纳米构造在南海北缘琼南古特提斯缝合带西段的首次发现及其大地构造意义

摘要

南海北缘琼南古特提斯缝合带西段即俗称的九所-陵水断裂带.它最初是前人依据地球物理场资料推断的一条近东西向大地构造边界带.由于缺乏构造变形的直接证据的发现,长期以来对该边界带的存在和地质意义一直存在争议.作者通过对海南岛陵水地区小妹水库下游小妹河床-都总水库-军昌桥-黎盆水库近南北向剖面(图1)出露基底岩石的野外观测和室内偏光显微镜和扫描电镜(SEM)测试,首次发现了发育于该边界带上的韧性剪切构造、和受区域动热变质作用而形成的结晶石英片岩、花岗质片麻岩、变石英砂岩、斑状石英岩等一般造山带中最常见的韧性变形-变质岩石组合(图2)、以及显微镜和扫描电镜下发现的在一般韧性剪切带中常发育的显微构造和纳米构造.扫描电镜实验在东华理工大学核资源与环境省部共建国家重点实验室培育基地完成,扫描电镜型号为NOVA NANOSEM 450.通过扫描电镜观测岩石样品,并结合能谱仪对发育有纳米构造的部分进行成分分析,发现该区露头和前人研究的剪切带上特有的构造相似,具有多种纳米级构造;纳米颗粒的发育同岩石所受应力呈正相关;结晶石英片岩中纳米化现象最普遍,除了有纳米单体和异化后的颗粒外(孙岩等,2003,2008),还有团聚阶段和再生阶段对应的产物(图3).花岗质片麻岩表面具有明显的片麻理,矿物粒度较粗,矿物显示花岗质,扫描电镜下发现球状的纳米颗粒发育较少,而多发育500nm以上的微粒:在ac面,可见到各种短柱状纳米颗粒的组合形式,如花球状(图4a)、松果状(图4b),在ab面,则见到在宽度上达到纳米级别的棒状物质(图4c)(沈宝云等,2015).提出了纳米颗粒的形成机制是剪切力下的层状硅酸盐的热分解造成,但剪切造成的颗粒粉碎、磨损不容忽视;初步提出了该边界带的地质模型.这些发现对确定该边界带的存在和恢复研究区前新生代大地构造格局提供了重要的观测事实.