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认识几种显微变形构造现象

(2017-10-23 19:25:37)

岩矿鉴定工作之难,是因为可能会接触到很多不同的岩石类型以及地质现象,作为岩矿鉴定人员必须储备大量的岩石学以及地质基础知识才能准确识别镜下所见的各类岩石。然而,这可能还不够,因为岩石在漫长的地质历史时期会经受各种地质构造活动的影响或破坏,这些地质构造活动会在岩石或其中的矿物中留下一些“记录”,我们必须试着去识别这些“记录”。

认识显微布丁

在鉴定一批准噶尔盆地二叠系风城组岩石薄片时,曾看到岩石中长条状自生硬石膏沿中间断开成三段,但彼此又被类似绿泥石的粘土矿物所连接,形成类似“藕断丝连”的现象,当时不知道这一现象该如何解释,因为并不影响岩石的定名,也就没有再去研究它的成因。之后,在翻看胡玲等编著的《变形显微构造识别手册》时,看到一张照片与我看到的那种硬石膏的“藕断丝连”非常相似,仔细查看才知这是一种显微破裂现象,叫——显微布丁构造

据书中介绍,显微布丁构造的形成过程时:围绕着长轴状刚性物体的介质在韧性流动中会产生一个内部应力场,并可导致张性解理和布丁构造的形成,这就是纤维承载原理。在韧性共轴流动中,平行于伸展方向的长轴状刚性物质位于拉伸应力梯度最大值的中心位置,当拉伸应力达到该物质的抗张强度极限时就会被拉裂。这一过程不断重复就形成了显微布丁构造。

认识变形纹

在碎屑岩岩石薄片鉴定过程中,只要准确识别岩石中的碎屑组分及填隙物类型、岩石结构特征,就能对其进行准确定名,对岩石中碎屑颗粒内部的一些微小特征多不太在意。几年前,在编辑《鄂尔多斯西缘及外围盆地地质剖面图集》时,陇县侯家山半山坡看到一套砂岩,经野外观察及采样分析后发现:该段砂岩与已知的鄂尔多斯盆地内部任何一套砂岩地层都无法进行对比。鄂尔多斯盆地缺失志留系地层,起初我们怀疑:这也许是盆地西缘的志留纪沉积?在陇县侯家山砂岩之上山顶处李家山奥陶系之上出露厚度很薄的前人划分为上古生界的砂岩,但均未见煤系沉积和植物化石,缺乏可靠划分依据。在对侯家山砂岩和李家山上古生界砂岩进行镜下观察时发现,这两套砂岩中的石英碎屑内部均可见一种特殊现象:具规则定向排列的细纹及尘状包裹体。石英晶体在偏光显微镜下是没有双晶和解理的,只有裂理,而这种现象不可能是双晶,但也不是裂理。当时,对这种现象的解释一直没能找到答案。最近,在翻阅《变形显微构造识别手册》时发现了与这种现象类似的照片,书中称之为——变形纹。也许我们可以根据两套砂岩中的石英碎屑均具这种变形纹而确定其碎屑沉积物可能来自同一蚀源区。

变形纹是矿物晶体内细窄平直的或是长透镜状的薄纹层,厚约0.1~2μm,它一般不切穿矿物晶体,其折射率和双折射率与主晶略有不同,消光位与主晶稍有差异,偏移约1°~3°,在正交偏光镜下是类似聚片双晶一样相间消光的亮纹线,可以与带状消光带呈高角度相伴生,有时沿变形纹可以有呈面状排列的气泡或小包裹体,这时又叫勃姆纹。变形纹在石英中最为常见,有时在斜长石、辉石和橄榄石中也能见到。变形纹是一种比较复杂的变形显微构造现象,主要由晶内位错滑移产生,是岩石塑性变形的标志之一。

认识机械双晶

首先让我们了解几个相关概念:位错:是晶体格架结点原子排列周期被破坏的线缺陷,也是晶体内部的不平衡部位。它是由于晶格发生并未贯穿整体的局部相对滑移,因而导致在滑移面的终止线(称为位错线)上产生原子错乱排布的现象。位错既可以是直线,也可以是曲线。位错运动:在外部应力的持续作用下,或者随着温度的升高,晶体内部位错会随着自由能增加而发生运动,并组织起来形成各种不同的位错亚构造。位错运动是位错增殖和形成各种位错亚构造并导致晶体变形的主要途径。位错运动有两种主要方式,即位错滑移与位错攀移。在剪应力作用下,原子发生位错是在包含其伯格斯矢量的平面上运动,位错在晶体内沿着滑移面不运动称为位错滑移。位错滑移的运动方式类似蠕虫爬行,是沿着滑移逐步传播、移动的。

岩石的变形是通过晶体内部晶格结构调整或晶内变形来实现的,由位错的运动、增殖与组织过程完成。晶体塑性变形过程包括位错滑移、动态恢复与动态重结晶作用过程。

我们已经知道,在应力作用下,晶体内位错沿着特定滑移系滑移的结果使得矿物形态发生改变,但内部的晶胞却几乎未变形。对于特定的矿物类型如石英、长石、方解石和橄榄石等,其内部滑移系常常有多个,而且在不同温度和压力等环境条件下,同种矿物晶体内部各种滑移系的作用有所差异。位错滑移主要有两组表现形式:平移滑移和双晶滑移。双晶滑移:晶内滑移时,晶体的一部分相对另一部分滑移的距离为单位晶格的非倍数。在双晶滑移中,角剪切应变是恒定的,它的大小严格地为双晶的几何要素所决定。双晶滑移的结果是造成了相对位移的两侧晶体以滑移面为对称面成镜像对称。由于双晶部分与非双晶部分在物理性质上的不连续,显微镜下便出现机械双晶纹机械双晶是矿物晶体变形的一种很重要的产物,是鉴别岩石变形及推断岩石变形条件的重要依据之一。

认识几种显微变形构造现象1 、《变形显微构造手册》中的照片3-027,蓝闪石布丁,后期有次生纤维状新晶生成 单偏光

 

认识几种显微变形构造现象
2、《变形显微构造手册》中的照片3-026,蓝闪石片岩中的蓝闪石(Gln)布丁构造  
正交偏光

认识几种显微变形构造现象
3、《变形显微构造手册》中的照片3-028,石英岩中的电气石(Tur)布丁   正交偏光

认识几种显微变形构造现象
4、《变形显微构造手册》中的照片3-029,长英质糜棱岩中的金红石布丁构造  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
5、《变形显微构造手册》中的照片3-030,长英质糜棱岩中的榍石布丁构造  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
6、《变形显微构造手册》中的照片3-025,片岩中石英(Qtz)斑晶布丁构造  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
7、这是在含硅质含云凝灰岩中看到的角闪石显微布丁,与照片1中的非常相似,布丁之间也有次生纤维状新晶生成 (单偏光)

认识几种显微变形构造现象
8、与照片7同视域正交偏光照片

认识几种显微变形构造现象
9、这是在另一块含硅硼钠石碳酸盐质凝灰岩中看到的角闪石显微布丁,具后期次生纤维状新晶(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
10、这是在凝灰质碳钠镁石盐岩中的看到的硬石膏显微布丁,似“藕断丝连”部分硬石膏具穿插双晶(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
11、为照片10的同视域正交偏光照片,硬石膏显微布丁之间被后期次生纤维状新矿物所连接(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
12、为照片10的局部放大特征(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
13、为照片10的局部放大特征(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
14、为照片10的局部放大特征(单偏光)

认识几种显微变形构造现象                                                                       15、为照片14的同视域正交偏光照片 

 

认识几种显微变形构造现象
16、含碳钠钙石凝灰质碳钠镁石盐岩中的硬石膏显微布丁,硬石膏布丁呈断续状分布
(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
17、为照片16的同视域正交偏光照片

认识几种显微变形构造现象
18、《变形显微构造手册》中的照片3-049,石英(Qtz)变形纹  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
19、《变形显微构造手册》中的照片3-050,石英(Qtz)变形带  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
20、《变形显微构造手册》中的照片3-051,石英(Qtz)两组变形纹  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
21、《变形显微构造手册》中的照片3-052,石英(Qtz)两组变形纹  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
22、侯家山砂岩中石英碎屑普遍具变形纹(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
23、侯家山中石英碎屑具变形纹(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
24、侯家山砂岩中石英碎屑变形纹放大后特征(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
25、侯家山砂岩中石英的变形纹特征(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
26、侯家山砂岩中石英碎屑具变形纹(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
27、侯家山砂岩中石英碎屑具变形纹(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
28、侯家山砂岩中变形纹放大后特征(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象

 

 

29、李家坡石炭系砂岩中石英碎屑具变形纹(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
30、李家坡石炭系砂岩中石英碎屑状的变形纹特征(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
31、李家坡石炭系砂岩中石英碎屑变形纹放大后特征(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
32、《变形显微构造手册》中的照片3-055,大理岩中方解石(Cal)细薄式机械双晶纹 
 正交偏光

认识几种显微变形构造现象
33、《变形显微构造手册》中的照片3-056,大理岩中方解石(Cal)两组细薄式机械双晶  
 正交偏光

认识几种显微变形构造现象
34、《变形显微构造手册》中的照片3-058,方解石(Cal)粗厚式机械双晶  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
35、《变形显微构造手册》中的照片3-057,方解石(Cal)粗厚式不连续机械双晶及亚颗粒旋转重结晶(左侧和下方)  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
36、《变形显微构造手册》中的照片3-066,单斜辉石(Cpx)机械双晶  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
37、《变形显微构造手册》中的照片3-064,单斜辉石(Cpx)机械双晶  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
38、《变形显微构造手册》中的照片3-065,单斜辉石(Cpx)机械双晶  正交偏光

认识几种显微变形构造现象
39、硅硼钠石盐岩中可见部分硅硼钠石晶体具机械双晶(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
40、晶粒镶嵌状硅硼钠石中,部分硅硼钠石晶体具机械双晶及晶内裂隙(单偏光)

认识几种显微变形构造现象
41、为照片40的同视域正交偏光照片

认识几种显微变形构造现象
42、粗-巨粒岩屑质松散沉积物中的方解石具机械双晶(正交偏光)

认识几种显微变形构造现象
43、 充填于裂缝内的粗大方解石晶体具机械双晶(单偏光)

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