Сланцеватость

Определение. Сланцеватостью называется текстура, обусловленная плоскопараллельным расположением или предпочтительной ориентировкой пластинчатых, чешуйчатых, листоватых минералов в породе. Обратите внимание – это определение не несет генетического смысла и относится к микроуровню. Сланцеватость обусловлена, прежде всего, слоистыми силикатами, но иногда это могут быть и другие минералы, например, кальцит, который приобрел в процессе деформации уплощенную форму.

Сланцеватость – очень часто встречающаяся текстура, особенно в метаморфических породах. Сланцеватость может быть дотектонической текстурой и образоваться как при осаждении, так и при диагенетических преобразованиях пород, содержащих глинистые минералы (глинистые, глинисто-алевритовые породы). Но мы такую первичную, параллельную слоистости сланцеватость рассматривать не будем. Познакомимся с кристаллизационной сланцеватостью, т.е. сланцеватостью, обусловленную новообразованными чешуйчатыми минералами в условиях стресса (ориентированного давления или девиаторного напряжения).

Определение сланцеватости, которое здесь приведено, было сформулировано очень давно, лет сто назад, и практически не претерпело изменений до настоящего времени. Однако один тонкий момент здесь все-таки есть. Новообразованные чешуйчатые минералы имеются уже в глинистых сланцах, т.е. очень слабо измененных породах. В филлитах новообразованные минералы уже видны под микроскопом, а в кристаллических сланцах чешуйки слюды могут достигать в длину нескольких миллиметров. По определению, если чешуйки располагаются субпараллельно, то все эти породы обладают сланцеватостью. В них ярко выражена анизотропия строения, а значит и свойств, в том числе механических. Действительно, вдоль направления предпочтительной ориентировки породы легче раскалываются, чем вдоль других направлений. Причем, чем мельче зерна, тем легче и на более тонкие пластинки раскалывается порода. Некоторые разновидности глинистых сланцев называют кровельными – ими действительно покрывали крыши домов – на такие ровные и большие плитки раскалывается порода.

С другой стороны, расщепляемость породы на тонкие пластинки при ударе или выветривании издавна называлось кливажем (Сэджвик, 1835). Чем больше величина зерен, тем хуже расщепляется порода. Крупнозернистые кристаллические сланцы раскалываются уже с трудом и на толстые пластинки. Итак, получается, что в породах типа глинистых сланцев и филлитов, с одной стороны, развит кливаж, а с другой – сланцеватость. Из этого противоречия попытались выйти следующим образом: назвали текстуру этих пород slaty cleavage, т. е. сланцевый кливаж (кливаж, характерный для сланцев – глинистых и филлитовых). Сланцеватостью же стали называть текстуру кристаллических сланцев. А теперь проанализируем ситуацию: кливаж, согласно первоначальному определению, – это расщепляемость (молчаливо или явно предполагается, что ее причиной служит какая-либо анизотропия). Сланцеватость – частный случай такой анизотропии (причем расщепляемость не всегда осуществляется). Ясно, что кливаж в его первоначальном определении и сланцеватость – разные понятия и они не должны стоять в одном ряду. Кроме того, нельзя разделять принципиально одинаково микроскопически выраженную текстуру лишь по степени метаморфизма пород. Логично за сланцеватостью оставить ее классическое определение. Тогда даже текстуру глинистых сланцев надо называть сланцеватостью (собственно, это и отражено в их названии – «сланцы»). Но можно добавлять макрохарактеристику – свойство расщепляемости.

Происхождение. Итак, мы разобрались с морфологией и терминологией. Теперь посмотрим, как же образуется эта текстура – сланцеватость. В принципе, параллельная ориентировка зерен может быть достигнута двумя путями: 1) первоначально зерна были ориентированны по разному, а потом в процессе деформации поворачивались, пока не стали располагаться параллельно друг другу и перпендикулярно оси максимального укорочения; 2) зерна сразу росли параллельно. Кстати, то, что сланцеватость перпендикулярна оси максимального укорочения – давно установленный факт. Существует несколько причин считать, что сланцеватость образуется в соответствии со вторым предположением:

а) в сильно рассланцованных метаморфических породах иногда находят слабо деформированные ископаемые остатки (Спенсер, 1982).

б) изучение под электронным микроскопом показало, что минералы, образующие сланцеватость, практически не несут следов деформации;

в) непосредственные эксперименты на природных кристаллических агрегатах показали, что перекристаллизация в условиях деформации приводит к образованию четко выраженной предпочтительной ориентировки минералов

Чаще всего осуществляется так называемая синтектоническая перекристаллизация: деформация сопровождается усилением метаморфизма. В новых рТ-условиях минеральные ассоциации становятся неустойчивыми, происходит их перекристаллизация с образованием новых минеральных парагенезисов. Например, глинистые минералы переходят в смешаннослойные, гидрослюды, а затем в слюды. При этом кристаллическая решетка чешуйчатых минералов является наиболее устойчивой тогда, когда слои (пакеты) располагаются перпендикулярно максимальному сжимающему напряжению. Синтектоническая перекристаллизация с образованием сланцеватой текстуры происходит в любых породах, особенно в богатых слоистыми силикатами

Кроме того, существует так называемая отжиговая перекристаллизация (точнее, рекристаллизация). Она происходит в том случае, если породы подверглись деформации до метаморфизма. Но, видимо, отжиговая перекристаллизация имеет подчиненное значение. Дело происходит так: порода деформируется – в существующих зернах возникают напряжения – повышается температура – образуются новые зерна, лишенные напряжений. Новообразованные зерна могут наследовать существующие ориентировки, например, ориентировку кливажных зон.

Ориентировка. Рассмотрим теперь, как же располагается сланцеватость относительно слоев и элементов складок. Вообще сланцеватость ориентируется так же, как кливаж (мы подробно будем это рассматривать). Ее направление часто близко к ориентировке осевых поверхностей складок. Иногда в неметаморфизованных или сильно метаморфизованных толщах сланцеватость бывает послойной. Первый случай (вообще неметаморфизованные породы) мы уже рассмотрели. В метаморфических толщах послойная ориентировка сланцеватости может быть связана с двумя причинами. Во-первых, в этих толщах нередко встречаются сильно сжатые, до изоклинальных, складки, на крыльях которых сланцеватость параллельна слоистости (замки при этом занимают небольшие участки и часто плохо видны). Во-вторых, первым этапом деформации иногда бывает растяжение вдоль слоистости. В это время может образоваться послойная сланцеватость. Затем такая сланцеватость в большинстве случаев перестраивается, но иногда, на некоторых участках, она остается в первоначальном виде.

Подводя итог сказанному, мы видим, что носителем такого свойства (или микроструктуры), как сланцеватость является собственно зерно (базовый элемент, по А.Б.Кирмасову).