玄武岩柱状节理六边形结构形成机制探讨

玄武岩柱状节理往往呈现完美的六边形石柱,这种现象引起了人们的广泛关注和好奇,但是对于其形成机理尚无合理的解释。本文通过对冷却过程中的玄武岩进行受力分析,提出当岩石（浆）冷凝收缩的凝聚力达到其抗张强度时,岩石（浆）内部发生潜在破裂和微形变;当潜在破裂面形成后,因岩石的泊松效应,微小潜在破裂面处的应力状态发生重整,形成新的潜在破裂面;当新的潜在破裂面处的剪应力等于岩石抗张强度时,岩石（浆）发生剪切破裂,形成如今所见的柱状节理。根据前人相关岩石实验数据,推算得到玄武岩相应温度下的内摩擦角、黏聚力、抗张强度和泊松比,采用应力莫尔圆方法进行数值计算,获得玄武岩在冷却到800 ℃左右时发生破裂,六棱柱形柱状节理开始形成,内角约119.1°。进一步分析认为,岩石的黏聚力、石英含量等因素可能控制着柱状节理的发育和形状。     

玄武岩柱状节理六边形结构形成机制探讨

玄武岩柱状节理往往呈现完美的六边形石柱,这种现象引起了人们的广泛关注和好奇,但是对于其形成机理尚无合理的解释。本文通过对冷却过程中的玄武岩进行受力分析,提出当岩石（浆）冷凝收缩的凝聚力达到其抗张强度时,岩石（浆）内部发生潜在破裂和微形变;当潜在破裂面形成后,因岩石的泊松效应,微小潜在破裂面处的应力状态发生重整,形成新的潜在破裂面;当新的潜在破裂面处的剪应力等于岩石抗张强度时,岩石（浆）发生剪切破裂,形成如今所见的柱状节理。根据前人相关岩石实验数据,推算得到玄武岩相应温度下的内摩擦角、黏聚力、抗张强度和泊松比,采用应力莫尔圆方法进行数值计算,获得玄武岩在冷却到800 ℃左右时发生破裂,六棱柱形柱状节理开始形成,内角约119.1°。进一步分析认为,岩石的黏聚力、石英含量等因素可能控制着柱状节理的发育和形状。     

玄武岩柱状节理的成因机制——局部贝纳德对流模型

<正>厚层玄武岩和火山颈通常发育柱状节理,例如长白山十五道沟、福建牛头山、英国巨人之路等。关于柱状节理的成因机制(Aydin and De Graff,1988)一个普遍接受的解释是岩浆热对流形成的贝纳德花纹,但是迄今为止对于岩浆对流的物理机制和柱状节理特大的长:宽比值缺少合理的解释。本文设计了一个岩浆从顶部向下逐步冷却的模型,对流仅仅发生在固/液边界线之下一个有限的厚度范围,而不是全岩浆房对流,     

贵州晴隆中二叠统大厂层砾岩成因研究

贵州晴隆中二叠统大厂层中—上部产出一套呈囊状、透镜状分布的砾岩层。对大厂层砾岩沉积序列、结构、构造特征和矿物组合进行研究,结果表明:沉积序列为"反粒序",砾岩成分单一,基本为玄武质,是由峨眉山玄武岩直接改造而成,未发育河道相沉积特征;大厂层砾石具特殊的"泥化边"构造,是玄武岩在海水中大量水解的直接证据,填隙物中的青磐岩化矿物组合表明砾岩遭受了低温热液的改造。填隙物具有接近凝灰岩的Zr/Hf(30.7~43.4,均值38.0),揭示玄武岩在改造形成砾石的过程中有火山碎屑(火山灰)参与成岩;砾石和填隙物相对玄武岩贫Na(Na2O)富K(K2O),三者具有相似的稀土配分模式,其中∑REE呈规律性变化(玄武岩最高,砾石次之,填隙物中最低)。沉积背景分析认为,峨眉地幔柱作用使地壳发生了差异抬升,抬升一侧暴露遭受剥蚀形成不整合面,相对沉降一侧继续接受沉积,大厂层正是峨眉山玄武岩前锋带在局限海盆边缘(沉降侧),于茅口灰岩之上继续沉积的产物。大厂层砾岩形成机制是:炽热玄武岩流在海水中急剧爆裂,同时火山碎屑参与沉积,形成的玄武岩前积层(淬碎熔岩角砾)及凝灰岩,沉积在茅口组灰岩之上;在后期的演化过程中,炽热玄武岩冷凝收缩,柱状节理发育,在潮汐流和沿岸流的相互作用下不断磨蚀形成大厂层砾岩。     

南京六合桂子山玄武岩石柱林成因初探

南京六合桂子山发育规模巨大、柱体形状规则和排列有序的玄武岩石柱林。已有多种玄武岩柱状节理的成因假说,但均尚有不完备之处。玄武岩熔浆喷出地表未固结之前的双扩散对流和固结成岩阶段的冷却收缩作用,可能是形成桂子山玄武岩石柱林的主要原因。玄武岩柱状节理的形成机理十分复杂,远未达到完全解决的境地。     

川东华蓥山褶皱带西天超大型玄武岩矿床地质特征及岩石成因

通过野外和镜下岩相学观察，结合主、微量元素地球化学方法，研究了四川省广安市邻水县西天超大型纤维用玄武岩矿床的地质特征，分析了矿石工业指标和矿床成因.结果表明：矿床位于川东褶皱带华蓥山背斜东翼，矿体呈似层状赋存于上二叠统峨眉山玄武岩组(P₃β)地层中，矿石储量约1 594×10⁴t，达超大型规模；主量元素地球化学特征表明，西天玄武岩岩浆属高钛、高钾钙碱性-钙碱性系列；稀土元素、微量元素地球化学特征与区域内高钛峨眉山玄武岩及OIB型玄武岩特征相似；西天玄武岩为峨眉山大火成岩省的外带组成部分，形成于板内构造环境，岩浆演化来源于OIB型源区且基本未受地壳物质混染，为地幔热柱成因的产物；矿床中的柱状节理玄武岩、块状玄武和气孔状玄武岩可用于纤维拉丝生产.     

浙江中生代酸性火山岩柱状节理构造的发现及其地质意义

柱状节理构造历来被众多学者认为只能发育在粘度小、流动性大的基性熔岩中。近年来，在浙江多处中生代酸性火山岩中，发现了十分典型、甚具规模的柱状节理构造。本文从岩石化学角度，对浙江四例酸性火山岩柱状节理构造与浙、苏二省四例玄武岩柱状节理构造做了比较研究。浙江含良好柱状节理构造的酸性火山岩的平均粘度是基性熔岩平均粘度的１０４倍，酸性火山岩的最大粘度甚至可达基性熔岩粘度的１０６倍。如此巨大的酸、基性火山岩粘度比率表明，传统冷却收缩说关于柱状节理构造只能发育在基性熔岩中，因而岩浆粘度是制约柱状节理构造发育与否的主要因素的观点应予修正。最后，本文还讨论了关于柱状节理形成机制的流体动力学观点。     

贵州西南部SBT与金矿成矿动力学及 找矿预测地质模型

构造蚀变体（SBT）：茅口组（P2m）和龙潭组（P3l）或峨眉山玄武岩组（P3β）之间的一套以强烈的硅化作用为显著特征的蚀变岩石组合(图1);角砾状构造发育,角砾大小悬殊,成分复杂（包含茅口组灰岩、龙潭组粉砂岩、粘土岩、煤或峨眉山玄武岩、沉凝灰岩）,厚度变化大（0~70m）;为区域构造作用和大规模低温热液蚀变作用的综合产物,为区域金锑矿富集就位场所(刘建中等,2005,2012,2014)。     

玄武岩柱状节理构造研究的进展与动向

玄武岩柱状节理是发育于玄武岩中的一种原生张性破裂构造。一个多世纪以来,许多学者均以泥裂成因为类比,持传统的冷却收缩作用假说。七十年代,Ryan与Sammis提出了柱状节理形成机制的新模式;八十年代,Kancha提出了双扩散对流作用假说。他们对传统冷却收缩说的修正,已引起各国学者的童视。我国不少玄武岩分布地区,也发育有一定规模、形状十分规则的柱状节理构造,有的还属世界罕见,例如南京六合桂子山玄武岩柱。但至今,在我国对此课题的研究还未充分开展。本文在综合国外有关文献的基础上,结合近年来我们在浙江的研究实践,试就玄武岩柱状节理构造研究的进展与动向作一简要评述。     

玄武岩盆地供水前景研究 ——以云南马树盆地为例

本文以云南马树盆地为例,通过水文地质调查、物探、钻探、抽水试验、水质分析测试等手段,查明了马树盆地自上而下的三层水文地质结构:上层(0～9.0m)主要为湖积砂砾及粘土层,富水性差,不具供水意义;中层(9.0～28.5m)为节理裂隙发育的二叠系峨眉山组玄武岩(P3em),富水性好,单井推算最大涌水量可达504.4m3/d,受上覆含砾粘土层的阻隔,水质优良(Ⅰ类),可作为当地居民的饮用水源;下层(28.5～60.0m)峨眉山组玄武岩节理裂隙不发育,为相对隔水底板。本研究对于玄武岩区找水工作具有借鉴意义。     

四川西南部周公山及邻区“峨眉山玄武岩”特征及储集性能研究

川西南部周公山及邻区上二叠统“峨眉山玄武岩”厚40～500 m,由12个旋回性玄武质火山岩构成。每一旋回底部的火山角砾岩和上部的气孔—杏仁状玄武岩常具有一定的储渗能力,储渗空间以气孔、柱状节理缝、构造裂缝为主,属于低孔、中渗或低孔、高渗型储层;其余层段如无构造作用的叠加,多构成非储集岩类。在该套储层的形成与演化过程中,岩浆的冷凝收缩、构造断裂和大气淡水、地层水溶蚀作用和有机质成熟过程都促进了储渗空间的形成,而热液蚀变作用、四期胶结作用和三期充填作用对储集空间起着明显的破坏作用。     

峨边中埂玄武岩型铜矿勘查方法实例

峨边县平等乡中埂铜矿赋存于二叠系上统峨眉山玄武岩组(P2β)中。峨眉山玄武岩呈以斑状、杏仁状结构;顶部偶见红色凝灰质砂岩,节理发育,中部有凝灰岩夹层,具角砾结构。勘查区通过地质填图、山地工程,找矿效果不理想。详查阶段通过1∶5千高精度磁测、激电中梯扫面及激电测深圈定了异常区20余处,按Ⅲ勘查类型经钻孔验证,取得了较好的找矿效果,已查明资源量铜矿石38.3万吨。     

峨边中埂玄武岩型铜矿勘查方法实例

峨边县平等乡中埂铜矿赋存于二叠系上统峨眉山玄武岩组(P2β)中。峨眉山玄武岩呈以斑状、杏仁状结构;顶部偶见红色凝灰质砂岩,节理发育,中部有凝灰岩夹层,具角砾结构。勘查区通过地质填图、山地工程,找矿效果不理想。详查阶段通过1∶5千高精度磁测、激电中梯扫面及激电测深圈定了异常区20余处,按Ⅲ勘查类型经钻孔验证,取得了较好的找矿效果,已查明资源量铜矿石38.3万吨。     

柱状节理玄武岩隧洞破坏模式及其力学机制模拟

柱状节理岩体由于其内部赋存大量的隐节理面,开挖卸荷后极易出现隐节理面开裂松弛等特征,导致其破坏模式异于一般岩体。其破坏模式主要受到异常发育的节理面和较高地应力的共同作用影响。由于柱状节理岩体节理面发育,岩体结构控制型破坏占主要部分,包括单临空面节理面滑移（塌方）、多临空面节理面滑移（塌方）、与错动带、断层等弱面相组合的坍塌等破坏模式;应力控制型破坏主要为河谷侧顶拱喷层开裂;应力-结构面型破坏主要为岩性交界处的节理岩体塌落等。柱状节理岩体表层主要发生柱内竖直隐节理面和柱间节理面的拉破坏,而围岩内部的柱状节理主要发生柱间节理面的剪切破坏。因此,现场柱状节理的支护也应主要包括两个方面：以喷射混凝土钢纤维来阻止柱状节理岩体表层的张性开裂,以系统锚杆来控制柱状节理岩体内部的剪切破坏。     

四川雷波峨眉山玄武岩岩石学及地球化学特征

以剖面测量及野外系统观察、显微镜下及地球化学研究为基础,认为雷波地区峨眉山玄武岩主要具有以下特点:①岩石类型主要为致密块状玄武岩、斑状玄武岩、杏仁状玄武岩,发育柱状节理,为典型陆相喷发玄武岩;②岩石化学分类为碱性玄武岩,具高钛特征,为板内拉张玄武岩;③玄武岩经历了相似的岩浆演化和结晶分异,形成深度大,起源于富集地幔源,是地幔柱作用的产物;④玄武岩是攀西裂谷拉张作用的产物,无爆发角砾岩相,主要为喷溢-溢流相,可能属攀西裂谷的边缘相带。     

新疆柯坪二叠纪层状玄武岩的发育特征及其地质意义

通过野外实地测量和遥感影像识别,并对不同剖面的发育状况进行了对比。新疆柯坪地区发育的二叠纪玄武岩共可分为8层,包括库普库兹曼组2层和开派兹雷克组6层。多层玄武岩是多期喷发作用的结果,每次喷发可以来自不同的岩浆房或火山通道,但岩浆源区基本一致。每期喷发作用都具有一定的序列,先是稳定的熔岩流,发育柱状节理,往上则为致密块状玄武岩,在喷发末期发育火山角砾岩或凝灰岩。多期玄武岩浆喷发作用,指示了该区二叠纪玄武岩的岩浆房经历了"积聚—喷发—再积聚—再喷发"的过程,而熔融岩浆的源区则经历了不断"部分熔融"和"岩浆抽提"的过程。     

福建镇海一带玄武岩柱状节理的动力学研究：兼论柱状节理的成因

根据流体动力学和自组织理论,研究了玄武岩柱状节理形成的动力学特征,并应用福建镇海一带玄武岩平均化学成分,估算出动力学方程中所涉及的参数,求出了断面直径与节理柱体长度之间的函数关系,并用数值计算方法,求出了R_a,d和L的值,其结果与该地区的地质实际基本吻合,最后探讨了柱状节理的成因机理,并把柱状节理的形成过程划分为两个阶段:(1)热耗散-对流阶段,(2)冷却-收缩阶段。     

峨眉山大火成岩省：地幔柱活动的证据及其熔融条件

对苦橄岩中橄榄石斑晶及其中熔体包裹体的电子探针分析表明，峨眉山大火山岩省的原始岩浆具高镁（ MgO > 16％）特征。玄武岩的 REE反演计算揭示，参与峨眉山玄武岩岩浆作用的地幔具有异常高的潜能温度（ 1 550℃）。这些特征以及峨眉山玄武岩的大面积分布和一些熔岩所显示的类似于洋岛玄武岩 (OIB)的微量元素和 Sr- Nd同位素特征均为地幔热柱在能量和物质上参与峨眉山溢流玄武岩的形成提供了确凿证据。峨眉山两个主要岩类（高钛和低钛玄武岩）可能是不同地幔源区物质在不同条件下的熔融产物。低钛玄武岩形成于温度最高、岩石圈最薄的地幔柱轴部。地幔（ ISr≈ 0.705,ε Nd(t)≈＋ 2）熔融始于 140 km，并一直延续到较浅的深度（ 60 km,尖晶石稳定区 ),部分熔融程度为 16％，这类岩石可能代表了峨眉山玄武岩的主体。而高钛玄武岩的母岩浆的形成基本局限在石榴子石稳定区（ > 70 km），其源区特征为 : ISr≈ 0.704,ε Nd(t)≈＋ 5，可能代表了热柱边部或消亡期地幔小程度部分熔融（ 1.5％）的产物。     

川西南部周公山地区峨眉山玄武岩有利储层分析

川西雅安地区周公山构造周公2井玄武岩取心较长、较完整,并且其紧邻高产气井——周公1井,是研究玄武岩气藏的典型井。以岩石学特征为基础,宏观和微观相结合,从岩心、电性、物性、微观特征入手将周公2井取心段峨眉山玄武岩中储层段岩石学特征、孔隙类型、流体特征及其纵向上的分布发育特征进行归纳总结并与1井产层段进行了对比研究。分析认为,川西南部地区玄武岩有利储层分布于2处,一处为顶部普遍发育的数米厚风化壳,另一处是旋回中上部的富含杏仁体角砾化玄武岩。第二类储层中发育沥青并伴随发育石英,溶孔、溶洞、裂缝普遍,但渗透率较小;其有效储集空间大多数由次生作用产生,喷溢间歇期的构造作用、风化及溶蚀作用良好的匹配关系至关重要;后期形成的构造裂缝与垂直于层面的节理缝较易形成开放体系,极可能就是破坏周公2井气藏保存条件的主要因素。     

旅游地质新发现--黄果树石林

在黄果树瀑布北约2km处，新发现一片长1－1．5km，宽0．5－0．8km的石林，命名为黄果树石林。贵黄高等级公路通过该石林南侧，交通方便。黄果树石林可作为黄果树景区风景点之一而共同开发。黄果树石林由早三叠世（距今2．4亿年前）浅海中沉积形成的安顺组白云岩组成。形成石林的岩层为厚层块状，发育东西向节理，也有南北向和其它方向的节理，且这套厚层岩石上下均为薄－中厚层状岩石。喜山运动以来的差异风化和溶蚀作用逐渐形成了黄果树石林。