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辽东古元古宙褶皱带变质角闪质岩石的流动与变形机制

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辽东古元古宙褶皱带变质角闪质岩石的流动与变形机制

作者：关会梅吉林大学

学位级别：硕士

中下地壳组成、结构与演化研究一直是地球科学研究中为人们关注的重要课题。作为中下地壳的重要组成，角闪石质岩石的流变性与力学表现直接制约着中下地壳的的属性与状态，影响着大陆岩石圈板块的表现。深入开展角闪石和角闪质岩石变形... 详细信息

中下地壳组成、结构与演化研究一直是地球科学研究中为人们关注的重要课题。作为中下地壳的重要组成，角闪石质岩石的流变性与力学表现直接制约着中下地壳的的属性与状态，影响着大陆岩石圈板块的表现。深入开展角闪石和角闪质岩石变形特点与变形机制的研究工作，将促进加深对于中下地壳岩石的蠕变规律与流变性的了解，进而建立完整和全面的地壳岩石圈力学和流变学结构模型。本文在野外地质调查与区域地质背景分析的基础上，重点应用光学显微分析、透射电镜分析、电子探针分析和变形形态组构计算机分析，以辽东古元古宙褶皱带高级变质角闪质岩石-斜长角闪岩中三种具有不同构造特点（片麻状、条带状和糜棱状）构造岩的显微构造分析为主，深入讨论了不同类型构造岩的岩石流动机制与变化规律，并结合前人开展的力学实验研究工作对于岩石圈力学与流变学结构进行了讨论。显微构造分析结果显示，具有不同构造特点的斜长角闪岩在很多方面有显著的差异。片麻状斜长角闪岩中角闪石的粒度粗大，呈短柱状，角闪石的轴比（短轴比长轴）在0.2～0.4之间，以0.3～0.4占优势;长石的延长性较低,但角闪石却具有明显的定向性，这说明岩石可能经历了一次不是很强的构造变形作用的改造。根据条带状斜长角闪岩中角闪石和斜长石的分异及定向性可以识别出主要由角闪石组成的劈理域和主要由长石组成的微劈石域组构。角闪石存在波状消光现象、晶体挠曲现象和长条形亚颗粒，亚颗粒的长轴平行于叶理方向。角闪石定向性比片麻状斜长角闪岩中角闪石定向性更为强烈，角闪石长轴在0～20°范围内密集分布;轴比集中在0.1～0.4之间。长石—角闪石边界为舌状且凸向角闪石,说明长石—角闪石边界的颗粒边界重结晶的边界移动方向为从长石向角闪石方向移动。长石具有弱的定向性，与叶理方向呈小角度相交，轴比在0.4～0.7之间。糜棱状斜长角闪岩剪切变形强烈，变形特征明显,构成劈理域的角闪石定向性很强，组成糜棱叶理的主要矿物是斜长石和角闪石。角闪石的粒度在0.3～0.6 mm之间，轴比主要在0.1～0.2之间的高度集中，反映出角闪石单向延伸强烈。斜长石以个体形式存在，具有明显的定向性、大量的波状消光和亚颗粒，颗粒边界不规则，存在边缘细粒化，粒度集中在0.1～0.4 mm之间，轴比集中在0.2～0.5之间。长石具有强烈的定向性,斜长石的长轴集中于10°～35°之间，表明长石对叶理的形成起到了积极的促进作用。超微构造分析揭示出了角闪石矿物晶体内的位错结构及其组合形式。片麻状斜长角闪岩的晶格缺陷并不明显，仅局部可见少量的自由位错、环型位错、位错列、位错链和位错缠结。条带状斜长角闪岩的位错构造并不发育，只可见少数的位错构造，如环型位错和位错列;角闪石的毛发状超微构造比较普遍。和上述两种斜长角闪岩中的角闪石相比，糜棱状斜长角闪岩中的角闪石的超微构造现象比较丰富，出现的位错以自由位错和位错列为主。由电子探针对于角闪石和斜长石进行的成分分析及应用角闪石-斜长石地质温度计和角闪石地质压力计计算出三种不同构造类型的斜长角闪岩及其原岩的形成与变形温度-压力有着规律性的变化。原岩斜长角闪岩：P=2.94kbar;T=649.91℃;片麻状斜长角闪岩大约为P=5.34kbar;T=620.38℃;条带状斜长角闪岩大约为P=4.62kbar;T=644.95℃;糜棱状斜长角闪岩大约为P=5.12kbar;T=585.99℃。从温度和压力变化的趋势和规律，结合对原岩及三种构造岩显微构造特征分析认为，三种岩石类型是同一期变形不同阶段的产物。原岩斜长角闪岩形成于相对较低的压力和较高的温度环境中（早期伸展作用？）。在后期的变形和变质演化的递进过程中，相继出现了等温升压与其后的等压降温过程。这种过程最合理的解释，说明变形和变质作用发生于区域性收缩过程中。在递进变形作用过程中，塑性变形是斜长角闪岩流动和蠕变的主要形式，其中角闪石沿其平行于c轴各个方向的滑移作用普遍存在，尤其是条带状斜长角闪岩中的角闪石的变形机制出现了位错滑移的所有类型（平移滑移、双晶滑移和扭折）;片麻状斜长角闪岩中的角闪石主要是晶体在定向重结晶作用下形成的;糜棱状斜长角闪岩中的角闪石是在动态重结晶和双晶滑移作用共同作用的结果。斜长石的变形机制以晶质塑性变形和超塑性流动两种机制为主。片麻状斜长角闪岩中的斜长石是动态重结晶作用和其后的恢复作用的结果;条带状斜长角闪岩中的斜长石是通过亚颗粒旋转动态重结晶形成的;糜棱状斜长角闪岩中的斜长石的变形机制是晶质塑性变形和超塑性流动作用。结合前人对于斜长角闪岩的实验变形研究结果，修正的大陆岩石圈结构模型中岩石圈强度从地壳的表层开始，随着深度的加大，具有多峰表现，而在地壳不同层次上，不同强度带之间并非简单的突变，更多情况下属于由岩石成分渐变导致的强度的递进变化。另一方面，从完全脆性的上

关键词：角闪石质岩石流动变形显微构造分析中下地壳辽东半岛

辽南变质核杂岩饮马湾山和赵房岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

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岩石学报 2009年第1期25卷 173-181页

作者：纪沫刘俊来胡玲关会梅 G DAVIS 张维中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 Department of Earth Sciences University of South California 中国地质科学院地质研究所SHRIMP中心北京100037

辽南变质核杂岩形成于晚中生代华北岩石圈伸展和减薄背景下,其演化过程分为三个阶段:第一阶段(约130Ma),在伸展作用下辽南地区发育拆离断层及其下伏韧性剪切带;第二阶段(130～120Ma),同构造花岗质岩体的主动侵位影响了拆离断层的演化;... 详细信息

辽南变质核杂岩形成于晚中生代华北岩石圈伸展和减薄背景下,其演化过程分为三个阶段:第一阶段(约130Ma),在伸展作用下辽南地区发育拆离断层及其下伏韧性剪切带;第二阶段(130～120Ma),同构造花岗质岩体的主动侵位影响了拆离断层的演化;同时在124Ma变质核杂岩的构造-岩浆活动达到峰值;第三阶段(113Ma之后)花岗质岩体在较浅层次侵位于停止活动的拆离断层带。辽南变质核杂岩发育与演化过程在年代学意义上揭示了华北板块晚中生代时期的区域性岩石圈伸展与减薄过程。本文认为由伸展后期侵位的赵房岩体所记录的拆离断层停止的时限(113Ma)可以作为华北岩石圈强烈构造岩浆活动的转捩点,113Ma之前华北板块广泛发育变质核杂岩、拉分盆地等一系列伸展构造,之后则以平稳的隆升和冷却过程为主。

关键词：辽南变质核杂岩花岗质岩石 SHRIMP U-Pb测年早白垩世

华北晚中生代变质核杂岩构造及其对岩石圈减薄机制的约束

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自然科学进展 2006年第1期16卷 21-26页

作者：刘俊来关会梅纪沫胡玲中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室

变质核杂岩是华北地区晚中生代岩石圈伸展与减薄的重要产物,以辽南、瓦子峪(医巫闾山)、云蒙山等为代表的变质核杂岩具有各自的特性与共性:运动学极性、几何学不对称性、形成时间的跨越性、不分布均匀性和规模的级序性．变质核杂岩所具... 详细信息

变质核杂岩是华北地区晚中生代岩石圈伸展与减薄的重要产物,以辽南、瓦子峪(医巫闾山)、云蒙山等为代表的变质核杂岩具有各自的特性与共性:运动学极性、几何学不对称性、形成时间的跨越性、不分布均匀性和规模的级序性．变质核杂岩所具有的众多特点,直接为讨论区域岩石圈伸展与减薄过程提供重要约束,揭示出许多与现有盛行的地幔柱、拆沉作用、加厚造山带地壳伸展垮塌等成因模式相驳的证据．文中提出建立完善的区域岩石圈伸展与减薄模型,必须考虑到岩石圈深部的极性运动(或单向剪切)、岩石圈板块破坏的渐进性发展、伸展作用-岩浆作用关系, 以及变质核杂岩发育与郯庐断裂的同时活动性．

关键词：华北晚中生代变质核杂岩岩石圈伸展与减薄

辽吉朝褶皱带古元古宙岩浆核杂岩及其大地构造意义

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地质通报 2002年第4期21卷 202-206页

作者：刘俊来崔迎春关会梅吉林大学地球科学系吉林长春130061

通过对辽吉朝古元古代褶皱带的构造演化分析,尤其对褶皱带南带内发育的典型构造组合及相应出现的岩浆活动、变质作用和变形作用的系统构造分析,提出岩浆核杂岩是古元古代褶皱带早期演化过程中形成的主要构造型式。岩浆核杂岩主要由3种... 详细信息

通过对辽吉朝古元古代褶皱带的构造演化分析,尤其对褶皱带南带内发育的典型构造组合及相应出现的岩浆活动、变质作用和变形作用的系统构造分析,提出岩浆核杂岩是古元古代褶皱带早期演化过程中形成的主要构造型式。岩浆核杂岩主要由3种成分、性质、特点及变质演化不同的构造单元构成,即核部岩浆杂岩、外部的滑覆体壳及其间的幔部顺层韧性剪切带。岩浆核杂岩的构造分析,揭示出它们形成于褶皱带早期阶段演化的伸展作用过程中。

关键词：古元古宙大地构造岩浆核杂岩辽吉朝褶皱带构造演化单剪模型成因模式

辽东半岛早白垩世伸展构造组合、形成时代及区域构造内涵

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中国科学：地球科学 2011年第5期41卷 618-637页

作者：刘俊来纪沫申亮关会梅 Gregory A DAVIS 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室中国海洋石油总公司研究总院中国地质科学院地质力学研究所 Department of Earth Sciences University of Southern CaliforniaLos AngelesCA90089-0740USA

辽东半岛地区广泛发育了多种不同类型的伸展构造,包括伸展断陷盆地(通远堡、本溪和丹东)、拆离断层(大营子)和变质核杂岩(辽南和万福),它们具有宏观一致性但却表现出一定的差异.西部地区,结伴发育了两个共用同一下盘的变质核杂岩—辽南... 详细信息

辽东半岛地区广泛发育了多种不同类型的伸展构造,包括伸展断陷盆地(通远堡、本溪和丹东)、拆离断层(大营子)和变质核杂岩(辽南和万福),它们具有宏观一致性但却表现出一定的差异.西部地区,结伴发育了两个共用同一下盘的变质核杂岩—辽南和万福变质核杂岩;中东部地区发育了大营子拆离断层系;东部地区广泛发育了多个伸展断陷盆地.对于伸展构造相关的同构造侵入岩与伸展断陷盆地火山岩的年代学分析揭示出伸展构造总体发育于135～106Ma之间,但是各个伸展构造发育时间有一定的差异.伸展构造具有运动学统一性、几何学上的不对称性和构造-岩浆共同活动性;它们在形成时间上具有差异性与跨越性,区域产状变化与切割深度的不一致性;伸展构造宏观上构成共轭组合,但单个伸展构造却具有不对称性.华北、东北、华南乃至蒙古和俄罗斯远东地区的早白垩世伸展构造与辽东半岛地区伸展构造的发育具有统一的组合规律,可以认为辽东半岛地区伸展构造的发育是东亚早白垩世伸展构造域的缩影.Izanagi板块与欧亚板块之间的交互作用以及东亚地区岩石圈结构调整、深部流体活动性和壳幔拆离作用是制约东亚地区早白垩世伸展构造发育的重要因素.

关键词：辽东半岛白垩纪伸展作用形成时代东亚华北克拉通

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辽东半岛大营子拆离断层系及其区域构造意义

中国科学：地球科学 2011年第4期41卷 437-451页

作者：申亮刘俊来胡玲纪沫关会梅 Gregory A DAVIS 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 防灾科技学院燕郊065201 Department of Earth Sciences University of South California

华北克拉通晚中生代发生了大规模岩石圈减薄并伴随着地壳层次区域性伸展作用的发生.在此伸展背景下,华北克拉通区发育有一系列的伸展构造,大营子拆离断层系即为一个典型实例、大营子拆离断层系位于华北克拉通东部(辽东半岛东南部),主要... 详细信息

华北克拉通晚中生代发生了大规模岩石圈减薄并伴随着地壳层次区域性伸展作用的发生.在此伸展背景下,华北克拉通区发育有一系列的伸展构造,大营子拆离断层系即为一个典型实例、大营子拆离断层系位于华北克拉通东部(辽东半岛东南部),主要由上盘火山-沉积盆地,大营子-黄花甸拆离断层带以及下盘古元古代变质岩系和侵入岩体三部分组成.依据拆离断层带中构造岩组合、构造岩变形显微构造和石英EBSD组构分析揭示出下盘岩石主要经历了从高绿片岩相到低绿片岩相的变形变质过程.基于火山-沉积盆地中火山岩的SHRIMP和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果,推断伸展构造开始活动于(135±1.2)Ma之前,结束于(127±1)Ma.通过与辽南变质核杂岩及辽东半岛其他伸展构造的对比,以及这些伸展构造的分布及影响深度,可充分说明辽东半岛岩石圈破坏和减薄的不均一性,从而显示出其破坏程度的差异,并藉此探讨了华北克拉通破坏和伸展减薄的不均匀性.

关键词：辽东半岛拆离断层系白垩纪伸展作用岩石圈减薄华北克拉通

辽南变质核杂岩主拆离断层的波瓦状构造(corrugation)及其成因

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地质科学 2008年第1期43卷 12-22,49页

作者：纪沫胡玲刘俊来关会梅 Gregory Davis 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 Department of Earth Sciences University of Southern California Los Angeles CA 90089-0740USA

基于对辽南变质核杂岩主拆离断层及下伏韧性剪切带的几何学分析以及拆离断层带构造岩的显微构造研究,结合变质核杂岩构造—岩浆活动及其形成过程和力学机制,重点讨论了主拆离断层的波瓦状构造的特点及其形成条件。结果表明:波瓦状构造... 详细信息

基于对辽南变质核杂岩主拆离断层及下伏韧性剪切带的几何学分析以及拆离断层带构造岩的显微构造研究,结合变质核杂岩构造—岩浆活动及其形成过程和力学机制,重点讨论了主拆离断层的波瓦状构造的特点及其形成条件。结果表明:波瓦状构造的发育与下盘晚期阶段花岗质岩体的侵位具有同时性。伸展构造发育初期就位的深成岩体加热和软化了上部地壳,此时岩石力学属性控制的钝角锯齿状断裂构成了波瓦状构造的雏形,晚期阶段花岗质深成侵入岩的不均匀侵位制约了波瓦状构造的发育。

关键词：拆离断层波瓦状构造深成岩体辽南变质核杂岩

变形角闪质岩石流动变形及其意义——以辽东古元古宙褶皱带变形斜长角闪岩为例

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吉林大学学报（地球科学版） 2008年第5期38卷 777-783页

作者：关会梅刘俊来赵胜金中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

通过显微和亚微分析揭示出辽东地区3种变形特点的角闪质岩石(片麻状斜长角闪岩、条带状斜长角闪岩和糜棱状斜长角闪岩)具有差异的显微及亚微构造。通过地质温压计计算,3种斜长角闪岩及其原岩的形成与变形温压条件具有从升温升压经降温... 详细信息

通过显微和亚微分析揭示出辽东地区3种变形特点的角闪质岩石(片麻状斜长角闪岩、条带状斜长角闪岩和糜棱状斜长角闪岩)具有差异的显微及亚微构造。通过地质温压计计算,3种斜长角闪岩及其原岩的形成与变形温压条件具有从升温升压经降温升压到降温降压的变化规律(片麻状斜长角闪岩:597.0℃,0.536 GPa;条带状斜长角闪岩:617.3℃,0.455 GPa;糜棱状斜长角闪岩:558.8℃,0.514 GPa)。从其趋势和规律,结合显微构造分析,3种岩石是同一期变形不同阶段的产物。在递进变形作用过程中,塑性变形是斜长角闪岩流动和蠕变的主要机制。结合前人的实验变形结果,修正了大陆岩石圈结构模型。

关键词：角闪石质岩石流动变形显微构造分析中下地壳辽东半岛

含流体相条件下白云岩的低温流动——破裂-溶解-结晶过程的意义

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