Расщепление в структурной геологии и петрологии описывает тип планарного скального образования, которое развивается в результате деформации и метаморфизма . [1] Степень деформации и метаморфизма вместе с типом породы определяет тип развивающегося расщепляющегося образования. Обычно эти структуры образуются в мелкозернистых породах, состоящих из минералов, подвергшихся воздействию давления . [1]
Расщепление — это тип сланцеватости горных пород , элемент структуры , который описывает способ развития планарных структур в горной породе. Слоистость делится на две группы: первичную и вторичную. Первичная относится к магматическим и осадочным породам , а вторичная — к породам, которые подвергаются метаморфизму в результате деформации. Расщепление — это тип вторичной сланцеватости, связанной с мелкозернистыми породами. Для более крупнозернистых пород для описания вторичной сланцеватости используется сланцеватость .
Существует множество определений расщепления, что может вызвать путаницу и споры. Терминология, используемая в этой статье, в значительной степени основана на Passchier и Trouw (2005). Они утверждают, что расщепление — это тип вторичной расслоенности в мелкозернистых породах, характеризующийся плоскими элементами структуры, которые формируются в предпочтительной ориентации. Некоторые авторы предпочитают использовать расщепление при описании любой формы вторичной расслоенности.
Наличие элементов структуры, таких как преимущественная ориентация пластинчатых или удлиненных минералов, слоистость состава, вариации размеров зерен и т. д., определяет, какой тип скола образуется. Скол подразделяется на непрерывный и разнесенный.
Непрерывное или проникающее расщепление 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 зерна. Непрерывное расщепление зависит от масштаба, поэтому порода с непрерывным расщеплением на микроскопическом уровне может показывать признаки разнесенного расщепления при наблюдении на макроскопическом уровне. [1]
Поскольку характер расщепления зависит от масштаба, сланцевое расщепление определяется как имеющее 0,01 мм или менее пространства между слоями. [1] Сланцевое расщепление часто происходит после диагенеза и является первым признаком расщепления, который образуется после начала деформации. Тектоническое напряжение должно быть достаточным, чтобы позволить сформироваться новой прочной фолиации, т. е. сланцевому расщеплению.
Разнесенный кливаж происходит в породах с неравномерно распределенными минералами, и в результате порода образует прерывистые слои или линзы различных типов минералов. [1] Разнесенный кливаж содержит два типа доменов: домены расщепления и микролитоны. Домены расщепления представляют собой плоские границы, субпараллельные тренду домена, а микролитоны ограничены доменами расщепления. Разнесенные кливажы можно классифицировать на основе того, ориентированы ли зерна внутри микролитонов случайным образом или содержат микроскладки от предыдущей фолиационной ткани. [1] Другие описания разнесенных кливажов включают размер интервала, форму и процент доменов расщепления и переход между доменами расщепления и микролитонами.
Складчатость кренуляции содержит микролитоны, которые были деформированы предыдущей фолиацией. Складчатость происходит, когда есть несколько фаз деформации, последняя вызывает симметричные или асимметричные микроскладки, которые деформируют предыдущие фолиации. [1] Тип рисунка кренуляции кливажа, который образуется, зависит от литологии и степени деформации и метаморфизма.
Дизъюнктивный кливаж описывает тип разнесенного кливажа, где микролитоны не деформированы в микроскладки, а формирование не зависит от какой-либо предыдущей слоистости, присутствующей в породе. [2] Распространенный устаревший термин для дизъюнктивного кливажа — трещинный кливаж. Рекомендуется [ по мнению кого? ] избегать этого термина из-за тенденции неправильно истолковывать формирование особенности кливажа.
Когда более старая слоистость стирается и заменяется более молодой из-за более сильной деформации, это свидетельствует о множественных деформационных событиях.
Развитие расщепления фолиации включает комбинацию различных механизмов, зависящих от состава горных пород, тектонических процессов и метаморфических условий. Величина и ориентация напряжения в сочетании с условиями давления и температуры определяют, как деформируется минерал. Расколы образуются приблизительно параллельно плоскости XY тектонической деформации и классифицируются на основе типа деформации. Механизмы, которые в настоящее время считаются контролирующими образование расщепления, включают вращение минеральных зерен, перенос раствора, динамическую перекристаллизацию и статическую перекристаллизацию. [1]
Во время пластической деформации минеральные зерна с высоким отношением сторон, вероятно, будут вращаться таким образом, что их средняя ориентация будет в том же направлении, что и плоскость XY конечной деформации . [1] Минеральные зерна могут складываться, если они ориентированы перпендикулярно направлению укорочения.
Слоистость расщепления может возникнуть из-за вызванного напряжением переноса раствора путем перераспределения неравномерных минеральных зерен путем растворения под давлением и перекристаллизации. [1] Это также поможет увеличить вращение удлиненных и пластинчатых минеральных зерен. Зерна слюды, подвергающиеся переносу раствора, выстроятся в предпочтительной ориентации. Если зерна минералов, затронутые растворением под давлением, деформируются посредством пластических кристаллических процессов, зерно будет вытянуто вдоль плоскости XY конечной деформации. [1] Этот процесс формирует зерна в предпочтительной ориентации.
Динамическая перекристаллизация происходит, когда порода подвергается метаморфическим условиям и переуравновешиванию химического состава минералов. [1] Это происходит, когда происходит уменьшение свободной энергии, запасенной в деформированных зернах. Деформированные слюды могут запасать достаточное количество энергии деформации, что может позволить произойти перекристаллизации. Этот процесс обеспечивает ориентированный повторный рост как старых, так и новых минералов в поврежденную кристаллическую решетку во время развития скола.
Этот процесс происходит либо после деформации, либо при отсутствии динамической деформации. В зависимости от интенсивности нагрева во время перекристаллизации, слоистость будет либо усилена, либо ослаблена. Если нагревание слишком интенсивное, слоистость будет ослаблена из-за зарождения и роста новых хаотично ориентированных кристаллов, и порода станет роговиком . [ 1] Если к породе с уже существующей слоистостью и без изменения минеральной ассоциации приложить минимальное тепло, то спайность будет усилена ростом слюд параллельно слоистости.
Расщепления показывают измеримую геометрическую связь с осевой плоскостью складок, образовавшихся во время деформации, и называются осевыми плоскими фолиациями. Слоистости симметрично расположены относительно осевой плоскости в зависимости от состава и компетентности породы. Например, когда смешанные последовательности песчаника и аргиллита сминаются в складки во время очень низкого или низкого метаморфизма, кливаж формируется параллельно осевой плоскости складки, особенно в богатых глиной частях последовательности. В складчатых чередованиях песчаника и аргиллита кливаж имеет веерообразную структуру, расходящуюся в слоях аргиллита и сходящуюся в песчаниках. Считается, что это происходит потому, что складчатость контролируется изгибом более прочных слоев песчаника, при этом более слабые аргиллиты деформируются, чтобы заполнить промежуточные промежутки. [3] Результатом является особенность, называемая веерообразным распространением фолиации. [1]
В геотехнической инженерии плоскость спайности образует разрыв , который может оказывать большое влияние на механическое поведение (прочность, деформацию и т. д.) скальных массивов, например, при строительстве туннелей , фундаментов или склонов .