面理是地质学中重要的构造现象,记录了岩石的变形历史、变质条件和构造环境。通过研究面理,可以揭示地质过程的规律,指导矿产勘探和工程建设,具有重要的科学意义和实践价值。
对面理的研究方法:通常采用野外观察法、实地测量法。观察法就是观察面理的形态和分布特征;实地测量其走向、倾向、倾角等记录其产状;还可以通过显微分析,通过偏光显微镜观察矿物颗粒的定向排列和重结晶特征;也可以实验模拟,通过高温高压实验模拟面理的形成过程;现今人们利用计算机数值模拟岩石变形过程,分析面理的形成机制等方法分析研究面理。
一、面理的含义
1. 定义:面理是岩石在变质作用或构造变形过程中,岩石中的矿物颗粒或结构单元定向排列形成的透入性面状构造,反映了岩石的变形环境和历史。
2.主要特征:比较直观的特征是透入性、定向排列、面状构造等特征。
透入性:这种面理结构,透入到岩石中,是一种整体特征,而非局部现象。
定向排列:如云母、绿泥石等矿物,它们的层理、劈理等结构,其颗粒或结构单元是沿特定方向排列的。
面状构造:表现为平行或近平行的面状结构,如片理、劈理等。
二、面理的类型及成因
(一)类型:根据形成机制和岩石类型,可分原生面理和次生面理。
1. 原生面理
层理:沉积岩中由沉积作用形成的层状结构。
流面:岩浆岩中由岩浆流动形成的矿物定向排列。
2. 次生面理
劈理:岩石在应力作用下形成的平行破裂面,常见于板岩。
片理:变质岩中如云母、绿泥石等由片状矿物定向排列形成的面理,常见于片岩。
片麻理:片麻岩中由矿物分异形成的条带状构造。
千枚理:千枚岩中由极细小的片状矿物定向排列形成的面理。
(二)面理的成因
面理的形成与变质作用、构造变形、沉积作用等地质作用有相关:
1. 变质作用:在特定的温度和压力作用下,岩石中的矿物发生重结晶和定向排列,形成如片理、片麻理等。如,泥质岩在低级变质作用下形成板岩的劈理,在中高级变质作用下形成片岩的片理。
2. 构造变形:岩石在构造应力作用下发生塑性变形,矿物颗粒沿应力方向重新排列,形成劈理或片理。如,在褶皱作用中,岩石的压缩和剪切作用会导致面理的形成。
3. 沉积作用:沉积岩中的层理是原生面理,由沉积物的堆积和压实作用形成。
三、研究面理的意义
面理是地质学研究中的重要构造标志,具有重要的科学意义和实践价值:
(一)地学理论意义
1. 揭示岩石变形历史:面理的形态、方向和强度记录了岩石经历的变形过程。通过分析面理,可以推断岩石的应变历史、应力方向和变形机制。
2. 指示构造运动方向:面理通常平行于应变椭球体的垂直两面,其方向与主应力方向相关。通过测量面理的产状,可以推断区域构造运动的方向和强度。
3. 划分变质带和变质程度:不同类型的面理,如劈理、片理、片麻理等反映了不同的变质条件。通过研究面理,可以划分变质带并评估岩石的变质程度。
4.古地理和古环境重建: 沉积岩中的层理记录了沉积环境的变化,通过研究层理可以重建古地理和古环境。
(二)实践中的价值
1.指导矿产勘探:面理发育的岩石中常赋存有如金、铜、铅锌等重要矿产资源。研究面理有助于确定矿体的分布规律和成矿条件。
2.工程地质应用
面理发育的如板岩、片岩等岩石,通常具有各向异性,其力学性质受面理方向影响。在如隧道、边坡等工程建设中,需考虑面理对岩石稳定性的影响。