评玄武岩柱状节理形成机理的一种新假说

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1、第卷第期杭州大学学报口,习年月玉,盆评玄武岩柱状节理形成机理的一种‘新假说一一双扩散对流作用说徐松年引吉‘二】·,,··,,,一个多世纪以来各国地质学家诸如,,,,,,,,,,坦。‘,几月月二,,·,,,,,等人,,“对玄武岩柱状节理形成机理的研究均以泥裂的成因作为类比持传统的冷却收缩”〔’一’“〕说这似乎已成为不容置疑的定论而载入各国地质学教科书和有关专著之,,,·‘’‘’‘〕,“”,中川近年来我们也曾以冷却收缩说的观点探讨与研究了浙江省东、〔‘“,’部新生代玄武岩柱状节理的形态特征分类以及双层柱状节理的形成机理等问题卜,,,

2、,“”但是也有少数地质学家例如对冷却收缩说持不,“”,同的看法虽然他并不完全排斥冷却收缩说却又提出关于玄武岩柱状节理形成的“,“,,“,对流作用假说并提出了所谓对流柱和收缩柱。的子,概念川只是由于没有充分的野外地质证据和相应的室,“”内模拟试验加以验证这种对流作用假说一直来未能引起人们的足够重视,,最近我们注意到美国地质学家发表了一篇题为《玄武岩指一柱状节理的成因》的文〔“二—,章该文所提出的有关玄武岩柱状节理成因的新观点与新论证颇给人们以启示,,,在文吟引用了海洋物理学家····,,以及,等人所做的关于“”〔‘一“〕,盐指形成

3、的流体力学模拟实验的结果结合对野外地质证据,。、的收集与验证企图阐明发育于美国华盛顿州哥伦比亚高原美国哥伦比亚河、美国国立黄石公园大瀑布附近以及发育于英国阿盖尔郡斯塔夫乌等地玄木文了,年月日收到“”木文曾在年月巾国东部新生代玄武岩及其深源包体学术讨论会上宣读招杭州大学学报,武岩中的柱状节理的形态特征与形成机理并在此基础上提出了一种关于玄武岩柱状,“”一节理成因的新假说即双扩散对流作用假说七,“”,相应地还提出了一个认为可以与盐指相类比被称之为“”〔““〕玄武岩指的新概念,“”,这个新假说的学术观点与研究思路同传统的冷却收缩说有很

4、大的不同与“”,,所提出的对流说也并不完全类似为了活跃学术思想开阔研究思路我·,们把它加以介绍然后再予评论二、“双扩散对流作用假说”的基本思路与主要论点,,认为高度规则的玄武岩柱状节理是由熔融岩浆在冷却期的双扩散对流“”作用所引起的这种对流作用与在实验室和海洋中所观察到的盐指作用相类似“”,、盐指是在稳定的成层水柱中由于顶底部的热量与含盐量具有一定的差异性所造,、,成而在熔融的玄武岩浆中粘滞岩浆的顶底部之间的温度与化学成分的差异性也“”,能产生高度规则的柱昔运动最后当岩浆发生固,,,“”结作用在冷却期由收缩作用所产生的张裂隙就沿

5、着互相毗连的玄武岩指的接,“”、,合处即沿着由对流作用所形成的路径从表层传播深入到岩体内部从“而导致柱状节理的形成这就是关于玄武岩柱状节理形成的对流作用假”说的基本思路下面我们分四个方面介绍他的主要论点对冷却收缩说的质疑对玄武岩柱状节理成因的传统理论冷却收缩说提出了疑间他认为用—冷却说不易解释在野外实际露头剖面中所见到的柱状节理的多种形态特征及其相互间变,似化规律在人们想象中乎那些由所谓冷却收缩作用所形成的柱状节理均呈六边形形,,状然而野外实际观察到的柱状节理总是变化很多的从四边形到八边形等均有出现,,在有些玄武岩体中可以发育很

6、规则的柱状节理而在另外一些玄武岩体中则完全不,发育规则的柱状节理此外人们在野外还可以看到这种由柱列和柱顶,、线盘盯所组成的具有一层结构的柱状节理剖面在这种剖面中上,,下部柱列可以发育得很好而在这个剖面的柱顶线盘中则柱状节理发育得很不规则,甚至出现混杂构造虽然柱列和柱顶线盘的物理特征没有明显,、,、的变化但是从上下部柱列向柱顶线盘的过渡无论在柱体的大小规模形态特征与,,柱体的定向性等方面却均呈不连续的突然变化因此认为用冷却收缩说解,释上述多层柱状节理的形成机理就无法说明为什么裂隙的延伸会发生这种突然变化情一况有人认为冷却的不均一性

7、和冷却期物理特征变化会使裂隙延伸特性,,发生明显的突然变化他反对这一说法他评论道要设,,想在一种明显均匀的物质中会发生这种突然变化是困难的物理特性的变化也许可以解释柱体从一种大小过渡到另一种大小的这种不一致性但是它不能解释一条岩流中为、,、、什么会出现不同大小不同形状和不同定向性的柱状构造例如从一种规模的直的「““〕规则的柱体突然变为不同规模的锥形和弯曲状的各种不规则柱体等多期评玄武岩柱状节理形成机理的一种新假说双扩散对流作用说,不能用泥裂成因解释和类比玄武岩柱状节理的形成机理认为泥裂只具有较低的纵横比因为泥裂的宽度通常超,,,

8、过深度所以泥裂纵横比很少超过但是柱状节理构造通常却具有较高的纵横比,,可达因此很难设想当裂隙从顶部或底部往岩体内部延伸时会在这样大的深度,,,范围内自始自终保持均一性除非在岩浆固结和产生收缩作用以前在熔融岩浆内部已,经存在着裂隙传播的路径这就使人们可以设想某些流