構造地質學劈理的結構及其成因

1、早期根據劈理的結構及其成因將劈理分為流劈理、破劈理和滑劈理。1流劈理是變質巖中和強烈變形巖石中最常見的一種次生透入性的面狀構造，它是由片狀、板狀或扁圓狀礦物或其集合體的平行排列構成的，具有使巖石分裂成無數(shù)薄片的性能（圖7-6）。 圖 7-6 大理巖中的流劈理 視域直徑3mm圖7-7 砂巖和粉砂巖中的破劈理（據 A.Beach照片素描，1982） 上部粉砂巖，中部為長石綠泥石砂巖，下部為石英砂巖； 劈理域和微劈石的寬度相應由較小變至最寬和最小關于流劈理的涵意目前尚未完全統(tǒng)一。但越來越多的人認為，板劈理、片理、片麻理等是不同變質巖類中流劈理的具體表現(xiàn)形式。流劈理泛指巖石在變質固態(tài)流變過程中新生的平

2、行面狀構造，它是巖石變形時，巖石內部組分發(fā)生壓扁、拉長、旋轉和重結晶作用的產物。2破劈理 原意是指巖石中一組密集的剪破裂面，裂面定向與巖石中礦物的排列無關。破劈理的間隔一般為數(shù)毫米至數(shù)厘米（圖7-7）。破劈理與剪節(jié)理的區(qū)別只是發(fā)育密集程度和平行排列程度的不同，當其間隔超過數(shù)厘米時，就稱作剪節(jié)理了。因此，從其原意來看，破劈理與剪節(jié)理之間并沒有明顯的界線。但在顯微尺度上，沿破劈理細縫中可觀察到粘土等不溶殘余物質，形成劈理域（圖7-7）。同時還發(fā)現(xiàn)，破劈理能使兩側層理發(fā)生錯開。雖然這種錯開使它好似斷層，但它不是滑動面，其上沒有擦痕和磨光面，如有化石被劈理穿切，劈理域兩側可能找不到化石的對應

3、部分，在另一側常只遺留有化石的一部分（圖7-8）。這說明，破劈理并非都是剪切破裂作用形成的，也可能有壓溶作用參與。圖7-8 變形鮞?；?guī)r中的縫合線狀的破劈理（據D.B.Seymour照片素描，1982）示據齒狀縫合線截去鮞粒的一部分，縫合線一側鮞粒小于另一側 視域直徑3mm圖7-9 北京大灰廠石炭系板巖中的滑劈理（據宋鴻林薄片照片素描，1978） 早期流劈理S1因剪切滑動而成S型彎曲，近劈理面的礦物被拉扭得與滑劈理面S2近于平行 3 滑劈理滑劈理或應變滑劈理在形態(tài)上就是褶劈理，發(fā)育于具有先存面理的巖石中，它是一組切過先存面理的差異性平行滑動面?；瑒用鎸崬榛瑒訋АＴ诨瑒訋е?，礦物具新的定向排列構

4、成劈理域。這種排列可以是先存片狀礦物被旋轉到與滑動面平行或近于平行的結果，也可以是沿著滑動面重結晶的新生礦物定向排列的產物?；淼奈⑴械南却婷胬硪话憔l(fā)生彎曲和形成各式各樣揉皺（圖7-9）。所以，這種劈理通常又稱為褶劈理。 劈理的分類和命名方案很多，這里介紹目前常用的分類方案，即結構形態(tài)分類方案。該分類方案目前在歐美國家較為流行，是由鮑威爾（Powell，CMcA，1979）提出的。鮑威爾認為劈理的傳統(tǒng)分類具有成因含意，并不符合地質實際，而且不易準確定名，于是提出以形態(tài)為主的分類，對各類劈理作了定量的劃分。它根據劈理化巖石內劈理域結構及其特征能識別的尺度，把劈理分為連續(xù)劈理和不連續(xù)劈理。

5、1連續(xù)劈理  凡巖石中礦物均勻分布，全部定向，或劈理域寬度極小，以至只能借助偏光顯微鏡和電子顯微鏡才能分辨劈理域和微劈石的劈理，均稱為連續(xù)劈理。連續(xù)劈理又細分為板劈理、千枚理和片理。據此，前述的流劈理（圖7-6）即屬于連續(xù)劈理。（1）板劈理  通常發(fā)育在低級變質的細粒泥質巖中，板劈理發(fā)育良好，巖石裂開。實際上，板劈理可以使巖石被劈成很好的板狀薄片（圖7-10）。板劈理發(fā)育的巖石在高倍顯微鏡下可見扁圓、透鏡狀的石英、長石和云母顆粒集合體被網狀、不連續(xù)的富云母層所包圍（圖7-11）。云母層即為M域，即富含云母的域組成了劈理域；扁圓、透鏡狀的石英-長石集合體為QF域（即石英-長石

6、域）形成微劈石。板劈理中域結構發(fā)育的規(guī)模比較小。QF域的厚度一般為1mm，甚至少于10m。M域只有5m厚（Roy，1978）。圖7-10 Tennessee東南部沿Chilhowee湖上原生代板巖中的連續(xù)劈理 （據RDH照片）圖7-11 Spanish Pyrenees Ribagorzana Valley 地區(qū)板劈理的微觀域結構。包圍大的石英顆粒和QF域的黑色部分是富含云母域（M域） （據W.C.Laurijssen，1976）（2） 片理  片巖的劈裂能力雖然不如板巖，但是也非常顯著。片理發(fā)育的巖石一般是中粒的（110mm），在手標本中見云母薄片。粒度比板巖稍大，大部分反映變質作

7、用中伴隨強烈的重結晶作用。片巖最常見的露頭特征就是平行、面狀排列的云母，包括白云母，黑云母，綠泥石和絹云母。片理通常出現(xiàn)在中-高級的變質巖層中，其大部分的巖石礦物已完全變質，并發(fā)育新礦物。片巖（具有片理構造的變質巖）結構由層狀硅酸鹽晶體的優(yōu)選方位決定。片理的類型有三種（Borradaile等，1982）：（a）片理域由近于平行的云母顆粒域為特征，云母多形成薄膜，呈網狀將其它礦物組成的透鏡體域包圍起來（圖7-12a）；（b）1型連續(xù)片理是以優(yōu)勢方位十分明顯的粗大的云母顆粒為特征，不存在直接可以看到的透鏡狀微劈石（圖7-12b），但在顯微鏡下仍然可以看到微劈石；（c）2型連續(xù)劈理具有面狀結構（層狀

8、硅酸鹽或扁平/拉伸顆粒），優(yōu)選方位只有一個，在整個巖石中均有分布并非只在帶集中，因此這種片理不能用任何域結構模式來定義（圖7-12c）。圖7-12 片理類型（據Marshak S.等，1998） 片理類型：（a）褶劈理帶（據D.Gray照片） （b）對稱型褶劈理帶素描圖 （c）非對稱型褶劈理帶素描圖 （d）不連續(xù)褶劈理帶（據D.Gray照片） （3） 千枚理  它是粒度、特性介于板劈理和片理之間的一種構造。露頭上，千枚理較軟，具有珍珠光澤。在陽光下閃光，但沒有片理中清晰、單獨的云母顆粒。千枚理可以較好地顯示劈裂能力，但不是很好。 2不連續(xù)劈理  劈理域在巖石中具有明顯間隔，

9、用肉眼就能直接鑒別劈理域和微劈石的劈理，稱為不連續(xù)劈理。不連續(xù)劈理又分為褶劈理和間隔劈理。據此，前述的破劈理（圖7-7）和滑劈理（圖7-9）可屬于不連續(xù)劈理。（1）間隔劈理  形態(tài)各不相同，它與巖石的組分及所受總應變有關。間隔劈理通常發(fā)育在褶皺但沒有變質沉積巖中，特別是在純石灰?guī)r和泥巖中，在一些不純砂巖中也較為發(fā)育。劈理之間的間隔（即劈理域）通常為1-10cm，因此與其他劈理相比微劈石很厚。雖然有時劈理的厚度可達1cm，甚至更大，但是通常在0.02-1mm。在粘土富集的巖石中域間隔（相鄰劈理域間距離）要小些，并且隨著應力增加而逐漸減小。因此富含粘土的石灰?guī)r中的劈理域間隔比粘土的石灰?guī)r

10、中的要小。巖性相同的巖石，應變大的地區(qū)劈理域間隔比應變小的地區(qū)要小。在粘土含量較少的巖石中劈理域呈縫合線狀（鋸齒狀），并且比富粘土巖石中的要薄，且不光滑（圖7-13）。通常單個的劈理域在橫截面上呈波狀。因此，露頭上一組劈理域往往呈網狀或辮狀（圖7-13）。根據劈理域間隔的大小和劈理域形態(tài)可將間隔劈理作進一步分類。圖7-14a提供了一系列尺度來準確描述劈理域間隔。圖7-14b提供了形態(tài)圖表，用來描述劈理域的形態(tài)。注意劈理域間隔很寬的稱為縫合線。 圖7-13 不連續(xù)劈理Canadian Rocky Mountain富粘土石灰?guī)r中非縫合（光滑）的板狀劈理域。標尺長30cm 圖7-14 劈理種類（a）

11、間隔劈理域間隔的尺度 （b）劈理域形態(tài)描述圖（據Engelder和Marshak，1985）（2） 褶劈理  具有早期微觀膝折結構特征。早期結構可能先于板劈理或薄細層理存在。褶劈理特征非常明顯，它切過先存連續(xù)劈理，特別是千枚理或片理（圖7-15）。褶劈理發(fā)育的巖石，先存的連續(xù)劈理為典型的“細褶皺狀”的微褶皺。褶劈理主要分兩類，一種是分隔褶劈理，一種是帶狀褶劈理（圖7-16；Gray，1977；Cosgrove，1976；Gray和Durney，1979）。 圖7-15 褶劈理的手標本示意圖。（據E.T.H.Whitten，1966，有修改）（c）非對稱型帶狀褶劈理素描圖 （d）分隔褶

12、劈理（據D.Gray照片） 圖7-16 褶劈理 （a）褶劈理（據D.Gray照片） （b）對稱型帶狀褶劈理素描圖 帶狀褶劈理（圖7-16a）指由微膝折褶皺翼部組成的薄層帶，其中先存面理方向會有所改變。劈理域邊界可以是層面也可以是次級面，這取決于褶皺樞紐角度的大小。帶狀褶劈理又可分為兩種：在尖棱狀或對稱褶劈理中，褶劈理的結構像手風琴（圖7-16b），相鄰邊界呈近似對稱平面。在S型或不對稱的褶劈理中，先存面理彎曲呈S型（圖7-16c；見Platt和Vissers，1980）。帶狀褶劈理形成過程伴有壓溶作用，在泥質巖石中壓溶作用將石英從劈理域中帶走聚集在樞紐區(qū)域，從而形成劈理域邊界，因此在劈理域中形

13、成了云母富集區(qū)（圖7-16a）。 分隔褶劈理（圖7-16d）由壓溶作用造成的礦物重新分配，沉淀范圍擴大（Gray，1977）。因此劈理由條帶交替間隔形成，在一個條帶中，物質溶解，在相鄰條帶中物質沉淀。帶與帶之間明顯的不連續(xù)。在泥質巖石中就具有此種結構：一帶由石英組成，相鄰帶由云母組成。無論是分隔褶劈理還是帶狀褶劈理，發(fā)育褶劈理的巖石中的劈理域都形成間隔，一般在0.1mm到1cm之間。分隔褶劈理通常發(fā)育在板巖中，帶狀褶劈理通常發(fā)育在片巖和千枚巖中（圖7-17a，b）。圖7-17 褶劈理（據S.J.Reynolds照片）（a）Western Arizona Granite Wash Mountains中生代變質凝灰?guī)r中發(fā)育的分隔褶劈理。 白色細條帶是早先變形作用過程中形成的方解石脈。劈理在逆沖過程中發(fā)育。（b）Wester