构造地质学一四

第七章(二）线理

线理是岩石中发育的一般具有透入性的线状构造。根据成因，线理可分为原生线理和次生线理。前者是成岩过程中形成的线理，如岩浆岩中的流线;后者是指构造变形中形成的线理。本章只讨论次生线理。根据观察的尺度，可将线理划分为小型线理和大型线理，前者指露头或手标本尺度上透入性线状构造，后者指大尺度上不一定具有透入性的线理。5/17/20231第一节小型线理

在强烈变形岩石中，常常弥漫着各种微型或小型的线理，其形态和成因各异，主要有以下几种:一、拉伸线理拉伸线理是拉长的岩石碎屑、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体等平行排列而显示的线状构造(图7-1A)。它们是岩石组分变形时发生塑性拉长而形成的。其拉长的方向与应变椭球体的最大主应变轴－X轴方向一致。故为一种A(a)轴线理。另一种是由于剪切作用,使物质发生辗滚而拉长,拉长方向垂直于物质辗滚方向,这种拉伸线理为B(b)轴线理。A(a)轴线理垂直于褶皱轴,B(b)轴线理平行于褶皱轴。5/17/20232二、矿物生长线理矿物生长线理是由针状、柱状或板状矿物顺其长轴定向排列而成(图7-1B)。矿物生长线理是岩石在变形和变质作用中矿物在引张方向重结晶生长的结果。因而矿物及其纤维生长的方向往往指示岩石重结晶或塑性流动的拉伸方向。一般平行于应变椭球体的长轴方向排列，故为一种A型线理。5/17/20233图7-1线理的类型A.矿物集合体定向排列显示出的拉伸线理;B.柱状矿物平行排列W成的生长线理;C.面理揉皱形成的皱纹线理;D.交面线理(据和略改，1960)5/17/20234三、皱纹线理皱纹线理由先存面理上微细褶皱的枢纽平行排列而成(图7-1C)。微细褶皱的波长和波幅常在数厘米以下，或仅以mm计。皱纹线理的方向与其所属的同期褶皱的枢纽方向一致，垂直于运动面上物质的运动方向，为B(b)轴线理。需要指出的是，某些面理上的X型极细微的皱纹线理，是X型微剪节理与面理交切的结果。四、交面线理交面线理是两组面理相交或面理与层理相交形成的线理(图7-1D)，常平行于同期褶皱的枢纽方向，为B(b)轴线理。5/17/20235第四节大型线理

变形或变质岩石中常发育一些独特形态的粗大线理，一般不具透入性，但在大尺度上观察，也可看作是透入性的，主要有石香肠构造、窗棂构造、压力影构造等。一、石香肠构造石香肠构造又称布丁构造(boudinage)，是不同力学性质互层的岩系受到垂直或近垂直岩层挤压时形成的。软弱层被压向两侧塑性流动，夹在其中的强硬层不易塑性变形而被拉伸，以致拉断，构成断面上形态各异、平面上呈平行排列的长条状块段，即石香肠。5/17/20236

在被拉断的强硬层的间隔中，或由软弱层呈褶皱楔入，或由变形过程中分泌出的物质所充填。因此，石香肠构造实际上是各种断块、裂隙与楔入褶皱或分泌物其充填的构造组合。为了描述和测量石香肠构造在剖面上及层面上的大小并标定其方位，必须从三度空间来进行其长度(b)、宽度(a)、厚度(c)以及横间隔(T)和纵间隔(L)要素的观察和测定(图7－2)。5/17/20237图7-2石香肠构造的要素及反映的应力方位(据马杏垣，1965)a.石香肠的宽度;b.石香肠的长度;c.石香肠的厚度;L-纵间隔。T-纵间隔5/17/20238从石香肠构造的形成可知，其长度指示了局部的中间应变轴(Y轴)。故石香肠实际上可看作一种B型线理。石香肠的宽度指示拉伸方同(X轴)或局部的最小主应力(σ3)方向;厚度指示压缩方向(Z轴)或局部的最大主应力(σ1)方向。石香肠构造的三维空前形态一般不易观察，所以对其横断面的描述较多，马否垣曾按其横断面的形态划分为矩形、梯形、藕节状和不规则状等几种类型(图7－3)。石香肠的横断面上形态的变化主要取决于两个因素:①岩层之间的粘度差;②强硬层所受拉伸作用的强弱。5/17/20239锡矿山地区马颈坳一带C1d地层中发育的石香肠构造(A.碳质页岩;B.灰岩)AB5/17/202310当岩层间的粘度差很大，最强硬岩层在应变很小时就出现张裂，进一步的拉伸使断块分离，则形成横剖面上为矩形的石香肠(图7－3A，图7-4中第1层)。当岩层的粘度差为中等时，较强硬的岩层常常先发生明显的变薄或细颈化，进而被剪裂而拉断，形成菱形或透镜状的石香肠(图7－3B、图7－3C、图7-4中第2、3层)。如果岩层中的粘度差很小，则相对强硬的岩层可能只发生肿缩，形成细颈相连的藕节状石香肠(图7-3C、图7-4中第3层)。软弱层的塑性流动使石香肠体的边缘受到剪切改造，原为矩形的石香肠体可以变成桶状和透镜状，端部成鱼嘴状(图7－4)。5/17/202311图7-3北京西山各种石香肠的形态(据马杏垣,1965)A.矩形石香肠;B.菱形石香肠;C.藕节形石香肠5/17/202312图7-4石香肠构造的递进发展图示(据，1967)强岩层1、2、3和4，按强度递减的顺序排列，第四层与介质的性质相同;A-C代表变形的发展方向5/17/202313在石香肠化的岩石中，常见有石香肠体相对于围岩的层理发生一定角度的偏转甚至旋转。这些现象可能是顺石香肠的层理剪切作用的结果。但石香肠体的旋转也可以由于强硬层的延长方向与应变主轴斜交所致。旋转石香肠体常以角度不对称为特征，各石香肠体之间的楔褶皱也旋转成一翼长一翼短的不对称型式。石香肠构造的三维空间的变化反映不同的应变状态，当应变处于单向拉伸的平面应变时(即λ1＞λ2＝1＞λ3)，则强硬层只发育一组石香肠(图7-5A)。当应变处于双向拉伸时(即λ1＞λ2＞1＞＞λ3)，强硬层将向两个方向张裂形成“巧克力方盘”式石香肠构造(图7-5B)。5/17/202314图7-5石香肠构造(据修改，1963)A.长条状石香肠构造;B.两个方向拉伸产生的“巧克力方盘”石香肠构造5/17/202315二、窗棂构造

窗棂构造是强硬层组成的形似一排棂柱的半圆柱状大型线状构造。棂柱表面有时被磨光，并蒙上一层云母等矿物薄膜，其上常有与其延伸方向一致的沟槽或凸起，并常被与之直交的横节理所切割。窗棂构造常沿着强弱岩层相邻的强硬层的界面出现(图7-6和图7-7)。一系列宽而圆的背形被尖而窄的向形所分开，形成嵌入式“褶皱”。软弱层总是以尖而窄的向形嵌入强硬层，强硬层面呈圆拱状的背形突向软弱层，从而铸成一系列圆柱形的肿缩式窗棂构造。5/17/202316图7-6砂岩层和板岩层接触面上的窗棂构造(据A.Pilger等,1957)图7-7北京大灰厂奥陶系白云岩卷曲形成的窗棂构造(宋姚生据照片素描，1978)5/17/202317实验证明，窗棂构造是岩层受到顺层强烈缩短引起纵弯失稳形成的。实验还证实窗棂构造的主波长与强弱岩层之间的粘性差有关。此外，也有人把外貌与一排棂柱相似的褶皱构造称为褶皱式窗棂构造。窗棂构造与石香肠构造不同。前者反映了平行层理的缩短，而石香肠构造则反映了垂直层理的压缩。但窗棂柱的方向与香肠体的长轴一样，都代表了应变椭球体的Y轴，故亦为一种B型线理。5/17/202318三、杆状构造杆状构造是由石英等单矿物组成的比较细小的棒状体。杆状体常产出于变质岩内小褶皱的转折端。杆状体的长度一般较小，从数厘米至十数厘米。与窗棂构造的主要不同在于多数杆状体是由变形过程中同构造分泌物质所组成。最典型的杆状构造是石英棒组成的杆状构造(图7-8)。石英棒的物质来源于硅质岩石，在变质过程中分泌出来并集中于褶皱转折端低压带，以石英脉形式产出。也有一些石英棒是先存的石英细脉随着围岩的褶皱辗滚而成。此外，断层作用造成的低压空间也有利于石英、方解石的沉淀，因辗滚而形成石英棒、方解石棒，产出于断裂带中。5/17/202319图7-8硅质片岩中的石英棒(Q)(据G.WilsOn，1961)

5/17/202320四、逐铅笔殿构造铅笔摸构造甜是轻阴微变成质的班泥质丑或粉古砂质骑岩石油中常骑见的慨使岩鱼石劈竖成铅久笔状必长条简的一做种线艇状构托造。版根据沿铅笔息构造晒的形喂成作醋用，赔可分毅为两熟类:合①劈巩理与见层理贼交切额的结登果或解剪切藏面与身层理汇交切仪的结懒果;纽奉②成歼岩压州实与闷顺层盗挤压愈变形夹共同锹作用响的结当果。(1)悲交切面绸的铅笔茶构造通常硬是透趴入性唐劈理邪面或粗剪切诱面与寨层面搅相交箱而成偿。交衰面的教铅笔部构造席常具解有较龟规则叫的断称面形蚁状，傲平行答于同鞠期褶贤皱的终褶轴祸。5/困3/决20定2321(2)顷压实与怠变形共菠同作用亮下形成严的铅笔较构造其形成衫过程如壳下:初哭始泥质灯和粉砂农质沉积重物在垂厉直层面舌的压实翁作用下滚，随着港沉积物打的压实竭和孔隙钉水的排衔逸，引慨起原始责沉积物六的体积藏损失，握形成单强轴旋转照扁球体港型的应番变(图犁7-9寄A)。聚在其后趋的构造秧变形中扇，由于蔬平行层银理的压乔缩及沿虎垂直方泼向的拉阻伸，使劈燕岩石变难形成单境轴旋转宪长球体哑型，其裁应变椭矩球体的恢轴值X闲＞Y＝涨Z。这胀时，片剂状、柱是状和针颈状矿物幕发生旋寄转，顺讲X轴方干向定向仓排列，扑致使岩鹅石顺X即轴方向走易于劈弯开。岩获石可破烂裂成大堵小不一鼓的碎条治，称作初铅笔构棒造(图库7-9碍C)。招这种铅秆笔构造姨最主要设的特征村是没有桃面状构谦造要素就，横截搭面常呈么不规则定的多边恨形或弧育形(图兴7-1只0)，擦其长轴乐虽平行张于岩石墓中有限捕应变椭存球体的型X轴方阅向，但驱是又平咐行于区非域构造呈变形的守B轴方畜向(图累7-9奖C)。5/3旬/20竹2322图7-粥9铅企笔构造识的发展删阶段及洽应变状腾态示意垃图(上图乞)(据，霸198违3)A.页蚂岩的初退始压实猫阶段B厦.早期罚变形阶遍段;C纽奉.铅笔浅构造阶滋段，D众.为构生造应变盖轴图7-获10女铅笔构视造(据，迟198武1)(下骆图)5/促3/笔20短2323五、怨压力阔影构允造压力塑影构漆造是摩矿物跟生长欣线理纵的另适一种土表现鬼，常即产出恳于低午级变恋质岩界中。痛压力附影构缩慧造由款岩石己中相岸对刚杂性的换物体沸及其尾两侧房诚(严或四揭周)披在变仓形中申发育上的同乡丰构造炕纤维柴状结盖晶矿米物组厚成菊(图努7-受11贷)。点岩石像中作但为相端对刚永性的圆物体膝的有夜黄铁芽矿、蜓磁铁铲矿、唐还有星化石建、砾改石、防岩屑棋和变宝斑晶掀等。下变形讯一般剑不强止，只泳出现怖微破主裂、美波状督消光想、变缝形纹偶等。德核心忌物体偷两侧梳的结伟晶纤记维常立由石恋英、筐方解叨石、势云母漂或绿逝泥石颠等矿牺物组臂成便。5/偷3/湿20议2324在应力副作用下叼，这些流相对刚率性的物粘体在变遥形时将锤引起局竭部的不霸均匀应辽变，使拒其周围庸的韧性毙基质从乞相对刚盛性的物误体表面津拉开，艘形成低蓝压引张洞区，为趟矿物提捏供了生享长的场盼所。在奥压溶作号用下，淡基质中净易溶物守质从矿降物界面膨上发生铅溶解，臭并从受版压边界映向低压咸引张区盈运移，坡沿着最挖大拉伸百方向(通X轴)折生长成姜纤维状俘的影中锻矿物。墓纤维的鼠生长方感向随着申变形过奇程中最帮大拉伸埋轴方向录的变化迅而变化驼。因此幸，相对牺刚性的导物体两闯侧的影怜中矿物指的不同惭形状反伯映了不植同的应样变状态崇在挤压短变形或庸纯剪变吉形中，湿相对刚殃性的物寻体两侧炮的结晶沟纤维常出呈对称惯状(划图7-世11A蓄、B)舱。5/治3/粒20东2325图7折-1膊1办不桃同类醋型的违压力岛影(据A妄.Ni烧col所as，勺198嫩7)A.岂垂直匪核心枕矿钩哥表面迷的石两英纤部维;B.垂晚直核心谨矿物表刚面生长度的四组事石英纤革维;C.棋单斜隆对称锹的石星英纤韵维5/岭3/断20洁2326在单刷剪作菠用下私，随畜着非凶共轴帐的递凡进变导形;昆最大江主应跟变轴木(封X轴盏)发乱生偏贝转。滔因此隐，相掘对刚半性的栏物体母两侧彻的结妈晶纤伸维呈唇现出读单斜免对称受的形跪状。圣对黄庄铁矿槐晶体叙进行地旋转芦变形约模拟晴实验嫂结果左表明掠不对忘称的急影中泡矿物颗的结早晶纤裹维生申长情搅况随衔着剪耗切应侮变量鸭的大阔小呈雨有规榜律的振变化犬。因挎此，吼通过炕对压漂力影脉构造石中矿弱物结竖晶纤半维生启长方浆向的名测定佣，可齐以确异定变安形的追主应脂变轴揉方位转及其狸变化材。5/3只/20肺2327第三秧节惜线寺理的敬观察灾与研剑究在变古形岩丹石中额，除倡了次颤生的饼线状穴构造楼外;诱，还喉可能吃残存触原生掠的线凉状构最造，刷如砾蛋石的抵原生宾定向更排列渠、岩则浆岩螺的流江线等皱。因笨此，忧在野健外地哥质观捏察中拳，首刻先要暗区分劫原生算线理议和次抱生线易理。活在区羊分两榆者时塘，除尖在单贵个露断头上技注意尼研究惜线理楚的主占要特即征外喇，还滩要在女更大大范围裕内研圾究它蒙们展识布规脊律及糖其与裳其他于构造著的关宵系，谈这样则才能畏查明洪真成今因，结区分捷两类专线理榆。5/3管/20放2328确定了厨次生线鞋理后，拉还要根害据其基激本特征芦确定线家理的类怪型。线芝理在空裙间方位栗的确定撕是识别录线理类蹈型和确碧定它与鲜所属大搂构造几走何关系食的关键许。测量陡线理产爪状也同搁测量其俭他线状冷构造的永产状一彼样，量蔽度其指劲向、倾匪伏角、句侧伏向璃和侧伏住角。值得注傻意的是德，测量毅线理产前状时，遥切忌把肝任意露考头面上扔见到的抛相互平晋行的迹五线当作刊线理。炼线理只敏有在面甚理面上寻的线状紫迹线才六是真正累的线理若。如图崇7-1务2，只必是在面愈理面(梨S1)上壳看到慕的拉魄长矿歪物集努合体为的定势向排教列，兆才是灶真正铺的线径理，疤其他卡切面愉上的麦线状齿方向集或“贵长轴渴”定岩向排悄列，备都不扭是真礼正的牢线理粱。因迁此，言线理赖的测酿量一连定要周在与祥其伴教生的幻玉面理榜上进去行。5/3残/20屠2329图7秋-1口2拉颤长的围砾石祸所显肾示的余线理(据E夏.Cl昂oos套，19医46,鼠改编)只有在茧面理S1面上，板才能看畜到砾石迷的最长贫轴，其永他断面负上看到饥的都是决视伸长凝轴5/3示/20厨2330线理女还是特构造袍运动夺学的伏重要跌标志气之一踏。它蛇们既相能够贺指示炒构造唯变形拣中岩黑石物握质的顺运动挖方向挣，又边能用脊于分冒析构敞造变财形场架内岩骨石的上有限环应变孩状态朝。一昆般地哀，在稳挤压家、拉旧伸和缴压扁讨等情惠况下秃，构编造变时形中雀运动快学坐旦标系篮a、达b、鸡c轴据(锋图7扎-1季3)竭的方那位与炸应变闭椭球明体的测主应排变轴友X、供Y、冠Z轴忙(或移A、口B、会C轴虹)的陕方位逝一一勺对应纠，互膛为一哄致。业在这狭种情酸况下讯形成穷的拉型伸线偶理、睡矿物相生长桨线理堤等的贩方位巧既能软代表非变形荐岩石两中物追质的嘴运动辫方向惩，又棋能代搂表岩馆石有棒限应充变椭惠球体举的最宜大主奏应变杜轴-多-X乱轴的万方位雾;而谣石香次肠、凑窗棂托构造牙和皱略纹线什理等费的方绩位则怕代表避了岩把石有霜限应黄变椭稠球体优的中捡间应筹变主雅轴－抢Y轴左的方疲位。5/绪3/休20把2331图7-驴13哭运动好面的坐捎标系(据，察196亏7)a.迁在运暑动面装ab绑上，舞平行产运动疗方向b.齐在安运动宿面上能，垂马直于灾a轴图7因-1虫4缩慧单鞭剪作纤用下的俩运动朴学坐裹标系(A)未和应变棕椭球的允主应变绪轴(B温)5/3厌/20山2332但在简耀单剪切赚变形中朴两者并孔不完全蛙一致。跪因单剪弓变形中州剪切面缝是运动劝面(划图7-更14A父)，其扎上的剪适切方向隙为a轴降,b轴闸位于a烂b面上训，与a真轴垂直鸡，而单活剪变形否是旋转释变形，哈最大主朗应变轴决--X恢轴(或械A轴)眯和最小酬主应变序轴Z轴数(或C箱轴)随造着变形栗的进行纷而发生须旋转，仍与运动闹轴a轴吵和c轴协的方向咸完全不炊同。只码有中间朗主应变仙轴Y轴岛不变，药