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韧性剪切带的几何特征

韧性剪切带的几何特征

的有关信息介绍如下:

韧性剪切带的几何特征

1.韧性剪切带的规模

韧性剪切带是由两盘岩石限制的狭长线状强塑性变形带,它们的规模差别较大,微型的可在岩石薄片中观察到;小型者宽不过数厘米,长不过数米;中型的韧性剪切带宽数米至数百米,长可达数千米至数十千米;而大-巨型韧性剪切带,宽可达数十千米,延伸长达数百乃至上千千米,有些陆块或板块的边界即为韧性剪切带。韧性剪切带的位移距离相差也比较悬殊,从位移几个厘米到上百千米;一般来说它们的位移是与其规模大小成正比的。

韧性剪切带在其平面和剖面上的延伸产状是变化的,倾角有缓有陡,可以从水平至直立,这种变化与韧性剪切带的性质、发育构造部位和规模有关。从韧性剪切带两盘相对错动的关系,可分为正断层式韧性剪切带(或伸展型韧性剪切带)、逆断层式韧性剪切带(或挤压型韧性剪切带)、平移式韧性剪切带(或走滑型韧性剪切带)和顺层式韧性剪切带(图6-100)。

图6-100 韧性剪切带的基本类型

(据蔡学林,傅昭仁,1996)

2.韧性剪切带的组合型式

韧性剪切带常常是成群出现,尤其是一些大型韧性剪切带,它们是由一系列的次级韧性剪切带和夹于其中的相对弱变形岩块组合而成的。这些韧性剪切带在空间上呈一定的排布型式:

平列式 一系列韧性剪切带相互平行排列,它们的产状大致相同,剪切带之间为相对弱变形岩块(图6-101)。

斜列式 一系列走向基本一致的韧性剪切带之间首尾相接,斜列相错,呈雁列式排布,剪切带之间为相对弱变形岩块。

菱形网结式 一系列走向基本一致的韧性剪切带在延伸的过程中呈分而复合、合而复分的排列方式,其间夹持弱变形的岩块(图6-102)。

3.韧性剪切带的应变状态

Ramsay在讨论韧性剪切带的几何性质及其应变模型时,根据剪切带主要区段的构造特点,提出模式的两个边界条件:一为剪切带两边边界相互平行;二是切过剪切带任意剖面上的位移都相同。表现在岩石的有限应变方向和性质在横切过剪切带的各个剖面上是一致的。

按上述边界条件,Ramsay将韧性剪切带的应变场划分为以下几种几何类型:

(1)剪切带外两盘岩石未变形:①不均匀简单剪切(图6-103A);②不均匀体积变化(图6-103B);③不均匀简单剪切和不均匀体积变化之联合(图6-103C)。

(2)剪切带外两盘岩石受到均匀应变:①均匀应变与不均匀的简单剪切之联合(图6-103D);②均匀应变与不均匀的体积变化之联合(图6-103E);③均匀应变、不均匀的简单剪切和不均匀的体积变化之联合(图6-103F)。

图6-101 桐柏山北部平列式韧性剪切带

(据翟淳,1989)

4.简单剪切带的基本几何关系

各类剪切带的变形都是非均匀简单剪切。一个非均匀简单剪切可看做是若干个无限小的均匀剪切带的组合。因此,一个小的均匀简单剪切单元的应变特征是分析所有剪切带变形的基础,在分析均匀简单剪切单元的基本几何关系时,一般作如下假设:

(1)坐标的选择:设平行剪切方向为X轴,剪切面为XY面,Y轴垂直于X轴,Z轴垂直于XY面(图6-104A)。

(2)设应变椭球的三个应变轴为Xf、Yf和Zf,并且Xf≥Yf≥Zf,同时还假设Yf不变,即e2=0,作为平面应变分析,中间应变轴Yf包含在平行剪切带两边界的平面中。在XZ面上测得主应变轴Xf轴与X轴的夹角为θ′。

(3)设原先存在的平面标志层在XZ面上的迹线与X轴在变形前的夹角为α,变形后的夹角为α′。原单位半径的圆变为应变椭圆,其主轴沿Xf长度为1+el,而沿Zf的长度为1+e3。Xf的旋转角度ω=θ-θ′,γ为剪应变,ψ为角应变,d为平行X轴的位移距离。

在上述假设条件下,剪切带的基本几何关系可表示为:①γ=tanψ;②d=γ·z(此处z是小单元剪切带的宽度);③tan2θ′= ;④cotα′=cotα+γ。

以上表达式反映了剪切带内一些基本物理量间的关系,但这种分析是基于假设小均匀剪切应变单元。对于天然剪切带来说,剪切应变值γ是变化的,它在带的中心最高,边界处最低。因此,剪切带中各物理量的计算要复杂一些。