辉绿岩脉的 “ 章法 ” 张晨
本次实习,我们总共跑了 8 条教学路线, 1 条自主路 线,两天实测剖面, 6 天自主填图,期间看到了三大 岩类给我们创造的 “ 盖浇饭 ”—— 怎一句纷繁复杂了得! 当我们纠结于砂岩与岩浆岩的识别,苦恼于岩性的 混乱时,黑漆漆的辉绿岩是不是给我们增添了一份 信心和喜悦呢 —— 终于看到一类确定认识的岩石 了!! 对于这些很好认的、一般呈脉状出现的基性岩,我 们是否感叹过:这辉绿岩君咋这么扭曲蜿蜒的,左 插一条,又穿一线的,毫无章法可言 …… 参考记录本,我将我们这 10 多天的在各个地区看到 的辉绿岩脉的走向整理出来,蓦地的发现:本地区 的辉绿岩还是有一定规律可循的 众里寻他千百度
海滨公园路线 脉体走向: 346° 脉体走向: 12°
夹山路线 常州沟组顶部 一组风化严重的辉绿岩脉 与地层接触面的产状: 83° ∠ 75° , 可以推知走向 353° (近南北向) 依稀可见辉绿结 构(长石格架)
龙回头海滨路线 辉绿岩脉走向 305° 、 318° 、 310° 、 320° ,平 均为 313° (近北西向) 辉绿岩脉走向 ( 1 ) 0° 、 355° 、 350° 、 340° ( 2 ) 348° ,( 1 )最终 与( 2 )平行(近南北向) 辉绿岩脉与地层接触面 产状 278° ∠ 51° ,走向 8° (近南北向) 延伸之海里的走向 310° 、 300° 、平均 305° (近北 西向)
台里海滩路线 台里海滩的辉绿岩主要 呈现两种状态: 张性环境,三组近南北的 岩脉,走向分别是 340° 、 350° 、 350° ; 348° 、 352° 、 345° (两组测量) 非张性环境,我观察到 6 组近北西向的岩脉,走向 分别为:① 314° 、 318° ; ② 295° ;③ 304° ;④ 332° ;⑤ 316° 、 314° (这两组最终交合); ⑥ 325°
草白岭路线 观察到 3 组岩脉,侧得其与 层面接触面的产状分别为 100° ∠ 70° 、 91° ∠ 70° 、 95° ∠ 85° ,走向大致为 10° 、 1° 、 5° (近南北向)
望海寺自主路线
本条路线观察到多组岩脉,大致按地理位置分为三处: 山脊以西: 14° 、 20° 、 14° (近南北向) 山脊以东南端: 南侧:脉体与层面接触面产状为 310° ∠ 66° 、 330° ∠ 72° 、 300° ∠ 58° ,走向大致为 40° 、 60° 、 30° 、平均约 为 43° (近北东向) 北侧:脉体与层面接触面产状为 220° ∠ 65° 、 225° ∠ 47° 、 224° ∠ 56° 、 235° ∠ 65° 、 226° ∠ 53° 、 220° ∠ 55° , 走向大致为 310° 、 315° 、 314° 、 325° 、 316° 、 310° ,平均 约为 315° (近北西向) 山脊以东北端:脉体发生弯曲、错移,测得两组与层面接 触面产状为 250° ∠ 58° 、 315° ∠ 51° ,一个走向为 340° (近 南北向),一个走向为 45° (近北东向)
数据统计
走向玫瑰花图
推断与分析: 从上述路线的辉绿岩脉的相关数据, 我们不难发现辉绿岩的走向大致有 如下三个方向: 近南北 340°—20° 近北西向 295°—332° 近北东向 30°—60° 如,台里地区近南北向脉体发育较 粗大、完整,北西向的脉体大多细 小,且多尖灭现象,可推测可能南 北向为张性环境,为张裂隙,北西 为剪裂隙,为右旋走滑,。 N
台里的一组非张性的 右旋走滑,走向约为 305° ,很好地验证了 之前的推论,辉绿岩 脉指示了当时的主压 应力场为南北向,南 北挤压东西拉张,与 之相生可能发育北东、 北西向走滑。 验证推论:
从辉绿岩脉推测出当时的主压应 力场为南北向,那么这个 “ 当时 ” 指是什么构造期呢?这个主压应 力是谁提供的呢? 辉绿岩为深源玄武质岩浆向地壳 浅部侵入结晶形成,可能来自洋 中脊或者地幔柱 联想到宋老师提到的中生代华北 地台的 “ 活化 ” (地壳减薄,山根垮塌,地幔 物质上涌) 发散:
中生代的构造演化 三叠纪中期,联 合的泛大陆达到 了鼎盛时期。三 叠纪末的印支运 动导致古特提斯 洋的封闭和新特 提斯洋的扩张。 联合泛大陆开始 出现开裂的迹象。 环太平洋带从晚 三叠世开始活动。
欧亚大陆在三叠纪末发生 顺时针方向的旋转,使其 与冈瓦纳大陆之间在西段 发生拉张,形成了新特提 斯洋。而东段发生挤压形 成了印支褶皱带。
问题与解释 三叠纪末,太平洋板块开始活动,向亚洲大陆俯冲, 且倾角比较陡峻,地壳运动十分强烈,断裂活动特别 发育,并伴随大规模火山喷发、岩浆侵入。 从图上可以看到,当时的 North China 受到东部的太 平洋板块的挤压,方向大致东北,并不是南北向的挤 压方向,为什么不一致呢?错在哪里呢? 查阅资料,联系当时的古地磁场,我找到了一个可以 说的过去的解释:即由于当时的磁北方向较今天东偏 30 度左右,因此当时的主应力方向也较今天东偏 30 度左右。 (印支期地应力的主应力方向,按今天的方向来说,在中国 大部分地区近似北南走向,仅云南西南角为与金沙江带和澜沧江带近似垂 直的东西走向。)
延伸与扩展 —— 另一个故事的开端 图上可以看到在一条主破裂带上发育了 一系列的微破裂面(走向 15° ),这些 微破裂面继续发育,可以形成大的破裂 面( 348° ) 图下可以看到辉绿岩脉上发育一系列张 破裂( 336° ) 从发育先后关系上可以看到,这组 340° 左右的张裂隙发育在脉体侵位后,大 致推测主压应力方向变为北西 - 南东向
随着印度板块北漂,印度板块与欧亚板块碰撞 挤压作用日益明显,东亚构造体制发生了重大 转换,西伯利亚板块向南、太平洋板块向西、 印度板块向北东同时向中朝板块汇聚,形成了 以陆内俯冲和陆内多向造山为特征的 “ 东亚汇聚 ” 构造体系。 在印支期 (250 ~ 220Ma )中国东部上升为高原 (5000 ~ 6000m), 西部为特提斯海, 构成东高西低的地貌景观。大约在 160 ~ 150Ma 前后, 亚洲东部岩石圈发生巨量减薄, 山根垮塌, 导致软流圈地幔侧向上涌补 偿, 形成巨量的火山岩和花岗岩, 致使太平洋板块、西伯利亚板块和印度洋 板块向东亚大陆汇流, 出现了太平洋板块俯冲和最早的洋中脊扩张。(董 树文《论东亚大陆的构造翘变 —— 燕山运动的全球意义 》) 而这一段故事的讲述,就需要我们对脉体定年、 寻找其它的岩脉以及其他的断裂、断层等素材, 来编排这个故事,未完待续 ……
从简单入手,为复杂断裂的判别提供方向 辉绿岩脉易识别,较容易推断当时的应力方向 点 线 面 构造点 区域的构造面 地球的构造体 现象 结论 验证 结论与已有知识相符: OK 结论与已有知识有出入:问题在哪里 如何解释 可以解释: OK 不可解释:寻找更多证据 —> 新结论 现象 原因、机制 推演( What Why How ) 脉体侵位 可能与当地应力场有关 应力场哪里来的 地球历史上的板块运动 产生什么样的应力 发育什么样的构造现象 初期设想 能否对 应? (时代, 方向等)
昨晚和宋老师发 ,突然发现逻辑出现了 严重的漏洞,基性岩脉的时代的不确定性: 龙回头:可看到,辉绿岩脉穿切了海房沟组砾 岩层,可推测龙回头的岩脉侵入不会早于中侏 罗纪的海房沟组 草白岭:岩脉的年龄可能与杨杖子-草白岭一 带花岗岩的形成时代相近( 180 - 190 Ma ,吴 福元等) 台里:时代推测可能为太平洋板块活动期的, 尚需室内定年工作 夹山:从地层序列和地理位置,推测与龙回头 一致,尚待研究 望海寺:岩脉侵入不同岩性岩层,产状一般会 发生变化,尤其在砂岩层中,会受层理的影响, 仅从绥中的侵入关系以及优选走向,推测为南 北主压应力向,可能与台里同期,尚待研究 海滨公园:杂岩体,尚待定年研究 错误之处: 构造时代的的不 确定性!!
我最初的目的本想综合形兴城地区的辉绿岩脉出露,发现其 “ 章 法 ” ,找出优选方位,指示应力场方向,为以后的断裂判断提供 辅助 但是,在做报告的过程中,我发现思维过程上存在着链条上的 “ 断线 ” :野外总结得出的结论与发散之间缺少了关键性的一环: 时代的确定,缺少了这关键的一步,只是根据 “ 我认为 ” 就将它往 中生代上的帽子上扣,是不严谨的 这个思路上的严重漏洞,为我在这个课题上的研究提供了一个方 向性 —— 通过对辉绿岩脉的定年,探索其时代的序列性与我观测 到应力场方向的序列性是否能取得一致,进而为我的发散 —— 应 力的来源提供一个依据 由于时间关系,我将这个失败的报告展示出来,此时我的目的已 经变成我在研究过程中的一个思维过程的表达,对于这样的一套 研究方法,希望老师能够给予指正,为我日后的科研道路增添一 份经验与指导 失败中的收获
季老师问过,在实习结束时,问自己一句:你还喜欢地质吗? 我的回答是:我不知道。 说我对地质的热情依旧像之前一样,那么一定是假的。 很苦,真的,摔了几跤,面朝天的,背朝天的,磕破了腿,晒脱了皮,娇气如我, 眼泪汪汪。 但是,规定的实习路线,我走下来了,摔了,爬起来,拍拍灰,继续往前。 期间也想过放弃,但是,看到老师们,我没有理由:宋老师那么大的年龄,牤牛 山依旧上的;本以为离队回京的吴老师,还是回到我们的队伍;我们的指挥将季 老师,实习路上,挂个毛巾前后奔波;临走前的江老师,鼓励我们:你们这一组, 不错,加油干;李老师会一步一步地把不敢下山的我带下去;孙老师会坚持到去 贵州前才离开了我们团队;看似爬山不太行的许老师,每天在车上都能看到他的 身影;自主实习比我们还认真的何老师,小红本上一定记下了不少宝贝呢 …… 当然,有苦,也有甜。团队,真的很温暖:拉剖面失误了,魏强会不犹豫的跑回 原地,重新开始;前后侧手数据不一致,潘炜会耐心的一遍又一遍的重复测量; 面对还不到几小时的汇报总结,于翔会熬夜把我们组的图赶制出来;实测剖面没 完成任务,哭了,李明会放弃攀登 428 ,停下来安慰我;下山摔了,阳哥会拽着拉 着我慢慢往下走;前面杂草蔓生,佳佳会走在前面,告诉我哪里有坎儿;我落队 了,回头,王浩聿一定会在后面垫后 …… 这条路,有这么多可爱的人儿,那我也不能放弃,要坚持!现在不会爬山,会怕, 会摔,怕多了,摔多了,自然就淡定了,信不信, 20 年后再聚首,我一定会成为 爬山能手? 想说的
地质是一本书,真实地记录了一切,却需要懂她的人才能解说 都说石头会说话,那何尝不是她遇到了懂她的人? 虽然迷茫、虽然怯懦,但兴致尚未尽 解密不是一件很有趣的事吗? 去探索自然的奥秘 会收获到 快乐
参考文献: 《辽宁省区域地质志》 《辽东半岛南部三叠纪辉绿岩中发现新元古代 年龄锆石》(杨进辉 ① 吴福元 ① 张艳斌 ① 张 旗 ① S. A. Wilde ② ) 《论东亚大陆的构造翘变 —— 燕山运动的全球 意义》 (董树文 ; 吴锡浩 ; 吴珍汉 ; 邓晋福 ; 高锐 ; 王成善 ; ) 《地史 - 中生代 —— 孙作玉 》 百度百科 —— 印支运动、燕山运动