Кливаж (франц. clivage – раскалывание, расщепление) – густая сеть параллельных поверхностей с ослабленными в результате пластической деформации связями между частицами горной породы, по которым в дальнейшем порода может раскалываться на очень тонкие (например, от сантиметров – в песчаниках и алевролитах до долей миллиметра – в углистых сланцах) пластинки. В противоположность другим трещинам кливаж не нарушает сплошности пород. И только у дневной поверхности кливаж может иметь вид открытых параллельных трещин со следами скольжения и притирания. Кливаж развит далеко не повсеместно – нередко он отсутствует в породах, смятых в сложные складки, а в пределах складки может быть не в каждом слое. Он является очень важной вторичной структурой осадочных и в особенности метаморфических пород. Элементы кливажа замеряются также как и другие плоскостные элементы – слоистость, сланцеватость и др. В литературе приводится довольно много разновидностей кливажа.

1. Относительно возраста образования выделяется кливаж первичный и вторичный.

Кливаж первичный возникает в горных породах под влиянием внутренних причин, зависящих от вещества сомой породы и от внутреннего сокращения объёма породы в процессе литогенеза. Выражается он обычно в образовании двух перпендикулярных друг к другу и к наслоению систем параллельных трещин.

Кливаж вторичный образуется в результате деформации горных пород под влиянием внешних тектонических воздействий и заключается в появлении трещиноватости. Вследствие различной направленности возникающих при деформации напряжений трещины кливажа располагаются под разными углами к первичным текстурным элементам пород.

2. Относительно положения кливажа в складчатых структурах выделяется послойный кливаж, секущий кливаж (веерообразный, обратный веерообразный и s-образный), параллельный кливаж и линейный кливаж (рис. 2.3).

Послойный кливаж расположен параллельно слоистости и рассмотрен ниже как кливаж напластования.

Кливаж обратный веерообразный, поверхности которого сходятся над антиклиналями, наблюдается обычно в относительно маломощных слоях пластичных пород, залегающих среди мощных, менее пластичных пород.

Кливаж веерообразный аналогичен предыдущему, но только поверхности трещин расходятся над антиклиналями и сходятся над синклиналями. В складчатых структурах в результате рефракции кливажа осевой плоскости образуется веерообразный кливаж в виде пучков (рис. 2.4).

Кливаж s-образный (кливаж искривлённый) имеет разную ориентировку в пластах разного состава, но сохраняет параллельность по отношению к оси складки во всех слоях.

Параллельный кливаж расположен параллельно осевым поверхностям складок и рассмотрен ниже как кливаж течения.

Кливаж линейный характеризуется ориентированным расположением минералов не только по сланцеватости, но и в плоскости наслоения, разделяет породу на мелкие столбчатые и призматические частицы в направлении осей складок.

3. В генетических классификациях кливажа выделяется кливаж течения, смятия, разлома, скалывания, напластования, скольжения и растяжения.

Кливаж течения, который иногда называют кливажём сланцеватости, кливажём осевой поверхности, кливажём истечения и главным кливажём, обусловлен параллельной ориентацией пластинчатых или удлинённых минералов, расположенных параллельно осевым поверхностям складок (рис. 2.5).

Он образуется в результате пластических деформаций и ориентирован под прямым углом к малой оси СС´, проходит через большую ось АА´ и среднюю ВВ´ ось эллипсоида деформации. Кливаж разлома и кливаж скалывания (shear cleavage) развиваются в основном параллельно плоскостям SS' и S''S''' Острый угол между слоистостью и плоскостями кливажа течения открыт навстречу вектору, указывающему направление относительных смещений (рис. 2.6). Такое соотношение существует и в опрокинутых складках (рис. 2.7).

Очень полезно при изучении кливажа течения учитывать следующие закономерности:

● Соотношение кливажа и слоистости отражает относительное дифференциальное перемещение слоёв и, следовательно, позволяет установить подошву и кровлю пласта и характер (нормальный, запрокинутый) залегания пластов. В крыльях нормальной (не запрокинутой) складки кливаж имеет более крутое падение, чем слоистость (нормально залегающие слои), а в опрокинутых слоях запрокинутого крыла – падение кливажа более пологое, чем слоистость (перевёрнутое залегание) (рис. 2.8).

● Параллельность простирания кливажа и слоистости в крыльях складки свидетельствует о горизонтальном положении шарнира (оси) складки (рис. 2.9). В этом случае в ядрах (замках) складок кливаж будет почти перпендикулярен к слоистости. Секущее положение кливажа к слоистости в горизонтальных и вертикальных сечениях говорит о наклонном положении шарнира (оси) складки (рис. 2.9). В случае вертикального погружения шарнира складки простирание кливажа и слоистости различны, но в вертикальном сечении следы кливажа и слоистости совпадают (рис. 2.9).

● Изучение кливажа в вертикальной и горизонтальной плоскости позволяет определить величину угла погружения шарнира складки. Величина угла погружения шарнира соответствует углу наклона к горизонту следа слоистости на плоскости кливажа (рис. 2.10, 2.11).

● Наблюдения над кливажём, проведённые систематически на большой площади, позволяют сделать некоторые выводы о структуре района в целом. Например, выдержанное наклонное падение кливажа течения указывает на опрокинутость целой системы складок, причем угол падения осевых поверхностей этих складок соответствует углу падения кливажа. Параллельность кливажа течения напластованию указывает на изоклинальные складки – прямые при вертикальном или наклонные при наклонном падении кливажа.

● Постоянство элементов залегания кливажа указывает на однообразную структуру площади. Различные направления простирания кливажа в различных частях района свидетельствует о наличии различно ориентированных складчатых структур.

Изучение кливажа течения в кернах скважин также позволяет судить о положении осевых поверхностей складок и типе складок.

Кливаж смятия (синоним – кливаж плойчатости) – одна из разновидностей кливажа течения. Это редкая разновидность кливажа, расположенного параллельно осевым поверхностям микроплойчатости. Он образуется при интенсивном развитии микроскладчатости, переходящей в сжатую микроплойчастость с параллельными крыльями.

Кливаж разлома (скола) – это явление скалывания и связь его с деформирующими силами будет несколько иной по сравнению с кливажём течения (рис. 2.5-2.7).

Он образуется параллельно плоскостям S''S''' и иногда по SS'.

На рис. 2.12 приведён частный случай, когда кливаж разлома параллелен осевой плоскости складки. Обычно он наклонён в сторону осевой поверхности складки или её замыкания.

Кливаж разлома наклонён к напластованию и острый угол между напластованием и кливажём обращён в направлении скалывания или относительного дифференциального движения. Кливаж разлома является, в сущности, тесно сближенной трещиноватостью. Расстояние между плоскостями кливажа от миллиметров до сантиметров. Минералы ориентированы не параллельно кливажу. Кливаж разлома подчиняется законам сколовых трещин – наклонён к меньшей оси эллипсоида деформации под углом 45º. Обычно при деформации образуется только одна система плоскостей кливажа разлома. Хотя кливаж разлома и имеет сколовый характер, видимое смещение в плоскостях кливажа отсутствует. Плоскость кливажа ориентирована к зоне разлома таким образом, что острый угол между кливажём и зоной разлома указывает на направление дифференциального движения блоков (рис. 2.13), что позволяет определить тип разлома.

Кливаж скалывания или кливаж смещения образуется тогда, когда в кливаже разлома вдоль трещин происходят дифференциальные смещения. Пластинчатые минералы могут быть ориентированы параллельно кливажу, а новые – кристаллизуются в плоскости кливажа. В таких случаях он может быть принят за кливаж течения.

Кливаж напластования (кливаж напластования или сланцеватость напластования) ориентирован параллельно напластованию. Он может образоваться в результате изоклинальной складчатости, приспособляемости перекристаллизации, метаморфизма нагрузки или течения, параллельного напластованию. В литературе он иногда может рассматриваться как кливаж послойный, кливаж слоевой, расслоение, рассланцевание слоевое. При выделении этого вида кливажа необходимо точно устанавливать, что наблюдаемая полосчатость первичная, а не вторичная – метаморфическая, сегрегационная и др.

Кливаж скольжения в отличие от кливажа течения не зависит от расположения минеральных частиц породы, т.е. не подчинён внутренней структуре породы. Кливаж скольжения, часто называемый кливажём разлома, представляет по существу сближенную тонкую трещиноватость сколового типа, но в отличие от кливажа разлома в нём более отчетливо проявлены дифференциальные перемещения по плоскостям кливажа. Он параллелен плоскостям скалывания SS´ и S´´S´´´ и наклонён к напластованию так, что острый угол между слоистостью и плоскостью кливажа открыт навстречу вектору, указывающему направление дифференциального движения (рис. 2.14).

Довольно часто кливаж скольжения тесно связан с кливажём течения. Обе структуры могут существовать совместно и постепенно переходить одна в другую. Кливаж скольжения может быть использован при изучении крупных складок, как и кливаж течения. Кроме того, наклонное положение его к осевым плоскостям более или менее симметричных складок, позволяет определять характер и положение осей складчатых структур. Постоянство направлений и углов падения кливажа указывает на простые широкие складки, а места изменения направлений падений – на положение осей складок.

Кливаж растяжения образуется в результате растягивающих усилий, направленных по оси складок. Он отчётливо проявляется на плоскостях расслоения обычно в виде двух систем трещин, пересекающихся под углом 30-50º и разделяющих прослои пород на пластины ромбовидной формы. Длинная ось ромбовидной пластинки обычно совпадает с осью складки.

Помимо рассмотренных видов кливажа, в слоистых породах иногда отмечается кливажная полосчатость, или полосчатость по кливажу. Более пластичные слои выжимаются по плоскостям кливажа, секущим жесткие слои, и образуют пропластки от долей сантиметра до первых сантиметров (рис. 2.15, А).

В однородных по составу и иногда в слоистых метаморфических породах может возникать слабо выраженная сегрегационная полосчатость в результате перекристаллизации и метаморфической дифференциации пород и обособлением светлых и темных минералов в полосы, ориентированные параллельно сланцеватости (рис. 2.15, Б).

В предыдущих рассуждениях и примерах принималось, что все рассмотренные выше разновидности кливажа были сформированы одновременно со складкообразованием. Но в отдельных случаях, кливаж может возникать при повторных деформациях после складкообразования и тогда он будет ориентирован в соответствии с действием новой пары сил. На рис. 2.16 показано, что складки были образованы в результате действия простого сжатия действием пары сил H и H', а кливаж течения, обозначенный пунктирными линиями, образован действием пары сил S и S'.

Субпараллельность рассмотренных выше кливажей или поверхностей раздела обязательна лишь для ограниченного участка крыльев складок и разрывных нарушений одного и того же петрографически однородного слоя. Ясно, что с изменением состава и залегания горных пород положение кливажа может меняться.

Деформации по поверхностям раздела проявляются в виде скалывания, излома, изгиба, смятия, расплющивания и т.д. В конечном итоге, как правило, все они приводят к видимому или микроскопическому перемещению материала по этим поверхностям. Последние, строго говоря, не являются поверхностями, а представляют собой чаще всего зону, в пределах которой и происходят различные деформации. Некоторые типы поверхностей раздела по их внутреннему строению показаны на рис. 2.17. Они довольно условны и зависят от масштаба проявления.

В обнажениях обнаружить кливаж не всегда просто. Иногда может быть пересечение двух и более кливажей и слойчатости, которые могут образовывать сложные формы обломков, Кроме того, поверхности раздела могут быть залечены разнообразными минеральными новообразованиями. Основные признаки отличия кливажа от слоистости приведены в таблице (рис. 2.18).