[科普中国]-劈理折射

劈理折射（cleavage refraction）是指由于岩石能干性或岩层厚度的差异，层间发育的劈理与岩层面之间的夹角会出现不同角度的变化，从而造成的一种现象。

简介劈理折射（cleavage refraction）是指当劈理切过不同岩性的岩层时，劈理面方位发生改变的现象。

在强硬层中劈理与层理的交角较大，在弱层岩层中两者交角较小，这种现象反映了不同岩性的岩层中应变状态的变化。

劈理形成机制原岩在扁平作用下由于矿物组分的机械旋转、矿物的定向结晶或沿着紧密间隙裂隙状的不连续面的简单剪切变形而成。具体将劈理形成的可能机制概括为以下4种。2

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。

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。

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。

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。

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学