構(gòu)造地質(zhì)學：第七章 劈理線理

1、構(gòu)造地質(zhì)學劈理與線理 第一節(jié) 劈 理第二節(jié) 線 理 第七章 主要內(nèi)容第七章 劈理與線理 從幾何學的角度來看，任何地質(zhì)構(gòu)造都可以概括成面狀和線狀構(gòu)造。斷層面、節(jié)理面褶皺軸面以及劈理、片理、片麻理等都屬于面狀構(gòu)造(統(tǒng)稱面理)；褶皺樞紐、定向柱狀礦物、各種構(gòu)造面的交線都屬于線狀構(gòu)造(又稱之為線理)。面狀和線狀構(gòu)造是地殼中廣泛發(fā)育的重要構(gòu)造現(xiàn)象，也是構(gòu)造研究中最基礎的研究對象和構(gòu)造標志。 面理和線理的成因多樣，類型繁多。本章主要討論面狀和線狀構(gòu)造中比較廣泛發(fā)育的兩大類型劈理和線理第一節(jié) 劈 理 從面理的形成和發(fā)育過程分析，可分為原生面理和次生面理兩大類： 原生面理沉積巖中的層理、韻律層及巖漿巖中的成分

2、分異層、流面等； 次生面理變形變質(zhì)作用中形成的劈理、片理、板理、千枚理、片麻理、糜棱面理等。 面理的狹義概念是指次生面理具有透入性的面狀構(gòu)造，即劈理、片理和片麻理等小型面狀構(gòu)造，而原生面理和諸如斷層面、節(jié)理面等大型面狀構(gòu)造均不包括在狹義面理構(gòu)造之中。 劈理構(gòu)造是面理構(gòu)造的最常見和最基本的類型，本節(jié)將作為重點以予介紹。第一節(jié) 劈 理面狀和線狀構(gòu)造都可以分為“透入性”和“非透入性” “非透入性”(又稱為“分劃性”)構(gòu)造以不連續(xù)面分散的存在于地質(zhì)體中、變形只集中在不連續(xù)面本身及其附近、并把均勻連續(xù)的地質(zhì)體化成若干部分的構(gòu)造(如斷裂)。這些構(gòu)造僅僅產(chǎn)于地質(zhì)體的局部或只影響其個別地段。 第一節(jié) 劈 理非

3、透入性第一節(jié) 劈 理 “透入性”構(gòu)造地質(zhì)體中均勻連續(xù)彌漫的構(gòu)造(現(xiàn)象)，反映地質(zhì)體的整體發(fā)生并經(jīng)歷了一度變形或變質(zhì)作用。第一節(jié) 劈 理 透入性和非透入性的概念是相對的。在小型尺度上觀察是透入性構(gòu)造，而從微型尺度上看，則可能是分劃性構(gòu)造。比如，我們在野外所用肉眼觀察的某些斷層群、節(jié)理群是分劃性構(gòu)造，但從遙感角度(航片、衛(wèi)片)看，它們就屬于透入性構(gòu)造。第一節(jié) 劈 理 劈理的概念 巖石按一定方向分割成平行密集的薄板或薄片的構(gòu)造。發(fā)育于強烈變形的巖石中，具有明顯的各向異性的特征，發(fā)育狀況與巖石中片狀礦物的含量及其定向程度密切相關(guān)。 具有劈理的巖石都有一組密集的潛在破裂面(劈理面)，在微觀尺度上，劈理面

4、并非一個簡單的裂面，而是一條由礦物晶帶和裂縫組成的三維空間實體。第一節(jié) 劈 理劈理的結(jié)構(gòu) 劈理的基本微觀特征之一是具有域結(jié)構(gòu)，也是劈理的最重要結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為巖石中劈理域和劈石域相間排列。 劈理域 由層狀硅酸鹽或不溶殘余物質(zhì)富集成平行或交織狀的薄條帶或薄膜，原巖的組構(gòu)已被強烈構(gòu)造，礦物和礦物集合體的形態(tài)或晶格具有顯著的優(yōu)選方位。 微劈石域 夾于劈理域之間的區(qū)域，由窄的平板狀或透鏡狀的微劈石巖片組成，微劈石巖片的巖石仍然基本保留了原巖的礦物成分和組構(gòu)。 劈理域和劈石域之間的邊界可以是截然的，也可以是過渡的，兩者緊密相間，使巖石顯出紋理(劈理)。第一節(jié) 劈 理劈理的結(jié)構(gòu)劈理域和微劈石域特征劈理域微劈石

5、B第一節(jié) 劈 理（一） 劈理的類型劈理分類和命名方案很多，目前常用的分類有兩種：1. 傳統(tǒng)分類根據(jù)劈理的結(jié)構(gòu)及其成因。 流劈理 破劈理 滑劈理2. 結(jié)構(gòu)形態(tài)分類根據(jù)劈理化巖石內(nèi)劈理域結(jié)構(gòu)及其能識別的尺度。由鮑威爾(Powell,C.McA.1979)提出，盛行于歐美國家。 連續(xù)劈理 不連續(xù)劈理第一節(jié) 劈 理1.流劈理(基本概念) 流劈理是變質(zhì)巖中最常見的一種透入性面狀構(gòu)造，由片狀、板狀或扁圓狀礦物或其集合體的平行排列而成，具有使巖石分裂成無數(shù)薄片的性能。第一節(jié) 劈 理流劈理的基本特征： 流劈理是巖石在變質(zhì)固態(tài)流變過程中新生的平行面狀構(gòu)造，巖石內(nèi)部組分發(fā)生壓扁、拉長、旋轉(zhuǎn)和重結(jié)晶作用的結(jié)果。表現(xiàn)

6、在: 沿劈理面的微剪切作用層理紋位移、包體或斑晶的旋轉(zhuǎn)等； 沿劈理面的伸長和垂直劈理面縮短的壓扁變斑晶周圍的壓力影，先存礦物集合體、卵礫、鮞粒等的壓扁。板劈理的顯微構(gòu)造特征第一節(jié) 劈 理流劈理的成因：流劈理的成因存在兩種不同的解釋： 壓扁作用 流劈理出現(xiàn)在變形橢球體AB面上，變形變質(zhì)過程中壓溶重結(jié)晶占主導作用。巖石在垂直劈理方向受力擠壓時，易溶礦物發(fā)生溶解或溶蝕從平行劈理面方向的葉片層中遷移或拉長，難溶物質(zhì)也相應在葉片層中聚集，形成新生重結(jié)晶片狀礦物定向。因而流劈理面是“擠壓應變面”。 第一節(jié) 劈 理流劈理的成因：流劈理的成因存在兩種不同的解釋： 差異性塑性流動作用 流劈理面滑動方向與最大主應

7、力斜交。平行于劈理的拉伸和垂直于劈理的壓扁實際上是兩個方向共軛剪切變形的綜合反映。形成菱形網(wǎng)絡狀的劈理結(jié)構(gòu)和透鏡狀的劈石。 第一節(jié) 劈 理2.破劈理 破劈理是巖石中的一組密集的平行狀破裂面。一般與巖石中礦物的排列方向(定向)無關(guān)，呈微細裂隙，有時為細脈充填。微劈石厚度1cm。實際上破劈理就是密集的節(jié)理。但其密集程度和平行定向性比節(jié)理更強。第一節(jié) 劈 理破劈理的成因： 破劈理多數(shù)發(fā)育在輕微變質(zhì)或不變質(zhì)的巖石中，微劈石一般均無先存的鱗片變晶結(jié)構(gòu)。因此一般認為破劈理是沿巖石變形的最大剪應力作用面發(fā)育而成的剪裂面。尤其發(fā)育在褶皺翼部的順層破劈理和平行斷層的破劈理清楚地反映了其形成的剪切機制，所以破劈理

8、的力學性質(zhì)為剪性。但某些發(fā)育在褶皺轉(zhuǎn)折端的破劈理應屬于張裂作用或壓扁基礎上的彈性回跳作用的結(jié)果。第一節(jié) 劈 理3.滑劈理的基本概念 滑劈理(又稱之為應變滑劈理、折劈理、折劈) 是發(fā)育在先存鱗片變晶結(jié)構(gòu)的板巖、千枚巖及云母片巖之中，是切過早期流劈理的一組密集的平行滑動面?；瑒用?帶)中礦物具新的定向排列。這種新的定向既可以是先存片狀礦物被重新定向，也可以是沿滑動面重結(jié)晶的新生礦物的定向排列。第一節(jié) 劈 理滑劈理的成因：滑劈理的成因有不同的認識： 向同一方向撓曲的滑劈理是疊加作用的結(jié)果一組與主壓應力軸斜交的切過早期流劈理的剪切面。這種成因的滑劈理構(gòu)造在自然界中是最常見的。 揉皺式滑劈理是遞進變形產(chǎn)

9、生的劈理在剪切破裂基礎上隨應力持續(xù)作用和微劈石不斷的壓扁，造成劈理面從最大剪應力作用面向最大擠壓面偏轉(zhuǎn)。第一節(jié) 劈 理4. 連續(xù)劈理 連續(xù)劈理特征是礦物在巖石中均勻分布、全部定向，劈理域的寬度極小，只有借助顯微鏡才能分辨劈理域和微劈石的劈理。 連續(xù)劈理的另一層含義是：“透入性”更強，以至于整個巖石都被劈理所彌漫。連續(xù)劈理包括板劈、千枚理和片理，流劈理也屬連續(xù)劈理。第一節(jié) 劈 理5. 不連續(xù)劈理 不連續(xù)劈理特征是礦物在劈理域中定向，劈理域在巖石中具有明顯的間隔，肉眼即可分辨劈理域和微劈石的劈理。 “透入性”相對較弱，巖石只有劈理域部分被劈理彌漫。破劈理和滑劈理即為不連續(xù)劈理。第一節(jié) 劈 理（二）

10、 劈理產(chǎn)出的構(gòu)造背景(與大構(gòu)造關(guān)系) 劈理作為巖石變形的產(chǎn)物，其形成不僅與地殼較深層次的變形變質(zhì)作用相關(guān)；而且，與褶皺、斷裂(剪切帶)和區(qū)域流變構(gòu)造在幾何上和成因上有著密切的關(guān)系。研究這種關(guān)系，對查明大型構(gòu)造的形態(tài)和形成機制、大型構(gòu)造變形的構(gòu)造環(huán)境以及變形巖石的力學行為等都具有重要的意義。 以下將著重討論與褶皺有關(guān)的軸面劈理、與成層構(gòu)造有關(guān)的層間劈理和順層劈理、與斷層有關(guān)的劈理和區(qū)域性劈理。第一節(jié) 劈 理1.軸面劈理 指產(chǎn)狀平行或大致平行褶皺軸面的劈理。發(fā)育在強烈褶皺的巖層中，大多為流劈理和片理。 軸面劈理形成于褶皺作用過程的中晚階段，是強烈壓扁作用和剪切流變作用的結(jié)果。劈理面是典型的擠壓變形

11、面。第一節(jié) 劈 理2. 層間劈理 是一種受巖性和層面控制的。產(chǎn)狀與層理斜交的劈理。受巖性影響顯著強硬層中劈理發(fā)育較差，重結(jié)晶程度低、劈理密度小、劈理域窄，以破劈理為主；軟弱層中發(fā)育較強，流變特征明顯，劈理密度大、劈理域?qū)?，以流劈理為主。第一?jié) 劈 理3. 順層劈理 順層劈理一般指宏觀上與巖性界面近平行的劈理。隨巖層的彎曲而彎曲，如在褶皺中作為變形面隨褶皺而彎曲。順層劈理是巖石在變質(zhì)作用下的塑性流變過程中形成的，所以一般為流劈理。順層劈理隨褶皺彎曲特點表明其形成于褶皺之前，是沉積變質(zhì)(埋藏變質(zhì))過程中重載重結(jié)晶作用的結(jié)果。第一節(jié) 劈 理4. 斷裂劈理 斷裂劈理包括斷裂帶內(nèi)部和及其附近兩盤巖石中發(fā)

12、育的各種劈理，這些劈理是在斷層形成和兩盤運動過程中形成的。劈理產(chǎn)狀與斷層面斜交或近于平行，銳角指向?qū)ΡP巖塊相對運動方向。在韌性斷層帶多發(fā)育流劈理；在脆性或脆韌性斷層破碎帶里，則多為破劈理和褶劈理。第一節(jié) 劈 理5. 區(qū)域性劈理 區(qū)域性劈理與所在的個別構(gòu)造(如斷裂、褶皺、剪切帶等)無空間幾何關(guān)系和成因聯(lián)系，而是以穩(wěn)定的產(chǎn)狀疊加在前期褶皺、斷裂和巖體之上。一般是在區(qū)域性構(gòu)造應力作用下變形變質(zhì)過程中形成，多為流劈理和滑劈理。第一節(jié) 劈 理 折劈理的形成與壓溶作用密切相關(guān)，先存的流劈理在順層或與層斜交的縮短作用下發(fā)生縱彎褶皺作用，形成微褶皺。但應變狀態(tài)所需的縮短作用超過只憑褶皺所達到的量時，巖石開始由

13、壓溶作用使物質(zhì)溶失而縮短。沿褶皺翼部易溶的長英質(zhì)被溶失，云母或?qū)訝罟杷猁}的不溶殘余相對富集形成劈理域。微褶皺轉(zhuǎn)折端相對富集粒狀的長英質(zhì)礦物而成為微劈石。第二節(jié) 線 理 線理是巖石中發(fā)育的一般具有透入性的線狀構(gòu)造。作為描述性術(shù)語，泛指巖石內(nèi)部和表面的各種平行線狀構(gòu)造，其規(guī)模主要是露頭級及更小規(guī)模級別。根據(jù)成因，線理也包括原生線理和次生線理，前者是在成巖過程中形成的線理(如巖漿巖中的流線)；后者是在構(gòu)造變形中形成的線理構(gòu)造，包括各種小型透入小性變形線理和大型線理(如石香腸構(gòu)造、窗欞構(gòu)造、干狀和“鉛筆構(gòu)造”等)，大型線構(gòu)造一般不具有透入性。第二節(jié) 線 理（一） 小型線理1. 拉伸線理 拉長的巖石碎屑

14、、礫石、鮞粒、礦物顆?；虻V物集合體等平行定向排列顯示的線理構(gòu)造。主要是巖石組分變形時發(fā)生塑性拉長而形成的，其拉長方向與最大應變軸X軸方向一致，因此，是一種A線理。第二節(jié) 線 理2. 礦物生長線理 由針狀、柱狀礦物等順其長軸的定向排列而成的線理。是巖石在變形變質(zhì)作用中礦物在引張方向重結(jié)晶生長的結(jié)果。因而礦物及纖維生長的方向往往指示巖石重結(jié)晶或塑性流動的拉伸方向，一般平行于最大應變軸。也是一種A線理。第二節(jié) 線 理3. 皺紋線理 由先存面理上微細褶皺的樞紐的平行排列所構(gòu)成的線理。微細褶皺的波長和波幅小于數(shù)厘米，一般以mm計。皺紋線理的方向與其所屬的同期大型褶皺的樞紐方向一致，主要出現(xiàn)在具有先存鱗片

15、變晶結(jié)構(gòu)的巖石中。第二節(jié) 線 理4. 交面線理 由兩組面理相交或面理與層理相交形成的線理。平行同期大型褶皺的樞紐方向。第二節(jié) 線 理（二） 大型線理 變形變質(zhì)巖石中發(fā)育的一般不具有透入性的獨特形態(tài)粗大線理。如果從大尺度上觀察，也可以看作是透入性的。1. 石香腸構(gòu)造 石香腸構(gòu)造又稱為布丁構(gòu)造(boudinage)不同力學性質(zhì)互層的巖系受垂直或近垂直巖層擠壓形成的一種形似香腸的構(gòu)造。其形成的重要條件之一是巖系中的巖石互相之間存在明顯的韌性差。當受擠壓時，軟弱層被壓向兩側(cè)產(chǎn)生塑性流動，而強硬層不易塑性變形被拉伸至致拉斷，形成斷面上形態(tài)各異、平面上呈平行排列的長條狀巖塊段，因巖塊段形如香腸而故名。巖塊

16、段之間的間隔由軟弱層塑性巖石呈褶皺楔入，或由變形過程中分異出的物質(zhì)所充填。第二節(jié) 線 理石香腸構(gòu)造的應變狀態(tài)： 石香腸構(gòu)造三度空間形態(tài)和變化反映不同的應變狀態(tài)：當應變處于單向拉伸的平面應變狀態(tài)(即1 21 3)，則強硬層只發(fā)育一組石香腸構(gòu)造；當應變處于雙向拉伸的平面應變狀態(tài)(即1 2 1 3)，強硬層向兩個方向張裂形成“巧克力方盤”式石香腸構(gòu)造；第二節(jié) 線 理石香腸構(gòu)造的(橫斷面)形態(tài)特征： 矩形、梯形、藕節(jié)狀和不規(guī)則狀石香腸形態(tài)特征A：矩形；B：梯形；C：藕節(jié)狀第二節(jié) 線 理2. 窗欞構(gòu)造 是強烈褶皺巖層中發(fā)育的一種大型線理構(gòu)造，由強硬層所組成的形似一系列半圓柱形或波狀起伏的渾圓狀欞柱。欞柱

17、有時被磨光，并蒙上一層云母等礦物薄膜。多沿強弱巖層相鄰的硬巖層一側(cè)的界面上發(fā)育，由強硬巖層的卷曲形成一系列寬而圓的背形和尖而窄的向形構(gòu)成；軟弱層總是以尖而窄的向形嵌入強硬層，強硬層呈圓拱狀背形突出于軟弱層，從而鑄成一系列圓柱狀的腫縮式窗欞構(gòu)造。欞柱上還可以發(fā)育次一級的欞柱，并平行于高一級欞柱。 窗欞構(gòu)造與石香腸構(gòu)造不同，前者反映沿平行層面的縮短；而后者反映垂直層理的壓縮。第二節(jié) 線 理窗欞構(gòu)造按其形態(tài)和成因可分為以下幾類：（1） 節(jié)理型窗欞構(gòu)造 變形受縱張節(jié)理控制，經(jīng)常發(fā)育在較厚的強硬巖層褶皺轉(zhuǎn)折端部位。也就是尖而窄的向形是由節(jié)理切割成的。第二節(jié) 線 理（2） 腫縮型窗欞構(gòu)造 巖層受順層擠壓縮短時，在與軟弱巖層接觸的較厚(強硬)巖層層面上鑄起的波狀背形；軟弱巖層則在背形之間相應發(fā)生緊閉的向形楔入。第二節(jié) 線 理（3） 褶皺型窗欞構(gòu)造 主要發(fā)育在大套強韌性巖層中較薄的相對強硬層中的一系列小型圓柱狀寄生褶皺。第二節(jié)