什么过程产生巨人的铜锣的玄武岩列?

Question

巨人的铜锣,根据维基百科页面在成立

在早第三纪,Antrim接受强烈的火山活动,当高流体熔融玄武岩侵入通过粉笔床形成一个广泛的熔岩高原。

需要特别注意的是不同的柱状模式(见下图):

形成,根据维基百科的页面

熔岩冷却,发生收缩。横向收缩断裂以类似的方式干燥泥土,与裂缝传播作为大众冷却,离开pillarlike结构

地球化学是什么/岩石学过程(es)引起的收缩特性导致的列在巨人的铜锣形成?

Answer 1

这些都是玄武岩柱状节理。玄武岩是一种火成岩形成当岩浆(液体+水晶)喷发到熔岩流或被注入冷却器表面浅层地壳和形式侵入岩脉或窗台上。因为玄武岩迅速冷却,玄武岩通常包含玻璃以及晶体。岩浆的物理性质变化迅速,因为它通过液态玻璃转变温度冷却。当岩浆冷却液态玻璃转变温度,具体体积减小,粘度迅速增加。熔岩流的体积减少(减少),它变得更加粘稠和脆弱。这在熔岩流中产生应力,最终导致断裂。柱状关节骨折,已经形成了,因为压力超出了脆性岩石的强度。

Answer 2

我们(我和其他三个地球物理学家)有一个有点激烈的讨论这几个星期前。图是最好的解决方案我们可以列形成通过收缩细裂缝形成表面的流开始,随着这些裂缝他们提供额外的表面形成的熔岩冷却,因此裂缝的底部可以酷比初露头角的中心支柱,依次收缩和向下传播。我们猜测的形状是一些异质性玄武岩- 8的形状从三个方向不同,所以它不是一致的整个身体。“进程”的收缩引起的,只是暴露在空气/水提供足够的温度会导致冷却的新鲜的玄武岩。

同样值得注意的是很大程度上的安特里姆洪水玄武岩柱状,所以铜锣(和其他一些地区)适量的冷却。

Answer 3

事实上,像这样的柱状节理是常见的自然和世界各地也出现在其他岩石类型,尤其是在其他熔岩,次火山侵入性(即堤坝、西尔斯、岩盖)火成岩,和焊接凝灰岩/熔结凝灰岩,还在砂岩(在砂岩中,他们几乎总是伴随着传热从附近的岩浆-注意:请忽略不科学的BS“等离子体”在前面的连杆i与它专为大柱状砂岩的照片,很难得到)。

列的熔岩和其他火成岩,拉伸应力发展冷却表面平行,在砂岩中,他们发展平行于受热面。在熔岩中,这些压力发展熔岩或岩浆从outside-inwards缓慢而逐渐冷却,因为固体,岩石的密度比液体冷却和热岩。强调发展柱状砂岩由于砂岩是多孔的,它允许通过,存在水,这水加热底层火成岩入侵导致热液循环和对流发生。

许多火成岩侵入和熔岩流表格在形状,在常规结果,广泛的柱廊,但是很多次你也会看到沿径向面向列的,例如,在一个前火山管道或颈部,因为冷却表面是圆柱形,在管道的墙壁,面向水平,垂直侵堤的情况,或四面八方,例如,当列形成的熔岩流填充一个形状不规则的山谷,或在冰川下的火山喷发,熔岩不规则ice-marginal接触。这里重要的实现是拉应力总是thermally-contrastive表面平行,所以关节发展正常,表面。

这些柱状关节开始形成相反的表面从现有裂缝岩石的层。随着裂缝的发展,和他们开发顺序,一点一点咬大小,取决于缩放法律与关节间距和岩石的强度(最终形式二次线条纹在列,我不会进入,但看看菲利普莫里斯等人和戈林&最后论文有关的细节),每次他们裂纹,裂纹的方向略有变化,引导的拉伸应力场渗透到岩石从热能(再一次)。在过程的开始,这些关节不成熟,和hexagonality非常低的程度列可能开始不规则的,许多不同的形状和尺寸,甚至弯边。但渐渐地,在一个大区域同样这些拉伸应力作用在岩石上(例如,一个大型窗台或熔岩流冷却以同样的速度,或者一个表格的砂岩与统一在窗台上孔隙度),关节发展和成熟,走向最节能的配置。这个过程发生在玉米淀粉干燥,成熟的就擦看列实际上发生在这视频。

这正好和一个几何结构被称为泰森多边形法镶嵌。从本质上讲,每一列的中心变成了泰森多边形法多边形的中心,这是由双方的等距从每个周围的其他所有多边形的中心。和最有效分配的泰森多边形法多边形都是六边形,间隔同样从一个另一个。因此,如果所有其他因素(降水渗透,矿物变化,地下水,不规则的表面,内部蛀牙和骨折等)可以被忽略,如果玄武岩流可以被允许成熟的无限,它总是倾向于完美的六角列。当然,在自然的东西并不完美,和玄武岩流没有无限联合冷却备用或无限的时间长度,所以最终列在他们最终在任何成熟的状态。通常看起来像大多六面列,但大量的5 -和7-sided列,和一些4 -和8-sided列。看泰森多边形法镶嵌成熟这个视频(white-to-yellow-to-orange表明hexagons-the更白,更常规的形状,而橙色和蓝色表明non-hexagons)

正如您可以看到的这张图片,图表泰森多边形法镶嵌,变得更加成熟,六面多边形数量的山峰,和其他方面的数量减少。

大多数列五或六面,但有些也四面,seven-sided,六。在这里一些统计数据的列的数量从世界各地的露头。我也强调了双方的数量和索引χₙ,hexagonality指数计算测量的六角露头的列是如何解释(见下文)。

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hexagonality指数报告,χₙ:

χₙ给所有列在一个露头的偏差都是六面。它是使用公式计算:

χₙ=√(f₅+ f₇) + 4 (f₄+ f₈) + 9 (f₃+ f₉) + 16 f₁₀+ 25 f₁₁+…

fₙ是列在露头的分数n边

基本上,你列的分数加起来5和7,+ 4倍的分数列4和8,+ 9倍的分数列3和9,如果任何列有超过9国,你继续乘分数增加广场,开始以16为多个然后取平方根。这最终使χ值ₙ将完全0如果所有列都是六边形,< 1如果所有列5 - 6 -,或7-sided,到底1如果所有列5,7-sided > 1, < 2如果所有列4 - 5,6 - 7,8-sided,等等。

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所有数据在这个回答是:

罗宾Budkewitsch &。(1994)。造型柱状节理的进化。火山和地热研究期刊》的研究,59 (3),219 - 239。https://doi.org/10.1016/0377 - 0273 (94) 90092 - 2

还看到:

菲利普斯et al。(2013)。柱状节理的形成所产生的冷却在玄武岩石柱,苏格兰。火山学的公报,75 (6),715。https://doi.org/10.1007/s00445 - 013 - 0715 - 4

戈林和莫里斯。(2008)。扩展的玄武岩柱状节理。地球物理研究杂志》,113 (B10), B10203。https://doi.org/10.1029/2007JB005018

莫里斯。(2014)。用桌面实验开裂巨人的铜锣(讲座录音)。多伦多大学;YouTube。https://youtu.be/c3TpGtUZEjc