劉恒麟,李忠權(quán),袁四化,尹福光,徐 波2,,彭 楊,李 根,蘇桂萍,丁 嘯

(1. 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué))，成都 610059；2. 自然資源部構(gòu)造成礦成藏重點實驗室(成都理工大學(xué))，成都 610059；3. 防災(zāi)科技學(xué)院 地球科學(xué)學(xué)院，河北 三河 065201；4. 中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081)

巖石作為組成地殼的物質(zhì)之一，不論位于洋脊、山脈，還是位于地表或地殼深部，都會受到不同程度的應(yīng)力作用。研究巖石對外加應(yīng)力的反應(yīng)方式產(chǎn)生的變形構(gòu)造，重塑應(yīng)變歷史和條件，建立變形機制以及探討地球動力學(xué)模式，是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的主要目的[1]。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究尺度可分為區(qū)域構(gòu)造、小型構(gòu)造及顯微構(gòu)造[1]。區(qū)域構(gòu)造需結(jié)合衛(wèi)星遙感和區(qū)域地質(zhì)填圖等手段進行綜合分析；小型構(gòu)造的規(guī)模一般從幾厘米到數(shù)千米，是人的肉眼可直接觀察的尺度；而顯微構(gòu)造則需借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡，才能對巖石中礦物的變形、變位[2]進行精準(zhǔn)分析，也是最基礎(chǔ)、更定量化的一種研究尺度。

顯微構(gòu)造主要是針對巖石野外露頭、巖石標(biāo)本、巖石薄片以及薄晶片(<100 nm的超薄片)等范疇內(nèi)的巖石、礦物變形和晶格變化為研究對象的一門學(xué)科?？赏ㄟ^顯微構(gòu)造以小見大來研究地殼變形，并建立起幾何學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)的構(gòu)造模型[3]。因此，顯微構(gòu)造分析已成為地殼變形、變位研究的基本方法之一[4]。

近年來，顯微構(gòu)造的研究進展迅速，特別是超顯微觀域顯微亞構(gòu)造研究的突破以及在解釋大地構(gòu)造問題(如全球性大規(guī)模韌性剪切帶及山鏈形成的動力學(xué)模式等)方面所獲得的成功，使顯微構(gòu)造的研究進入了一個嶄新的發(fā)展領(lǐng)域[3]。本文主要針對北京市密云水庫西水堡子-梨樹溝韌性剪切帶的顯微構(gòu)造特征進行系統(tǒng)性梳理和分析。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于北京市密云水庫西云蒙山地區(qū)，地處軍都山北，是華北板塊北緣、燕山西段變質(zhì)核雜巖發(fā)育的集中區(qū)域[5]。該區(qū)域廣泛出露花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖及花崗質(zhì)糜棱巖等，其成因主要受巖漿熱隆升，最大主應(yīng)力σ1垂直水平面引發(fā)拆離效應(yīng)，并形成多條韌性剪切帶。水堡子-梨樹溝韌性剪切帶位于河防口斷層中段，云蒙山巖體東側(cè)[6](圖1)。

1.1 地層

云蒙山地區(qū)出露地層主要有太古界、中上元古界和下古生界。太古界主要位于云蒙山以北地區(qū)，巖石多發(fā)生變形。中上元古界主要在云蒙山以南地區(qū)出露，由長城系、薊縣系、青白口系組成。

1.2 巖漿巖及構(gòu)造熱演化

河防口韌性斷層傾向E至SE，傾角為25°～45°。水堡子-梨樹溝韌性剪切帶內(nèi)發(fā)育有韌性及脆-韌性變形產(chǎn)生的動力變質(zhì)巖，局部有區(qū)域變質(zhì)巖出露[7]。

結(jié)合前人對云蒙山地區(qū)花崗質(zhì)巖石的化學(xué)成分分析[8-10]、巖漿巖脈體和巖體鋯石U-Pb年齡測定及變形巖石中角閃石、黑云母礦物40Ar/39Ar年齡測定[11-12]表明，由于燕山運動B幕構(gòu)造運動活躍，導(dǎo)致早期巖漿底劈(145～138 Ma B.P.)地面隆升并引發(fā)重力滑脫；變質(zhì)核雜巖約形成于135 Ma B.P.；135～126 Ma B.P.剪切帶強烈活動伴隨同構(gòu)造巖漿侵位；125～114 Ma B.P.變質(zhì)核雜巖快速隆升，引發(fā)拆離作用；113～100 Ma B.P.進入緩慢隆升階段(圖2)。

對糜棱巖渦度的計算[7]表明在構(gòu)造演化過程的早期階段受到水平擠壓力的影響產(chǎn)生上沖斷層，地層重復(fù)疊加，上覆壓力增強，進而導(dǎo)致該階段的剪切變形方式以純剪切變形為主。早期經(jīng)歷的上沖推覆構(gòu)造運動對晚期拆離斷層中的變質(zhì)核雜巖的形成沒有造成影響。因此，巖石整體變形主要表現(xiàn)為一般剪切，變形過程是一個由純剪切向簡單剪過渡的過程(圖2)。

2 韌性剪切帶野外變形特征

水堡子斷層下盤巖石主要為長英質(zhì)糜棱巖、糜棱巖化閃長巖、糜棱巖化黑云母片巖等。為了進一步對云蒙山地區(qū)韌性剪切帶的形成機制進行研究，主要通過查閱相關(guān)資料、繪制地質(zhì)剖面圖(圖3)以及在野外進行采樣、測量。

2.1 韌性剪切帶剖面特征

水堡子剖面長約6 km，云蒙山花崗閃長巖(已不同程度糜棱巖化)出露在2.1～6 km內(nèi)(圖3)。剖面上葉理和線理非常發(fā)育，其中葉理傾向為70°～110°，傾角為10°～40°；線理傾伏向為105°～135°，傾伏角為5°～20°。剖面內(nèi)糜棱巖均發(fā)生不同程度塑性變形，長石碎斑等標(biāo)志物可判斷上盤向SEE運動。露頭上構(gòu)造變形現(xiàn)象明顯，石英脈表現(xiàn)出受到揉流揉皺作用影響，呈無根褶皺、Z形褶皺、腸狀褶皺及疊加褶皺等形態(tài)(圖4)。

2.2 韌性剪切帶巖石特征及變化規(guī)律

水堡子剖面自6 km到2 km處，糜棱巖線理和面理發(fā)育程度逐漸明顯(圖5)。石英中可見蠕英結(jié)構(gòu)、波狀消光等現(xiàn)象，顆粒邊界遷移現(xiàn)象及定向程度由弱變強，破碎的礦物顆粒逐漸變小，旋轉(zhuǎn)碎斑渦度有逐漸增強趨勢，脈體拉長、拉斷現(xiàn)象逐漸明顯，石英顆粒的波狀消光現(xiàn)象逐漸減弱直至完全消失。長石中可見機械雙晶、核-幔構(gòu)造、變形紋/帶等構(gòu)造。離剪切帶核部較遠的巖石表現(xiàn)出動態(tài)重結(jié)晶現(xiàn)象，晶粒較大且邊界平滑；離剪切帶核部較近的巖石晶粒較小且邊界粗糙。很顯然，越靠近剪切帶核部的巖石應(yīng)變程度越強。

垂直斷層走向觀測，韌性剪切帶巖石自斷層向西，巖石特征由脆性變形為主逐漸過渡到以韌性變形為主，顯示出由角閃巖相向綠片巖相變化的變形環(huán)境。許多動力變質(zhì)巖中，順斷層的傾斜方向，斷層下盤的巖石溫度逐漸降低，應(yīng)力和應(yīng)變逐漸增強[14-15]。上述特征與J.P. Platt 等[16]提出的拆離斷層巖石溫度及應(yīng)變速率變化規(guī)律基本相同：在伸展構(gòu)造環(huán)境下，隨著拆離作用的不斷推進，剪切帶發(fā)生變化，其寬度會逐漸變窄，巖石的粒度也會逐漸變細(圖5)。

沿水堡子韌性斷層走向觀測，可見變形特征有明顯差異。梨樹溝地區(qū)巖石受脆性變形的作用更加明顯，巖石的葉理和線理不清楚，石英中沒有出現(xiàn)波狀消光和動態(tài)重結(jié)晶現(xiàn)象，旋轉(zhuǎn)碎斑也比較少見。而往北，距離水堡子越近，巖石的葉理和線理發(fā)育程度明顯增強，S-C組構(gòu)無論是在鏡下還是在野外露頭上都非常明顯。水堡子剖面露頭顯示，葉理傾向為70°～110°，而線理傾伏向為 105°～135°。在梨樹溝的露頭顯示，葉理傾向為90°～110°，線理傾伏向為110°～140°。此測量結(jié)果可以推測水堡子-梨樹溝韌性剪切帶主要為近E-W向發(fā)生剪切，且該韌性剪切帶曾有過局部走滑的過程。

3 韌性剪切帶巖石顯微構(gòu)造特征

水堡子-梨樹溝韌性剪切帶的顯微構(gòu)造類型豐富，可劃分為以下4種：與顯微破裂作用有關(guān)的顯微構(gòu)造、與顆粒之間位移有關(guān)的顯微構(gòu)造、與晶內(nèi)變形作用有關(guān)的顯微構(gòu)造和其他類型的顯微構(gòu)造。

3.1 與顯微破裂作用有關(guān)的顯微構(gòu)造

糜棱巖中的殘碎斑會表現(xiàn)出多種形態(tài)，例如：凸透鏡狀、圓球狀、橄欖狀和眼球狀等。顯微破裂構(gòu)造主要出現(xiàn)于各種殘碎斑中，下面針對采集標(biāo)本中出現(xiàn)的典型現(xiàn)象進行具體說明。

3.1.1 非旋轉(zhuǎn)碎斑系

非旋轉(zhuǎn)碎斑系即φ碎斑系，也稱“山羊須結(jié)構(gòu)”。本區(qū)糜棱巖中φ碎斑系不發(fā)育，BP-A8號樣品中可見(圖6)。該碎斑無法準(zhǔn)確指示剪切受力方向，但可以指示是在伸展環(huán)境下因發(fā)生純剪切作用形成的張性破裂顯微構(gòu)造。視域中可見一個近圓形的殘斑因受到雙向持續(xù)拉張力作用，在碎斑的兩側(cè)產(chǎn)生斷裂，并向兩頭有明顯的拉長拖曳現(xiàn)象，表現(xiàn)為張裂特征。圖中顆粒右側(cè)的破裂發(fā)育，在破裂產(chǎn)生的裂縫中明顯可見后期形成的充填物，形態(tài)猶如山羊下顎的一小撮胡須，向外側(cè)延伸并逐漸變細直至尖滅。該結(jié)構(gòu)主要受到前期的拉伸作用和后期的壓溶擴散作用而產(chǎn)生，顏色較暗部分是一種由后期的混入物質(zhì)產(chǎn)生的應(yīng)變影效應(yīng)[17]。

3.1.2 顯微拉張及剪切破裂

在剛性礦物殘碎斑晶中多能看到破裂面現(xiàn)象，破裂面多呈鋸齒形、縫合線形及楔形等。也有一些裂縫比較細微，剪切破裂面呈近平直狀，還有的情況會發(fā)育兩組成對的共軛剪切破裂面(圖7)。薄片中可見一個較大粒度的長石中有明顯的顯微拉張和剪切破裂的現(xiàn)象，并清晰可見一組明顯的共軛剪切破裂面，在裂縫中見有新生礦物的充填。該破裂特征與宏觀環(huán)境下的裂隙相似，區(qū)別在于：糜棱巖的顯微破裂面只在單獨的一個殘碎斑晶中，裂縫延伸至碎斑邊緣即終止；宏觀條件下的裂隙切穿礦物顆粒和基質(zhì)，其發(fā)育程度受到區(qū)域性的應(yīng)力所影響。而顯微破裂只能反映一個很小范圍的應(yīng)力場，不作為應(yīng)力方向的判別依據(jù)。

3.1.3 剪切階步結(jié)構(gòu)

在碎斑內(nèi)若發(fā)育一組剪切破裂，且順產(chǎn)生破裂的方向發(fā)生有限滑移，在滑移過程中，碎斑的邊緣處會產(chǎn)生一組形似階梯的形態(tài)(圖8)。薄片所示，其階步的指示剪切方向與長石碎斑所指示的剪切方向基本一致，都為E-W方向發(fā)生剪切。剪切階步延伸方向與剪切條帶葉理(C)之間的夾角基本等于糜棱葉理(S)與剪切條帶葉理(C)之間的夾角，其所交銳角的指示方向與該側(cè)剪切運動方向一致。

3.1.4 顯微石香腸結(jié)構(gòu)

顯微石香腸結(jié)構(gòu)也叫“布丁結(jié)構(gòu)”，其形態(tài)與宏觀環(huán)境下的“石香腸”基本一致，但成因不同。顯微石香腸結(jié)構(gòu)是由于早期溫度較高巖石塑性增強，隨純剪切或拉張作用的不斷持續(xù)，礦物逐漸被拉細甚至拉斷。糜棱葉理(S)環(huán)繞碎斑邊緣發(fā)育(圖9)。薄片中可見藕節(jié)狀的顯微石香腸結(jié)構(gòu)，其礦物成分為石英，沿固定方向定向延伸，香腸體長軸與糜棱葉理(S)的銳夾角指示對盤運動方向[18]。

3.2 與顆粒之間位移有關(guān)的顯微構(gòu)造

糜棱巖的碎基通過邊界的滑移而產(chǎn)生差異性流動過程中，大部分碎斑與集合體會同時作為剛性體隨細?；|(zhì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，在微觀環(huán)境下將出現(xiàn)與顆粒之間旋轉(zhuǎn)有關(guān)的構(gòu)造現(xiàn)象；并且伴生有擴散作用、新礦物化作用及壓溶作用等[17]。

3.2.1 旋轉(zhuǎn)碎斑系

碎斑系可分為旋轉(zhuǎn)碎斑系和非旋轉(zhuǎn)碎斑系。旋轉(zhuǎn)碎斑系又分為σ碎斑和δ碎斑兩種，非旋轉(zhuǎn)碎斑系如φ碎斑。

糜棱巖中，在剪切流動變形作用的影響下，發(fā)生旋轉(zhuǎn)作用的殘碎斑兩側(cè)會產(chǎn)生不對稱的拖曳尾，形成角對稱或旋轉(zhuǎn)對稱的碎斑。在拖曳尾的兩側(cè)主要由重結(jié)晶的細粒物質(zhì)所構(gòu)成，逐漸向剪切條帶葉理(C)側(cè)靠近。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是由于拖曳尾部的重結(jié)晶物質(zhì)經(jīng)歷過較高速旋轉(zhuǎn)作用，并伴隨有足夠的空間供化學(xué)物質(zhì)重結(jié)晶。旋轉(zhuǎn)主斑晶速率相對較小，由于其速率與拖曳尾部的速率不一致，將會在其長軸方向與葉理(C)之間產(chǎn)生一銳交角。該結(jié)構(gòu)在糜棱巖中常見，主要產(chǎn)生于變形程度中等的糜棱巖中，同時可用于指示剪切流動方向。

σ型碎斑系也稱“非對稱眼球狀構(gòu)造”，結(jié)晶尾參考面中的X作為平分線，在其兩側(cè)各有一個拖曳尾(圖10)。δ型碎斑系也稱“雪球結(jié)構(gòu)”，其相對σ型碎斑系而言，拖曳尾發(fā)育得較細長，且彎曲程度更大，拖曳尾的發(fā)育情況由參考面的一側(cè)偏向另一側(cè)(圖11)。本區(qū)糜棱巖中以σ型碎斑系為主，δ型碎斑系數(shù)量較少，僅在BP-L4號薄片中可見。碎斑大部分由石英和斜長石構(gòu)成，也有少部分為石榴子石。旋轉(zhuǎn)碎斑所指示的剪切方向主要為E-W向，也有少量為NW-SE或NNW-SSE向。通過方位角統(tǒng)計得出水堡子-梨樹溝韌性剪切帶的主要剪切方位為NWW-SEE向。

3.2.2 云母魚構(gòu)造

“云母魚”是在糜棱巖中普遍發(fā)育的特征性構(gòu)造，是一種特殊的S-C組構(gòu)，又稱Ⅱ型S-C面理[19]。云母類礦物在動力變質(zhì)作用的影響下發(fā)生錯動、滑移。其形成機理與“顯微石香腸”形成的機理類似，并伴有脆-塑性變形。該構(gòu)造還具有一定的定向性(圖12)。云母魚之間的結(jié)晶尾相連組成C面，云母的(001)解理面常與S面平行[20]，并與剪切方向斜交[17]。G.S.Lister等[21]指出，“云母魚”的產(chǎn)生主要分為兩個環(huán)節(jié)，先是沿著云母礦物的極完全解理面(001)發(fā)生滑移，呈階梯狀展布；隨后由于不同礦物的差異運動，導(dǎo)致礦物之間逐漸分離，并伴有顆粒的旋轉(zhuǎn)。由此形成不規(guī)則魚形云母在葉理面內(nèi)分布的特征，“云母魚”的這種排列方式也可以用來判別剪切方向。

3.2.3 曲頸狀構(gòu)造

糜棱巖中的碎斑、礦物集合體或侵入巖體中攜帶的俘虜體等，在遞進剪切作用下，使其一側(cè)拉長甚至拉斷，形成曲頸瓶狀，曲頸彎曲方向指示剪切帶的剪切方向[3]。在BP-L2號薄片中，可見明顯的曲頸狀構(gòu)造。該“曲頸瓶”其實是一塊受到剪切作用而破碎了的石英碎斑晶。圍繞“曲頸瓶”可見一圈細碎充填物沿剪切方向延伸，曲頸彎曲端可見石英亞顆粒(圖13)。

3.2.4 S-C組構(gòu)

S-C組構(gòu)不僅在宏觀露頭上發(fā)育，在糜棱巖中同樣發(fā)育，并且是糜棱巖中所特有的一種變形現(xiàn)象，該構(gòu)造主要由兩種面理共同組成。其中一種是平行于剪切帶內(nèi)應(yīng)變橢球XfYf面的糜棱葉理(S)，與剪切帶的剪切邊界斜交；另一種是剪切條帶葉理(C)，與剪切帶的邊界平行，主要由不同長條狀礦物的定向排列而體現(xiàn)，該面也是應(yīng)變橢球體的圓截面[22]。通常將S與C之間的夾角作為衡量剪切應(yīng)變大小的度量標(biāo)志，該夾角一般集中在20°～45°，剪切變形強度很大的區(qū)域夾角只有10°左右。S面和C面之間的交角隨應(yīng)變增大逐漸減小[21]。

在巖石薄片標(biāo)本中，S-C組構(gòu)非常發(fā)育，主要由云母、石英、角閃石組成，其指示的剪切方向大部分為E-W和NWW-SEE方向(圖14-A)，也有NNW-SSE方向。S-C組構(gòu)在手標(biāo)本上清晰可見(圖14-B)，與鏡下結(jié)構(gòu)特征相對應(yīng)。

3.2.5 顯微不對稱褶皺

顯微不對稱褶皺在本區(qū)巖石中少見，僅在BP-L4號薄片的單偏光鏡下發(fā)現(xiàn)，其變形彎曲程度不大，為一斜歪褶皺(圖15)。當(dāng)巖層受到近平行層面方向的剪切作用時，由于層面的原始不平整或剪切速率的變化，導(dǎo)致巖層彎曲旋轉(zhuǎn)[22]。通常情況下，伴隨剪切變形的不斷發(fā)展，褶皺彎曲程度逐漸增大，產(chǎn)生兩翼傾角不一致的低角度傾斜不對稱褶皺，其正常翼相對于倒轉(zhuǎn)翼更長，由正常翼指向倒轉(zhuǎn)翼的方向就是褶皺的倒向，該傾斜方向也就是剪切的方向；另一種情況是其軸面和剪切面理所夾銳角所指示的方向為剪切方向。但要注意，在剪切應(yīng)變很強時，褶皺形態(tài)將變化，其結(jié)果與之前所述判斷方向完全相反，例如原來為S形褶皺轉(zhuǎn)為Z形褶皺時，上述法則就不再適用[23]。

3.2.6 書斜式構(gòu)造

書斜式構(gòu)造又稱“多米諾骨牌”構(gòu)造，其形似沿一定方向并列堆疊的書籍向前不斷延伸。在糜棱巖中，相對較剛性的礦物(如石英、角閃石或長石)，在不斷增大的剪切應(yīng)力下，突破強度極限，先產(chǎn)生破裂，隨后發(fā)生旋轉(zhuǎn)。其傾斜方向(斷面)與碎斑的整體延伸方向(剪切面)所夾銳角，即為剪切方向，如同被推倒的多米諾骨牌。BP-A6號薄片中(圖16)，指示的剪切方向為E-W向；但另一書斜式構(gòu)造與其斜交，指示剪切方向偏轉(zhuǎn)約45°，并構(gòu)成共軛關(guān)系，取其中間值所指示的方向為近NWW-SEE向。

3.3 與晶內(nèi)變形作用有關(guān)的結(jié)構(gòu)

在晶格內(nèi)部發(fā)生的各種變形，是由于晶格位置變化(旋轉(zhuǎn)、滑移等)所致。與晶內(nèi)變形作用有關(guān)的結(jié)構(gòu)又可以進一步分為長條狀的紋帶構(gòu)造和與重結(jié)晶顆粒有關(guān)的粒狀構(gòu)造兩類。

3.3.1 晶內(nèi)紋帶狀構(gòu)造

a.變形紋結(jié)構(gòu)

石英是硬度較強的礦物，當(dāng)這種剛性礦物產(chǎn)生較低應(yīng)變時會在晶體表面出現(xiàn)變形紋，其原因是由于變形紋的消光位與主晶的消光位不同，約2°的光位偏角。有時候變形紋與變形條帶會相間出現(xiàn)，兩者大角度相交(圖17)。薄片中可見一粗粒石英中平行排列的灰白色變形紋，展布方向基本一致。從該石英晶體的粒度以及變形紋較密集的出現(xiàn)程度，可知該糜棱巖的形成過程中含水量較高，應(yīng)變程度較小[24]。實驗表明，晶體的滑動面與變形紋基本平行，可能是在滑移過程中新生的細長亞晶帶[24]。張術(shù)清[25]對石英變形機制的研究表明，變形程度越弱的石英，其內(nèi)部就越明亮粗大；如果變形過程受到相對較強烈的應(yīng)力作用，變形紋就會變得纖細致密。

b.變形條帶

變形條帶的形成機理與變形紋類似，在正交偏光顯微鏡下可見，發(fā)育于長石和石英中，主要原因也是消光的結(jié)果。相對變形紋，變形條帶邊界比較平直，兩端無尖滅現(xiàn)象。BP-A10號巖石的變形帶較窄，為十幾微米到幾十微米(圖18)。在BP-L1號薄片中，帶寬較大，約0.5 mm，產(chǎn)生條帶狀消光的原因主要是由于晶格彎曲造成。

c.顯微膝折帶

在解理發(fā)育的礦物中(如云母)或含有雙晶的長石碎斑晶內(nèi)都會出現(xiàn)顯微膝折帶。其與宏觀的膝折現(xiàn)象十分類似，區(qū)別在于顯微膝折帶只發(fā)育在一個破碎的礦物中。顯微膝折帶的產(chǎn)生條件同變形紋的產(chǎn)生條件類似，都是在低應(yīng)力場環(huán)境下形成。在BP-A7-1號薄片中的云母中可見該現(xiàn)象(圖19)。通過礦物的解理及變形結(jié)構(gòu)可知，主要是由于云母受到局部應(yīng)力作用使之發(fā)生斷裂或局部微變形的結(jié)果。

d.機械雙晶

機械雙晶與普通礦物中的生長雙晶相比，最大的區(qū)別在于形態(tài)不規(guī)則，有的機械雙晶呈楔狀，還有的在雙晶邊部呈鋸齒狀。在正交偏光顯微鏡下的BP-A7薄片中，清晰可見斜長石機械雙晶現(xiàn)象，并具有一定的矩形邊結(jié)構(gòu)(圖20)。機械雙晶是由于晶內(nèi)雙晶滑移的結(jié)果[17]，晶體由于受到外加應(yīng)力，在晶格內(nèi)部發(fā)生不同角度的錯動，所以同一個晶帶都會有不同程度的變化。機械雙晶的邊界在變形過程中會以較快的速度發(fā)生位移，當(dāng)含有雙晶的礦物在逐漸產(chǎn)生應(yīng)變的過程中可形成該特征；當(dāng)變形程度增大時，機械雙晶會逐漸消失。

e.斜長石分結(jié)條帶

本區(qū)巖石中的斜長石分結(jié)條帶現(xiàn)象并不明顯，可見如重結(jié)晶的脈體延裂隙貫穿其中，其原因是由于晶體產(chǎn)生擴散造成，因晶格擴散作用形成的脈體方向同剪切受力方向基本一致。所有樣品中僅BP-A7-1號薄片有極少許斜長石分結(jié)條帶(圖21)，更典型的未見。推測可能是晶體未完全發(fā)生晶格擴散作用；也可能斜長石的破碎程度較高，早期晶格擴散作用已經(jīng)結(jié)束；或者即使存在擴散作用，但由于動力變質(zhì)作用導(dǎo)致大顆粒的斜長石晶體較少，沒有相對較大的面積對脈體進行襯托，無法構(gòu)成典型的斜長石分結(jié)條帶結(jié)構(gòu)。

3.3.2 變形粒狀結(jié)構(gòu)

a.亞顆粒(亞晶粒)

亞顆粒主要與主晶伴生，是發(fā)育在粒內(nèi)的一種次級面狀界面[26]，其消光位與主晶有小角度偏差(主要集中在10°±5°范圍內(nèi))。亞顆粒為主晶的次一級單元，二者之間的邊界不明顯，但當(dāng)亞顆粒與主晶的偏轉(zhuǎn)角度逐漸增加時，亞顆粒就會脫離主晶，由重結(jié)晶作用而形成一個新的單元體[27]。亞顆粒的形狀通常為多邊形，在母晶的邊緣處和膝折帶附近最容易產(chǎn)生(圖22)。該結(jié)構(gòu)一般與核-幔結(jié)構(gòu)伴生，所謂的亞晶粒實際也是核幔結(jié)構(gòu)中的“?！辈俊．?dāng)晶體內(nèi)部的能量逐漸降低時，亞顆粒便會脫離主晶而顯現(xiàn)，因此亞顆粒也是一種恢復(fù)作用的標(biāo)志[17]。

b.核-幔結(jié)構(gòu)

核-幔結(jié)構(gòu)在正交偏光顯微鏡下主要表現(xiàn)為一個大顆粒周圍或局部環(huán)繞有因重結(jié)晶作用產(chǎn)生的相對較小的晶體顆粒，小晶體就是亞顆粒，BP-L3號薄片中可見(圖22)。核部為大塊石英碎斑，其周圍環(huán)繞一圈石英亞顆粒組成的“?！辈浚瑏嗩w粒的消光位與核部呈大約10°的交角。由中間核部向邊緣的幔部粒度逐漸減小，但偶爾也有例外，其原因是小晶體顆粒之間發(fā)生邊界遷移作用，導(dǎo)致兩個小晶體顆粒合并成一個較大晶粒[28]。隨應(yīng)力的不斷增強，“核”會逐漸變小，“?！钡姆秶鷷饾u擴大，最終被動態(tài)重結(jié)晶的“幔”所取代，構(gòu)成晶內(nèi)粒狀結(jié)構(gòu)。

c.晶內(nèi)粒狀結(jié)構(gòu)

亞顆粒若在應(yīng)變過程中發(fā)生快速旋轉(zhuǎn)，與主晶方位發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，形成單獨存在的重結(jié)晶顆粒，亞顆粒邊界被整個大晶粒的邊界所代替，由此形成晶內(nèi)粒狀結(jié)構(gòu)。晶粒邊部相對其內(nèi)部而言能量較高，當(dāng)溫度升高時，能量也隨之增高，晶體能量增大后，顆粒之間將發(fā)生遷移，重結(jié)晶形成的新顆粒會“吞噬”主晶，最終導(dǎo)致整個大晶粒內(nèi)被數(shù)個小晶粒充填。BP-A5號薄片中可見該現(xiàn)象，晶內(nèi)粒狀結(jié)構(gòu)的顆粒形態(tài)不一(圖23)。在BP-A3號薄片中可見一長條形晶內(nèi)粒狀結(jié)構(gòu)，手標(biāo)本上的取樣部位顯示為一條石英脈貫穿其中，在正交偏光顯微鏡下，可見該石英脈已發(fā)生明顯動態(tài)重結(jié)晶現(xiàn)象(圖24)。

d.等粒狀結(jié)構(gòu)

當(dāng)應(yīng)力不斷增大礦物的應(yīng)變也隨之增強，此時晶體會產(chǎn)生明顯動態(tài)重結(jié)晶現(xiàn)象，每個重結(jié)晶顆粒的大小近等，巖石大多數(shù)位置被重結(jié)晶顆粒所填充便形成等粒狀結(jié)構(gòu)。其顆粒的生長形態(tài)和大小不隨應(yīng)變的增強而改變，晶體顆粒的邊界滑移作用可對外加應(yīng)力的變化進行均勻補償，使粒度不輕易發(fā)生改變。該變化過程是一種從高溫→較低應(yīng)變速率狀態(tài)下的巖石流變[17]。本區(qū)巖石的等粒結(jié)構(gòu)較少見，靠近斷層附近的巖石現(xiàn)象明顯，如BP-B3號巖石薄片顯示，其粒度在十幾微米至幾十微米，成分主要是石英(圖25-A)。BP-B5號薄片中，粒度較細，為顯微等粒狀結(jié)構(gòu)(圖25-B)。

3.4 其他類型的顯微構(gòu)造

3.4.1 蠕英結(jié)構(gòu)

蠕英結(jié)構(gòu)的特征是礦物表面出現(xiàn)形似蠕蟲的外形，在正交偏光鏡下較明顯，與母晶礦物伴生，且其消光角與母晶基本相同。在BP-L1號薄片中可見，呈花瓣狀(圖26-A)，該結(jié)構(gòu)容易與薄片中氣泡相混淆。一般薄片中的氣泡呈較規(guī)則的圓狀，且隨機分布；但蠕英結(jié)構(gòu)的形狀多樣且不規(guī)則，并具有明顯分布規(guī)律，只出現(xiàn)于長英質(zhì)礦物中，局部具有一定方向性。在BP-L4號薄片中可見細長的蟲狀蠕英結(jié)構(gòu)，與文象結(jié)構(gòu)類似(圖26-B)。在蠕英結(jié)構(gòu)中通常表現(xiàn)出石英生長于長石(多數(shù)為斜長石)之中。其成因是由于發(fā)生了交代作用，其中的SiO2就是蠕英結(jié)構(gòu)中的花紋。并且該結(jié)構(gòu)不僅僅出現(xiàn)在糜棱巖中，在侵入巖和原巖為長英質(zhì)的變質(zhì)巖中也會出現(xiàn)[29]。

3.4.2 石英波狀消光

波狀消光現(xiàn)象大多出現(xiàn)在受到過外加應(yīng)力的石英顆粒中[27]。在正交偏光顯微鏡下，通過旋轉(zhuǎn)載物臺，以消光的不同形態(tài)，可以分為條帶狀消光及環(huán)帶狀消光等。因石英的波狀消光嚴(yán)格受到應(yīng)力影響，自糜棱巖化巖→初糜巖→糜棱巖→超糜巖，波狀消光現(xiàn)象表現(xiàn)為逐漸減退直至完全消失，說明巖石形變程度較低時容易產(chǎn)生該現(xiàn)象[30]。在BP-L1號薄片中，可見石英的平行消光和同心環(huán)狀消光現(xiàn)象(圖27)。該巖石的應(yīng)變程度較低，為糜棱巖化巖石。

3.4.3 微裂隙充填物

在BP-A6號巖石薄片中，微裂隙充填物現(xiàn)象明顯，在幾個較大礦物顆粒之間的裂隙中，充填有粒度為幾微米到十幾微米的細小礦物顆粒，其干涉色級別相對主礦物較高，呈細絲狀、斑點狀分布于裂隙中(圖28)。由于后期礦物發(fā)生遷移作用充填于裂隙中，反映出發(fā)生破裂以后該區(qū)域的地溫梯度發(fā)生過變化，當(dāng)溫度升高時，礦物中相對較活潑的化學(xué)元素會發(fā)生遷移，并轉(zhuǎn)移到能支持礦物生長的空間內(nèi)重新富集[3]。

3.4.4 壓溶縫合線

樣品中，由于壓溶作用形成的縫合線比較普遍，顯微鏡下的縫合線與宏觀條件下的縫合線外形十分類似，形成機制也基本相同?？p合線的顏色一般較暗，常出現(xiàn)于硬度較強的礦物顆粒之間。在BP-B1薄片中縫合線發(fā)育明顯，縫合線兩側(cè)的礦物都不同程度地發(fā)生了破碎和細粒化(圖29)。

3.4.5 拔絲構(gòu)造

拔絲構(gòu)造主要出現(xiàn)于長英質(zhì)的糜棱巖中，當(dāng)巖石受到較強烈的剪切應(yīng)變時，溫度升高，巖石塑性增強，會產(chǎn)生流變現(xiàn)象，主要伸長方向是沿糜棱葉理(S)方向產(chǎn)生一定的定向，形似拉長的絲帶[22]。該現(xiàn)象能反映巖石塑性變形程度的逐漸增強[28]。在BP-L2薄片中，礦物顆粒被拉得很細，呈絲帶狀和絮狀相背延伸，巖石應(yīng)變程度較大，部分絲帶狀礦物已出現(xiàn)被拉斷的現(xiàn)象(圖30)。

4 討論

根據(jù)對韌性剪切帶的顯微構(gòu)造分析，并結(jié)合前人的研究成果[5,10-13]，認為云蒙山地區(qū)中生代主要以為南-北向的擠壓變形以及北西-南東向的伸展變形為主。擠壓變形證據(jù)主要表現(xiàn)為四合堂背斜和四合堂的上沖推覆體，伸展變形主要被河防口拆離斷層以及下盤巖石所組成的云蒙山變質(zhì)核雜巖所記錄[31]。四合堂背斜軸向總體呈東-西向展布，西段軸向變?yōu)楸睎|向[13]。河防口拆離斷層位于云蒙山東南側(cè)，其切割云蒙山花崗閃長巖體，平面上呈北東-南西向展布，斷層傾向南東(圖31)。

水堡子-梨樹溝韌性剪切帶與河防口拆離斷層的形成與演化相伴生，其形成及發(fā)育過程始于燕山運動B幕(145～138 Ma B.P.)[12]的劇烈構(gòu)造運動，受來自北側(cè)的擠壓應(yīng)力作用，地幔物質(zhì)受擾動而上涌，導(dǎo)致巖漿底劈，地面隆升(圖31)。進而引發(fā)巖體周緣地層發(fā)生重力滑脫，在巖體東側(cè)逐步形成拆離斷層并不斷向東發(fā)生拆沉作用。伴隨變質(zhì)核雜巖的形成，巖石的熱演化溫度逐漸降低，礦物顆粒的運動學(xué)渦度逐漸增加。直至約100 Ma B.P.，隆升變得緩慢并逐漸停止。

通過對垂直于韌性剪切帶的剖面測量、采樣及巖石顯微構(gòu)造特征對比發(fā)現(xiàn)：巖石的變形性質(zhì)自巖體向剪切帶核部由韌性變形逐漸過渡為疊加脆性變形，巖石變質(zhì)溫度逐漸降低，剪切角逐漸減小，重結(jié)晶程度也逐漸降低，經(jīng)歷了由較高應(yīng)變速率向較低應(yīng)變速率轉(zhuǎn)化的過程。

5 結(jié)論

本文對北京密云水庫西水堡子-梨樹溝韌性剪切帶顯微構(gòu)造進行了系統(tǒng)分析，得出如下結(jié)論：

a.水堡子-梨樹溝變質(zhì)核雜巖從巖性上看，主要為花崗糜棱巖、糜棱巖化閃長巖、糜棱巖化黑云母片巖及糜棱巖化片麻巖等。

b.垂直拆離斷層走向采樣發(fā)現(xiàn)，遠離韌性剪切帶的巖石經(jīng)歷了較高的溫度和緩慢的應(yīng)變速率，靠近韌性剪切帶的巖石經(jīng)歷了較低的溫度和較快的應(yīng)變速率。

c.巖石樣品的顯微構(gòu)造特征豐富，長英質(zhì)礦物發(fā)育蠕英結(jié)構(gòu)、矩形邊結(jié)構(gòu)、機械雙晶、核-幔結(jié)構(gòu)等；片狀礦物發(fā)育S-C組構(gòu)、云母魚結(jié)構(gòu)、顯微膝折等；指示剪切方向的構(gòu)造有旋轉(zhuǎn)碎斑系(σ型和δ型)、剪切階步結(jié)構(gòu)、書斜式構(gòu)造等。

d.通過顯微構(gòu)造特征綜合分析，認為成巖環(huán)境為由角閃巖相向綠片巖相過渡的變形環(huán)境。

e.經(jīng)過野外實測、巖石定向標(biāo)本采集及薄片鏡下鑒定，最終得出水堡子-梨樹溝韌性剪切帶為伸展型韌性剪切帶，主要剪切方向為自NWW向SEE發(fā)生剪切拆離。