• 汇集公众科学智慧交流科学思想见解
  • 点燃科学智慧火花构建互动交流平台
科学智慧火花
发表评论  0                

竹叶状砾屑灰岩属于潜火山相变质岩的新见解

投稿时间:2020-07-07 11:14 投稿人:溪边小草 【字号: 访问量:

据了解,竹叶状灰岩广泛发育于寒武—奥陶系地层中,多分布于山坡或盆地边缘地带。竹叶状灰岩的成因众说纷纭,说法不一。在地质教科书和论文资料中,它们多被解释为风暴流侵蚀改造已固结灰岩而成,形成于浅海水地带,并将其岩性归类于沉积岩。也有的专家将其解释为震积成因,个别解释为浅海滩蒸发成因。

对此,笔者对大多专家和学者将其归于沉积岩或震积岩的描述不敢苟同。由于国内对石灰岩地区潜火山研究较少,为避免大家对此类岩石的研究走入误区,需要及时加以纠正。野外考察时,发现费县常胜庄西侧山坡上出露的竹叶状灰岩内部混杂有星点状铁锰结晶体,与全国其他地方发现的竹叶状灰岩存在明显不同,从而为发现其真正成因找到了研究突破口。通过对该类竹叶状砾屑灰岩和形成环境的长期细致观察,认为竹叶状灰岩是古海底潜火山爆发时的产物,与潜火山造山活动有关,应属于不完全变质岩,并非沉积岩或震积岩。潜火山造山隆起的同时,伴随着海退和三叶虫等沿海生物的死亡。

之所以认定竹叶状砾屑灰岩属于潜火山相变质岩,原因和证据如下:

第一,浅海潜火山喷发形成的变质灰岩,喷出时岩层底面可能将古海底含有生物活体或生物碎屑的沉积物覆盖或掩埋,但是并不能因为底层含有生物碎屑而想当然地将其归类为沉积岩。

第二,露头的竹叶状砾屑灰岩有滑塌断裂痕迹(莲花座形),是潜火山喷出物冷缩下(回)坐造成的,属于塌陷破火山口的一种表现形式。另外,喷出地表的处于塑化状态的竹叶状灰岩滑落在山坡坡面时,断口明显带有塑化物断裂痕迹。大面积的薄板状竹叶状灰岩形状明显具有中间高、两端弯曲的扣瓦状形态,这与其滑落处的坡面地形比较吻合,说明竹叶状灰岩喷出时处于较为柔软的塑化状态。

第三,露头的竹叶状灰岩中常具有白色脉状节理,原因是喷出的变质灰岩在冷却凝固时形成的皱缩缝,被晚些时候凝结的方解石过饱和液填充造成的。

第四,全国各地竹叶状灰岩的下方经常发现三叶虫遗迹化石,似乎表面竹叶状灰岩的产生与三叶虫的灭亡存在着某种联系。潜火山喷出的热液会造成周围的三叶虫、海百合等生物的大批死亡。

第五,同一地区几座山上出现的竹叶状灰岩层位标高相差较大,且与周围岩石具有不整合接触的特点,有的仅出现在山坡的局部,且厚度不一。出现竹叶状灰岩的层位应属于带有喷出相的假层位。浅海潜火山运动可以较好地对此解释。

第六,潜火山喷出时,可能以脉动状态形式喷出,熔融或半熔融的灰岩与原生围岩接触地带因冷缩或重力影响会出现变形缝(缝合线)。

第七,由于竹叶状变质灰岩是地下深处的灰岩熔蚀后的喷出物,潜火山喷出时伴随着或大或小的地震,因此竹叶状灰岩同时具有震积成岩、“喷泉”喷出成岩和液化成岩的某类典型特征。

第八,竹叶状灰岩中的紫(红)色晕圈,并非是大家普遍认可的的氧化圈,而是来自深部的含铁热液将潜火山通道中熔融状态的变质灰岩逐渐侵染形成的晕染圈。

第九,不仅在竹叶状灰岩(发现地山东费县)裂隙面上发现了铁锰矿物的晶花,而且不规则铁锰矿结晶物呈点态大致均匀镶嵌在竹叶状灰岩内部,且比砾屑尺寸明显小,显示含有铁锰结晶体的竹叶状灰岩成因与在岩浆通道中流化悬浮作用有关。铁锰结晶体与灰岩砾屑并非同源,如果解释为风暴沉积形成,由于铁锰结晶体远比灰岩砾屑比重大,大多数铁锰结晶体肯定会沉积在砾屑灰岩的底层,然而竹叶状灰岩的新鲜断面看大致是均匀分布的,二者之间明显存在矛盾。因此竹叶状灰岩不可能是风暴成因造成的。

竹叶状灰岩中夹杂的铁锰矿物晶体和晕染圈上浸染的红色含铁物推断均来源于地下深处的含铁热液。证据如下:为建设抗旱用小堤坝,当地需要对发现含铁锰矿物竹叶状灰岩山坡下的山谷进行挖掘。在裸露的地表裂缝和岩石夹缝中分布着小至豆粒大至鸡蛋状的圆球或椭圆球铁锰结核,同时发现处于岩石夹缝中的个别铁锰结核外表面形状与其围岩凹凸形状完全吻合,说明个别铁锰结核形成位置从形成之初就没有受到任何人为和地质活动的扰动。以上事实充分说明山坡竹叶状灰岩中夹杂的不规则铁锰结核和发生晕染的红色矿物均来自深部地层中的含铁热液,与谷底的铁锰结核同源且同生。

由于铁锰矿物的凝固点比灰岩的凝固点高,在岩浆中分异的铁锰矿物会早于熔融灰岩砾屑结晶或凝结,细小的熔融态灰岩会将不规则铁锰矿物结晶体包裹,较大的呈半熔融状态的砾屑灰岩可能无法将铁锰矿物结晶体包裹,而夹杂在砾屑灰岩中间缝隙中,并在压力状态下因揉搓和挤压发生一定的弯曲变形。随附的竹叶状岩石照片上,可以很好地印证此推断。

综上所述,竹叶状砾屑灰岩虽然具有沉积岩的表象,但是应归属于潜火山相变质岩。将竹叶状砾屑灰岩定性为不完全变质岩,可以对其各种表象给予完美的解释和说明,这对竹叶状砾屑灰岩的地质年代重新划分具有重要的意义。