧褶皱，又有歪斜褶皱；甚至还可目睹到紧闭的尖棱褶皱和开阔的圆顶褶皱共生等现象。更为复杂的是：在变质岩区时常能看到晚期剪切褶皱叠加在早期压扁褶皱上；末期开阔的褶皱又叠加在剪切褶皱上以及早期的窗棂构造被拧成麻花状，早期的轴面片理变形形成圆筒状褶皱，甚至成流褶皱等。

在变质岩区填图中，变质岩中的褶皱变形常伴随物质的迁移，使许多原来厚度不大的矿层，经顶厚褶皱作用后形成大型工业矿床。如我国五台山某铁矿，磁铁石英岩在地层中厚仅2m，而在褶皱转折端处厚度达百余米。

值得指出：在野外面对千姿百态，复杂的褶皱，千万不要产生不知所措、茫无头绪的念想。我们应牢牢地抓住“标志层”这个纲，所谓“纲举目张”，再复杂的地质现象也会释然，做到心中有数，井然有序了。

2.褶皱类型

变质岩区褶皱复杂，不仅形态多变，而且成因机制各异。在进行褶皱形态描述时或表达褶皱几何形态时，现行的分类方案是五花八门的。如按褶皱要素（两翼夹角大小、轴面产状、枢纽产状或枢纽与轴面倾角）分类、等斜线褶皱分类（Ramsay,1967），褶皱形态（正交剖面的）几何形态分类以及褶皱的空间相对方位和褶皱的对称类型分类等。这些分类在构造地质学中已有介绍，不再赘述。

在研究变质岩区构造时，有学者根据岩层所处不同构造层次对应力反映的不同，把褶皱划分为下部发育流褶皱、中部发育压扁褶皱，上部发育剪切褶皱，浅部层次发育无劈理的等厚褶皱就很有新意。

按我国在前寒武纪变质层状岩石发育的五台山地区填图的工作实践，对变质岩层褶皱中层理与片理及不同期次面理特征和几何关系进行归纳，划分出的三种主要褶皱样式（图4-21），有一定的借鉴和指导意义。现简介如下：

图4-21 α、β、γ三类褶皱特征图

（引自房立民等，1991）

（粗线示层理；细线示片理或劈理）

α型褶皱：它是指紧闭褶皱中，片（劈）理在褶皱的翼部与层理平行，在转折端与层理斜交的那些褶皱，属于紧闭同斜褶皱类型，与等斜线分类中的Ⅱ型、Ⅲ型褶皱一致。

β型褶皱：它是比较紧闭的褶皱，片理与层理处处斜交，没有彼此平行区段。这类褶皱轴面通常是直立的，歪斜至倒转。大体上相当于等斜线分类中I c型褶皱。

γ型褶皱：它是比较开阔的那类褶皱以不产生轴面劈理为特征。轴面一般直立或歪斜。在等斜线分类中属Ⅰb型。

上述三类褶皱，从构造层次的层面上来看：α型褶皱一般在地壳较深部位形成，多属弯流褶皱；β型褶皱所处的部位，一般要比α型浅，介于弯流褶皱到弯滑褶皱之间，在变质岩区较新的地层中比较发育。通常见于显生宙造山带，大部分属剪切机制形成；γ型褶皱所处的部位更高，经常是变质岩区最晚一次褶皱，与岩层粘度比有关。

（二）叠加褶皱

1.叠加褶皱的概念

早期褶皱形成后经过后期褶皱的叠加，称为叠加褶皱。若以层理作变形面形成的褶皱，称为层褶；若以片理作变形面形成的褶皱，称为片褶；若以脉状、墙状、层状等侵入体作变形面形成的褶皱，称为脉褶。

2.叠加褶皱的识别

（1）重褶现象：在露头上见褶皱的同一切面上不仅有先存褶皱轴面的重新弯曲，而且还有相应的双重转折，使褶皱呈钩状（图4-22a）。在褶皱范围内出现双重的褶皱要素（图4-22b），是判断叠加褶皱最可靠的标志。

图4-22a 甘肃某地航片显示具双重闭合重褶的钩状叠加褶皱的素描

（引自徐开礼等，1983）

图4-22b 五台山地区重褶露头素描图（五台群条带状绢英片岩原大1/10）

（引自房立民等，1991）

（2）封闭构造（饼状）现象：当早晚期褶皱要素不平行时，露头上将会出现一系列封闭状态（饼状）的各种图案（图4-23）。它们既可由层理显示，也可由片理显示构成褶皱。应注意它们与结核、包卷层、枕状构造等沉积作用形成的构造图形的区别。

图4-23 五台山饼状构造

（条带状绿泥黑云片岩素描原大1/5）（引自房立民等，1991）

（3）新生构造有规律的弯曲：一般意味着新生褶皱变形面在新的构造应力场的又一次变形（图4-24）。

（4）填图区内不同方位的面理有规律的交切及广泛发育倾竖褶皱是判别叠加褶皱的标志（图4-25）。

（5）大型褶皱转折端处发育横切大轴面的小褶皱（亦称大脑袋）说明有褶皱叠加存在（图4-26）。

图4-24 河北迁安铁矿向形构造剖面图

（引自徐开礼等，1983）

S₁—早期片理褶皱轴面；S₂—晚期褶皱轴面

图4-25 河南嵩山嵩山群不同时期面理叠加褶皱

（转引自房立民等，1991）

图4-26 大脑袋现象

（转折端处有横切大轴面的小褶皱）

（引自徐开礼等，1983）

（6）原生示顶构造与褶皱构造指向矛盾：若肯定这期褶皱是纵弯褶皱或剪切褶皱，当出现褶皱指向地层新老关系与示顶构造指向矛盾的现象时，亦表明该露头上至少经历了两期褶皱。

同时需要指出：切忌在个别露头上看到某一种褶皱构造的叠加，就认定整个地区的构造都发生叠加，在褶皱不协调现象强烈发育地段尤应慎重。

（三）面理类型及置换样式

1.面理类型

包括劈理、片理、片麻理和糜棱面理等。

（1）劈理

这是一大类型样式繁多、成因各异的面理是变质岩区的特产，如破劈理、滑劈理、流劈理等。它们不仅反映了不同的变质机制，也同时代表了不同构造变形的环境。

1）破劈理：最显著的特征是破裂面无新生矿物定向排列，在破裂面所分割的微劈石中，先期面理不受改造。破劈理以其在岩石中的密集性和透入性而区别于节理。它通常在未变质或弱变质的岩石产出。

2）滑劈理：它切割先期面理（板劈理、片理），且微劈岩石中的先期面理而不变形，仅沿剪切破裂面滑动，产生新生层状硅酸盐矿物，引起先期面理的微褶。它可形成区域性劈理。

3）流劈理：这种面理主要发育在板岩中。它是由肉眼可辨的细小的片状或板状矿物定向排列而构成的一种面状构造。在岩石中呈透入性分布，是浅变质系岩石中广泛发育的一种面理。

（2）片理

它是发育在片岩中的一种面状构造。由肉眼可见的片状、柱状、板状或长轴状结晶矿物定向平行排列构造的面理。通常在中深变质岩中发育，早期片理往往具有透入性特征，分布均匀。

（3）片麻理

在由粒状矿物组成的岩石中，由于岩石中伴有部分呈断续定向分布的片状或柱状矿物，使岩石构成一种片麻状构造，亦称片麻理。它在重结晶程度高的中深变质岩中（片麻岩）广泛发育，亦常为条带状或条痕状构造。这在高级变质区是最为特征的。

（4）糜棱面理

发育在韧性剪切带等高应变带内的一种透入性面状构造。岩石处在塑性或塑－脆性不同程度的变形状态，形成的糜棱岩化系列岩石。当变形作用强烈时，变质分异明显，粒度减小而均匀，常形成具有条纹与条带状构造。对糜棱面理的研究，是研究韧性剪切作用的一项重要内容，也是识别韧性剪切带存在的重要标志之一。

2.面理置换形式

面理置换就是一种面理被另一种面理改造或代替的现象。

面理置换最简单的方式，正如特纳和韦斯的褶皱四阶段换位图解所示。这种方式在浅变质区是经常可以见到的，以物理换位方式进行，出现新生面理不同程度地改造先期面理（见表3-4）。

在我国《1:50000变质岩区域地质填图指南》中将面理置换形式给予形象化的3种不同面理置换形式（图4-27）。

图4-27 面理构造置换形式及样式类型分布示意图

（1）“W”形置换形式（简称“W”型）

它代表先期面理（S_n）被新生面理（S_n+1）在不对称褶皱的陡翼上产生局部置换的一种形式。S_n与S_n+1多为截割关系，原有褶皱的完整性未破坏，先期面理的完整性保存较好。

（2）“N”形置换形式（简称“N”型）

这个类型是一种过渡置换型式。它是随着压扁作用增强，新生面理（S_n+1）对先期面理（S_n）的置换已较明显，原有的褶皱样式已遭明显改造，褶皱多呈钩状残片或呈新生面理（S_n+1）内的片内钩状褶皱，但通过钩状褶皱或残片还可建立起原有褶皱的现象。

（3）“I”形置换形式（简称“I”型）

它是一种完全置换形式。原有的褶皱已几乎殆尽，先期面理和岩性层也几乎全部被改造并平行于新生面理（S_n+1）。有时，偶尔可以在新生面理带内见有先期面理褶皱的透镜体或岩条的残片。当面理置换到此等程度时，岩石中“新生岩性层”产生，在区域上常呈线形条带状岩系延伸，勿将其视为岩石产状。

（四）韧性变形带

1.基本概念

对岩石中呈连续过渡的递进变形高应变带称为韧性剪切带；在变质层状岩石中，当剪应变量达到一定值岩石变形出现宏观上的不连续状况时，称为韧性断裂，后者往往有明显强弱变形分界面（图4-28），二者合称韧性变形带（也属狭义韧性剪切带）。他们是岩石受力产生递进变形演化阶段的不同产物（图4-29）。

图4-28 韧性变形带的两种构造样式

a—韧性断层；b－韧性剪切带

韧性变形带是地壳中深层次变形的产物，是深部地壳中一个构造薄弱带。它通常构成地壳内一个线形的热液蚀变带、退变质带、线形构造岩浆侵入带和成矿带，经风化剥蚀而表露于地表。因此，研究它们是窥视地壳深部构造变形作用的一个重要窗口。

韧性变形带的规模可大可小，规模宏大的韧性变形带延伸可达数千米，宽数十米；规模小者只有手标本的毫米级。就形态而言，古老的韧性变形可以被后期构造变形影响而发生褶皱，造成形态多变，而较新的韧性剪切带常常是呈线形展布。

韧性变形带发育在块状岩石中，通常形成由弱至强连续过渡的应变糜棱岩带，并常具有递进变形的一系列特征，它无明确的变形边界，这在变质侵入岩中或厚层的块状岩石内（如石英岩、厚层大理岩等）常有发现。韧性变形带在层状岩石中，通常是与褶皱作用的面状构造置换以及顺层滑脱作用等密切伴生，导致变质岩层状岩石中出现十分特殊的变质构造岩带。

图4-29 韧性剪切带递进变形模式

（据张家声，1988，有修改）

2.类型

按现代对断裂构造层次的概念，Sibson（1977）提出的断层双层模式为大家所熟知，但随着研究工作的不断深入使得韧性变形带的构造层次概念不断发展和深化。在我国《1:50000变质岩区域地质填图指南》中按构造相的基本观点，将韧性变形带分为3种主要类型：

（1）浅部构造相韧性变形带：与变质相的绿片岩相的形成空间大体相同；

（2）中部构造相韧性变形带：与角闪岩相的形成空间大体相同；

（3）深部构造相韧性变形带：与麻粒岩相的形成空间大体相同。

不同构造相中的韧性变形带有其各自特征性的矿物组成和变质构造岩特征（表4-2、4-3）。