① 動力變質岩
1.動力變質岩一般特點
動力變質岩具有下列一般特點，它們可作為識別斷裂構造的標志。
（1）產在斷裂帶及韌性剪切帶中，呈線狀分布，所以又稱為斷層岩（fault rock）；
（2）由於與圍岩的差異風化，動力變質岩在地貌上常形成窪溝或陡牆；
（3）具碎裂結構、糜棱結構，有或多或少的稜角狀或眼球狀碎斑或碎塊；
（4）動力變質帶內岩性變化大，岩石面貌受原岩、變形機制和變形強度控制；
（5）由於動力變質帶是流體活動地帶，所以常伴隨有蝕變和礦化。
2.動力變質岩類型
自20世紀70年代以來，隨著變形實驗的發展、金屬物理學理論的引入以及透射電子顯微鏡在岩石學中的應用，人們對動力變質岩，尤其是糜棱岩的研究日趨深入，從而也出現了不少新的分類方案。這些方案盡管各有不同，但均以結構構造特徵作為分類標志。
表21-1所示的分類方案，主要以Sibson（1977）分類方案為基礎，根據是否固結、是否面理化以及基質性質、基質含量等特徵進行分類，區分了碎裂岩系列和糜棱岩系列。同時，採納了美國地質調查所（Higgins，1971）的作法，將未固結的和固結的脆性動力變質岩採用同樣的基質含量標准劃分，即構造角礫相當於鬆散的構造角礫岩、斷層泥相當於鬆散的碎裂岩，但把兩者界限（基質體積分數）由70%改為50%，並保留了Sibson（1977）的超碎裂岩名稱。還採納了鍾增球、郭寶羅（1991）的作法，將假玄武玻璃放於碎裂岩系列，把變余糜棱岩劃歸糜棱岩系列。分類標志中，有無面理反映變形機制（脆性變形無面理，塑性變形面理發育），而基質含量反映變形強度（基質含量越高，變形越強）。
表21-1 動力變質岩分類
圖21-1 格陵蘭西南部太古宇片麻岩區Graede峽灣地區有限應變圖
1）碎裂岩系列
以脆性變形為主，其顯著特徵是岩石無定向或略具定向，具碎裂結構或玻璃質碎屑結構，微破裂發育，無或少有重結晶作用。按碎基含量和性質劃分為構造角礫岩、碎裂岩及假玄武玻璃，反映隨著變形增強，粒度減小的趨勢。
（1）構造角礫岩：具碎裂結構，角礫狀構造；主要由較大的（d＞2mm）的碎塊（角礫）組成，角礫碎塊呈稜角狀，大小混雜、排列紊亂；基質由細小的破碎物（碎基）和鐵質、硅質、鈣質膠結物組成；若角礫磨圓，則稱為構造礫岩。構造礫岩多有一定的定向構造。
（2）碎裂岩：主要由碎基組成，具碎裂結構、塊狀構造。當原岩清楚時，可稱為碎裂××岩，如碎裂花崗岩；當原岩不清時，則以礦物命名為××碎裂岩，如鉀長石-石英碎裂岩。當碎基占絕大多數，體積分數＞90%時，稱為超碎裂岩（ultracataclasite）。
（3）假玄武玻璃，是一種貌似玄武岩的黑色的特殊動力變質岩，具玻璃質碎屑結構，塊狀構造；在隱晶質-玻璃質基質中有或多或少殘余的石英、長石、石榴子石等晶體碎屑（碎斑）。假玄武玻璃常呈細脈狀、層狀沿裂隙或面理產於碎裂岩或糜棱岩之中。湖北大悟芳畈糜棱岩帶內即見到細脈狀假玄武玻璃。通常認為，假玄武玻璃是高應變速率下，強烈變形造成的部分熔融而又迅速冷凝的產物。
2）糜棱岩系列
以塑性變形為主，其顯著特徵是具明顯的面理（往往有線理）構造、糜棱結構或變余糜棱結構。根據基質含量和重結晶強度分為糜棱岩、千糜岩、變余糜棱岩等類型。
（1）糜棱岩：具糜棱結構，定向構造；碎斑通常呈卵圓狀、眼球狀、透鏡狀，常發育波狀消光、變形紋、變形帶、扭折帶等晶內和晶界塑性變形結構；基質主要由亞顆粒和細小的重結晶顆粒組成，具有明顯的面理，且常呈條帶狀（成分層）繞過碎斑，顯示塑性流動圖像，因而常稱為流狀構造（fluxion structure）。糜棱岩的進一步命名原則與碎裂岩相同，可冠以原岩名稱或主要礦物名稱，如花崗糜棱岩或長英質糜棱岩等。由於顆粒細小，糜棱岩外觀上常呈黑色、暗灰色燧石狀，即使長英質糜棱岩亦如此。根據基質的含量，糜棱岩通常進一步分為初糜棱岩（protomylonite）（基質體積分數＜50%）、糜棱岩（基質體積分數50%～90%）和超糜棱岩（ultramylonite）（基質體積分數＞90%）等3類。從初糜棱岩到糜棱岩再到超糜棱岩，反映隨著變形增強，粒度減小的趨勢。糜棱岩通常具綠片岩相礦物組合（變形條件相當於綠片岩相）。
（2）千糜岩：千糜岩（phylonite）是糜棱岩、超糜棱岩具千枚狀構造的變種。重結晶作用明顯，基質中富含水的片狀或纖維狀礦物，如絹雲母、綠泥石、透閃石等，使岩石呈現絲絹光澤，外貌似千枚岩。岩石中僅殘留少量碎斑，其中可見各種晶內和晶界塑性變形結構。這些特徵，再加上產於韌性剪切帶中的產狀，可與普通的千枚岩相區分。
（3）變余糜棱岩：變余糜棱岩（blastomylonite）是一種完全重結晶的糜棱岩。不僅基質已重結晶、碎斑也完全重結晶，而具變晶結構，以至原有的糜棱結構已很難看出。變余糜棱結構表現在由碎斑重結晶而來的細粒集合體保留原碎斑的外形輪廓和壓力影等特徵。變余糜棱岩具有片狀、片麻狀構造以及條帶狀、眼球狀構造，包括構造片岩和構造片麻岩兩大類型。與普通的片岩、片麻岩一樣，進一步命名根據主要礦物，如黑雲母-斜長石眼球狀片麻岩。構造片岩、構造片麻岩可具有綠片岩相直至麻粒岩相各種礦物組合。它們是變質地體中強變形（強面理化）帶，與圍岩間無絕然的界線。野外實際工作過程中根據若干變形強度標志（如面理發育程度、包體壓扁程度等）將其識別、標繪出來（圖21-1，參見圖17-8）。
3.大型剪切帶中動力變質岩的分布
一個深達下地殼的大型剪切帶，從地表至地下不同深度 P-T 條件不同，變形機制不同，因而形成的動力變質岩類型也不同（圖21-2）。通常在近地表很低級變質條件下，變形以宏觀脆性破裂為主，形成碎裂岩和假玄武玻璃。往下是低級變質條件下宏觀脆性破裂與准脆性變形的過渡帶。由於脆性、韌性事件交替發生，假玄武玻璃與糜棱岩交替形成。在從低級到中級變質條件下，剪切帶寬度趨於變寬，與圍岩的界線趨於漸變。剪切帶內一些礦物如石英、雲母以晶質塑性流動機制變形，而另一些礦物如長石和角閃石則主要通過微破裂而變形，這種變形機制稱為准脆性變形。在准脆性變形體制下形成典型的糜棱岩。在深部中、高級變形條件下，剪切帶寬度大，剪切帶與圍岩漸變過渡。岩石變形機制為完全晶質塑性變形，形成構造片岩、構造片麻岩等變余糜棱岩。
圖21-2 地殼大型走滑剪切帶中，不同類型「斷層岩」隨深度的分布
以上是不同水平（深度）下，由於變形條件不同，變形機制不同，剪切帶有不同的構造岩。而在同一水平，由於變形強度通常由剪切帶兩側向中心遞增，而出現由兩側往中心的構造角礫岩—碎裂岩—超碎裂岩，或初糜棱岩—糜棱岩—超糜棱岩等分帶現象，如圖21-3所示的河南西峽蛇尾韌性剪切帶。
圖21-3 蛇尾韌性剪切帶糜棱岩剖面
② 動力變質岩
由動力變質作用形成的岩石稱為動力變質岩。動力變質作用是在岩石圈不同深度范圍內，各類岩石在構造應力的作用下發生不同程度的破裂、粉碎或塑性變形，有時還伴有重結晶的變質作用。一般地說，當變形以脆性變形為主時導致礦物岩石顆粒發生破裂或粉碎，以韌性變形為主時岩石礦物顆粒之間或在晶粒之內產生塑性行為和流動。動力變質岩是在構造應力的作用下，引發較高的應變速率所產生的。在極端情況下岩石可以因瞬時高溫發生熔融。發生動力變質的岩石，多半是已經固結的岩石，但是在洋底生成的部分固結的岩石，經構造變形也能產生動力變質岩。
（一）動力變質岩一般特點
動力變質岩具有下列一般特點，這些特點可作為識別斷裂構造的標志：
（1）產在斷裂帶、韌性剪切帶、褶皺的翼部或其他形式的構造變形帶內，所以又稱為斷層岩（fault rock）。常因應變局部化成帶狀分布。其寬度不等，從數毫米至數米，呈線狀分布，但有時動力變質岩也具有區域性的規模。在大陸殼范圍內、造山帶根部和變質核雜岩內部是動力變質岩常見的構造部位；在大陸邊緣地區常見區域規模的構造混雜岩；大洋板塊的邊緣、轉換斷層和擴張洋脊，則是鎂鐵質和超鎂鐵質動力變質岩的發育區。
（2）由於與圍岩的差異風化，動力變質岩在地貌上常形成窪溝或陡牆。
（3）具碎裂結構、糜棱結構，有或多或少的稜角狀或眼球狀碎斑或碎塊。
（4）動力變質帶內岩性變化大，岩石面貌受原岩、變形機制和變形強度控制。
（5）由於動力變質帶是流體活動地帶，所以常伴隨有蝕變和礦化。
（二）動力變質岩類型
自20世紀70年代以來，隨著變形實驗的發展、金屬物理學理論的引入以及透射電子顯微鏡在岩石學中的應用，人們對動力變質岩尤其是糜棱岩的研究日趨深入，從而也出現了不少新的分類方案。這些方案盡管各有不同，但均以結構構造特徵作為分類標志。
表24 －1所示的分類方案，主要以Sibson（1977）分類方案為基礎，根據是否固結、是否面理化以及基質性質、基質含量等特徵進行分類，這里所說的基質，是指岩石中的粉碎物質。區分了碎裂岩系列和糜棱岩系列。同時，採納了美國地質調查所（Higgins，1971 ）的作法，將未固結的和固結的脆性動力變質岩採用同樣的基質含量標准劃分，即構造角礫相當於鬆散的構造角礫岩，斷層泥相當於鬆散的碎裂岩，但把二者界限（基質含量）由70％改為50％，並保留了Sibson（1977）的超碎裂岩名稱。還採納了鍾增球和郭寶羅（1991）的作法，將假玄武玻璃放於碎裂岩系列，把變余糜棱岩劃歸糜棱岩系列。分類標志中，有無面理反映變形機制（脆性變形無面理，塑性變形面理發育），而基質含量反映變形強度（基質含量越高，變形越強）。
1.碎裂岩系
以脆性變形為主，其顯著特徵是岩石無定向或略具定向，具碎裂結構或玻璃質碎屑結構，微破裂發育，無或少有重結晶作用。按碎基含量和性質劃分為構造角礫岩、碎裂岩及假玄武玻璃，反映隨著變形增強，粒度減小的趨勢。
◎構造角礫岩：具碎裂結構，角礫狀構造。主要由較大的（d＞2mm）的碎塊（角礫）組成，角礫碎塊呈稜角狀，大小混雜、排列紊亂。基質由細小的破碎物（碎基）和鐵質、硅質、鈣質膠結物組成。若角礫磨圓，則稱為構造礫岩。構造礫岩多有一定的定向構造。
◎碎裂岩：具碎裂結構、塊狀構造。主要由碎基組成，碎斑含量小於50％（圖24－1a）。當原岩清楚時，可稱為碎裂× ×岩，如碎裂花崗岩。當原岩不清時，則以礦物命名為××碎裂岩，如鉀長石－石英碎裂岩。
圖24－1 碎裂岩（a）和糜棱岩（b）（據Bird，1989）
當碎基占絕大多數，含量＞90％時，稱為超碎裂岩（ultracataclasite）（表24－1）。
表24－1 動力變質岩分類
（據Sibson，1977，Higgins，1971；鍾增球和郭寶羅，1991綜合）
◎假玄武玻璃：是一種貌似玄武岩的黑色的特殊動力變質岩，具玻璃質碎屑結構，塊狀構造。在隱晶質－玻璃質基質中有或多或少殘余的石英、長石、石榴子石等晶體碎屑（碎斑）。假玄武玻璃常呈細脈狀、層狀沿裂隙或面理產於碎裂岩或糜棱岩之中。湖北大悟芳畈糜棱岩帶內即見到細脈狀假玄武玻璃。通常認為，假玄武玻璃是高應變速率下，強烈變形造成的部分熔融而又迅速冷凝的產物。
2.糜棱岩系
以塑性變形為主，其顯著特徵是具明顯的面理（往往有線理）構造、糜棱結構或變余糜棱結構。根據基質含量和重結晶強度分為糜棱岩、千糜岩、變余糜棱岩等類型。
◎糜棱岩（mylonite）：具糜棱結構，定向構造。碎斑通常呈卵圓狀、眼球狀、透鏡狀，常發育波狀消光、變形紋、變形帶、扭折帶等晶內和晶界塑性變形結構。基質主要由細小的粉碎或重結晶顆粒組成，具有明顯的面理，且常呈條帶狀（成分層）繞過碎斑，顯示塑性流動圖像，因而常稱為流狀構造（fluxion structure）（圖24－1b）。
糜棱岩的進一步命名原則與碎裂岩相同，可冠以原岩名稱或主要礦物名稱，如花崗糜棱岩或長英質糜棱岩等。由於顆粒細小，糜棱岩外觀上常呈黑色、暗灰色燧石狀，即使長英質糜棱岩亦如此。根據基質的含量，糜棱岩通常進一步分為初糜棱岩（protomylonite）（基質＜50％）、糜棱岩（基質50％ ～90％）和超糜棱岩（ultramylonite）（基質＞90％）等三類（表24－1）。
從初糜棱岩到糜棱岩再到超糜棱岩，反映隨著變形增強，粒度減小的趨勢。糜棱岩通常具綠片岩相礦物組合（變形條件相當於綠片岩相）。
◎千糜岩（phyllonite）：是糜棱岩、超糜棱岩具千枚狀構造的變種。重結晶作用明顯，基質中富含水的片狀或纖維狀礦物，如絹雲母、綠泥石、透閃石等，使岩石呈現絲絹光澤，外貌似千枚岩。岩石中僅殘留少量碎斑，其中可見各種晶內和晶界塑性變形結構（圖24－2a）。這些特徵，再加上產於韌性剪切帶中的產狀，可與普通的千枚岩相區分。
圖24－2 千糜岩（a）（據Mason ＆Sang，2007）和變余糜棱岩（b）（據Bird，1989）
◎ 變余糜棱岩（blastomylonite）：是一種完全重結晶的糜棱岩。不僅基質已重結晶、碎斑也完全重結晶，而具變晶結構，以致原有的糜棱結構已很難看出。變余糜棱結構表現在由碎斑重結晶而來的細粒集合體保留原碎斑的外形輪廓和壓力影等特徵（圖24 －2b）。變余糜棱岩具有片狀、片麻狀構造以及條帶狀、眼球狀構造，包括構造片岩和構造片麻岩兩大類型。與普通的片岩、片麻岩一樣，進一步命名根據主要礦物。如黑雲母－斜長石眼球狀片麻岩。構造片岩、構造片麻岩可具有綠片岩相直至麻粒岩相各種礦物組合。它們是變質地體中強變形（強面理化）帶，與圍岩間無絕然的界線。野外實際工作過程中根據若干變形強度標志（如面理發育程度、包體壓扁程度等）將其識別、標繪出來（圖24－3，圖20－8）。
（三）地殼大型剪切帶中動力變質岩的分布
一個深達下地殼的大型剪切帶，從地表至地下不同深度P－T條件不同，變形機制不同，因而形成的動力變質岩類型也不同（圖24－4）。通常在近地表很低級變質條件下，變形以宏觀脆性破裂為主，形成碎裂岩和假玄武玻璃。往下是低級變質條件下宏觀脆性破裂與准脆性變形的過渡帶。由於脆性、韌性事件交替發生，假玄武玻璃與糜棱岩交替形成。在從低級到中級變質條件下，剪切帶寬度趨於變寬，與圍岩的界線趨於漸變。剪切帶內一些礦物如石英、雲母以晶質塑性流動機制變形，而另一些礦物如長石和角閃石則主要通過微破裂而變形，這種變形機制稱為准脆性變形。在准脆性變形體制下形成典型的糜棱岩。在深部中、高級變形條件下，剪切帶寬度大，剪切帶與圍岩漸變過渡。岩石變形機制為完全晶質塑性變形，形成構造片岩、構造片麻岩等變余糜棱岩。
以上是不同水平（深度）下，由於變形條件不同，變形機制不同，剪切帶有不同的構造岩。而在同一水平，由於變形強度通常由剪切帶兩側向中心遞增，而出現由兩側往中心的構造角礫岩－碎裂岩－超碎裂岩，或初糜棱岩－糜棱岩－超糜棱岩等分帶現象，如圖24－5所示的河南西峽蛇尾韌性剪切帶。
圖24－3 格陵蘭西南部太古宙片麻岩區Graede峽灣地區有限應變圖（據Passchier et al.，1990）
圖24－4 地殼大型走滑剪切帶中，不同類型「斷層岩」 隨深度的分布（據Passchier et al.，1990）
（四）韌性剪切帶剪切運動方向的確定
韌性剪切帶由糜棱岩系岩石組成，帶內往往不同程度地發育各種面理和先存標志物的偏移和移位，以及岩石和礦物的結構變化。這些構造學和岩石學特點可以反映剪切指向，而剪切指向的確定對確定韌性剪切帶性質是至關重要的。這里必需指出的是，在韌性剪切帶研究時要區分兩類面理：剪切帶內面理Ss和糜棱面理Sc。剪切帶內面理Ss平行於應變橢球體的主截面而不平行於剪切面，在一個剪切帶內應變橢球體的主截面方位是變化的，所以剪切帶內面理Ss的排列也是連續變化的，多呈「S」 形；糜棱面理Sc是剪切面理，平行於剪切帶的邊界。它是一系列平行排列的滑移面，是由於簡單剪切使礦物晶形或晶格發生旋轉而產生的優選方位。White（1986）總結了韌性剪切帶不同部位可能出現的剪切指向標志，並示意性地綜合表示在一張圖中，這些標志包括如下幾個方面（圖24－6）：
圖24－5 蛇尾韌性剪切帶糜棱岩剖面（據游振東等，1991）
圖24－6 韌性剪切帶的剪切方向指向的標志（據White，1986；轉引自游振東等，1991）
（1）先存或先期面理的旋轉，愈接近剪切帶，先存面理旋轉角度愈大，愈接近平行剪切帶。
（2）變形地質標志物的旋轉。圖中地質標志物為下方黑色岩石團塊（例如可能是片麻岩中的角閃岩），接近剪切帶處壓扁拉長並逐漸旋轉至剪切帶方向。
（3）片內褶皺的不對稱性。在先期面理旋轉至剪切面過程中，可以出現局部片內褶皺，小褶皺是不對稱的，它的軸面與剪切帶的銳夾角指向剪切方向。
（4）微剪切和Sc帶。在先期面理中可以看到面理的微剪切，剪切面平行於糜棱面理Sc，即可稱為Sc帶。依據Sc與先存面理的關系可以推導剪切指向。
（5）Ss面理與剪切帶或與Sc面理的夾角。
（6）剪切碎斑的相對移動方向。
（7）由剪切裂隙造成碎斑的旋轉。
（8）由張裂隙造成碎斑進一步裂開並旋轉。
（9）旋轉碎屑周圍生長的不對稱拖尾。
（10）非旋轉碎屑周圍生長的不對稱拖尾。
（11）動態重結晶石英亞顆粒的斜列。
（12）拽出雲母碎屑的不對稱性（ 「雲母魚」）。
（13）石英c軸組構的不對稱性。圖中所示的石英c軸極點圖，表現出不對稱的大圓環帶。
圖24－7 評價走滑帶中剪應力強度作為深度的函數的圖解（據Leloup ＆ Kienast，1993；轉引自Kornprobst，2002）
（五）地幔深度的剪切帶及岩石：超鎂鐵質糜棱岩類
圖24－7 表示了進入地幔深度走滑剪切帶中剪應力強度（橫坐標）與深度（縱坐標）的關系。可以看出，剪應力在120MPa大約8km深度，溫度為200℃（模型考慮到額外的機械熱τV）處達到最大值。發生脆性－韌性轉變。在這個深度以下，作為溫度的反函數，剪應力強度值會快速減少。在塑性的陸殼中，它就變得可以忽略不計了。地殼大型剪切帶中動力變質岩的分布符合這種情況。而再往下，在脆性岩石圈上地幔的上部，剪應力再次變大（2×108 Pa），但是在大約100km的低速帶處會降為零。因而處於軟流圈的上地幔剪切帶中的超鎂鐵質岩石會發生韌性變形而產生超鎂鐵質糜棱岩。
超鎂鐵質動力變質岩主要發育在大洋板塊的邊緣、轉換斷層和擴張洋脊。在大陸地區，則見於蛇綠岩雜岩、「阿爾卑斯」 型超鎂鐵質雜岩體和火山岩的幔源包體中。
橄欖岩、斜輝橄欖岩等超鎂鐵質岩石中常見明顯的應變特徵，如橄欖石的變形紋、扭折帶等，他們的變形應該是侵位前在源區上地幔中發生的。在超鎂鐵質糜棱岩中橄欖石粒度減小至細粒狀集合體，其中含有鉻鐵礦顆粒所構成的細小條痕，它們一起構成糜棱岩的基質。碎斑為粗晶頑火輝石，具高度內應變，在 ［101］晶帶上的 ｛100｝ 出溶頁理顯著彎曲。偶然可觀察到高應變域，如在扭折帶內，頑火輝石轉變為斜頑輝石，對 ｛100｝ 頁理作斜消光，而且干涉色增高（Ng－Np約0.014）。這種轉變效應已有實驗證明：輝石岩中頑火輝石在圍限壓力n×108Pa、溫度300～500℃、迅速應變的實驗條件下，即可看到這種轉變（王仁民等，1989）。
【實例：塔里木盆地北緣幔源岩石包體變形特徵及岩石圈上地幔流變規律】
據李源潮等（2010），我國塔里木盆地西北緣的巴楚地區閃輝煌斑岩的幔源包體主要由橄欖岩組成，次為單輝橄欖岩。將幔源包體岩片經高溫加工處理後，磨製成超薄雙拋光薄片，經偏光顯微鏡觀察，橄欖岩包體內橄欖石礦物中的晶內位錯構造十分發育，且隨幔源包體來源深度的差異，以及所處的溫度和圍壓條件的不同，位鋯構造類型和特徵呈有規律的變化。觀察顯示，來源於岩石圈上地幔上部和頂部的橄欖岩包體橄欖石中的位錯構造以直線狀自由位錯為主（圖24－8a），並伴隨多方向展布的自由位錯纏結、位錯網路；此外，晶粒邊界位錯構造尤為發育，構成位錯塞積，但這其中的曲線狀自由位錯卻較少見。來源岩石圈上地幔中部幔源包體中橄欖石的位錯構造則漸變為曲線狀自由位錯為主（圖24－8b），位錯壁構造開始出現，僅伴隨部分直線狀自由位錯，晶粒邊界的位錯塞積也僅僅是局部發育。來源於岩石圈上地幔下部的橄欖岩包體中橄欖石的位錯構造較豐富，直線狀自由位錯已極其少見，主要以曲線狀自由位錯為主，其中位錯壁十分發育（圖24－8c），位錯彎弓（圖24－8d）、位錯環、螺形位錯構造十分典型，經弗氏台測定，其位錯彎弓指示的晶內滑移系為（010）［100］。在此基礎上對幔源包體變形時的流變速率以及岩石的等效粘滯度等變形參數和物理參數研究表明，在莫霍面附近以及上地幔韌性軟層與脆性層附近差異應力值一般較高；應變速率值則是逐漸減慢的總體變化趨勢，整體反映出岩石和礦物從脆－韌性的流變性質。
圖24－8 新疆巴楚幔源包體橄欖石中的位錯構造（據李源潮等，2010）