印度西北部拉贾斯坦邦Phulad剪切带中微-微观斑状花岗岩结构的构造意义

《Evolving Earth》：Tectonic Significance of Meso-Microscopic Porphyritic Granitic Structures along Phulad Shear Zone, Rajasthan, NW India

该研究通过野外观察、显微结构分析和分形分析，区分了马瓦尔克拉通内Phulad剪切带（PSZ）两侧的两种花岗岩：Megacrystic Granite（MG）为前构造花岗岩，保留早期变形 foliation（S1MG），而Phulad Granite（PG）为同构造花岗岩，其 foliation（S1PG）与PSZ的糜棱岩 foliation对齐，证实PG在剪切带形成时同步结晶。分形分析显示变形温度和应力随距离PSZ变化，支持MG先于剪切带形成，PG同期变形的结论。

　　
本研究聚焦于印度西北部Phulad剪切带（PSZ）两侧的花岗岩体，通过多尺度结构分析和变形动力学方法，揭示了两种花岗岩（MG和PG）在构造演化中的不同角色。研究区位于Marwar克拉通与南德利褶皱带（SDFB）的缝合带附近，PSZ作为区域构造界面具有NE-SW走向，其变形特征与花岗岩体形成密切相关。

在空间分布上，MG（大晶粒花岗岩）主要分布于剪切带西侧的Marwar克拉通内，呈现稳定的结晶结构，未观察到明显变形导致的矿物重结晶或破碎现象。其内部保留早期形成的片理构造（S1-MG），与剪切带形成时间早于变形事件。而PG（Phulad花岗岩）则沿剪切带连续分布，从接触带至数公里外均有出露，具有典型的同构造变形特征，包括矿物定向排列、动态重结晶等。

微观结构分析显示，MG的变形程度较低，主要表现为早期片理的改造，矿物颗粒边界迁移（GBM）和亚晶界旋转（SGR）等特征。在靠近剪切带区域，MG可见石英的动态重结晶现象，但未达到完全熔融或高温蠕变的程度。相反，PG的变形机制更为复杂，包含高温下的晶界迁移、石英棋盘格亚晶界形成以及长英质矿物的不对称尾羽结构。这种差异暗示着两种花岗岩体在变形过程中经历了不同的热力学条件：MG处于较冷的环境，而PG则经历了接近岩浆固结温度的强烈变形。

分形维度（D值）分析揭示了变形的时空梯度特征。在剪切带近侧，MG的D值接近理想平面（D≈1.00），表明矿物颗粒的规则排列和均匀破碎。随着距离增加，D值逐渐升高（1.02-1.08），对应着从晶界迁移到晶界旋转的变形机制转变。PG的花岗岩体同样表现出分形维度的空间分异，但变形强度（D值）整体高于MG，最高达1.18，这与其接触带区域的高应变率环境一致。应力计算表明，剪切带近侧的应力集中现象显著（σ≈1.05 MPa），而远侧应力逐渐降低（σ≈0.55 MPa），与分形维度的空间分布形成镜像关系。

构造地球动力学分析显示，PSZ的变形机制为逆冲-走滑复合作用。MG作为克拉通基底岩体，其早期片理构造（S1-MG）与区域褶皱带一致，而晚期形成的片理（S2-MG）与剪切带定向一致，这种多期变形结构印证了MG作为前构造岩体的属性。PG的花岗岩化过程与剪切带活动同步，其内部保留的未熔融晶浆结构、动态重结晶石英和定向排列的钾长石斑晶，均显示岩浆在剪切热流场中持续结晶的特征。

研究创新性地提出"变形-岩浆耦合"模型：在逆冲剪切过程中，剪切带西侧的稳定克拉通基底（Marwar）形成于更早的造山阶段，其岩体在后期构造抬升中保持刚性。而剪切带东侧的SDFB区域，岩浆在剪切热驱动下形成 PG体，其变形特征与PSZ的流变特征高度吻合。这种构造-岩浆-变形的时空耦合关系，为理解陆内造山带中构造活动与岩浆活动的协同演化提供了关键证据。

研究特别强调分形分析在量化变形强度方面的优势。通过对比不同距离花岗岩体的分形维度（D值）和应力参数，发现D值与应变率呈正相关（R2>0.95），而应力水平与变形温度存在负相关关系（T>650℃时应力值降低30%-50%）。这种定量分析方法成功区分了前构造（MG）与同构造（PG）岩体，为剪切带两侧岩体的成因鉴别提供了新思路。

值得注意的细节包括：MG中残留的原始片理（S1-MG）与后期剪切带定向（S2-MG）形成角度交切关系，而PG的片理（S1-PG）则完全与剪切带定向一致。这种差异反映了两种岩体不同的热力学状态——MG在变形时已完全结晶固化，而PG仍处于高温半熔融状态。此外，PG中普遍存在的石英棋盘格亚晶界（频率>80%）和钾长石不对称尾羽（长度>5mm），为确认其同构造形成提供了直接证据。

研究结论对区域构造演化具有重要启示：PSZ的缝合作用发生在MG结晶之后，而PG的岩浆活动与剪切带形成过程同步。这种构造-岩浆时序关系修正了传统认为所有剪切带旁花岗岩均为后构造岩浆活动的观点，揭示了陆内造山带中前构造岩体可能作为刚性基底保存，而同构造岩浆活动则通过动态热力学过程实现与变形带的时空耦合。该研究成果为大陆边缘剪切带构造填图和变质-岩浆过程重建提供了新的理论依据。