石香肠构造
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发布时间：2022-04-23 04:19
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时间：2023-08-19 10:09
1.概念及研究意义
不同岩性相间的岩层，相互具有较大的韧性差（如能干岩层与非能干岩层），受到垂直层挤压，能干岩层被分割成一系列彼此平行排列的拉长体（如透镜体，枕块状等），这样的构造称为石香肠构造，也称为布丁构造（boudinage），是高级变质地区十分常见的构造形迹。岩层在拉伸条件下，能干岩层与非能干岩层相间岩石组合中，软弱岩层首先出现顺层剪切流动，在流动过程中对较强硬岩层摩擦拉伸，导致能干岩层断裂拉开，甚至出现漂移，形成各种石香肠，石香肠块段再进一步漂移发展成构造透镜体。随着断裂的出现，周围软弱岩层楔入，形成石香肠断块之间褶皱或楔入岩脉。同时，从石香肠内分泌出来的活动性化学成分，迁移并聚集在低压断裂空间。
长期以来，石香肠构造一直认为其石香肠块断的延伸平行褶皱轴而被视为一种b线理。但是随着*地壳和岩石圈构造动力学研究的进展，认为石香肠构造不仅是褶皱的从属构造，也是韧性剪切带内重要成员，其运动学意义更在于它的顺层拉伸。石香肠化的过程实际上是断裂，褶皱及侵位活动的有机组合过程。其更重大意义已被公认为是研究地壳层圈运动的天然模型，香肠块断之间的结合部，可以比拟为上下流层楔入和岩石发生混合演化作用的主要场所。
2.石香肠构造类型
石香肠类型和几何形态复杂多样，取决于岩层的原始特点，岩层之间的韧性差，构造变形机制和变形环境。马杏垣（1965）、傅昭仁等（1996）将地壳浅部构造层次上的石香肠构造划分为张裂型、剪裂型、黏滞型和褶皱型四大类。Ramsay（1967）在论述韧性介质中能干岩层可能发育的地质构造时指出：岩层各方向都受伸张应变场，形成巧克力块状石香肠构造，只发育一组长轴与主应变轴垂直的b型石香肠；如果岩层各方向都受到收缩应变场，岩层发生褶皱和揉皱。在递进简单剪切变形场中，不同产状岩层和岩脉将发生复杂的变形（Passchier等，1990），变形增强不同方向的岩层和岩脉均可旋转到以拉伸为主导的应变区域，使石香肠和褶皱石香肠的长轴与a型褶皱长轴平行，形成a型石香肠。
高级变质岩经历了复杂多期变形变质作用改造，同时伴随部分熔融、交代混合和新生浅色脉体侵入，造成石香肠构造类型的复杂性。Ghosh等（1999）根据石香肠成分和几何形态特征，将高级区条带状片麻岩中石香肠构造分为：单层、多层、复合、核幔、阴影和叶理等类型。
（1）单层石香肠是一种典型的类型，由单层强硬的斜长角闪岩层构成，两边为长英质片麻岩（图3-2-3a）。单层石香肠多数由伸展破裂形成。
（2）多层石香肠出现在作为一体的多层岩层中，由斜长角闪岩条带与长英质片麻岩交替构成，单个斜长角闪岩层并没有发生石香肠化（图3-2-3b，3-2-4）。构成多层石香肠成分和形态十分复杂，它们可以是原始多层岩层构成，也可以是由强硬岩层构成的同斜褶皱再变形构成（图3-2-4）。所以在大多数情况下，多层石香肠构造是多期变形产物。
（3）核幔石香肠，含有一个相对强硬岩层构成核部（图3-2-3c），以及相对软弱岩层的幔部，核部的最大厚度比幔部小得多，外部层或叶理面向两个石香肠带之间弯曲，在分离带的两侧形成反方向弯曲褶皱，离开分离带弯曲褶皱的弯曲率和幅度迅速减小。
图3-2-3 石香肠构造类型
（据Kghosh，1999）
（4）阴影石香肠，是角闪质的早期组分不再能够识别，现在石香肠被大部分由浅色物质表现出来，典型石香肠构造具有桶状形态，分离带保存有充填伟晶岩脉和弯曲褶皱。
（5）复合石香肠（图3-2-3d），它们是由两个或更多个不同世代石香肠套合构成，规模相对比较大。复合石香肠发育在具有不同次序石香肠多层岩层中，在单层内发育小石香肠，一套岩层出现大规模的石香肠，小的石香肠是厚的多层岩层中更大石香肠的一部分。
图3-2-4 在高级变质条带状片麻岩中一些多层石香肠构造
（据Kghosh，1999）
复合石香肠的最简单类型是显示在两个或更多单个岩层的小的石香肠，更小的石香肠套嵌在大的石香肠内部（图3-2-5）。在大多数高级区，复合石香肠几何形态更复杂。复合石香肠中石香肠化岩层可能是很厚的，由于浅色体的侵入，把一个厚层单元可以分成另一个很薄层的单元。同斜褶皱使复合石香肠中的一个平直石香肠化岩层可以重复出现多次。复合石香肠是大量新生脉体侵入地方，长英质新体不仅沿着不同次序石香肠分离带侵入，而且在石香肠内部也侵入这种浅色扩散的团块。复合石香肠的规模从几厘米到几米。大的复合石香肠只有通过填图确定，一般只有几个次序套合复合石香肠。
图3-2-5 条带状片麻岩中复合石香肠构造
（据Kghosh，1999）
（6）叶理石香肠构造，发育在强叶理化岩石中，石香肠与围岩之间没有明显岩性差（图3-2-3e），在形态上叶理石香肠可以是对称或非对称的，分离带被粗粒未遭受片理化浅色岩石充填。在平行层缩短过程中，这些在平行叶理域力学特点的明显差别，导致大量片理小规模弯曲褶皱形成，同样在垂直叶理挤压，也可能导致叶理石香肠的形成。
3.石香肠的几何形态
在横截面上石香肠构造显示出各种各样的形态，例如，矩形、透镜状、鱼头形状和梯形。矩形石香肠经历了必要破裂，没有显著石香肠化后的塑性变形。鱼头形石香肠是由垂直岩层压缩作用形成的，包裹了部分结状伟晶岩，遭受了石香肠后塑性流动变形。透镜状石香肠具有尖细边界，在细颈化之后在分离带中充填薄的伟晶岩遭受了石香肠化。在大多数情况下，石香肠裂隙产生早于和平行层纵向伸展变形。能干岩层行为不仅随着时间改变，同时在空间从一个域到其他域也出现了明显差异。
石香肠的几何形态特征不仅受到物体力学性质的影响，而且也受变形*影响和递进变形作用改造有关。垂直岩层压缩和平行岩层缩短分别形成鱼嘴状石香肠和梯形石香肠构造（图3-2-6）。在石香肠化开始之后，根据石香肠自身强度，石香肠化岩层总的伸展量部分是由石香肠拉长实现，部分是由分离带宽度增加实现。石香肠分离伴随石香肠平行层的拉伸，非能干围岩的流动引起了石香肠外部拉伸强于内部，这就是鱼嘴形石香肠形成的主要原因。梯形石香肠是平行层收缩变形的产物，其形成不仅要求在后期变形过程中石香肠化层的缩短，同时能干层与围岩之间的强度差减小，所以平行层缩短，可以把围岩物质从分离带中挤出。正如鱼嘴形石香肠，围岩物质流动拖动石香肠侧向边界流动，但是与鱼头形石香肠不同的是火焰状物质是在横穿层的侧向伸出。
图3-2-6 鱼嘴状和梯形石香肠构造
（据Kghosh，1999）
如果在变形过程中面积有变化，或者体积变化，无论是平面应变或非平面应变，能干岩层或岩脉都可能先伸长，形成石香肠构造，然后缩短发生褶皱。这种变形序列有时可能产生缩短的或褶皱的石香肠（图3-2-7）。然而，如果面积没有变化，那么缩短的石香肠只有可能通过多期变形而形成。因此，必须注意任何缩短石香肠的产状，确定它们的形成是否与露头平面上面积改变有关。缩短石香肠可能作为多期变形历史的局部性标志。
4.石香肠结点上浅色脉体
图3-2-7 两类缩短的石香肠
（据Passchier等，1992）
a—如果原来的石香肠是相对等轴的，则缩短成准球形石香肠；b—如果原来的石香肠是矩形的，则可能产生“叠瓦”状构造或褶皱石香肠
石香肠构造是高级变质岩中最重要的构造要素之一，广泛发育在各种类型的岩石中，其形态和物质组成不仅反映了变形机制、构造环境等方面特征，同时还提供区域构造变形演化的信息。因此，在对其产状、空间分布、及与其他构造要素之间关系进行详细观察和研究的同时，还应对石香肠的物质组成和其结点浅色体进行详细研究。
一般情况下构成石香肠的主要是能干性的暗色基性岩层，如斜长角闪岩层等，其周围为非能干性的长英质片麻岩。充填在香肠结点间的主要为浅色脉体，如伟晶岩，石英脉和方解石脉等，它们的粒度粗，比石香肠和周围的片麻岩大一个数量级。结点的浅色体或是同构造分异的物质或是同构造的流体，简单地充填在两个石香肠之间的裂隙中（图3-2-8a），也可以呈狭窄的横向脉体延伸至周围片麻岩中（图3-2-8b），或在两个相邻石香肠向内侧边部弯曲的卵形体（图3-2-8c），或在两个石香肠之间呈一个细线，或者在两个石香肠之间被拉成哑铃形（图3-2-8d）。结点浅色体也经常沿基性斜长角闪岩石香肠周围片麻岩与之间接触带延伸。有时结点上浅色体作为平行脉体延伸至石香肠内部（图3-2-8f），最终的构造相似前人所描述的蜘蛛构造。在某些地方，来自分离带伟晶岩舌形体被完全环绕（图3-2-8g）。
图3-2-8 结点浅色体的几何形态
（据Kghosh，1999）
此外，结点浅色体充填，使石香肠附近片麻岩物质向分离带弯曲，产生顺层伸展变形。因此，较大的石香肠分离引起在分离带附近局部薄层能干层产生次级石香肠化。结点浅色体是同构造产物，它们对确定构造变形年代、变形环境和变形机制提供了重要信息。
5.褶皱与石香肠关系
图3-2-9 在非共轴流动的情况下不同方位岩层变形
具有不同流变学特征的岩层或岩脉（a），有可能形成具无根褶皱、石香肠构造，甚至是变薄了但仍然保持完整的和貌似未变形的岩层（b和c）。因此，（c）中所示的组构可以是一期强烈变形产生的，没有必要认为是多期变形或侵入作用的结果
一般认为褶皱作用与区域缩短有关，而石香肠化则与区域伸展有关。事实上任何类型的流动都包含了伸展域和挤压域，石香肠和褶皱可以同时在不同定向的岩层或岩脉中发育（图3-2-9）。石香肠主要形成在这两种情况下：一种是因强度差异而形成于某一种特殊成分的岩层中，另一种是由于拉伸强度各向异性而形成于强面理化的岩石中。在高级片麻岩中，石香肠的颈部往往被原地派生或异地迁移来的部分熔融物质呈囊状充填。褶皱可以由强硬岩层的弯曲而形成，也可以由岩层为适应非共轴流动发生转动而形成，如鞘褶皱的形成。因此，鞘褶皱甚至不一定在流动的缩短区域就可以形成。片麻岩中岩层的褶皱通常是“相似型”，属于Ramsay（1967）分类中的1c型、2型或3型。除非在像云母片岩那样强烈各向异性的岩石中，膝折或尖顶褶皱一般是不发育的。
在高应变区，成分类似但定向不同的岩层或岩脉，尽管发育了褶皱或石香肠，仍然会转动为互相平行，从而形成可以包含褶皱或石香肠化的彼此大致平行的岩层。这种情况在剪切带中是经常见到的。在非共轴流动条件下持续伸展变形时，成分不同但原来就彼此平行的岩层或岩脉，也可以产生类似的构造。强度明显高于围岩的岩层，可能只发育石香肠构造，而那些没有强度差的岩层伸展时，则不发育宏观构造。与围岩强度差别中等的岩层，伸展中可能发生鞘褶皱。这种鞘褶皱又有可能通过石香肠化而形成无根褶皱。成列的褶皱，以及孤立的或无根的褶皱在片麻岩中是广泛发育的。
很显然，在高级片麻岩区中褶皱和石香肠对于在野外确定变形事件的次序是很有价值的，但是人们通常希望从这一构造中得到更多的信息，为此必须对褶皱和石香肠构造的轴和轴面的定向进行详细的分析，并且要注意参与变形的岩石类型，此外，岩脉的相对年龄也是很重要的，因为其中某些可能早于或晚于这一变形序列。在许多情况下，还可能存在着复杂的叠加关系。
