[科普中国]-显微裂隙

简介显微裂隙是指光学显微镜下在岩石或矿物中所出现的细微裂隙，碎裂则是指裂隙产生后继续受力，导致破碎并发生相互位移。它们再重新组合而成的岩石，称为碎裂构造岩。

显微裂隙与宏观的裂隙在成因机制和几何形态上无本质区别。显微裂隙可分为剪裂隙、张裂隙两种基本类型，以及张剪性裂隙、压剪性裂隙等复合类型。剪裂隙一般较平直，方位稳定，延伸性好，切割矿物颗粒，并伴有相对位移。剪裂隙常成对出现，呈交叉共轭组合。与宏观断裂应力状态分析相似，显微共轭剪裂隙的锐夹角平分线平行于最大挤压应力方向。张裂隙一般呈不规则状延伸，破裂面较粗糙，可切割或绕过矿物颗粒，破裂面具开放性，常被矿物充填。张裂隙有两种基本形式：一种是与最大挤压方向一致的侧列状；另一种是追踪共轭剪裂隙基础上的锯齿状。复合性质的显微裂隙同时具备张裂隙和剪裂隙的某些特征，破裂面平直，延伸性好，但具开放性，破裂中石英矿物近于垂直裂隙壁生长。1

特征显微裂隙主要是在矿物碎斑中韧性剪切作用派生的显微剪切破裂，尤其是在比较刚性的残斑中，常见到一些楔形或锯齿状张裂隙，多被某些后生的矿物充填。也有一些裂开并不明显、形态平直的剪切破裂面，有时发育两组剪切面，它们与宏观裂隙特征相似。在糜棱岩中，显微裂隙只限于残斑晶体内，并不延伸到周围的基质中。它们只反映局部应力场的作用。2

成因大多数处于静态的岩石就已经具有显微孔洞和裂隙了，它们常常沿善颗粒边界分布。一旦有一个外力施于岩石，在椭球状显微孔洞及裂隙（潜裂隙）的端点，应变集中，原先的显微孔洞和裂隙就成为显微破裂，其延伸方向平行于主应力的方向。显微破裂的数目和大小随应力增加而增加。正如宏观的破裂一样，显微破裂和主应力间的夹角随围压增加而增大。当一系列破裂相互交割、贯穿岩石材料时，破裂的性质是张性的，也可以是剪切的。如果围压低，显微破裂分布不均匀，破裂就沿着不规则的破裂面形成；相反如果围压大，显微破裂在标本中均匀分布，塑性变形的迹象就会出现滑动、双晶、膝折等。

由此可见，破裂常发生在早期变形如显微破裂和塑性变形集中的部位，这就是为什么在高围压时岩石在破裂前要有一个准备阶段的原因。3

分类根据破裂面的力学性质，显微裂隙可分张裂隙和剪裂隙两种。

张裂隙岩石中的张裂隙最常见的产状是与矿物排列方向（即与压应力方向）一致，这是一种在近地表条件下围压不大时常见的裂隙。当岩石受压松弛后还可产生一种顺层的层间张裂隙，其充填后的裂隙脉垂直于压应力方向。根据周围岩石中的石英沿共轭的剪裂方向分布，说明其压应力方向垂直张裂脉。张裂不仅在岩石中形成，也出现在矿物颗粒内。这种裂隙较宽，不平整，并有矿物细碎屑充填。

剪裂隙剪裂隙一般比较平直、封闭，裂隙不宽。在均匀岩石中，剪裂隙往往以小于45的角度斜交压力方向，并成对出现。

裂隙出现以后，在应力进一步作用下使岩石破碎，破碎颗粒之间相互位移、磋碎，再进一步胶结后就形成各种碎裂构造岩。岩石碎裂后较大的斑块为细碎屑颗粒所包围者，称为碎斑岩。岩石中碎屑多被磋细磨圆，虽然还残留有少量碎斑，但数量其微，这种岩石称为碎粒岩。比碎粒岩的颗粒更细者为碎粉岩。此外，还有一种破裂的岩屑经过较远的搬运，它们杂乱地排列在次生的铁泥质、硅质或碳酸质的胶结物中，这是一种在断层带中心部位经常发现的构造砾岩，又称断层角砾岩。4