构造地质学劈理的结构及其成因.docx

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构造地质学劈理的结构及其成因

　早期根据劈理的结构及其成因将劈理分为流劈理、破劈理和滑劈理。

　　1．流劈理

　　　　是变质岩中和强烈变形岩石中最常见的一种次生透入性的面状构造，它是由片状、板状或扁圆状矿物或其集合体的平行排列构成的，具有使岩石分裂成无数薄片的性能（图7-6）。

图7-6大理岩中的流劈理

视域直径3mm

图7-7砂岩和粉砂岩中的破劈理（据A.Beach照片素描，1982）上部粉砂岩，

中部为长石绿泥石砂岩，下部为石英砂岩；劈理域和微劈石的宽度相应由较小变至最宽和最小

　　关于流劈理的涵意目前尚未完全统一。

但越来越多的人认为，板劈理、片理、片麻理等是不同变质岩类中流劈理的具体表现形式。

流劈理泛指岩石在变质固态流变过程中新生的平行面状构造，它是岩石变形时，岩石内部组分发生压扁、拉长、旋转和重结晶作用的产物。

　　2．破劈理 

　　原意是指岩石中一组密集的剪破裂面，裂面定向与岩石中矿物的排列无关。

破劈理的间隔一般为数毫米至数厘米（图7-7）。

破劈理与剪节理的区别只是发育密集程度和平行排列程度的不同，当其间隔超过数厘米时，就称作剪节理了。

因此，从其原意来看，破劈理与剪节理之间并没有明显的界线。

但在显微尺度上，沿破劈理细缝中可观察到粘土等不溶残余物质，形成劈理域（图7-7）。

同时还发现，破劈理能使两侧层理发生错开。

虽然这种错开使它好似断层，但它不是滑动面，其上没有擦痕和磨光面，如有化石被劈理穿切，劈理域两侧可能找不到化石的对应部分，在另一侧常只遗留有化石的一部分（图7-8）。

这说明，破劈理并非都是剪切破裂作用形成的，也可能有压溶作用参与。

图7-8变形鲕粒灰岩中的缝合线状的破劈理（据D.B.Seymour照片素描，1982）

示据齿状缝合线截去鲕粒的一部分，缝合线一侧鲕粒小于另一侧视域直径3mm

图7-9北京大灰厂石炭系板岩中的滑劈理（据宋鸿林薄片照片素描，1978）

早期流劈理S1因剪切滑动而成S型弯曲，近劈理面的矿物被拉扭得与滑劈理面S2近于平行

　　3．滑劈理

　　滑劈理或应变滑劈理在形态上就是褶劈理，发育于具有先存面理的岩石中，它是一组切过先存面理的差异性平行滑动面。

滑动面实为滑动带。

在滑动带中，矿物具新的定向排列构成劈理域。

这种排列可以是先存片状矿物被旋转到与滑动面平行或近于平行的结果，也可以是沿着滑动面重结晶的新生矿物定向排列的产物。

滑劈理的微劈石中的先存面理一般均发生弯曲和形成各式各样揉皱（图7-9）。

所以，这种劈理通常又称为褶劈理。

劈理的分类和命名方案很多，这里介绍目前常用的分类方案，即结构形态分类方案。

　　该分类方案目前在欧美国家较为流行，是由鲍威尔（Powell，C．McA，1979）提出的。

鲍威尔认为劈理的传统分类具有成因含意，并不符合地质实际，而且不易准确定名，于是提出以形态为主的分类，对各类劈理作了定量的划分。

它根据劈理化岩石内劈理域结构及其特征能识别的尺度，把劈理分为连续劈理和不连续劈理。

　　1．连续劈理 凡岩石中矿物均匀分布，全部定向，或劈理域宽度极小，以至只能借助偏光显微镜和电子显微镜才能分辨劈理域和微劈石的劈理，均称为连续劈理。

连续劈理又细分为板劈理、千枚理和片理。

据此，前述的流劈理（图7-6）即属于连续劈理。

（1）板劈理 通常发育在低级变质的细粒泥质岩中，板劈理发育良好，岩石裂开。

实际上，板劈理可以使岩石被劈成很好的板状薄片（图7-10）。

　　板劈理发育的岩石在高倍显微镜下可见扁圆、透镜状的石英、长石和云母颗粒集合体被网状、不连续的富云母层所包围（图7-11）。

云母层即为M域，即富含云母的域组成了劈理域；扁圆、透镜状的石英-长石集合体为QF域（即石英-长石域）—形成微劈石。

板劈理中域结构发育的规模比较小。

QF域的厚度一般为1mm，甚至少于10μm。

M域只有5μm厚（Roy，1978）。

图7-10Tennessee东南部沿Chilhowee湖上原生代板岩中的连续劈理（据RDH照片）

图7-11SpanishPyreneesRibagorzanaValley地区板劈理的微观域结构。

包围大的石英颗粒和QF域的黑色部分是富含云母域（M域）（据W.C.Laurijssen，1976）

（2）片理 片岩的劈裂能力虽然不如板岩，但是也非常显著。

片理发育的岩石一般是中粒的（1~10mm），在手标本中见云母薄片。

粒度比板岩稍大，大部分反映变质作用中伴随强烈的重结晶作用。

片岩最常见的露头特征就是平行、面状排列的云母，包括白云母，黑云母，绿泥石和绢云母。

片理通常出现在中-高级的变质岩层中，其大部分的岩石矿物已完全变质，并发育新矿物。

片岩（具有片理构造的变质岩）结构由层状硅酸盐晶体的优选方位决定。

片理的类型有三种（Borradaile等，1982）：

（a）片理域由近于平行的云母颗粒域为特征，云母多形成薄膜，呈网状将其它矿物组成的透镜体域包围起来（图7-12a）；（b）1型连续片理是以优势方位十分明显的粗大的云母颗粒为特征，不存在直接可以看到的透镜状微劈石（图7-12b），但在显微镜下仍然可以看到微劈石；（c）2型连续劈理具有面状结构（层状硅酸盐或扁平/拉伸颗粒），优选方位只有一个，在整个岩石中均有分布并非只在带集中，因此这种片理不能用任何域结构模式来定义（图7-12c）。

图7-12片理类型（据MarshakS.等，1998）

片理类型：

（a）褶劈理带（据D.Gray照片）（b）对称型褶劈理带素描图

（c）非对称型褶劈理带素描图（d）不连续褶劈理带（据D.Gray照片）

　　（3）千枚理 它是粒度、特性介于板劈理和片理之间的一种构造。

露头上，千枚理较软，具有珍珠光泽。

在阳光下闪光，但没有片理中清晰、单独的云母颗粒。

千枚理可以较好地显示劈裂能力，但不是很好。

2．不连续劈理 劈理域在岩石中具有明显间隔，用肉眼就能直接鉴别劈理域和微劈石的劈理，称为不连续劈理。

不连续劈理又分为褶劈理和间隔劈理。

据此，前述的破劈理（图7-7）和滑劈理（图7-9）可属于不连续劈理。

（1）间隔劈理 形态各不相同，它与岩石的组分及所受总应变有关。

间隔劈理通常发育在褶皱但没有变质沉积岩中，特别是在纯石灰岩和泥岩中，在一些不纯砂岩中也较为发育。

劈理之间的间隔（即劈理域）通常为1-10cm，因此与其他劈理相比微劈石很厚。

虽然有时劈理的厚度可达1cm，甚至更大，但是通常在0.02-1mm。

在粘土富集的岩石中域间隔（相邻劈理域间距离）要小些，并且随着应力增加而逐渐减小。

因此富含粘土的石灰岩中的劈理域间隔比粘土的石灰岩中的要小。

岩性相同的岩石，应变大的地区劈理域间隔比应变小的地区要小。

在粘土含量较少的岩石中劈理域呈缝合线状（锯齿状），并且比富粘土岩石中的要薄，且不光滑（图7-13）。

通常单个的劈理域在横截面上呈波状。

因此，露头上一组劈理域往往呈网状或辫状（图7-13）。

　　根据劈理域间隔的大小和劈理域形态可将间隔劈理作进一步分类。

图7

-14a提供了一系列尺度来准确描述劈理域间隔。

图7-14b提供了形态图表，用来描述劈理域的形态。

注意劈理域间隔很宽的称为缝合线。

　图7-13不连续劈理

CanadianRockyMountain富粘土石灰岩中非缝合（光滑）的板状劈理域。

标尺长30cm　

图7-14劈理种类（a）间隔劈理域间隔的尺度

（b）劈理域形态描述图（据Engelder和Marshak，1985）

（2）褶劈理 具有早期微观膝折结构特征。

早期结构可能先于板劈理或薄细层理存在。

褶劈理特征非常明显，它切过先存连续劈理，特别是千枚理或片理（图7-15）。

褶劈理发育的岩石，先存的连续劈理为典型的“细褶皱状”的微褶皱。

褶劈理主要分两类，一种是分隔褶劈理，一种是带状褶劈理（图7-16；Gray，1977；Cosgrove，1976；Gray和Durney，1979）。

　图7-15褶劈理的手标本示意图。

（据E.T.H.Whitten，1966，有修改）

（c）非对称型带状褶劈理素描图（d）分隔褶劈理（据D.Gray照片）

　图7-16褶劈理（a）褶劈理（据D.Gray照片）（b）对称型带状褶劈理素描图

　　带状褶劈理（图7-16a）指由微膝折褶皱翼部组成的薄层带，其中先存面理方向会有所改变。

劈理域边界可以是层面也可以是次级面，这取决于褶皱枢纽角度的大小。

带状褶劈理又可分为两种：

在尖棱状或对称褶劈理中，褶劈理的结构像手风琴（图7-16b），相邻边界呈近似对称平面。

在S型或不对称的褶劈理中，先存面理弯曲呈S型（图7-16c；见Platt和Vissers，1980）。

带状褶劈理形成过程伴有压溶作用，在泥质岩石中压溶作用将石英从劈理域中带走聚集在枢纽区域，从而形成劈理域边界，因此在劈理域中形成了云母富集区（图7-16a）。

　　分隔褶劈理（图7-16d）由压溶作用造成的矿物重新分配，沉淀范围扩大（Gray，1977）。

因此劈理由条带交替间隔形成，在一个条带中，物质溶解，在相邻条带中物质沉淀。

带与带之间明显的不连续。

在泥质岩石中就具有此种结构：

一带由石英组成，相邻带由云母组成。

　　无论是分隔褶劈理还是带状褶劈理，发育褶劈理的岩石中的劈理域都形成间隔，一般在0.1mm到1cm之间。

分隔褶劈理通常发育在板岩中，带状褶劈理通常发育在片岩和千枚岩中（图7-17a，b）。

图7-17褶劈理（据S.J.Reynolds照片）

（a）WesternArizonaGraniteWashMountains中生代变质凝灰岩中发育的分隔褶劈理。

白色细条带是早先变形作用过程中形成的方解石脉。

劈理在逆冲过程中发育。

（b）WesternArizonaGraniteWashMountains中生代变质沉积岩中发育的连续褶劈理。

　　如对间隔劈理，根据劈理域的间隔大小，又进一步细分为弱间隔、中等间隔、强间隔和很强间隔劈理。

其实，即使借助偏光显微镜等手段，也难以对鲍威尔的分类给以准确定名（朱志澄，1990）。

劈理定名或其界定的困难是因各类劈理常常是连续过渡的，或构造递进叠加造成的。

也应指出，其分类的定量性，的确深化了劈理的研究，具有一定的意义。

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