变质岩区地质构造特征研究

变质岩区地质构造环境比较复杂，但是变质岩区的地质构造活动和成矿关系十分密切，因此必须对变质岩区地质构造环境开展必要的深入的研究工作，编制变质岩区地质构造图。由于我国区域地质调查工作大部分从20世纪60年代到80年代完成，不同时期填制的地质图对地质特征的认识水平差别较大，因此必须按照新的理论观点对原有的资料进行综合分析，必要时应当开展野外补充调查工作，才能对变质岩区地质构造环境达到一定的认识程度，满足矿产预测工作的基本要求。变质岩区地质构造研究工作方法适用于陆块基底和造山带的构造研究。

一、区域变质作用特征研究

1.变质岩岩石学研究

岩石矿物成分组合、结构构造、矿物形成世代、标型特征、岩石化学特征、地球化学特征、包括微量元素稀土配分等。恢复原岩建造，分析变质作用过程中物质成分的迁移特征。

2.划分变质相带

确定空间分布特征，编制变质相带图。根据变质相带分布特征，分析构造热事件期次及空间分布特征，确定热中心。

3.常见区域变质相矿物组合（据马文璞，1992）

（1）蓝片岩相：高压低温变质作用形成。

发育蓝闪石＋硬玉、蓝闪石＋绿辉石、蓝闪石＋硬玉＋石英等特征组合。和绿泥石、多硅白云母、黑硬绿泥石、绿帘石、榍石、钠长石和石英共生。

（2）绿片岩相：重结晶作用早期阶段。

钠长石＋绿帘石＋石英，原岩为泥质岩中可见多硅白云母、绿泥石、榍石，有时出现黑云母。原岩为基性时可见绿泥石、阳起石、黑硬绿泥石、方解石。原岩为镁质岩石时可见叶蛇纹石、滑石和透闪石。

（3）绿帘石-角闪石相：变质作用中低级阶段，在绿片岩相和角闪岩相间过渡。

钠长石＋绿帘石＋普通角闪石。

（4）角闪石相，变质作用进入高级阶段。

普通角闪石＋斜长石，典型矿物组合和原岩成分有关。

泥质岩：石英＋硅线石＋黑云母＋白云母。

钙质岩：方解石＋透辉石＋透闪石（＋钙铝榴石＋黝帘石）

中基性岩：普通角闪石＋斜长石＋绿帘石＋硅线石

镁质岩：透闪石＋叶蛇纹石＋滑石＋直闪石。

（5）麻粒岩相：区域变质作用最高级阶段。典型矿物组合和原岩成分有关。

泥质岩：石英＋条纹长石＋矽线石＋铁铝榴石（＋黑云母、蓝晶石）

中基性岩：斜长石＋透辉石＋紫苏辉石（＋石榴石）

钙质岩：方解石＋透辉石＋镁橄榄石（＋方柱石、刚玉）

镁质岩：镁橄榄石＋顽火辉石＋尖晶石。

二、绿岩地体研究

绿岩带是指分布于太古宙古老陆块中的变质火山岩及变质沉积岩组成的变质地体。对成矿作用关系极为密切。现以绿岩带研究为主，同时对与其相关的花岗质岩石，以及高级变质基底区岩石特征简要介绍如下：

1.绿岩带地体特征

（1）绿岩带地体一般为宽数km至数十km，长数百km的带状或不规则带状地体，形成大量铁镁质矿物，呈向形构造，分布于大片花岗质岩石之中，变质一般为中低变质相，（高绿片岩相－低角闪岩相）。

（2）绿岩带下部层位为变质火山岩系列，主要岩石成分为拉斑玄武岩系列至钙碱性火山岩系列的变玄武岩、变安山岩为主。在火山岩系底部常见超镁铁质岩，有的地区发育有特殊的鬣刺结构，称为科马提岩，我国发现的主要是科马提质玄武岩相似的超镁铁质岩，也有发现科马提岩的报道。火山岩系上部成分为长英质火山岩类，由变粒岩、浅粒岩、云母石英片岩、绢云绿泥片岩等组成。绿岩带上部层位为变质沉积岩系，成分以碎屑岩、泥质岩类为主，有的地区发育碳酸盐类。

（3）构造特征：经历了强烈的多期变形作用，形成复杂的推覆片体，褶皱片体，常见岩浆底辟作用，韧性剪切带发育。经历了多期叠褶，发生强烈的构造置换作用，经常形成等斜褶皱造成的假单斜堆垛岩系。

2.花岗质岩石特征

构成花岗绿岩地体的另一部分主要是花岗质岩石、花岗质岩石分布范围比较广，一般形成时代和绿岩地体形成时代相近或稍晚，主要有片麻状花岗质杂岩体，底辟式花岗质岩基，钾质花岗岩侵入体。

（1）片麻状花岗质杂岩体占花岗绿岩地体中花岗质岩石的主体，岩性由片麻状英云闪长岩、奥长花岗岩、片麻状花岗闪长岩、片麻状二长花岗岩等岩石组成，和绿岩带接触带呈不规则状或过渡变化，岩体内常见绿岩包体。属绿岩带同构造岩浆活动产物。

（2）底辟式花岗质岩基：岩性由花岗闪长岩、英云闪长岩、奥长花岗岩组成、一般是等轴状分布。和围岩界线清楚，边部发育绿岩包体。一般在绿岩带变质－变形早期侵位。

（3）钾质花岗岩侵入体：呈小型长条状、不规则状、岩性为：二长花岗岩、钾长花岗岩等组成。属绿岩带变质变形作用晚期侵入。

3.绿岩带基底构造特征

研究花岗-绿岩地体必然涉及基底构造，称为高级变质区，属于太古宙陆核最古老的地体。变质程度达到高角闪岩相-麻粒岩相。该类地体过去往往和花岗绿岩地体没有严格划开，以“混合岩”处理，随着研究的深入，与花岗－绿岩地体之间存在显著的区别。其特征如下：

（1）“高级区”面积达到几百到上千km²，主要形成大小不等的椭圆形和不规则花岗质岩石构成的穹隆，其中80%以上由花岗岩类组成；由斜长角闪岩等岩类组成的表壳岩，呈包裹体赋存于花岗质岩石之中。

（2）花岗质岩石特征：高级区花岗质岩石岩性一般为灰色片麻岩、紫苏花岗岩组成，按照矿物成分和岩石化学、地球化学特征可以恢复为3种花岗岩：英云闪长岩、奥长花岗岩、花岗闪长岩、称为TTG组合。其主要特征为SiO₂含量高，Na₂O＞K₂O，矿物含量以斜长石为主，微量元素，稀土元素特征均反映岩浆深源成因特征。

（3）麻粒岩包体特征：高级区经常发育麻粒岩包体，主要成分由石榴石、斜长石、单斜辉石、紫苏辉石、角闪石、黑云母等组成。低Si，高Al，高FeO，贫Mg、低碱特征。此外，还可见到角闪岩包体由镁角闪石、斜长石、透辉石、黑云母组成。

（4）表壳岩：在高级区残留有面积较小的支离破碎的表壳岩。主要岩性为：超镁铁质岩类，辉石岩、角闪石岩等基性岩类，斜长辉石岩，斜长角闪岩，基性麻粒岩等。中酸性岩类包括中性斜长角闪岩类、斜长变粒岩、浅色麻粒岩类、斜长片麻岩类、变粒岩类、浅粒岩类等。此外有磁铁石英岩类。例图见图2-5、图2-6。

图2-5　清原-夹皮沟花岗岩－绿岩带地质图

（据李俊建、沈保丰等，1994）

1.晚太古界绿岩带（清原群、夹皮沟群、和龙群）；2.中太古界高级区表壳岩（辉南群、龙岗群）；3.晚太古代钠质花岗岩；4.晚太古代钾质花岗岩；5.中太古代钠质花岗岩；6.紫苏花岗岩；7.燕山期花岗岩；8.华力西期花岗岩；9.韧性剪切带；10.断层及推测断层

图2-6　清原地区太古宙地质图

（据李俊建、沈保丰等，1994）

1.后太古宙地层及岩浆岩；2.清原群组透由组；3.清原群金凤岭组；4.浑南群石棚子组；5.浑南群景家沟组；6.英云闪长岩；7.花岗闪长岩；8.英云闪长－奥长花岗岩；9.英云闪长质片麻岩；10.花岗闪长质片麻岩；11.奥长花岗质片麻岩；12.紫苏花岗岩；13.燕山期花岗岩；14.华力西期花岗岩；15.钾质花岗岩；16.变质花岗岩；17.粗斑状糜棱岩；18.糜棱岩；19.岩相界线；20.断层及推测断层；21.不整合；22.地理界线

三、变质核杂岩构造

（1）变质核杂岩的概念不同的研究者认识不完全相同。现将描述性特征说明如下：一般指深变质基底构造呈穹状或长垣状出露，形成“背形”构造，周边被盖层环绕基底，由古老深变质岩类（包括变质火山岩、沉积岩和侵入岩）组成，其顶部发育剪切滑脱带。

（2）变质核杂岩一般认为由于深部岩浆上拱而形成，或者由于伸展构造造成岩层减薄，深部基底上隆而形成。反映了深部热动力作用。

四、韧性剪切带

变质岩区控制构造格架，变质作用，岩浆活动的主要构造是韧性剪切带，因此识别韧性剪切带十分重要。韧性剪切带，规模大小不等，大者达数百上千km。某些板块主要边界多受韧性剪切带控制。其主要特征：

（1）韧性剪切带由线性强变形带与其间弱变形断片或岩块相间组成，强变形带主要形成糜棱岩类岩石，发育面理、线理、形成不同强度的线状带。

（2）韧性剪切带形成的构造岩石主要为糜棱岩类，根据其基质动态重结晶程度又可划分为各类由初糜棱岩到糜棱岩、超糜棱岩，直至形成构造片岩、构造片麻岩。高压应力矿物常见有：蓝闪石、硬柱石、柯石英、硬绿泥石、多硅白云母等。岩石中常可见平行面理的条带状长英质细脉、石英细脉等。

（3）韧性剪切带有关的宏观标志：

a.鞘褶皱，一般发育于剪切带强烈剪切部位，拉伸线理与褶皱平行。

b.新生面理：由矿物及矿物集合体定向分布形成面理。

c.拉伸线理：柱状矿物，板状矿物、平行定向，有的矿物颗粒被拉长，如所谓石英“扒丝”。

五、剥离断层

（1）主要指向深部变缓的大规模低角度正断层，向上和高角度正断层联合，剖面上造成部分地层缺失。

（2）上下盘岩石变形有明显区别，上盘以脆性伸展变形为主，下盘为韧性流变变形，发育糜棱岩，下盘岩石变质较深，上盘岩石弱变质或不变质。

（3）剥离断层经常成为不同构造层分界面。地表常常形成类似“飞来峰”和“构造窗”的“残留峰”，“剥离窗”。

六、构造混杂岩带

构造混杂岩带主要发育于不同板块接合带之间，一般长达数百km，宽数km至数十km。特征如下：

（1）不同时代，不同成因岩石互相混杂，包括深海相蛇绿岩、玄武岩、硅质岩、薄层远洋灰岩及陆缘沉积、杂砂岩、砂岩、泥岩类相互混杂堆积。

（2）多相变质岩混杂，可见高压变质岩类如榴辉岩相岩石、发育蓝闪石、硬柱石等应力矿物，有的形成含有柯石英、金刚石等标志矿物的超高压变质带。

（3）地层叠置关系混乱，形成基体和岩块两部分，基体物质一般由千枚岩、板岩、片岩等碎屑物组成，外来岩块由大小不等的包体组成，有榴辉岩、榴闪岩、镁铁质岩、蓝闪石片岩、硅质岩、灰岩、砂岩等等。

（4）有的地区出现低温高压变形变质带和高温低压结晶带并列的双变质带。

七、走滑剪切带

（1）走滑剪切带一般指近直立的断裂面，两侧岩块发生相对水平剪切运动，规模较大，长达上千公里或数千公里，位移达数十至上百km，一般浅部以脆性变形为主，深部以韧性变形为主。

（2）一般分为纵向走滑和横向走滑两类。纵向走滑主要与造山带平行延伸，经常沿地体拼合带发生，横向走滑，贯穿造山带或大陆地块。

八、多期褶皱研究

变质岩区褶皱叠加十分常见，因此应加以判别。一般通过编制岩性图的方法进行判别。根据特殊标志层，在图面上勾绘包络面的地质界线，如果发现异常形态（如穹盆状、弯钩状等），即应加以分析，必要时，通过野外调查寻找转折端，收集必要的面理、线理资料，以确定褶皱期次，以及构造应力场。

叠加褶皱的识别标志：

（1）早期褶皱轴面有规律的再褶皱；

（2）早期褶皱伴生的面理和韧性剪切面有规律地弯曲；

（3）两组不同类型和不同方向的面理有规律地交切；

（4）褶皱枢纽和伴生线理有规律地弯曲；

（5）褶皱位态有规律地倾竖或斜卧；

（6）大型褶皱转折端处存在横卧小褶皱，且大小褶皱轴面正交；

（7）大型褶皱岩层内发育有无根褶皱，香肠构造呈有规律地弯曲并在转折端横卧；

（8）穹隆和构造盆地呈等间距规律分布；

（9）褶皱平面或剖面形态各异，地质界线回曲，甚至呈镰状、耳状、蘑菇状和复杂多样形态。

九、古断裂的判别

（1）新断裂追踪，迁就古断裂；

（2）断层岩重新挫碎，成分复杂，结构构造被改造，新老断层岩共存。

（3）断层标志多样化，发育多向擦痕，断层角砾岩透镜体化等；

（4）多期次侵入岩体共存于断裂带中或与其成生联系有关的同一构造体系中；

（5）新断层重接、斜接、反接、截接古断裂。

以上第（二）、（三）、（四）、（五）、（六）、（七）、（八）、（九）等部分的内容根据傅昭仁、蔡学林（1996）。

十、变质岩区地质构造图的编制

例图见图2-7。

图2-7　豫西秦岭群构造地质图

（据刘国惠、张寿广等，1993）

1.白垩系；2.上三叠统；3.上古生界；4.下古生界；5.秦岭岩界；6.大理岩；7.片麻岩；8.中生代花岗岩；9.古生代或元古宙花岗岩；10.闪长岩；11.超基性岩；12.韧性剪切带；13.构造混杂岩；14.片（面）理；15.断层；16.推覆构造

（1）根据区调资料详细收集变质岩岩石学资料。

（2）编制变质相带图，根据变质相以及原岩建造划分不同矿物组合的相带。

（3）太古宙变质岩区划分高级区及花岗－绿岩地体。

（4）进行构造解析工作，分析区域构造变形特征、判断构造组合：剥离断层及滑脱断层系、变质核杂岩构造、堆垛层构造，构造混杂岩带、韧性剪切带、韧性走滑构造。并在图面上加以表达。

（5）变质岩地质构造图的内容

a.岩性组合及产状分布；

b.变质相带界线；

c.由岩性层表示的褶皱构造；

d.伸展、收缩、剪切等大型构造组合，包括变质核杂岩构造、韧性剪切带、韧性走滑构造、剥离断层及滑脱断层系、堆垛层构造、构造混杂岩带等；

e.片麻理、片理等区域性面理构造；

f.岩浆侵入体；

g.不同变形特征的构造群落分区界线；

h.太古宙变质岩区应表示花岗绿岩地体。

（6）编写说明书。