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玄武岩柱状节理六边形结构形成机制探讨

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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.
Discussion on the formation mechanism of basalt columnar joint hexagonal structure

周思耘、吴晨

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北京航空航天大学物理学院,北京,102206

中国科学院青藏高原研究所,北京,100101

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

北京航空航天大学大学生创新实验项目

202010006330

2021

10.16509/j.georeview.2021.10.075

地质论评
中国地质学会

地质论评

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.842
ISSN：0371-5736
年,卷(期)：2021.67(6)
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