Дайка (геология)

В геологии дайка — или дайка это пласт горной породы, образовавшийся в результате разлома ранее существовавшего тела породы. Дайки могут иметь как магматическое , так и осадочное происхождение. Магматические дайки образуются, когда магма течет в трещину, а затем затвердевает в виде пластовой интрузии , прорезая слои породы или прилегающую массу породы. Обломочные дайки образуются, когда осадки заполняют уже существовавшую трещину. [ 1 ]
Магматические дайки
[ редактировать ]
Магматическая дайка — это пласт магматической породы , прорезающий более древние пласты скал. Он образуется, когда магма заполняет трещины в более старых пластах, а затем охлаждается и затвердевает. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Порода дайки обычно более устойчива к выветриванию, чем окружающая порода, поэтому в результате эрозии дамба превращается в естественную стену или гребень. [ 3 ] Именно от этих естественных стен дамбы получили свое название. [ 5 ]
Дайки хранят свидетельства трещин, через которые большая часть основной магмы (жидкой магмы с низким содержанием кремнезема) достигает поверхности. [ 4 ] Их изучают геологи, чтобы получить подсказки о вулканических водопроводных системах . [ 6 ] Они также фиксируют древние эпизоды расширения земной коры , поскольку большое количество даек ( роев даек ) образуется при разрыве коры тектоническими силами. Дайки показывают направление растяжения, поскольку они формируются под прямым углом к направлению максимального растяжения. [ 7 ] [ 8 ]
Описание
[ редактировать ]Толщина дайки намного меньше двух других ее размеров. [ 9 ] а противоположные стены примерно параллельны, так что дайка имеет более или менее постоянную толщину. Толщина различных даек может варьироваться от нескольких миллиметров до сотен метров, но чаще всего составляет от метра до нескольких десятков метров. Протяженность по латерали может достигать десятков километров, а дайки мощностью в несколько десятков метров и более обычно простираются более чем на 100 км. Большинство даек имеют крутое падение; другими словами, они ориентированы почти вертикально. Последующая тектоническая деформация может повернуть последовательность слоев, через которые распространяется дайка, так что дайка станет горизонтальной. [ 10 ]

Обычно ряд даек длиной в несколько километров каждая образует эшелоны . Этот образец можно увидеть на дамбе Хигганум в Новой Англии. Этот набор дамб состоит из отдельных даек, длина которых обычно составляет четыре километра на поверхности и ширину до 60 метров. Эти короткие сегменты образуют более длинные группы длиной около 10 км. Вся совокупность даек образует линию протяженностью 250 км. Отдельные сегменты перекрываются, причем перекрывающиеся части тоньше, так что общая толщина двух перекрывающихся частей примерно равна толщине одного сегмента. Другими примерами кулисных даек являются дамба Иньо в Лонг-Вэлли, Калифорния , США; [ 11 ] комплекс Джаггед Рокс, Аризона , США; [ 8 ] и дайки океанических спрединговых центров . [ 11 ]
Дайки имеют состав от базальтового до риолитового , но большинство из них базальтовые. Текстура обычно немного грубее , чем у базальта, извергающегося на поверхности, образуя породу, называемую диабаз . Размер зерен систематически варьируется по всей дайке, причем самые крупные зерна обычно находятся в центре дайки. [ 12 ] Дайки, образовавшиеся на небольшой глубине, обычно имеют стекловидную или мелкозернистую охлажденную окраину толщиной от 1 до 5 см, образовавшуюся там, где магма быстро охлаждалась при контакте с холодной окружающей породой. Неглубокие дайки также обычно имеют столбчатую трещиноватость, перпендикулярную краям. Здесь порода дайки распадается на колонны по мере охлаждения и сжатия. Обычно это 5-6-сторонние столбцы, но также распространены 3-4-сторонние столбцы. Они довольно однородны по размеру в пределах одной дайки, но варьируются от нескольких сантиметров до более 0,3 метра в поперечнике в разных дайках, а в более широких дайках имеют тенденцию быть толще. Колонки большего размера, вероятно, являются следствием более медленного охлаждения. [ 13 ]
Порода дайки обычно плотная, пузырьков (замороженных пузырей) почти нет, но везикулы можно увидеть в самой мелководной части дайки. Когда присутствуют везикулы, они имеют тенденцию образовывать полосы, параллельные стенкам, и вытягиваются в направлении тока. [ 13 ] Аналогичным образом, вкрапленники (более крупные кристаллы) на краях дайки ориентированы в направлении потока. [ 12 ]
В отличие от даек, которые прорезают напластование слоистых пород, силл представляет собой пластинчатую интрузию, которая образуется внутри напластования и параллельно ему. [ 5 ]
Формирование
[ редактировать ]Мафическая магма (жидкая магма с низким содержанием кремнезема) обычно достигает поверхности через трещины, образуя дайки. [ 4 ]
На самых малых глубинах дайки образуются, когда магма поднимается в существующую трещину. [ 13 ] [ 3 ] В молодых неглубоких дайках Гавайских островов нет никаких признаков мощного внедрения магмы. Например, проникновение магмы в стенки даек незначительно, даже если стены состоят из высокопористого вулканического клинкера, и мало материала стенок отрывается от расплавленной магмы. Эти трещины, вероятно, открываются в результате вздутия пластов горных пород над магматическим очагом, который заполняется магмой из более глубоких слоев земной коры. [ 13 ]
Однако открытые трещины могут существовать только вблизи поверхности. Магма, находящаяся глубже в земной коре, должна пробиваться сквозь породу, всегда открывая путь вдоль плоскости, нормальной к минимальному главному напряжению . Это направление, в котором кора испытывает наименьшее сжатие, и поэтому для разрушения требуется наименьшее усилие. На небольших глубинах, где порода хрупкая, магма под давлением постепенно разрушает породу по мере продвижения вверх. Даже если давление магмы лишь незначительное по сравнению с окружающей породой, огромное напряжение концентрируется на вершине распространяющейся трещины. По сути, магма расклинивает хрупкую породу в процессе, называемом гидравлическим разрывом . На больших глубинах, где порода более горячая и менее хрупкая, магма отталкивает породу вдоль хрупких плоскостей сдвига, ориентированных под углом 35 градусов к сторонам дока. Это действие, подобное бульдозеру, приводит к более тупому кончику дамбы. На самых больших глубинах плоскости сдвига становятся пластическими разломами, наклоненными под углом 45 градусов к бокам дайки. На глубинах, где порода полностью пластична, диапир (поднимающаяся пробка магмы). Вместо дайки образуется [ 14 ]
Стенки даек часто плотно прилегают друг к другу, что является убедительным доказательством того, что дайка образовалась в результате расширения трещины. Однако несколько крупных даек, таких как дайка Медфорд толщиной 120 метров в штате Мэн, США, или дайка Гардар толщиной 500 метров в Гренландии, не демонстрируют расширения. Они могли образоваться в результате остановки , при которой магма расколола и разрушила породу на ее продвигающейся вершине, а не разъединила породу. Другие дайки, возможно, образовались в результате метасоматоза , при котором жидкости, движущиеся по узкой трещине, изменили химический состав породы, ближайшей к трещине. [ 12 ]
Существует приблизительная зависимость между шириной дайки и ее максимальной протяженностью, выражаемая формулой: [ 11 ]
Здесь – мощность дайки; – его латеральная протяженность; – избыточное давление в магме относительно вмещающей породы; – плотность вмещающей породы; и — скорость продольной волны вмещающей породы (по сути, скорость звука в породе). Эта формула предсказывает, что на большей глубине дайки будут длиннее и уже. Отношение толщины к длине у поверхности составляет около 0,01–0,001, но на глубине оно колеблется от 0,001 до 0,0001. Поверхностная дайка толщиной 10 метров будет простираться примерно на 3 км, тогда как дайка такой же толщины на глубине будет простираться примерно на 30 км. Эта тенденция внедрения магмы к образованию более коротких трещин на меньших глубинах была предложена как объяснение образования кулисных даек. [ 11 ] Однако появление кулисных даек также можно объяснить изменением направления минимального главного напряжения по мере подъема магмы с глубоких на мелкие уровни земной коры. [ 8 ]
Набор кулисных даек может превратиться в одиночную дайку с мостами, соединяющими ранее отдельные сегменты, и рогами, показывающими перекрытие бывших сегментов. В древних дайках в деформированной породе мосты и рога используются геологами для определения направления потока магмы. [ 7 ]
Там, где происходит быстрый поток расплавленной магмы через трещину, магма имеет тенденцию разрушать стены, либо плавя вмещающую породу, либо отрывая фрагменты вмещающей породы. Это расширяет трещину и увеличивает поток. Там, где поток менее быстрый, магма может затвердевать рядом со стеной, сужая трещину и уменьшая поток. Это приводит к тому, что поток концентрируется в нескольких точках. [ 15 ] На Гавайях извержения часто начинаются с огненной завесы , когда лава извергается по всей длине трещины длиной в несколько километров. Однако длина прорывающейся трещины со временем уменьшается, концентрируясь на коротком отрезке длиной менее полукилометра. [ 16 ] Минимально возможная ширина дайки определяется балансом между движением магмы и ее охлаждением. [ 15 ]
Множественные и составные дайки
[ редактировать ]
Вдоль одной трещины может быть более одной инъекции магмы. Когда несколько инъекций имеют одинаковый состав, дайку называют множественной дайкой . Однако последующие инъекции иногда весьма различны по составу, и тогда дайку описывают как сложную дайку . Диапазон составов сложной дайки может варьироваться от диабаза до гранита , как это наблюдается в некоторых дайках Шотландии и Северной Ирландии. [ 12 ]
После первоначального образования дайки последующие инъекции магмы, скорее всего, будут происходить вдоль центра дайки. Если порода предыдущей дайки значительно остыла, последующая инъекция может характеризоваться разрушением породы старой дайки и образованием закаленных окраин на новой инъекции. [ 12 ]
Дайка роится
[ редактировать ]
Иногда дайки появляются роями, [ 3 ] состоящий из нескольких или сотен даек, возникших более или менее одновременно в течение одного интрузивного события. Рой даек почти всегда сложен диабазом и чаще всего связан с трапповыми базальтами крупных магматических провинций . [ 17 ] Они характерны для расходящихся границ плит . Например, скопления юрских даек в Новой Англии, северной Англии и на западном побережье Шотландии свидетельствуют о раннем открытии Атлантического океана. Рой даек формируется в настоящее время вдоль границы расходящихся плит, проходящей через Исландию. [ 7 ] Рой даек часто имеет большую совокупную толщину: в Исландии дамбы в среднем имеют ширину от 3 до 5 метров, но на одном 53-километровом участке побережья имеется около 1000 даек общей толщиной 3 километра. [ 18 ] Самый большой в мире рой даек — это рой даек Маккензи на Северо-Западных территориях Канады. [ 19 ]
Рой даек (также называемый дайковыми комплексами ) обнажен в эродированных рифтовых зонах гавайских вулканов. Как и большинство других магматических даек, это были трещины, через которые лава достигала поверхности. Рой обычно имеет ширину от 2,5 до 5 км, с отдельными дайками шириной около метра. Рой даек простирается радиально от вершин вулканов и параллельно длинной оси вулканического щита. силлы и штока В комплексах изредка присутствуют . Они резко обрезаются по краям вершинных кальдер. Обычно в центре рифтовой зоны имеется от 50 до 100 даек на километр, хотя плотность может достигать 500 на километр, и тогда дайки составляют половину объема породы. Плотность падает до 5–50 на километр от центра рифтовой зоны, а затем резко падает до очень небольшого количества даек. Вероятно, количество даек должно увеличиваться с глубиной, достигая типичного значения от 300 до 350 на километр на уровне дна океана. В некотором отношении эти рои даек напоминают рои дамб в западной Шотландии, связанные с извержениями наводнений, которые предшествовали открытию Атлантического океана. [ 20 ]
Дайки часто образуются в виде радиальных роев центрального вулкана или интрузии. [ 3 ] Хотя кажется, что они возникли в центральной интрузии, дайки часто имеют другой возраст и состав, чем интрузия. Эти радиальные рои могли образоваться над интрузией и позже быть разрезаны поднимающимся телом магмы, или же кора уже испытывала региональное напряжение, и интрузия вызвала образование трещин. [ 7 ]
Слоистые дайковые комплексы
[ редактировать ]
В породах океанической коры подушкообразная лава , извергнутая на морское дно, подстилается пластинчатыми дайковыми комплексами , сохраняющими каналы, по которым магма достигала дна океана на срединно-океанических хребтах . Для этих пластинчатых даек характерно наличие охлажденного края только с одной стороны, что указывает на то, что каждая дайка была расколота пополам в результате последующего извержения магмы. [ 12 ]
Кольцевые дайки и конусные листы
[ редактировать ]
Кольцевые дайки и конусные пластины представляют собой особые типы даек, связанные с кальдерным вулканизмом. Они распределены вокруг неглубокого магматического очага. Конусные пластины образуются, когда магма впрыскивается в неглубокий магматический очаг, который поднимает и разрушает пласты горных пород над ним. [ 21 ] Трещины имеют форму набора концентрических конусов, погружающихся под сравнительно небольшим углом в магматический очаг. [ 3 ] [ 13 ] Когда впоследствии кальдера опустошается в результате взрывной вулканической активности, крыша магматического очага обрушивается, образуя каменную пробку, окруженную кольцевым разломом. Магма, поднимающаяся в кольцевой разлом, образует кольцевую дайку. [ 21 ] [ 22 ] Хорошие примеры кольцевых даек и конусных пластин находятся на полуострове Арднамурхан в Шотландии. [ 3 ]
Другие специальные типы
[ редактировать ]Питающая дайка — это дайка, которая служила каналом для магмы, движущейся из магматического очага к локализованному вторжению . Например, интрузия Маскокса в арктической Канаде питалась большой дайкой толщиной 150 метров. [ 10 ]
Единственная инъекция представляет собой дайку, внедренную вдоль плоскости надвигового разлома , где пласты горных пород были разрушены и надвинуты на более молодые пласты. [ 23 ]
Обломочные дайки
[ редактировать ]
Обломочные дайки (также известные как осадочные дайки) представляют собой вертикальные тела осадочных пород, которые отсекают другие слои горных пород. Они могут формироваться двумя способами:
- крупнозернистой и непроницаемой глины Когда неглубокие рыхлые отложения состоят из чередующихся слоев , давление жидкости внутри более крупных слоев может достигать критического значения из-за литостатических перекрытий. Под действием давления жидкости осадки прорывают вышележащие слои и образуют дайку.
- Когда почва находится в вечной мерзлоты, условиях поровая вода полностью замерзает. Когда в таких породах образуются трещины, они могут заполняться осадками, падающими сверху. В результате образуется вертикальное тело отложений, прорезающее горизонтальные слои, – дайка.
Галерея
[ редактировать ]-
Вертикальные базальтовые дайки, разрезающие горизонтальные потоки лавы, остров Лорд-Хау , Австралия.
-
Dark dikes on Baranof Island , Alaska
-
Магматические дайки, исходящие от Западного Спэниш-Пика , Колорадо, США.
-
Слоистая обломочная дайка в затопленных ритмитах Миссулы в Сесиле, Орегон
-
Дайка диорита, прорывающая эпидот-амфиболовый сланец в Далупирипе, Итакон , Бенгет, Филиппины.
См. также
[ редактировать ]- Батолит - крупная интрузия магматических пород.
- Трещина - линейное вулканическое жерло, из которого извергается лава.
- Лакколит - масса магматической породы, образовавшаяся из магмы.
- Рунамо - Треснувшая дайка долерита в Швеции, которая считалась рунической надписью.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Основы геологии, 3-е изд., Стивен Маршак
- ^ Макдональд, Гордон А.; Эбботт, Августин Т.; Петерсон, Фрэнк Л. (1983). Вулканы в океане: геология Гавайев (2-е изд.). Гонолулу: Издательство Гавайского университета. стр. 100-1 137–140. ISBN 0824808320 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 0716724383 .
- ^ Перейти обратно: а б с Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 28. ISBN 9780521880060 .
- ^ Перейти обратно: а б Филпоттс и Аг 2009 , с. 80.
- ^ Круден, Арканзас; Вайнберг, РФ (01.01.2018). «Механизмы транспорта и хранения магмы в нижней и средней коре - сегрегация, подъем и размещение магмы». В Бурхардте, С. (ред.). Вулканические и магматические водопроводные системы: понимание транспорта, хранения и эволюции магмы в земной коре . Эльзевир. С. 13–53 [15–16]. дои : 10.1016/B978-0-12-809749-6.00002-9 . ISBN 978-0-12-809749-6 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Филпоттс и Аг 2009 , с. 86.
- ^ Перейти обратно: а б с д Ре, Джузеппе; Уайт, JDL; Орт, МЗ (март 2015 г.). «Дайки, пороги и эволюция стрессового режима во время создания комплекса Зубчатых скал, вулканическое поле Хопи-Баттс, народ навахо, США». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 295 : 65–79. Бибкод : 2015JVGR..295...65R . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2015.01.009 .
- ^ Делькамп, А.; Тролль, VR; ван Вик де Врис, Б.; Карраседо, Джей Си; Петронис, М.С.; Перес-Торрадо, Ф.Дж.; Диган, FM (1 июля 2012 г.). «Дайки и структуры северо-восточного рифта Тенерифе, Канарские острова: свидетельства стабилизации и дестабилизации рифтовых зон океанских островов» . Бюллетень вулканологии . 74 (5): 963–980. Бибкод : 2012BVol...74..963D . дои : 10.1007/s00445-012-0577-1 . ISSN 1432-0819 . S2CID 129673436 .
- ^ Перейти обратно: а б Philpotts & Ague 2009 , стр. 80–81.
- ^ Перейти обратно: а б с д Philpotts & Ague 2009 , стр. 83–84.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Филпоттс и Аг 2009 , с. 85.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Макдональд, Эбботт и Петерсон 1983 , стр. 137–140.
- ^ Philpotts & Ague 2009 , стр. 81–82.
- ^ Перейти обратно: а б Филпоттс и Аг 2009 , с. 84.
- ^ Макдональд, Эбботт и Петерсон 1983 , стр. 63.
- ^ Philpotts & Ague 2009 , с. 380.
- ^ Philpotts & Ague 2009 , с. 81.
- ^ Пилкингтон, Марк; Руст, Уолтер Р. (1998). «Устранение различных тенденций направления в аэромагнитных данных». Геофизика . 63 (2): 446–453. Бибкод : 1998Geop...63..446P . дои : 10.1190/1.1444345 .
- ^ Макдональд, Эбботт и Петерсон 1983 , стр. 143–144.
- ^ Перейти обратно: а б Philpotts & Ague 2009 , стр. 86–89.
- ^ Крестен, Питер (3 июля 2018 г.). Карбонатитовый комплекс Альнё, центральная Швеция . Тролль, ВР Чам. ISBN 978-3-319-90224-1 . OCLC 1046460156 .
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Джексон, Джулия А., изд. (1997). «единственная инъекция». Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349 .
