Спайность в структурной геологии и петрологии описывает тип плоской горной породы , которая развивается в результате деформации и метаморфизма . [1] Степень деформации и метаморфизма, а также тип породы определяют тип развивающегося раскола. Обычно эти структуры образуются в мелкозернистых породах, состоящих из минералов, находящихся под давлением раствора . [1]
Расщепление — это тип слоения породы , тканевый элемент, который описывает способ развития плоских структур в породе. Слоистость разделяется на две группы: первичную и вторичную. Первичный имеет дело с магматическими и осадочными породами , а вторичный — с породами, претерпевающими метаморфизм в результате деформации. Спайность — это тип вторичной слоистости, связанной с мелкозернистыми породами. Для более крупнозернистых пород сланцеватость используется для описания вторичной слоистости.
Существует множество определений декольте, которые могут вызвать путаницу и споры. Терминология, используемая в этой статье, в основном основана на Passchier и Trouw (2005). Они утверждают, что спайность — это тип вторичного расслоения в мелкозернистых породах, характеризующийся плоскими структурными элементами, которые формируются в преимущественной ориентации. Некоторые авторы предпочитают использовать спайность при описании любой формы вторичного слоения.
Наличие тканевых элементов, таких как предпочтительная ориентация пластинчатых или удлиненных минералов, композиционная слоистость, вариации размера зерен и т. д., определяет, какой тип спайности образуется. Расщепление подразделяется на сплошное и интервальное.
Непрерывный или проникающий раскол описывает мелкозернистые породы, состоящие из пластинчатых минералов, равномерно распределенных в предпочтительной ориентации. [1] Тип образующегося непрерывного расщепления зависит от присутствующих минералов. Недеформированные пластинчатые минералы, такие как слюды и амфиболы, выстраиваются в предпочтительной ориентации, а минералы, такие как кварц или кальцит, деформируются в предпочтительную ориентацию формы зерен. Непрерывное расщепление зависит от масштаба, поэтому порода со сплошным расщеплением на микроскопическом уровне может демонстрировать признаки разнесенного расщепления при наблюдении на макроскопическом уровне. [1]
Поскольку характер скола зависит от масштаба, сланцевый скол определяется как наличие зазора между слоями 0,01 мм или менее. [1] Сланцевый спайность часто возникает после диагенеза и является первым признаком спайности, образующимся после начала деформации. Тектоническая деформация должна быть достаточной, чтобы позволить сформироваться новому сильному расслоению, т.е. сланцевому кливажу.
Разнесенный спайность возникает в породах, минералы которых распределены неравномерно, в результате чего в породе образуются прерывистые слои или линзы минералов разных типов. [1] Разнесенное расщепление содержит два типа доменов; домены расщепления и микролитоны. Домены спайности представляют собой плоские границы, субпараллельные направлению домена, а микролитоны ограничены доменами спайности. Разнесенные спайности можно разделить на категории в зависимости от того, ориентированы ли зерна внутри микролитонов случайным образом или содержат микроскладки из предыдущей ткани слоения. [1] Другие описания разнесенных расщеплений включают размер промежутков, форму и процент доменов расщепления, а также переход между доменами расщепления и микролитонами.
Расщепление кренуляций содержит микролитоны, деформированные предыдущим слоением. Складывание происходит при наличии нескольких фаз деформации, последняя вызывает симметричные или асимметричные микроскладки, которые деформируют предыдущие слоения. [1] Тип образующегося рисунка кливажа зубцов зависит от литологии, степени деформации и метаморфизма.
Дизъюнктивный раскол описывает тип разнесенного раскола, при котором микролитоны не деформируются в микроскладки, а образование не зависит от какого-либо предыдущего расслоения, присутствующего в породе. [2] Распространенным устаревшим термином для дизъюнктивного расщепления является перелом-расщепление. Рекомендуется [ по мнению кого? ] следует избегать этого термина из-за тенденции к неправильной интерпретации образования особенности расщепления.
Когда более старое слоение спайности стирается и заменяется более молодым слоением из-за более сильной деформации и является свидетельством множественных событий деформации.
В развитии кливажной слоистости сочетаются различные механизмы, зависящие от состава пород, тектонических процессов и условий метаморфизма. Величина и ориентация напряжения в сочетании с условиями давления и температуры определяют, как деформируется минерал. Расколы образуются примерно параллельно плоскости XY тектонической деформации и классифицируются в зависимости от типа деформации. В настоящее время считается, что механизмами, контролирующими образование сколов, являются вращение минеральных зерен, перенос раствора, динамическая рекристаллизация и статическая рекристаллизация. [1]
Во время пластической деформации минеральные зерна с высоким соотношением сторон, вероятно, будут вращаться так, что их средняя ориентация будет в том же направлении, что и плоскость XY конечной деформации . [1] Минеральные зерна могут сгибаться, если они ориентированы перпендикулярно направлению укорочения.
Расслоение скола может возникнуть из-за переноса раствора, вызванного напряжением, путем перераспределения неравномерных минеральных зерен раствором под давлением и рекристаллизацией. [1] Это также поможет увеличить вращение удлиненных и таблитчатых минеральных зерен. Зерна слюды, подвергающиеся переносу раствора, выстраиваются в предпочтительной ориентации. Если зерна минералов, подвергшиеся воздействию раствора под давлением, деформируются в результате пластических кристаллических процессов, зерно будет вытягиваться вдоль плоскости XY конечной деформации. [1] Этот процесс придает зернам предпочтительную ориентацию.
Динамическая рекристаллизация происходит при метаморфическом состоянии породы и восстановлении равновесия химического состава минералов. [1] Это происходит, когда происходит уменьшение свободной энергии , запасенной в деформированных зернах. Деформированные слюды могут хранить достаточное количество энергии деформации, которая может привести к рекристаллизации. Этот процесс позволяет направленно прорастать как старые, так и новые минералы в поврежденную кристаллическую решетку во время развития скола.
Этот процесс происходит либо после деформации, либо при отсутствии динамической деформации. В зависимости от интенсивности нагрева при рекристаллизации слоение будет либо укрепляться, либо ослабляться. Если нагрев будет слишком сильным, слоение будет ослаблено из-за зарождения и роста новых беспорядочно ориентированных кристаллов, и порода превратится в роговик . [1] Если к породе с ранее существовавшей слоистостью и без изменения минерального комплекса приложить минимальное тепло, то раскол будет усилен за счет роста слюд, параллельных слоению.
Расщепления демонстрируют измеримую геометрическую связь с осевой плоскостью складок, образующихся во время деформации, и называются осевыми плоскими слоениями. Слоистости расположены симметрично относительно осевой плоскости в зависимости от состава и компетентности породы. Например, когда смешанные толщи песчаника и аргиллита складчаты во время метаморфизма от очень низкой до низкой степени, кливаж образуется параллельно осевой плоскости складки, особенно в богатых глиной частях толщи. В складчатых чередованиях песчаников и аргиллитов спайность имеет веерообразное расположение, расходящиеся в слоях аргиллитов и сходящиеся в песчаниках. Считается, что это происходит потому, что складчатость контролируется выпучиванием более прочных слоев песчаника, а более слабые аргиллиты деформируются, заполняя промежуточные промежутки. [3] Результатом является особенность, называемая разветвлением слоения. [1]
В геотехнической инженерии плоскость спайности образует разрыв , который может иметь большое влияние на механическое поведение (прочность, деформацию и т. д.) массивов горных пород, например, при строительстве туннелей , фундаментов или откосов .