多尺度构造模拟理论和方法在L构造岩形成和秦岭岩群构造分析中的初步应用

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地球岩石圈在时间和空间上均存在着岩石物质和应变的不均一性,并且发育不同尺度和类型的构造变形。前人在研究过程中发展出了一套多尺度构造模拟的方法-MOPLA,本次研究中以L构造岩的成因研究为例,通过多尺度模拟的方法研究不同性质岩石块体中岩石的应变行为,并且将多尺度构造模拟方法应用于商南-丹凤一带的秦岭岩群及丹凤岩群构造特征及其构造背景的分析中,研究认为:(1)岩石块体内的变形场不能直接等同于岩石块体外部变形场,需要从多尺度的角度认识局部变形场与外围变形场的关系,当性质各异的岩石处于同一特定的变形场中时,强烈的伸长型应变(L构造岩)更倾向于在岩石学性质较强的块体中发育,其对应的边界条件为汇聚型简单剪切为主的平面应变或Sanderson and Marchini型变形场,前者形成的线理与基质部分应变场的涡度方向呈90°夹角,后者形成的线理与涡度方向平行。当强烈发育的线理(L构造岩)与涡度的夹角位于两者之间时,则意味着变形域为简单剪切为主、三斜式的汇聚型应变场,该变形域的形变主要集中于水平或竖直方向。分离型边界条件中,上地壳变形以褶皱及脆性断裂为主,下部韧性地壳则可能发育以简单剪切为主的滑脱构造,局部地区可能由于应变分配作用发育强烈伸长型应变,即形成L构造岩。(2)研究区秦岭岩群中群识别出三个世代的构造变形,以第二世代的构造变形最为广泛和强烈。第一世代的变形可能反映了晋宁期构造活动,第二世代构造变形与加里东期商丹洋向北的俯冲碰撞有关,第三世代秦岭岩群内的微弱构造变形可能与勉略洋向北俯冲作用有关。商南-丹凤一带的秦岭岩群内的构造组构特征以一组透入性发育的加里东期形成的置换面理为主,面理沿北北西-南东东向呈高角度延伸,面理上发育从竖直至水平方向展布的拉伸线理。秦岭岩群内的组构及年代学证据表明,秦岭岩群是加里东期在汇聚角约为10°的近Sanderson and Marchini式的左行剪切应变场中形成,在商丹洋的俯冲过程中成型,而在印支期、燕山期研究区秦岭岩群内并无明显的岩浆或构造活动。(3)丹凤岩群与秦岭岩群的构造格架是不同构造背景下的产物。现今呈现出的几何学构架表明,丹凤岩群的组构是在一左行简单剪切(或简单剪切为主)的变形带中成型,当该变形带的边界条件存在少量纯剪分量时,变形带主要沿剪切方向(平面应变型)发生伸长,丹凤岩群内的构造特征可能是印支期构造活动形成或改造的结果,可能与勉略洋的向北俯冲有关。
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