板劈理

它發育在細粒的低級變質岩中，肉眼極難區別出劈理域或微劈石；在顯微尺度上，劈理域由平行面狀或交織狀排列的雲母或綠泥石等層狀硅酸鹽礦物富集成薄膜或薄層，寬約0.005毫米；微劈石由石英、長石等淺色礦物的集合組成，呈薄板狀或透鏡狀，寬約1～0.01毫米或以下。板劈理使板岩具有良好的可劈性，將岩石劈成十分平整的薄板。

劈理的主要特點之一是具有域構造，表現為岩石中劈理域和微劈石域相間排列。劈理域通常是由雲母類礦物或不溶殘餘物富集而成的平行或交織狀薄膜或薄條帶，即肉眼所見使岩石易於沿此劈開的劈理面。劈理域中原岩常被強烈改造，礦物或礦物集合體的外形或內部晶格具有明顯的優選方位。微劈石域是由夾於劈理域間的薄板狀或透鏡狀岩片構成，其中原岩的礦物和組構一般仍保持原貌。劈理域與微劈石間的邊界可以是截然的，也可以是漸變的。劈理是一種將岩石按一定方向分割成平行密集的薄板或薄片的構造。發育於強烈變形的岩石中，具有明顯的各向異性的特徵，發育狀況與岩石中片狀礦物的含量及其定向程度密切相關。

按照劈理的成因和結構，可分為：

①流劈理。由礦物組分平行排列而成，以使岩石易於劈開成薄板狀為特徵，又稱板劈理。

②破劈理。與礦物組分的排列無關，是岩石一組密集的平行的剪裂面。

③滑劈理。是切過先存面理的差異性平行滑動面，又稱應變滑劈理。其微劈石中的先存面理成S形彎曲或皺紋，故又稱褶劈理。

20世紀70年代以來的研究發現，岩石通過壓溶作用而造成的壓扁是各類劈理形成的重要因素。破劈理和滑劈理兩側岩石的微小錯位，並非是沿劈理面的剪切錯動所成，而是由於壓溶作用使劈理域變薄、兩側岩石相互靠攏產生的視錯位。因而，破劈理和滑劈理本質上不是剪切面，而是與流劈理相似的壓扁面，只是形成於不同的條件。

按照劈理域構造能辨別的尺度，將劈理分為兩類：肉眼能辨別域構造的為不連續劈理；肉眼不能分清域構造的為連續劈理。板劈理和千枚理是典型的連續劈理。不連續劈理又可分為間隔劈理和褶劈理。間隔劈理相當於破劈理，發育於變形不強的岩石中，由一系列平行到交織狀、縫合線狀到平坦狀的劈理域組成，常為粘土質或不溶殘餘物所佔據。

劈理總是與一定的構造伴生,有限應變測量表明，劈理面相當於壓扁面，劈理的密度反映了岩石所受的應變強度。在褶皺中，與褶皺軸面平行的劈理稱為軸面劈理。向背形內弧收斂的劈理，成正扇形，稱正扇形劈理；向背形外弧頂收斂的劈理，成反扇形，稱反扇形劈理。劈理髮育受岩性的影響，如在強弱岩石互層的岩系中，強岩層中劈理常成正扇形，弱岩層中劈理多成反扇形。在強弱岩層分界處劈理面就會發生轉折，稱為劈理折射現象。

劈理的基本特徵是具有域構造。如何解釋劈理的這一特徵及其形成機制？如何模擬出與天然劈理相同的各種劈理？這是地質學家長期以來探索的課題。經典的解釋認為，原岩在壓扁作用下由於礦物組分的機械旋轉、礦物的定向結晶或沿著緊密間隔裂隙狀的不連續面的簡單剪切變形而成。雖然，這些機制對劈理的形成都可能有作用，但不能充分地解釋域構造的形成。近來的研究認為，劈理的形成與壓溶作用引起母岩中物質遷移關係最為密切，並與岩石的縮短作用及體積損耗有關。



早在1856年，索爾比（H．C．Sorby）根據對退色斑的有限應變測量確定了垂直劈理有75％的縮短，並根據板岩的岩石學研究和粘土壓縮實驗提出，白雲母等片狀礦物在變形過程中的旋轉與剛性顆粒在塑性流動基質中旋轉一樣，一直旋轉到與壓縮垂直的平面上。索爾比據此試圖用機械旋轉機制來解釋板劈理的形成。

雖然機械旋轉使片狀、板狀礦物垂直於縮短方向定向排列為解釋劈理域中的白雲母定向排列提供了途徑。然而機械旋轉不能解釋劈理域中的雲母的富集，也不能解釋劈理域中扁圓狀或透鏡狀石英的存在。

下圖：食鹽和雲母集合體在壓扁作用下形成優選方位的實驗

A：變形前，B：縮短60％后形成具有劈理特徵的食鹽雲母集合體

（據B.E.Hobbs，1976）



定向重結晶作用在板劈理的形成中較為明顯。板岩中的雲母或層狀硅酸鹽礦物的（001）面垂直於最大壓縮方向排列。由於雲母的定向生長，可能促使其中的石英等礦物成長條狀或扁平狀，使石英等礦物具有形態上的優選方向。此外，無域構造的連續劈理的形成與定向重結晶有關。由於方解石的定向重結晶使大理岩具有連續劈理的特徵。石英岩中的劈理，由定向次生加大的石英和膠結物定向重結晶形成的雲母所組成。

定向重結晶能使顆粒拉長或壓扁，對劈理的形成起著重要的作用，但與機械旋轉機制一樣，定向重結晶不足以解釋板劈理的域構造的形成，也不能解釋板劈理的劈理域中的石英、長石顆粒強烈變細的事實。



70年代以來，對劈理進行了大量的研究。許多學者都認識到岩石通過壓溶作用而壓扁是劈理形成的重要因素。

壓溶作用發生在垂直最大壓縮方向的顆粒的邊界上，溶解出的物質由化學勢能控制下向低應力區遷移和堆積。板岩中的石英、長石在垂直壓縮方向上被溶解，使其顆粒變成透鏡狀或長條狀，壓溶作用不斷地在垂直壓縮方向的顆粒邊界或層的界面上推進，漸漸地使石英或石英集合體變成透鏡狀，形成微劈石。溶解出的物質遷移至低應力區形成須狀增生物、壓力影或分導脈。岩石中的粘土或雲母等不溶殘餘相對富集，雲母等片狀礦物在應力作用下遞進旋轉而定向排列，形成劈理域（Ｍ域）。

褶劈理的形成過程中，先存的連續劈理在順層或與層斜交的縮短作用下，發生縱彎褶皺作用形成微褶皺。當應變狀態所需要的縮短作用超過只憑褶皺所達到的量時，岩石開始由壓溶作用使物質溶失而縮短。沿著褶皺翼部易溶的淺色長英質被溶失，雲母或層狀硅酸鹽的不溶殘餘相對富集，形成劈理域。微褶皺的轉折端相對富集了粒狀的石英和長石等淺色礦物。又因微褶皺翼部溶解出的物質在溶解中沿著化學勢能的路徑遷移到轉折端，使石英等礦物次生加大，形成富石英的微劈石。因此，褶劈理的形態和間隔的大小與微褶皺的主波長有關，與橫截微褶皺翼部的溶解所引起的縮短量有關。劈理域最初與整體縮短方向可成多種角度相交，但遞進變形中壓扁作用使劈理域近於垂直縮短方向排列。垂直於最大縮短方向的強烈的壓溶作用可以使褶皺翼部可溶物質全部溶掉，使微劈石中的連續劈理被斷層似地截斷，與劈理域截然相接，形成分隔褶劈理。

壓溶作用能較合理地解釋了板劈理和褶劈理的域構造的形成及其特徵，在間隔劈理的形成中同樣起著重要作用。發育在泥灰岩中的間隔劈理，由於壓溶作用使可溶物質遷出，粘土質或碳質的不溶殘餘堆積成縫合線狀的劈理域。

劈理形成機制是一個複雜的尚未解決的問題，壓溶作用已經證明是劈理形成的主導機制，但也不能完全排除其他各種機制的作用或參與。斯賓塞（E．W．Spencer，1977）等提出，未固結沉積物會在壓實作用下形成劈理。而且區域性劈理與層理一致的現象，說明深埋地下的岩石有可能在“負荷變質”作用下形成區域性連續劈理。