样品的岩石类型及其与断裂带的构造关系

一、库尔特断裂带

(一)样品概况

采自库尔特断裂带的样品有xj2采样点的大部分样品(xj2-1～xj2-17)和xj7的样品(图4-1),以及xj3和xj4采样点的样品(图4-2)。 xj2-9～xj2-17采自该断裂带的北侧(采样剖面见图4 -5a),离主断层面最近,约1km,都已强烈糜棱岩化,以下所有样品的岩石类型和详细的显微构造特征都见表4-3;xj2至xj8离主断层面约2.3km,也发生了糜棱岩化;xj2-1～xj2-7离主断层面都在3km以上,其中xj2-5,xj2-7为花岗闪长岩(IγδP),未发生变形,xj2-1～xj2-4和xj2-xj2-6为奥陶纪变质灰岩和变质砂岩。

表4-1 主要断裂带构造岩样品概况表

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带*号者为糜棱岩。

图4-1 xj1,xj2,xj6,xj5,xj7,xj8采样点岩石标本采样位置

图4-2 xj3,xj4,xj5岩石标本采样位置图

xj7采样点上有5个样品(xj7-1～xj7-5),都采自奥陶纪岩石,xj7-1离库尔特断裂带的主断层面约2.3km,发生了糜棱岩化;xj7-2和xj7-3离库尔特断裂带的主断层面4.5km左右,分别为断层角砾岩和变质粉砂岩;xj7-4,xj7-5介于库尔特断裂带与玛尔卡库里断裂带之间,离两个主断层面都在9km左右,为片岩。

xj3采样点上有4个样品(xj3-1～xj3-4),采自库尔特断裂带南侧,离主断层面比较远,约7.5km。 xj3-1,xj3-2为石炭系岩石,具有片岩的特征,未显示糜棱岩化;xj3-3,xj3-4采自花岗岩体(IγS),发生了明显的片理化,成为片麻状花岗岩。

xj4采样点上18个样品(xj4-1～xj4-18),其中xj4-1～xj4-12离库尔特断裂带近些,在本节讨论,而xj4-13 ～xj4-18离额尔齐斯-布尔根板块缝合线构造带更近,将作为该构造带的样品讨论。 xj4-1～xj4-12离主断层面都在7.5km以上;xj4-1～xj4-3,xj4-10采自志留纪花岗岩体(IγS),是片麻状花岗岩。xj4-4～xj4-9,xj4-11,xj4-12是泥盆纪片岩,均未显示出糜棱岩特征。

(二)样品与断裂带构造关系

根据样品所属的岩石类型及它们相对于断裂带所处的位置,可以对样品与断裂带的构造关系作以下分析。

1)离主断层面较近的岩石(xj2-8～xj2-17,xj7-1)都是糜棱岩,说明沿该断裂带主断层面发育了糜棱岩带。 主断层面南北各2.3km的样品(2-8和7-1)都是糜棱岩,再远处则是未变形岩石,说明糜棱岩带的宽度至少4.6km。 现今地表显示的断裂带是在早期的糜棱岩带(韧性剪切带)的基础上发展起来的。

2)断裂带现在表现为脆性断裂的形式,所以紧靠主断层面的岩石的碎裂特征应当是很清楚的。但由于所采集的样品离主断层面都有一定的距离(最近的1km),所以样品中除了离库尔特断裂带主断层面最近的样品xj2-9～xj2-17外基本上都没有显示出碎裂岩的特征,这说明糜棱岩带的宽度比碎裂岩带的宽度大。

3)离主断层面远些的样品,如位于二叠纪花岗岩体(IγδP)的xj2-5,xj2-7,保持了花岗岩的特征,说明二叠纪岩体未发生变质,采自这些部位的糜棱岩(xj2-9～xj2-17)是直接由花岗岩变形形成的。 志留纪花岗岩(xj4-1～xj4-3,xj4-10)可能是因经历了区域变质作用而成为片麻状花岗岩。 其他离主断层面较远的样品,如位于奥陶纪地层的岩石都发生了不同程度的变质。 因此采自这些层位的糜棱岩都是在片岩的基础上发展起来的。 联系到断面区奥陶纪岩层的普遍变质,库尔特断裂带附近的变质岩应当是区域变质的结果而不是动力变质岩。

4)所发现的时代最晚的糜棱岩(xj2-9～xj2-17)发育在二叠纪花岗岩体(IγδP)中,说明韧性剪切作用最晚发生在二叠纪。

二、玛尔卡库里断裂带

(一)样品概况

有3个采样点的样品或部分样品采自该断裂带。xj1采样点上的6个样品(xj1-1～xj1-6),采自玛尔卡库里断裂带与额尔齐斯-布尔根板块缝合构造带之间,离两个主断层面都较远。其中xj1-1离两个主断层面最远,有11km左右,为完整的花岗闪长岩(MγδC), xj1-6离玛尔卡库里断裂带的主断层面略近,6km左右,已显示出初糜棱岩的特征,xj1-4为泥盆系砂岩,发生了片理化,其他为片岩。

xj2采样点上的xj2-18采自玛尔卡库里断裂带北侧,离主断层面最近,约1km,为糜棱岩。xj2-19采自花岗岩体(MγC),位于玛尔卡库里断裂带与额尔齐斯-布尔根板块缝合线构造带之间,离两个断裂带的主断层面都在5km以上,保持了花岗岩的特征。

xj6采样点上5个样品(xj6-1 ～xj6-5)都采自泥盆纪片岩,xj6-1～xj6-3离玛尔卡库里断裂带主断层面0.7km,其中xj6-1,xj6-2发生了较弱糜棱岩化,xj6-3保持片岩的特征;xj6-4,xj6-5离主断层面3km,未发生糜棱岩化,保持片岩特征。

(二)样品与断裂带构造关系

与该断裂带有关的岩石样品虽然不少,但只有离主断层面最近的xj6-1,xj6-2(0.7km)和xj2-18(1km)为糜棱岩,与xj6-1在同一采样部位的xj6-3只显示出受到韧性剪切的影响。 至于离主断层面达6km的样品xj1-6也是糜棱岩,有可能是受另一小断裂带影响的结果,我们将不予考虑。 由此说明糜棱岩带至少宽2km(因为糜棱岩样品采自主断层面的同一侧,所以我们假定在主断层面的两侧糜棱岩带对称发育,以下遇到类似情况,我们将作同样处理),比库尔特断裂带的规模要小许多。 糜棱岩化最晚的岩石是石炭纪花岗岩,说明韧性剪切作用出现在石炭纪以后。

三、额尔齐斯-布尔根板块缝合线构造带

与上述断裂带不同的是,该构造带是由南北两个主断层面及其之间的宽阔的地带共同组成。 与该构造带有关的样品是xj8, xj5的样品及xj14的部分样品。

(一)样品概况

xj8采样点上13个样品,采自额尔齐斯-布尔根板块缝合线构造带的南侧主断层面附近(图4-1中表示了xj8-1～xj8-8的采样位置,其他样品的采样位置在本图之外,离主断层面已太远,不予讨论)。 xj8-5采自花岗岩体(γC),离主断层面最近,约1.8km,发生了糜棱岩化;xj8-1采自花岗岩体(γC),离主断层面最远,约4.5 km,未显示变形特征;xj8-2～xj8-4采自泥盆纪岩石,离主断层面3km左右,显示出程度较轻的变质(片理化);xj8-6～xj8-8采自构造带外的石炭纪地层,离主断层面约4.5km,有斑岩、砂岩、砾岩等,未发生变质,也未显示变形现象。

xj5采样点有10个样品(图4-2),采自北侧主断层面外侧,离主断层面1km左右,而且是在同一剖面上系统采集的(图4-5b)。 其原岩为泥盆系岩石(5-3～5-9)或其中的混合岩脉(其他样品),现显示出初糜棱岩到糜棱岩的特征。

xj4采样点上的部分样品(xj4-14～xj4-18)采自离北侧主断层面3km的地方(图4-2),比xj5-1～xj5-10远一些,为泥盆纪片岩,未显示糜棱岩特征。

(二)样品与断裂带构造关系

在上述3个采样点中,xj8在图4-1上,xj4和xj5在图4-2上,二者东西正好相连。xj8在南侧主断层面附近,xj4和xj5在北侧主断层面附近,由此综合分析3个采样点的样品可以得到整个构造带的情况。

在xj8采样点只有8-5是糜棱岩,离额尔齐斯-布尔根板块缝合线构造带南侧主断层面约1.8km,说明沿该主断层面发育的糜棱岩带宽度至少3.6km。

xj5-1～xj5-10都是糜棱岩,离北侧主断层面1km左右,说明沿这一主断层面发育宽度大致2km的糜棱岩带。

在xj8, xj4, xj5采样点上的其他样品中,泥盆纪的岩石都发生了变质,而石炭纪的沉积岩(xj8-6～xj8-8)和花岗岩(xj8-1)未发生变质或变形。 泥盆纪的变质岩应当是由区域变质作用形成的。

根据以上分析可以认为,沿额尔齐斯-布尔根板块缝合线构造带发育的糜棱岩带(韧性剪切带),实际上是由沿构造带的南北两个主断层面发育的小型糜棱岩带组成的,南侧糜棱岩带宽约3.6km,北侧糜棱岩带宽约2km,在两个糜棱岩带之间是未变形或变形弱的较稳定的带。 糜棱岩化最晚的岩石是石炭纪花岗岩,说明韧性剪切作用出现在石炭纪以后。

四、博罗科努-阿其克库都克断裂带和尼勒克断裂带

(一)样品概况

xj11采样点的样品采自这2个断裂带,而且只有1个样品属于尼勒克断裂带,所以把这2个断裂带一起讨论。

xj11采样点上有12个样品(图4-3),xj11-1～xj11-3采自博罗科努-阿其克库都克断裂带以北很远的部位,样品为石炭纪火山岩中的超镁铁岩,蚀变强烈。 实际上与断裂带没有多大关系。 xj11-4采自博罗科努-阿其克库都克断裂带主断层面南侧、离主断层面约1.5km的志留系,原为为绢云母片岩,已发生糜棱岩化。 xj11-5～xj11-7采自主断层面以北约3.2km的花岗岩体(γC),岩石保持花岗岩的特征。 xj11-8,xj11-9采自离主断层面南侧的花岗闪长岩体(IγδC),离主断层面1.5km,岩石发生了糜棱岩化,但不是很强烈。xj11-10为完整的花岗闪长岩(IγδC),离博罗科努-阿其克库都克断裂带主断层面3.2km,离尼勒克断裂带则更远一些。 只有xj11-11是与尼勒克断裂带有密切关系的样品,它采自断裂带南侧、离主断层面2km的石炭系中,已发生糜棱岩化。 xj11-12采自尼勒克断裂带与那拉提断裂带之间的花岗岩体(ξP),离两个主断层面都在10km以上,岩石为完整的花岗岩,与该断裂带关系也不大。

(二)样品与断裂带构造关系

xj11-5～xj11-7和xj11-10采自石炭纪花岗岩体,未发生变质也未糜棱岩化,所以采自花岗闪长岩体(IγδC)的糜棱岩xj11-8,xj11-9是由花岗闪长岩变形形成的。 糜棱岩(xj11-8,xj11-9及xj11-4)离主断层面约1.5km,说明沿博罗科努-阿其克库都克断裂带发育的糜棱岩带的宽度至少有3km。 发生糜棱岩化的最晚时代的岩石是石炭纪花岗岩,所以导致糜棱岩带形成的韧性剪切作用最晚出现在石炭纪。

图4-3 xj11,xj12岩石标本采样位置图

能反映尼勒克断裂带构造作用的只有xj11-11样品,岩石为糜棱岩(原为石炭纪片岩),离主断层面2km,说明沿尼勒克断裂带发育的糜棱岩带宽度在4km以上,韧性剪切作用出现在石炭纪。

五、那拉提断裂带

(一)样品概况

23个样品(xj12-1～xj12-23),样品采自那拉提断裂带(图4-3)。 该断裂带由南北两个主断层面组成。 xj12-1,xj12-2采自那拉提断裂带内的花岗岩体(γC),离北侧主断层面1km,不过岩石显示的是花岗岩特征。 这2个样品离主断层面最近,按说应当是糜棱岩化程度最强,之所以出现这种情况,有可能是样品正好采自糜棱岩带中的未变形的花岗岩透镜体。 xj12-3～xj12-7采自断裂带北侧主断层面外1.5km的石炭纪岩层,xj12-12-3为安山质火山岩,xj12-12-4～xj12-7为安山岩中基性岩脉,均保持原岩特征,未显示变形迹象。 xj12-12-8～xj12-12采自断裂带内离主断层面2.5km的早元古代地层,糜棱岩化程度十分强烈。 xj12-12-13,xj12-14采自断层带内离南侧主断层面约3km的志留纪地层,原为灰岩和片岩,已发生糜棱岩化。 xj12-12-15～xj12-19采自断裂带中部的花岗岩体(γC),采样剖面如图4-5c。 从图可以看出,xj12-12-15所在位置是糜棱岩化花岗岩中的未变形的透镜体,所以xj12-12-15具有花岗岩结构(xj12-12-1,xj12-2与此相当);xj12-12-16～xj12-19都显示出清楚的糜棱岩的特征。 xj12-12-20～xj12-23采自离南侧主断层面约2.5km的花岗岩体(γD),糜棱岩化程度很强烈。

(二)样品与断裂带构造关系

xj12样品采自那拉提断裂带,如果排除采样因素,那么把xj12-1,xj12-2所在部位当作糜棱岩是合理的。 这样断裂带内的所有样品都发生了糜棱岩化,只是采自早元古代地层的样品(xj12-8 ～xj12-12)比其他晚期地层中的样品的糜棱岩化程度强烈得多;而断裂带外离主断层面1.5km的样品(xj12-3～xj12-7)则未变形。 据此认为,沿那拉提断裂带的糜棱岩带主要发育在两个主断层面之间,糜棱岩带规模比较大,宽度10km以上。 最晚一次糜棱岩化出现的时代为石炭纪。 因为采自古元古代岩石中的糜棱岩比采自志留纪沉积岩和石炭纪花岗岩中的糜棱岩的变形程度都强烈得多,据此我们推测,在元古宙曾经发生过早期的韧性剪切作用,使元古代的岩石糜棱岩化。 后来在石炭纪又经历一次韧性剪切,使糜棱岩化程度进一步加强。

六、库尔勒断裂带

(一)样品概况

在库尔勒断裂带南面离主断层面12km左右的古元古代地层中的一个采样点xj13采集了13个样品(图4-4)。 岩石原为片岩或片麻岩,其中xj13-1,xj13-2保持片麻岩的特征,其他样品具有初糜棱岩的特征。

图4-4 xj13岩石标本采样位置图

(二)样品与断裂带构造关系

在野外看到,此处岩石发生了很强烈的韧性变形,片理或片麻理出现强烈揉皱,肠状构造突出。 微观上看,只具有初糜棱岩的特征,所以宏观上的特征可能有区域变质作用的因素。 糜棱岩的特征不明显可能是因为此处的岩石已处于糜棱岩带的边缘。 根据糜棱岩的发育情况,可以认为,沿库尔勒断裂带发育一条宽20余千米的糜棱岩带。 其规模与沿那拉提断裂带发育的糜棱岩带相当,而比沿博罗科努-阿其克库都克断裂带和沿尼勒克断裂带发育的糜棱岩带要大。 因为没有其他时代地层中的糜棱岩作对比,所以韧性剪切发生的时代不易判断。