【doc】山西中阳雷家沟铝土岩鲕粒变形特征

【doc】山西中阳雷家沟铝土岩鲕粒变形特征 山西中阳雷家沟铝土岩鲕粒变形特征 第?卷第1期 19g6年3月 华北地质矿产杂志 JourGe0I&MinResNorthChina V0I.11No.1 Mar.1996 气一{b /山西中阳雷家沟铝土岩鲕粒变形特征? 卫宏.渠天祥 0? „山西矿业学院地质系 摘?赛离石断裂带在雷家淘地区现为一逆冲断裂,上下盘岩层发育倒转褶曲.对断裂下盘铝 土岩断粒的镜下观测表明,在构造应力作用下,多数断粒被压扁,其压扁程度与断粒成分有关通 过断粒平面应变,认为断粒具有一定的原始椭球度,且大于应变椭球度.通过鲕粒三维应变 分析,建立了变形鲕粒的应变椭球,其弗林系数为08,属扁平型椭球f它在弗林图上的投影靠近 平面应变一侧,反映压扭性变形的特征从而认为,离石断裂带在雷家沟地区为一压扭性断裂带. 关键调旦圭茎,平面应变分析,三维应变分析,里望些奎受,山西中阳:: O引百? ?2 墨鱼 有限应变测量是现代构造地质学的一个重要组成部分,”现已成为大多数构造地质学家的 第二天性”(White,1979).通过岩石有限应变测量,可以了解岩石的应变类型,分析岩石的 变形机制,查明岩石的变形程度,是岩石变形定量研究的基础通常,是通过一些变形标志 体(如变形砾石,变形化石,变形鲕粒,应力双晶等)来进行岩石有限应变分析的.本文通过 对雷家沟断裂下盘铝土岩鲕粒的变形分析,依据鲕粒的矿物构成和变形特征,把铝土岩变形 鲡粒分为3种类型;通过对切自同一标本的,3个近于垂直的薄片中鲡粒的Rf/9分析,认为 鲡粒具有原始椭球度,且原始椭球度大于应变椭球度.利用这3个平面的有限应变椭圆,建 立了该铝土岩变形鲡粒的有限应变椭球,认为其属于压扁型应变椭球类型.依据弗林系数 等于o.8的特点,认为离石大断裂在雷家沟地区为一压扭性断裂带. 1地质背景 雷家沟位于山西中阳城南1km处,离石煤盆地西南边缘,着名的离石大断裂即从此处通 过离石大断裂是山西台隆与鄂尔多斯台坳的分界断裂,整体上表现为一条挤压构造带的特 征.在雷家沟地区,断裂面倾向西南,上盘奥陶系石灰岩逆冲于下盘本溪组铝土岩之上.在 构造挤压作用下,上盘灰岩中发育一平卧褶曲,枢纽倾向为340.,倾角22.;平卧褶曲中的软 弱岩层曾发生塑性流动,形成构造片理化现象,片理化薄弱层中常发育拖曳褶曲.断层下盘 的本溪组岩层产状陡立,经强烈挤压破碎.本文用于鲕粒应变分析的标本就采自这一层位 山西省自然科学基金资助项目山西省中新生代断裂构造研究部分成果.项目编号.92069 @作者简介:卫宏,胃,39岁,1983年山西矿业学院硕士研究生毕业,讲师,构造地质.030024太原市迎泽西大街 收稿日期|1904一蚰—o3 华北地质矿产杂志 2变形鲕粒的矿物成分与形态类型 鲕粒构造是雷家沟铝土岩的显着特征.据镜下观测,鲕粒均具圈层结构.外壳层多为铁 质沉淀物;内核大多由粘土矿物构成,少数为玉髓或岩屑等.内核成分上的差异,导致鲡粒 形态类型不同按照鲕粒的矿物成分与形态特征,将其分为3种类型. (1)以粘土矿物为鲕核的椭球形变鲕粒镜下所见鲡粒大多属于这一类,占鲕粒总数的 7O以上.鲡核主要为一水硬铝石,高岭石等粘土类矿物具有以铁质圈层为分隔层的多圈 层结构.这种鲕粒形态上呈现为轴率不等的椭球形,长轴具有明显的优势排列方位,且其优 势方位与铝土岩中发育的塑性流动带延伸方向一致.少部分鲕粒的鲡核被压裂,裂面垂直于 鲕粒长轴(平行于XY面),形成鲕内张裂.镜下还可见到鲕粒两端的压熔现象,反映构造挤压 下,鲕壳铁质物质向垂直于挤压方向迁移的特征,其迁移方向平行于鲡粒长轴. (2)以玉髓为鲕核的球形鲕这种鲕粒含量较少,约占25左右.主要特征是,鲕核较 大,鲡壳甚薄,为双圈层结构.鲕核主要由放射状排列的微细石英组成,单偏光下的亮白色, 正交镜下为一级灰干涉色.其形态为球形或微弱的椭球形,长短轴比 小于1.1.这种以玉髓为 主的鲡粒与粘土质基质相比,为绝对”刚性体.在构造应力作用下,它可在塑性基质中发 生旋转,而自身形态变化甚微,正是这种鲡粒以球形存在的原因. (3)以岩屑或原有鲕粒为鲕核的复合变形鲕粒复合鲡粒含量极少,约占5左右.大鲡 粒常以一个或几个原小鲡粒为核.作为核的内鲕常呈椭球状,其长轴排列无一定规律, 其形态与整个鲕粒变形无关,反映鲡粒变形前就具有原始椭球度 从镜下特征来看,大多数鲡粒均为椭球状,且发育若干塑性流动带与压熔现象,均反映 压扭性变形的特征. 3雷家沟铝土岩鲕粒的平面应变分析 平面应变研究方法较多,如Frg法,Rf法,0曲线法,心对心法等.考虑到所研究铝 土岩中,鲕粒粒度差别不大,分布分散但均匀,大多数鲡粒成分与基质相近,更为重要的是, 现有椭球形鲕粒在变形前就可能具有一定的原始椭球度(前述的内鲡就是)等特点,故选 择Rf法进行平面应变测量较为合理 20—1,20—2,20—3三个薄片均切自雷家沟铝土岩的2O号标本,产状分别为41.29.,146. 55.,260.54.,彼此近乎垂直.镜下选择塑性流动带作为应变测量基线,取—0.(图1中 “参考线”,镜下方位已换算为地理方位).在每一个薄片上各测了3O个变形鲡粒的长轴.对 所测数据分薄片进行Rf座标投影(图1). 由图1可见,3个薄片上的鲕粒长轴摆幅均为180.左右,说明鲕粒变形前的确存在原始椭 球度,且应变椭球度小于其原始椭球度}由平均取值与薄片中塑性流动带(图1中参考线) 十分接近(相差4.左右),说明原始椭球鲡粒只具有极微弱的定向性,基本上是随机分布的,满 足Rf/q~法的前提条件. 兰腊保等(1974)给出了适合于Ri=1,4,Rs=1,8的常见地质应变范围的Rf理论曲 线和5O资料线.将20-1,20—2,20—3三个薄片鲡粒长轴点群分别与兰腊保理论曲线对比,得 第1期卫宏等;山西中阳雷家沟铝土岩断粒变形特征 29130131132133134】351】lI2I 地理打侥20—1号 ll/.2 ... . . „ 7696I16l36156 地理方位20—2 衰1平面有限应变椭圆参数衰 Table1Parametersofplane—rfinite—r~trainellipses 样号皿 2o_11.51B.182.0 2o_21.573.012.0 2o_31.5138.03.0 为验证表1结果的可靠程度,对2O一3号片测量结果用0瞳线法进行检验.Lisle (1977)提出用检验来衡量实际资料与日曲线的拟合程度,如下: — Z(一E)/E {一1 式中;融为落入0曲线中第个亚区域的点数}E是落在各个亚区域点的期望值,E一?其 中,?为所测量的标志体总数(这里半个区域中,?=18);n为划分的亚区域数(这里n: i0);所以,E一1.8.20-3号片的检验结果倒于表2 按照Lisle的观点,值越小,拟合程度就越好因此,R5应取1.5,这与上述Rf/,~法 第1期卫宏等:山西中阳雷家沟铝土岩鲕粒变形特征?103?, Cvk=sin0sinqJ,Cel--sin0cos,Cnl=sin0sin~o,Cvl=cos0 衰3(E,N,v)与(J.K.L)坐标系间的转换系数 Table3Transformationofcoefficientsbetween(J,K,L)and(E,N,V)coordina tes ENIV JCC}C KCekCnkCvk LCelCn】Cv】 至此,只要知道了任一有限应变椭圆的轴率R,长轴删伏角及所在平面的产状,即可求 得0,,以及长短轴的J,K坐标值.从而可利用图2所示关系.求得长,短轴两端点的空 间坐标(E,N,V). 由任意3个互不平行平面上有限应变椭圆参数(Rs,r,平面产状)进行上述转换后,即 可得到应变椭球面上6个相互独立的点的地理坐标(E,N,v).把这6个 点的坐标值代入椭 球空间曲面的一般方程: DlE.+D2N.+D3V—LDEN+D5EV+D6NV=1 可得到一个六元联立方程组.解此方程组即可求得D,D:……D六个系数,反代回去,即得 所求有限应变椭球的椭球面方程.由此椭球面方程即可求得有限应变椭球三个主轴的方位及 相对大小 (2)管家沟铝土岩鲕粒的有限应变糯球依据上述原理编制了三维应变分析程序.把表 1中20—1,2O一2,20—3三个平面上应变椭圆参数R,r及各自平面产状输入该程序,经计算机 处理所得有限应变椭球如图3所示(线的长短代表应变椭球轴的相对大小,点代表3个轴的产 状).有限应变椭球3个主轴的相对大小与产状如下:z轴为0.87,产状为46.14.;Y轴长 1.19,产状303.23.;X轴长1.54,产状为149.29..平均直径为1.17,压缩率为25, 应变程度为1.66.弗林系数为o.8,属扁平型椭球,但偏向平面应变一侧,反映变形为压扭 性变形的特征,说明离石断裂带在雷家沟地区为一压扭性断裂.这与宏观分析是一致的. 把应变椭球3个轴的产状与同地点由方解石e面双晶求得的第二期古应力方位(a为60. 0.,o为150~0.)相比较,其长,短轴分别与,a.相吻合,说明有限应变椭球主轴与最 后一次古应力场相一致.由应变程度为1.66来看,雷家沟地区变形并不十分强烈,应属中等 偏下变形强度地区.这与同地点据方解石e面双晶所求古应力值大小(Ae=30~40MPa)相 一 致. 5结论 通过对雷家沟断裂下盘铝土岩的有限应变分析,认为原铝土鲕粒不是球形的,变形前就 具有一定的椭球度,但原始椭球鲕粒的长轴是随机分布的.在构造应力作用下,原始椭球鲕 粒进一步变形,长,短半径分别趋向于平行于m方向排列. 根据有限应变椭球类型属于扁平型椭球,且靠近平面应变区的特点,认为它是压扭性变 形的产物,这与宏观,微观观测一致据此认为,石裂带在雷家沟地区为一压扭性断裂 依据本文分析结果,作者认为断裂上下盘应变标志体的应变类型,不仅反映标志体的变 1O4?华北地质矿产杂志1996年 形特征,也反映了形成标志体的应力特征和断裂带的性质.因此,对断 裂上下盘变形标志体 的应变分析,是确定断裂性质及其应力场的一个重要手段 DeformationFeatureofAlliteOoideofLeijiagou Bauxite,Zhongyang,Shanxi WEIHongQUTianxiang (Shan;ciMiningCollege) Abstract TheLishifaun:zoneappearesasathrustfaultinLeijiagouareaandwheredevelopsin— vertedfoldsbothinthehangingandlyingwalls.Themicroscopicobservationsontheallite ooideofthelyingwallshowthatmostoftheooideshavebeenflattenunderthestructure stress,andtheflattendegreeisrelatedtoitsmineralcomposition.Basedontheplane—strain analysis,theauthorsthinkthattheooidemaypossessacertainoriginalellipticity,andmay belargerthanthatofthestrainoneThroughthree—dimensionalstrainanalysi swithooide, thestrainellipsoidofdefformedooideisgetup,andtheFllincoefficientis0.8.It belongsto sheardeformation.Sothe flat-ellipsoidandshowsthefeatureofcompresso— Lishifaultzone isacompresso—shearfaultzoneinLeijiagouarea. Keywordsalliteooide,plane—strainanalysis,three-dimensionalstrainanalysis,corn— presso—sheardeformation,ZhongyangofShanxi