Question

构造层次及其构造变形特征

Answer 1

同一地区在同一应力场的作用下，处于不同深度（或不同温度和压力）条件下的岩石的变形机制不同，形成不同样式的构造，或构造变形过程中，由于地壳的物理化学条件变化所导致的构造分带现象，称为构造层次。由于地壳物理化学环境的变化最直观的表现是由地表到地球深部的垂向变化，因而地壳相对活动性层次的构造分带也相应显得更为明显。

Mattauer（1980）根据造山带的构造分带提出将地壳构造层次划分为上、中、下三个层次。上部（表）构造层次，主导变形机制剪切作用，以脆性断裂为主，是断层分布区域；中部（浅）构造层次，主要是弯曲滑动，以塑性变形为主，产生等厚褶皱；下部（深）构造层次，主导变形机制有两种，先是压扁作用，然后是流动作用，因此，主要构造样式是顶厚褶皱。下部构造层次又分为两个亚层，上部构造亚层，以广泛发育劈理的或顶厚褶皱为特征，故下部构造层次的上限为劈理前峰面。在下部构造亚层中，温压条件已经达到或接近岩石的正常熔点，岩石已经部分或全部重熔，呈不同黏性的流体状态发生柔流，劈理消失。

在模拟自地表到地壳深部约40km压缩变形的各种条件时，受压岩石处于压力和温度逐渐增大的状态，最初，岩石的力学习性表现为脆性，随后，当压力和温度继续增大时，便表现为韧性；最后，当达到熔点时，便呈黏性极低的流体状态。随着岩石物性的变化，岩石的变形机制也相应发生了更替。岩石的变形机制与岩石的变形习性有着直接的联系，当岩石呈脆性时，变形只出现破裂，即发育节理或断层。许多无褶皱区的断裂网络均在这一层次形成，其变形机制为脆性剪切（图2-1-1a）。当岩石具有一定韧性时，就会形成褶皱，但褶皱的形成有不同方式。在最初阶段，当韧性尚不明显时，岩层只发生简单的等厚褶皱，岩层厚度一般无多大变化，只转折端处才有较显著的变形。这种情况下，褶皱形成机制以弯滑褶皱为主导（图2-1-1b）。但随着变形时温压条件的升高，岩石的韧性变得很大，变形作用的透入性也相应提高，岩石普遍遭受韧性剪切和压扁作用的改造，出现了力学性质上呈各向异性的构造，如劈理，褶皱顶部相应递进增厚。在这种情况下，主要的变形机制被认为是韧性剪切和压扁作用，褶皱也相应呈被动褶皱（剪切褶皱）和准弯曲褶皱（图2-1-1c）。最后，当温度接近或高于熔点时，岩石呈现黏性不同的流体状态发生流动，其中高熔点的某些岩层或脉岩，形成柔流褶皱。这种情况下，变形机制以深熔流动为主导。这类构造一般只在深变质或超变质混合岩区才广泛出现，与一般中、浅变质岩区的构造具有明显的差别（图2-1-1d）。

图2-1-1 不同构造层次地壳断面上出现的构造变形状态立体图

（据Mattauer，1980）

虽然不同构造层次的构造各以一种变形机制为主导，但各层次之间变形机制的转化并不是突变的，而是逐渐过渡的。因此，在某些过渡层次上会同时存在多种变形机制。然而，更多的情况是，从地壳浅部到深部，从低温低压环境到高温高压环境，总是具有符合上述从脆性到高韧性，乃至熔融状态的构造变形特征，而且在一定层次范围内总是存在一种主导的变形机制形成的构造要素组合。