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。5/26/20231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。5/26/20232二、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。5/26/20233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)5/26/20234三、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。5/26/20235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。5/26/20236

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)。5/26/20237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5/26/20238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。5/26/20239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)AB5/26/202310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)。5/26/202311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5/26/202312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5/26/202313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)。5/26/202314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5/26/202315二、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。5/26/202316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)5/26/202317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。5/26/202318三、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。5/26/202319图7-8硅质片岩中的石英棒(Q)(据G.WilsOn，1961)

5/26/202320四、森铅笔说构造铅笔构艰造是轻傻微变质吗的泥质污或粉砂雅质岩石稠中常见罢的使岩卸石劈成疫铅笔状侵长条的衫一种线寇状构造奔。根据殃铅笔构抹造的形这成作用叠，可分降为两类狐:①劈踢理与层灭理交切巩的结果如或剪切活面与层绘理交切团的结果挠;②成吉岩压实疼与顺层唯挤压变藏形共同喜作用的族结果。(1锁)交气切面拣的铅璃笔构螺造通常是体透入性供劈理面少或剪切栋面与层崖面相交杆而成。怒交面的捎铅笔构甚造常具洲有较规洗则的断牌面形状铁，平行朴于同期损褶皱的献褶轴。5/5客/20屡2321(2从)压嘉实与作变形惭共同诉作用甘下形中成的嫌铅笔详构造其形成孝过程如秒下:初愈始泥质栋和粉砂遣质沉积酬物在垂层直层面蛛的压实事作用下乱，随着矮沉积物适的压实口和孔隙紧水的排次逸，引烧起原始栋沉积物验的体积福损失，章形成单僵轴旋转姜扁球体浅型的应茂变(图帝7-9块A)。古在其后丈的构造崖变形中讽，由于熊平行层抱理的压挑缩及沿梅垂直方筝向的拉定伸，使烂岩石变翼形成单卷轴旋转零长球体弦型，其嗽应变椭相球体的喉轴值X蒸＞Y＝唱Z。这要时，片痛状、柱双状和针授状矿物近发生旋座转，顺亲X轴方圣向定向注排列，菊致使岩禾石顺X骄轴方向瘦易于劈润开。岩喇石可破初裂成大仙小不一屿的碎条纵，称作绘铅笔构仓造(图纸7-9葵C)。绵这种铅吉笔构造牵最主要亩的特征见是没有武面状构片造要素世，横截蚊面常呈点不规则剩的多边维形或弧坚形(图蜜7-1不0)，管其长轴驱虽平行喉于岩石苦中有限泛应变椭扫球体的其X轴方潮向，但认是又平混行于区右域构造权变形的港B轴方纯向(图种7-9改C)。5/5汉/20宿2322图7-应9铅肯笔构造迷的发展芝阶段及拍应变状庭态示意头图(上图挡)(据，星198冤3)A.页坦岩的初拖始压实燃阶段B怕.早期递变形阶炼段;C熟.铅笔聚构造阶捡段，D拐.为构叼造应变询轴图7-鄙10雹铅笔构残造(据脸，1打98剧1)(下着图)5/5帆/20狮2323五、根压力件影构啊造压力甘影构粥造是闹矿物高生长章线理絮的另厉一种换表现薄，常唯产出凶于低凉级变膜质岩殿中。轿压力葱影构灵造由福岩石悟中相蜻对刚歌性的粥物体景及其弄两侧赶(谎或四拖周)嗽在变踩形中祥发育签的同顺构造漏纤维返状结遣晶矿浸物组沙成颈(图床7-站11将)。桐岩石狼中作惜为相饰对刚袋性的绢物体遵的有例黄铁限矿、锅磁铁浴矿、叨还有沈化石欧、砾抖石、勿岩屑尽和变正斑晶燃等。炸变形屿一般倾不强妙，只腊出现既微破雪裂、朗波状历消光熄、变竿形纹恒等。颂核心子物体沿两侧柜的结贡晶纤勿维常等由石骗英、归方解虏石、眉云母浊或绿蓝泥石杏等矿泼物组涉成酸。5/裂5/返20榆2324在应力珍作用下缓，这些受相对刚渣性的物扑体在变祸形时将好引起局匪部的不则均匀应皮变，使叨其周围吓的韧性哀基质从父相对刚蝇性的物战体表面治拉开，梦形成低暗压引张候区，为矿矿物提泰供了生汤长的场糠所。在饱压溶作低用下，肿基质中量易溶物激质从矿册物界面凝上发生裙溶解，畅并从受朵压边界呼向低压翼引张区胳运移，连沿着最乐大拉伸谋方向(镜X轴)制生长成动纤维状该的影中粉矿物。乓纤维的桥生长方胖向随着邮变形过惩程中最燃大拉伸英轴方向丙的变化快而变化虎。因此输，相对案刚性的饲物体两挡侧的影赔中矿物季的不同炎形状反格映了不斗同的应匠变状态时在挤压厨变形或垄纯剪变掏形中，敲相对刚愤性的物负体两侧眠的结晶考纤维常旅呈对称赞状(拼图7-塔11A奇、B)丽。5/勒5/封20值2325图7量-1鄙1秋不缺同类疏型的返压力乡丰影(据A状.Ni版col护as，刺198惑7)A.柜垂直浊核心陶矿钩胀表面吼的石脖英纤绸维;B.垂胆直核心按矿物表广面生长宾的四组毫石英纤丢维;C.睡单斜布对称册的石臭英纤派维5/荣5/磨20系2326在单修剪作律用下肚，随做着非玻共轴乏的递馆进变说形;蹦最大燃主应骡变轴坐(虑X轴饼)发咱生偏艰转。陕因此吨，相垦对刚杂性的耻物体剥两侧雹的结辈晶纤独维呈浊现出班单斜拘对称不的形尊状。万对黄攀铁矿墙晶体软进行予旋转奶变形蜻模拟忽实验刘结果纤表明蜻不对绿称的孝影中无矿物爹的结倍晶纤牛维生蓝长情奏况随特着剪搂切应氏变量静的大粮小呈到有规猴律的饿变化虹。因戒此，滩通过哗对压泻力影音构造份中矿镜物结蔬晶纤昌维生吩长方胡向的季测定剑，可冈以确去定变欧形的串主应等变轴故方位隙及其似变化像。5/5雪/20映2327第三节孕线涛理的观谷察与研线究在变澡形岩厘石中增，除宿了次蛮生的嘴线状吉构造溪外;但，还谷可能争残存洞原生洗的线麦状构曲造，蹲如砾浇石的鸣原生乏定向送排列昌、岩秃浆岩博的流美线等灿。因映此，拜在野笔外地筋质观绿察中羽，首挣先要叹区分系原生掌线理抓和次惧生线定理。泛在区难分两因者时总，除剃在单纷个露状头上糊注意虎研究待线理后的主冰要特逢征外边，还听要在街更大稀范围领内研萄究它陕们展览布规具律及贱其与很其他叹构造重的关正系，够这样按才能何查明治真成僚因，园区分矛两类布线理委。5/深5/焰20之2328确定依了次持生线钟理后同，还周要根已据其播基本掠特征药确定凑线理同的类命型。菠线理邻在空同间方借位的纠确定遣是识窑别线迎理类谊型和珍确定皇它与叹所属情大构但造几稳何关松系的遇关键懒。测辩量线省理产您状也旷同测薯量其厚他线址状构给造的技产状诊一样术，量雅度其滨指向临、倾咸伏角树、侧父伏向思和侧棍伏角晒。值得坑注意油的是谨，测斯量线让理产蔑状时唐，切予忌把基任意猛露头扰面上猪见到散的相妙互平返行的伏迹线原当作忽线理速。线呜理只淘有在默面理闪面上规的线富状迹牲线才倒是真坐正的荐线理大。如订图7揭-1嗓2，吩只是蜘在面徐理面俱(S1)上郑看到隐的拉哥长矿末物集岩合体捧的定押向排匹列，半才是括真正赖的线寻理，惠其他炸切面云上的未线状级方向科或“璃长轴饭”定泄向排仓列，箭都不弹是真而正的恼线理咬。因慎此，葡线理吃的测吊量一额定要元在与写其伴弟生的模面理填上进惠行。5/杂5/险20撕2329图7买-1隆2拉盒长的脑砾石泛所显谣示的撞线理(据E蚁.Cl洽oos垃，19匆46,佣改编)只有在仍面理S1面上，田才能看珠到砾石容的最长男轴，其册他断面箭上看到情的都是探视伸长留轴5/催5/桃20薯2330线理还贺是构造债运动学闭的重要刺标志之队一。它额们既能剧够指示歼构造变锤形中岩麻石物质蓄的运动汇方向，宴又能用捐于分析纪构造变淹形场内吊岩石的朗有限应脑变状态胳。一般拴地，在保挤压、采拉伸和痒压扁等完情况下浆，构造卵变形中嗓运动学尘坐标系像a、b津、c轴陡(图勿7-1疗3)的夏方位与多应变椭难球体的狭主应变捧轴X、邻Y、Z愤轴(或碧A、B怕、C轴鄙)的方傻位一一维对应，彩互为一梁致。在福这种情圾况下形齐成的拉犬伸线理野、矿物福生长线呜理等的巴方位既更能代表挥变形岩匀石中物承质的运梳动方向悲，又能册代表岩警石有限阳应变椭纵球体的斗最大主乳应变轴懒--X屯轴的方甘位;而准石香肠戴、窗棂岭构造和辈皱纹线洞理等的叼方位则胖代表了谣岩石有首限应变叠椭球体姜的中间嘴应变主习轴－Y唯轴的方狮位。5/5呈/20蹈2331图7雅-1瞧3胜运健动面云的坐揪标系(据例，1慰96沫7)a.么在运呢动面很ab古上，才平行让运动狼方向b.犁在常运动灰面上萍，垂走直于棒a轴图7-爱14旷单剪芹作用下的运碎动学坐性标系(A僚)和懂应变球椭球打的主让应变狸轴(禾B)5/拆5/笨20演2332但在简爸单剪切慕变形中析两者并容不完全丹一致。丘因单剪雪变形中害剪切面笑是运动赔面(典图7-到14A全)，其读上的剪犬切方向福为a轴梨,b轴鼓位于a辨b面上倦，与a丹轴垂直京，而单伐剪变形伸是旋转凶变形，耳最大主帅应变轴惠--X甜轴(或味A轴)毛和最小捧主应变四轴Z轴翠(或C格轴)随虫着变形孝的进行浊而发生金旋转，累与运动灿轴a轴些和c轴希的方向据完全不望同。只嘴有中间高主应变锋轴Y轴娱不变，干并与a旷轴的方角位相一宴致。因乞此，在撕这种情穗况下形敢成的矿业物生长借线理和蜘拉伸线及理的方摔位只能缩慧代表岩低