矿物岩石地球化学通报  2016, Vol. 35 Issue (2): 403-403   PDF    
大地的脚印
嵇少丞

地球表层的岩石圈分成许多大小不同的地块,地块之间“分久必合、合久必分”,“分”就是相互逐渐远离,先形成裂谷,后来裂谷越来越宽,先变为海,再变成洋。“合”就是彼此汇聚,原先两个地块之间存在的海消失了,地块发生碰撞,之后还要继续挤压缩短,形成高山高原。例如,印度大陆在碰上亚洲大陆之后,还继续向北运移挤插了2000多公里,极其惊人。

在漫长的地史中,每个地块都有独自运移的轨迹,大地运动的脚印隐藏在断裂带里,不轻易露脸。构造地质学家就是要从那些隐蔽于岩石中的系列脚印,侦查出大地运移的轨迹。

大地运移的轨迹就是矿物或岩块的拉伸线理,据其形成的温度又可分为冷线理和热线理。冷线理又叫擦痕,发育于脆性断层面上,是断层两侧地块相互运动的矢量方向,亦是地块相互摩擦的痕迹。在擦痕方向上,低温矿物如方解石、绿泥石、蛇纹石、石英等,生成为纤维状。有时候,在含铁岩石的断层面上,摩擦面光得像镜面,照见人,这样面叫摩擦镜面。不过,地块运动在镜面上总是划出一道道彼此平行的痕迹。构造地质学家通过断层面与擦痕的系统研究,就可以知道断层运动的旋向、鉴定断层的性质、造成断层运动的应力场性质。


断层面上的擦痕,此为斜冲断层
(Mautter M老师的照片)

热线理是在相对较高温度下、韧性变形域内形成的,平行于有限应变椭球的长轴方向。例如,原先岩石内的球形颗粒或岩块经塑性变形之后变为椭球体,该椭球体有三个轴,分别是XYZ,按其长度,X>Y>ZX方向就是岩石内部矿物或岩块的拉伸线理方向。在野外考察时,构造地质学家就是要测量拉伸线理及其所在面(即面理)的产状(方向与倾角)。拉伸线理出现在韧性剪切带内,代表剪切内物质流动的方向。

在上帝(大自然)手中,岩石就像山西饭店师傅手中的拉面,越拉越长,越拉越细……线理就是一根一根长长的面条。

例如,在云南的哀牢山和高黎贡山,矿物或岩块拉张线理的方向基本平行于山链走向。上地幔中矿物的拉张线理方向也是基本上平行于地表山链的走向,说明在世界上许多巨型山链的山根中,物质流动是侧向水平进行的,这是从前人们没有预料到的。

原来,岩石中的矿物或岩块的拉伸线理就是地块运移留下来“脚印”。


断层面上的擦痕,此为右旋走滑-斜冲断层


断层面上的擦痕


断层摩擦镜面上的擦痕


岩石中韧性变形形成的拉伸线理

(笔者撰写了文字,全部插图照片来自网络,特此致谢!该系列出书时将全部采用笔者自己的照片)。