劈理

变形岩石中能使岩石沿一定方向劈开成无数薄片的面状构造

劈理是指变形岩石中能使岩石沿一定方向劈开成无数薄片的面状构造。其基本构造特征表现为岩石内部发育有由劈理域和微劈石域相间排列而成的域构造。

简述

早在一个世纪之前，地质学家就认识到许多变形岩石有沿着平面而非层理裂开的趋势。这是它的基本特征之一，虽然在当初并不知道它的意义。早期的地质学家发现层理被一种高角度的面状构造截断，后来才意识到这是一种与变形和变质有关的主要地质构造，称之为劈理。

了解岩石中的劈理意义颇多。劈理与其他变形过程（特别是褶皱）和变质作用直接相关，对一个地区褶皱几何形态的确定有所帮助；同时，研究岩体中劈理的形成机制，可以更好地认识变形过程，并有助于重建变形时的物理条件；劈理还可以作为地下水的通道，尤其在风化微弱地区。

劈理是一种将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面状构造。它发育在强烈变形轻度变质的岩石中，如褶皱的沉积岩和变质岩，具有明显的各向异性特征，发育状况往往与岩石中所含片状矿物的数量及其定向的程度有密切关系。

形成机制

将劈理形成的可能机制概括如下。

1．机械旋转

早在1856年，索尔比（H.C.Sorby）对威尔士寒武系板岩退色斑的有限应变测量确定了垂直劈理有75%的缩短，并根据板岩的岩石学研究和粘土压缩实验，提出白云母等片状矿物在变形过程中的旋转与刚性颗粒在塑性流动基质中旋转一样，一直旋转到与压缩垂直的平面上。

虽然机械旋转使片状、板状矿物垂直于缩短方向定向排列为解释劈理域中的白云母定向排列提供了途径；然而机械旋转不能解释劈理域中的云母为何如此富集，也不能解释劈理域中扁网状或透镜状石英的存在。

2．定向重结晶作用

定向重结晶作用在板劈理的形成中较为明显。板岩中的云母或层状硅酸盐矿物的面垂直于最大压缩方向排列。由于云母的定向生长，可能促使其中的石英等矿物成K条状或扁平状，使石英等矿物具有形态上的优选方向。此外，无域构造的连续劈理的形成与定向重结晶有关。由于方解石的定向重结晶使大理岩具有连续劈理的特征。石英岩中的劈理，由定向次生加大的石英和胶结物定向重结晶形成的云母所组成。定向重结晶能使颗粒拉长或压扁，对劈理的形成起着重要的作用，但与机械旋转机制一样，定向重结晶不足以解释板劈理的域构造的形成，也不能解释板劈理的劈理域中的石英、长石颗粒强烈变细的事实。

3．压溶作用

20世纪70年代以来，对劈理进行了大量的研究，许多学者都认识到岩石通过压溶作用而压扁是劈理形成的重要因素。

压溶作用发生在垂直最大压缩方向的颗粒的边界上，溶解出的物质由化学势能控制下向低应力区迁移和堆积。板岩中的石英、长石在垂直压缩方向上被溶解，其颗粒变成透镜状或长条状，压溶作用不断地在垂直压缩方向的颗粒边界或层的界面上推进，渐渐地使石英或石英集合体变成透镜状，形成微劈石。溶解出的物质迁移至低应力区形成须状增生物、压力影或分导脉。岩石中的粘土或云母等不溶残余相对富集，云母等片状矿物在心力作川下递进旋转而定向排列，形成劈理域（M域）。

压溶作用能较合理地解释板劈理和褶劈理的域构造的形成及其特征，在间隔劈理的形成中同样起着重要作用。发育在泥灰岩中的间隔劈理，压溶作用使可溶物质迁出，粘土质或碳质的不溶残余堆积成缝合线状的劈理域。

4．晶体塑性变形

变形岩石中矿物颗粒通过晶体塑性变形作用，如位错蠕变或固态扩散蠕变，促使扁平状或长条状颗粒沿着应变椭球体XY主应变面平行排列，获得晶体形态优选方位，从而构成了岩石中连续的面理或流劈理。例如韧性剪切带内通常见到的条带状糜棱面理，就是这种晶体塑性变形机制的典型产物。

劈理形成机制是一个复杂的尚未解决的问题，压溶作用已经证明是劈理形成的主导机制，但也不能完全排除其他各种机制的作用或参与。斯宾塞（E.w.Spencer，1977）等提出，未固结沉积物会在压实作用下形成劈理。同时，区域性劈理与层理一致的现象说明，深埋地下的岩石有可能在“负荷变质”作用下形成区域性连续劈理。

分类

1、根据劈理成因和结构将其划分为3种类型：

1)板劈理（slaty cleavage）（流劈理）：由岩石中片状、板状或扁圆状矿物组分的平行排列而形成，如片理、片麻理等。

2)破劈理（fracture cleavage）：岩石中一组富集的剪裂面，其定向与岩石中矿物的排列无关。

3)滑劈理（slip cleavage）：切过先存面理的差异性平行滑动面，如褶劈理。

2．据劈理域特征能识别的尺度，把劈理分为以下两类：

1)连续劈理：劈理域和微劈石用肉眼识别不清，包括板劈理、千枚理、片理。

2)不连续劈理：劈理域和微劈石用肉眼可识别，包括褶劈理、间隔劈理。

褶劈理（crenulation）：以一定可见的间隔切过先存连续劈理的岩石为特征。其间隔大小为0.1～10mm，早期连续劈理发生挠曲或微细褶皱。据其域构造的形态组构将褶劈理细分为渐变褶劈理、带状褶劈理和分隔褶劈理（discrete crenulation cleavage）。

间隔劈理（破劈理）：在显微镜下，发现劈理域的主要成分是不溶残余物，如粘土和炭质成分。由不溶残余物构成劈理域的间隔劈理是压溶作用的产物。

应用

根据各种劈理与有关大构造之间的关系，可以通过对劈理的研究来帮助认识大构造的形态特征及其形成机制。以下只讨论在简单的一次变形的情况下，利用劈理来确定与其有关的大构造的形态特征。

1．确定物质的运动方向

根据劈理的性质及其与层理的关系，可以恢复由劈理所反映的物质差异性运动的方向。由于在常见的由纵弯褶皱形成的背斜中，上层相对下层做向背斜顶部的运动，如根据层间劈理与层理所夹的锐角指示相邻岩层运动方向。根据岩层的差异性运动的方向，可以确定岩层的相对层序。从而指示出背斜及向斜的位置。

同样道理，利用断层附近的劈理也可帮助判定断层的产状及相对运动方向从而确定断层的性质。

2．判定褶皱要素的产状及露头所处的构造部位

(1)确定轴面产状。在剖面上系统测量劈理产状，如果劈理在褶皱两翼的岩层中产状一致，不因岩层产状改变而变化，那么它是轴面劈理，则其产状就代表了轴面的产状。如果它们与两翼岩层的夹角不等而成扇形分布，通过对两翼劈理产状测量统计，得出其对称面即相当于轴面。

(2)确定枢纽产状。不管轴面劈理或层间面理，它们与层理的交线都代表了变形时的中间应变轴（B轴），所以与它所在的褶皱枢纽的产状一致。

(3)确定露头在构造中的部位。因为轴面劈理平行于褶皱的轴面，所以在褶皱转折端的劈理与层理垂直，在翼部的劈理与层理斜交。若岩层倾向与劈理倾向相同时，岩层倾角大于劈理倾角则为褶皱倒转翼，反之若劈理倾角大于岩层倾角或两者倾向相反则都为正常翼。在层序不清的地区，尤其是同斜褶皱区，根据剖面中的劈理和层理关系的规律，可以帮助分析大褶皱情况，发现貌似单斜的地层为一系列的同斜褶皱。

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