糜棱岩类型及其特征

糜棱岩最初（Lapworth，1885）用于描述苏格兰高地莫因断层中细粒薄纹层岩石，认为是一种细粒的具强烈叶理化的岩石，是在脆性破碎和研磨作用下形成的，不伴有组分的重结晶作用。后来Christie（1960）发现了莫因断层中的糜棱岩普遍发育重结晶现象，但却没有打破糜棱岩为脆性变形产物的观点，认为是后构造重结晶所致。直到20世纪70年代，人们对糜棱岩的显微构造、组构等特征及成因机制等才有了新的认识。到1981年在美国加州召开的糜棱状岩石和成因Panrose国际会议，对糜棱岩的显微构造、变形机制、形成条件及命名原则等广泛地进行了讨论，提出糜棱岩的三个基本特征是：粒度减小、出现在较窄小的带内和具增强叶理和线理构造。所以，糜棱岩的概念应当应用于具有上述三种特征，且具有塑性变形，很少或没有显微破裂作用的岩石。

（一）糜棱岩显微构造的影响因素

糜棱岩形成于地壳中浅部构造层次上，相当于低—中绿片岩相到低角闪岩相的构造环境下，由非均匀变形而产生的一种变质构造岩。它的组构特征能反映其形成环境。糜棱岩一般比较高级变质条件下形成的构造片麻岩具有更为发育的位错成因的晶内变形组构和脆性构造，因此，糜棱岩的研究有助于了解脆-韧性转换带的特征。糜棱岩显微组构发育除了受变形机制和变形环境影响外，还受到岩石成分、流体和应变速率等因素影响。

（1）各种造岩矿物的物理性质不同，这种差异性首先反映在它们的脆—韧性转化深度不同。在同样变形条件下，各种矿物表现出不同的变形机制及其相应的显微变形构造特征。如长石、角闪石、石榴子石、辉石等表现较为脆性；而另一些矿物，如石英、方解石、云母等则表现较为韧性。

（2）在流体压力与围压相接近的深部带内将会有破裂出现。流体润湿和在颗粒边界分布，形成连通流体通道，将增强岩石扩散蠕变变形机制，引起连续塑性变形作用。随着深度的增加，动态重结晶也将增强。

（3）韧性剪切带构造变形活动的多期性、应力方位、应力大小和主要变形机制随时间的变化，都必然导致糜棱岩中不同性质的显微构造形迹相互叠加或消除。所以在同一薄片中，经常能见到标志着截然不同变形机制的显微构造形迹。因此，首先应当研究它们的相互关系及形成顺序。

（二）特征性的显微构造

在糜棱岩中发育一些特征性的显微构造，依据这些显微构造组合类型和特征，不仅可以确定变形机制、变形条件，还可以确定运动方向，所以显微构造研究具有重要理论和实际意义。

1.晶内变形组构

岩石在遭受塑性变形改造之后，不仅使岩石结构和构造发生变化，而且造岩矿物的形态和内部结构都发生改变，在正交偏光镜下，通常显示不均匀消光现象，其形态比较复杂，如扇形、带状、镶嵌状、花边状等。根据不均匀消光的形态及亚晶界特征可分下列几种常见的粒内显微构造。

（1）波状消光：是很常见的一种晶内变形组构，其主要特征是消光影略呈扇形或带状连续地扫过晶粒而无界面。波状消光多发育在轻微塑性变形的晶体内部，甚至在颗粒没有拉长之前就已出现，并随着变形晶粒的拉长而减弱，直至消失。消光影的连续变化表明，晶粒各部位的光性方位有轻微偏移，其偏移角度一般为几度，乃至十几度。

在透射电镜下发现，晶粒内的波状消光现象与变形初期应变增量过程中所产生的自由位错或非边界位错（没有被编织进位错壁的单个的游离位错）密度有关。因此，在变形晶体中产生了自由位错，过量位错所引起的晶格弯曲，在正交偏光下将显示出波状消光。

（2）变形条带：是晶粒内部一种宽的、界面较清晰的带状消光带（图片37），每一消光带内部消散角较小，只有几度。变形带与波形消光带很相似，但是后者是以不具较明显的界面为特征，而且两者之间存在一系列的过渡情况。对石英来说，当晶格弯曲至曲率半径小于重新定向的带宽的二分之一时，则出现变形带。变形带终止于晶粒内部或近晶界处。

Hobbs等（1982）认为，变形带通常是高角度的界面，变形带与晶体内相邻部分遭受不同的变形，表现在一定滑移面上的滑移量不同。变形带的界面通常平行于晶粒的某一晶面，而且在具体的构造岩中，这个界面总是与一组剪切应力面一致。

（3）变形纹：是平直的或长透镜状近平行的薄纹层（图片38）。其厚为0.5～5μm，与主晶的折光率、重折率略有不同，两者消光位也稍有差异，相差约几度。变形纹一般是密集、平行排列的，边界较明显或模糊，贯通整个晶粒或仅限于局部，常与波形消光带、变形带与晶体拉长方向呈垂直或高角度相交。

前人用透射电镜进一步研究发现，实验产生的变形纹和自然变形纹的成因机制很复杂，例如在超高应力状态下形成的变形纹可能是一些剪破裂面或变形双晶，并常由玻璃物质缀饰，另一些实验产生的变形纹是玻璃质条带或狭窄的亚晶，所以，变形纹并不都是剪切滑移面。在光学显微镜下，上述几种变形纹都可显示出来，但是很难或乃至不可能将它们区别开。

（4）镶嵌构造：又称为胞状构造或网状构造，在正交偏光镜下，这种构造表现为块状不均匀消光现象。这种现象表明，晶内由一些小晶块的亚晶粒组成（图片39）。这些亚晶粒以小角晶界（或亚晶界）所分割，它们的位向差1°左右到几度。据金属物理学，小晶块的大小不超过10^-1μm，因此，亚晶主要是电子显微镜下的构造（透射和扫描电镜）现象。光学显微镜只能发现一些较大的亚晶。White（1976）发现，在亚晶内部还有一些位向差小于1°的镶嵌起来的小亚晶，从而形成一种亚晶内的亚晶构造。较大的亚晶之间的位向差一般大于5°。亚晶界平直或微弯，亚晶的形态既有各向等长的，也有透镜状的。

2.显微破裂构造

在糜棱岩中显微破裂主要出现在一些刚性矿物的残斑内部，尽管在残斑内可存在一些脆性破裂面，但在糜棱岩中仅占次要地位。残斑晶体破裂是因沿滑移面滑移的刃型位错受晶界、杂质和位向差较大的滑移面或双晶面等的阻碍时，位错塞积将引起局部应力集中，从而引起破裂。所以，在不同滑移面的交汇处或滑移面与晶界、双晶滑移面的交界处最易产生破裂。脆性破裂一旦产生，生长和扩展是比较容易的。在脆性变形条件下，这些微破裂能扩展成贯通整个岩石的宏观破裂。但是在韧性变形条件下，不能形成宏观的破裂，这是因为微破裂扩展到晶界或滑移带时，局部集中的应力将因产生新的位错而消耗，使破裂不再向外延伸，只能停止在残斑晶体的内部。

如果残斑内一组显微剪切破裂发生了滑动，在残斑颗粒边界上形成了类似阶步形态，称之为剪切阶步结构，可以作为运动方向判别标志。大的云母片在变形过程中沿节理裂开或碎裂成几个小颗粒，然后发生滑动，形成拖尾状鱼形云母，称之为云母鱼，也可以确定变形过程剪切滑动方向。

3.核幔结构

大的变形晶体（核）被其重结晶的细小晶粒（幔）所环绕的一种显微构造，称之为核幔结构（图4-2-6），在糜棱岩中很常见，但发育程度不同。幔部的重结晶的小晶粒具等粒结构，其形态为各向等长或微透镜状。这些重结晶的新晶粒是以大角度晶界（位向差大于12°）分隔开的一些无应变的小晶粒。它们或是沿着变形晶粒的高应变部位（如变形晶体的晶界、变形带、扭折带边界）发育或由相邻亚晶的结合及位向差增大而成。变形晶体（核）内的应变效应是不均匀的，在中心部位发育波形消光、变形带、变形纹等，而在边缘部位则发育一些细小的、位向差稍大的亚晶，在最边缘处，通过亚晶聚集而增大位向差和晶界迁移方式，逐渐发育一些动力重结晶的小晶粒（新晶粒），这种新晶粒集合体称“幔部”，轻微变形晶粒的中心部位为“核部”，被“幔部”环绕，而构成所谓核幔结构（图片40）。

图4-2-6 变形晶体的核幔结构

（据White，1976）

黑粗线代表晶界；中黑粗线的区域为变形纹和变形条带，细黑线之内的范围为亚晶

核幔结构是动态重结晶作用的结果，动态重结晶是指在较高温度下，变形与重结晶同时进行的过程，动态重结晶形成的新晶粒的粒度，只决定于热变形时的流变应力而与变形温度无关。当动态重结晶作用继续进行时，随着应变量的增加，幔部也逐渐向核部扩展，直至完全取代整个残余的变形晶粒。所以，糜棱岩的细粒化主要是通过动态重结晶过程完成的，最终可导致原岩结构和构造完全消失，形成条带状的细粒糜棱岩。

4.不对称的显微构造

（1）不对称的眼球状残斑：在韧性基质的强烈剪切流动过程中，硬矿物的残斑及其集合体也随之旋转，形成不对称的眼球状残斑。眼球尾部常由残斑矿物的动态重结晶的细小晶粒组成或者由硬矿物的碎粒组成，并沿糜棱岩面理的剪切方向延伸。尾部较软的细粒物质以较高的旋转速率转至平行于剪切叶理，而变形较弱的残碎斑晶则旋转较慢，两者旋转速度的差异将导致残碎斑晶长轴与周围的韧性基质所显示的剪切叶理斜交。

根据旋转残斑尾部的形态，进一步分为σ型、δ型（图4-2-7；图片41）和复杂型三种。在高应变中，σ型为稳定态，而δ型为不稳定态，可以一直旋转。在不稳定的旋转过程中，旋转速度又是不均匀的，当斑晶的长轴与剪切方向夹角较小时，旋转较慢，这时主要形成的尾部为σ型；角度逐渐加大时，旋转加快，主要是尾部发生畸变成为δ型，当角度再次减少时，旋转减慢，又形成新的σ型尾部，使残斑整体构成复杂的尾部形态。

图4-2-7 糜棱岩中不对称残斑系的类型

（2）不对称的压力影：在深部韧性剪切过程中，常伴随同构造期石榴子石变斑晶的生长和压溶作用。在变斑晶与韧性基质之间韧性差异较大的糜棱岩中，在压应力或剪切应力作用下，斑状矿物晶体（内晶或称为核晶）阻挡了载荷应力，不易发生变形，在其周围形成了环行张性空间，此空隙往往为周围基质中的压溶物质、基质残余物质（统称为应变影）迁移充填。常见的压力影中内晶和应变影部分的物质成分不同，内晶多为刚性矿物，应变影为同构造矿物（图片42）。压应力作用下的内晶不发生旋转，应变影部分的纤维平直，应变影部分为斜方对称。剪应力作用下的内晶发生旋转，纤维弯曲，应变影部分为单斜对称。依据应变影部分物质叠加改造关系可以确定变形期次。

（三）糜棱岩的类型

糜棱岩带从边缘到中心，随着应变增强而出现了结构、构造和组成不同的糜棱岩，一般是残斑的粒度和含量减少，韧性基质含量增加，动态重结晶程度增高。所以，残斑与基质的相对含量及动态重结晶程度能够反映应变强弱。Sibson（1981）在研究外赫布里底逆冲断层的基础上，按残斑与韧性基质含量把糜棱岩分为初糜棱岩、糜棱岩和超糜棱岩。这种结构分类方案明确了糜棱岩构造成因的地质含义，与岩石组成矿物成分无关，所以糜棱岩可以是任何岩石类型（Passchier＆Trouw 1996）。目前这分类方案已经被广泛使用，在后来的研究过程中，将基质含量小于10%的变形岩石称为糜棱岩化岩石。

（1）糜棱岩化岩，岩石初具糜棱岩结构，基质含量＜10%，可见矿物晶体定向拉长现象，略具定向排列。常见的显微构造有：波状消光、双晶弯曲及扭折、变形条带和变形纹等，在残斑边缘也可见少量重结晶。

（2）初糜棱岩，岩石具糜棱结构，基质含量10%～50%，残斑仍占多数。其基质定向性明显，动力重结晶颗粒增多。残斑可出现破裂及各种具塑性—半塑性变形特征的显微构造，如长石双晶扭折、云母褶曲、方解石机械双晶、石英的带状消光及扭折带、亚颗粒化及重结晶等，石英常发育核幔结构。岩石中出现成分分异，并形成较多的新生矿物。

（3）糜棱岩，岩石具典型的糜棱结构，基质50%～90%，以动态重结晶为主，残斑少且小。流动构造明显，具有纹层状透入性叶理。在长英质糜棱岩中长石常为残斑，边部也可见动态结晶颗粒，而石英大部分已重结晶细小新颗粒，显示明显的流动构造。

（4）超糜棱岩，基质含量＞90%，残斑少见，岩石已大部分重结晶。颗粒一般较小，呈纹层状分布，常见不同成分的条带相间构成条带。由于碎斑少而小，矿物晶体内部组构不太发育。整个岩石中几乎全部由动态重结晶新颗粒组成。肉眼观察岩石常呈致密状，颜色较深。

（四）糜棱岩形成环境

糜棱岩主要发育在中部地壳或中浅部地壳构造层次上的韧性剪切带中，主要变形机制为晶体塑性变形，动力重结晶作用明显，使变形矿物粒度减小。一般情况下，糜棱岩的粒度比围岩粒度小1～2个数量级。糜棱岩带它不仅广泛地发育在古老的克拉通内，也出现在后期线形造山带中。在高级变质岩中大多数糜棱岩带是退化变质带，糜棱岩化作用发生围岩主期变质作用之后，是在高级区隆升过程中形成的。

糜棱岩的原岩大多数为一些中酸性变质深成岩，对这类糜棱岩的观察，应十分注意残斑粒级、含量及其形态的变化。它们在空间上常发育在岩体边缘，平行接触带，有时也可见有共轭形式产出的。此外，糜棱岩还可以在其他块状岩石中，例如石英岩、大理岩等变质岩中形成的所谓的石英质糜棱岩及碳酸盐质糜棱岩，甚至还有磁铁石英质糜棱岩等。产于这种变质表壳岩中的糜棱岩系，有时常由于观察不细心而被漏掉，这一点应特别注意。在大理岩中浅部构造相的糜棱岩也常呈一种由粒径逐渐变化形成的糜棱岩。