玄武岩柱状节理六边形结构形成机制探讨

作者：周思耘; 吴晨^*

来源：地质论评, 2021, 67(06): 1629-1635.

DOI：10.16509/j.georeview.2021.10.075

• 玄武岩柱状节理
• 内摩擦角
• 黏聚力
• 抗张强度
• 剪切破裂
• 泊松比

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。

• 单位
  北京航空航天大学; 中国科学院青藏高原研究所; 物理学院