[科普中國(guó)]-顯微裂隙

簡(jiǎn)介顯微裂隙是指光學(xué)顯微鏡下在巖石或礦物中所出現(xiàn)的細(xì)微裂隙，碎裂則是指裂隙產(chǎn)生后繼續(xù)受力，導(dǎo)致破碎并發(fā)生相互位移。它們?cè)僦匦陆M合而成的巖石，稱為碎裂構(gòu)造巖。

顯微裂隙與宏觀的裂隙在成因機(jī)制和幾何形態(tài)上無(wú)本質(zhì)區(qū)別。顯微裂隙可分為剪裂隙、張裂隙兩種基本類型，以及張剪性裂隙、壓剪性裂隙等復(fù)合類型。剪裂隙一般較平直，方位穩(wěn)定，延伸性好，切割礦物顆粒，并伴有相對(duì)位移。剪裂隙常成對(duì)出現(xiàn)，呈交叉共軛組合。與宏觀斷裂應(yīng)力狀態(tài)分析相似，顯微共軛剪裂隙的銳夾角平分線平行于最大擠壓應(yīng)力方向。張裂隙一般呈不規(guī)則狀延伸，破裂面較粗糙，可切割或繞過礦物顆粒，破裂面具開放性，常被礦物充填。張裂隙有兩種基本形式：一種是與最大擠壓方向一致的側(cè)列狀；另一種是追蹤共軛剪裂隙基礎(chǔ)上的鋸齒狀。復(fù)合性質(zhì)的顯微裂隙同時(shí)具備張裂隙和剪裂隙的某些特征，破裂面平直，延伸性好，但具開放性，破裂中石英礦物近于垂直裂隙壁生長(zhǎng)。1

特征顯微裂隙主要是在礦物碎斑中韌性剪切作用派生的顯微剪切破裂，尤其是在比較剛性的殘斑中，常見到一些楔形或鋸齒狀張裂隙，多被某些后生的礦物充填。也有一些裂開并不明顯、形態(tài)平直的剪切破裂面，有時(shí)發(fā)育兩組剪切面，它們與宏觀裂隙特征相似。在糜棱巖中，顯微裂隙只限于殘斑晶體內(nèi)，并不延伸到周圍的基質(zhì)中。它們只反映局部應(yīng)力場(chǎng)的作用。2

成因大多數(shù)處于靜態(tài)的巖石就已經(jīng)具有顯微孔洞和裂隙了，它們常常沿善顆粒邊界分布。一旦有一個(gè)外力施于巖石，在橢球狀顯微孔洞及裂隙（潛裂隙）的端點(diǎn)，應(yīng)變集中，原先的顯微孔洞和裂隙就成為顯微破裂，其延伸方向平行于主應(yīng)力的方向。顯微破裂的數(shù)目和大小隨應(yīng)力增加而增加。正如宏觀的破裂一樣，顯微破裂和主應(yīng)力間的夾角隨圍壓增加而增大。當(dāng)一系列破裂相互交割、貫穿巖石材料時(shí)，破裂的性質(zhì)是張性的，也可以是剪切的。如果圍壓低，顯微破裂分布不均勻，破裂就沿著不規(guī)則的破裂面形成；相反如果圍壓大，顯微破裂在標(biāo)本中均勻分布，塑性變形的跡象就會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)、雙晶、膝折等。

由此可見，破裂常發(fā)生在早期變形如顯微破裂和塑性變形集中的部位，這就是為什么在高圍壓時(shí)巖石在破裂前要有一個(gè)準(zhǔn)備階段的原因。3

分類根據(jù)破裂面的力學(xué)性質(zhì)，顯微裂隙可分張裂隙和剪裂隙兩種。

張裂隙巖石中的張裂隙最常見的產(chǎn)狀是與礦物排列方向（即與壓應(yīng)力方向）一致，這是一種在近地表?xiàng)l件下圍壓不大時(shí)常見的裂隙。當(dāng)巖石受壓松弛后還可產(chǎn)生一種順層的層間張裂隙，其充填后的裂隙脈垂直于壓應(yīng)力方向。根據(jù)周圍巖石中的石英沿共軛的剪裂方向分布，說明其壓應(yīng)力方向垂直張裂脈。張裂不僅在巖石中形成，也出現(xiàn)在礦物顆粒內(nèi)。這種裂隙較寬，不平整，并有礦物細(xì)碎屑充填。

剪裂隙剪裂隙一般比較平直、封閉，裂隙不寬。在均勻巖石中，剪裂隙往往以小于45的角度斜交壓力方向，并成對(duì)出現(xiàn)。

裂隙出現(xiàn)以后，在應(yīng)力進(jìn)一步作用下使巖石破碎，破碎顆粒之間相互位移、磋碎，再進(jìn)一步膠結(jié)后就形成各種碎裂構(gòu)造巖。巖石碎裂后較大的斑塊為細(xì)碎屑顆粒所包圍者，稱為碎斑巖。巖石中碎屑多被磋細(xì)磨圓，雖然還殘留有少量碎斑，但數(shù)量其微，這種巖石稱為碎粒巖。比碎粒巖的顆粒更細(xì)者為碎粉巖。此外，還有一種破裂的巖屑經(jīng)過較遠(yuǎn)的搬運(yùn)，它們雜亂地排列在次生的鐵泥質(zhì)、硅質(zhì)或碳酸質(zhì)的膠結(jié)物中，這是一種在斷層帶中心部位經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造礫巖，又稱斷層角礫巖。4