综述:流间孔隙与流内孔隙:基于孔隙结构的大陆洪流玄武岩地质学与地层学研究中的潜在陷阱
《Journal of Volcanology and Geothermal Research》:Interflow and intraflow boles, and potential pitfalls in bole-based geology and stratigraphy of continental flood basalts
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时间:2025年10月02日
来源:Journal of Volcanology and Geothermal Research 2.3
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大陆溢流玄武岩(CFB)省区Boles的形成机制复杂,既有火山喷发间歇期形成的古土壤,也有火山灰改造、玄武岩流顶底 breccia 等成因。首次发现“内流Boles”存在于单个玄武岩流内部,挑战传统叠加原则,揭示矿物成分(蒙脱石、赤铁矿等)和沉积构造对成因判别的关键作用。
在地球科学领域,大陆玄武岩洪水(Continental Flood Basalt, CFB)序列中的一种重要地质现象是“bole”。这种现象在许多CFB省区中普遍存在,尤其在印度的德干玄武岩省中最为常见。Boles通常被定义为一种风化产物,位于连续的玄武岩洪水岩流之间,具有细腻的、黏土质或砂质特征。它们的颜色多样,最常见的是红色,但也包括棕色、橙色、绿色,甚至罕见的黑色。某些bole层可能包含多种颜色的条带,显示出其复杂的形成过程。
从地质学的角度来看,bole的形成机制长期以来存在争议。尽管许多学者将其视为“间流层”或“间流沉积”,即在连续的火山喷发之间形成的沉积物,但越来越多的证据表明,bole的形成不仅限于这种解释。实际上,bole可能在单个火山岩流内部形成,这种现象被称为“内流层”或“intraflow boles”。这种发现对理解CFB省区的地质和地层发展具有重要意义,因为它挑战了传统的地质学原理,例如“叠置原理”(the principle of superposition),该原理通常用于确定地层的相对年代。然而,如果bole是在单个岩流内部形成的,那么该原理在某些情况下可能并不适用。
Boles的形成过程主要涉及火山玻璃的风化和改变。这种风化过程可以将火山玻璃转化为“玻散石”(palagonite,一种水合玻璃),然后再进一步转化为黏土矿物。无论是作为间流层还是内流层,这一过程都是关键的。例如,在德干玄武岩中,红色bole主要由蒙脱石和赤铁矿组成,而棕色bole则由含铁蒙脱石和蒙脱石构成,绿色bole则由瓷土和非tronite组成。这些矿物成分的变化不仅反映了风化作用的强度,还可能与环境条件的变化有关,如氧化还原状态、气候条件和水文活动等。
Boles的形成过程还与火山岩流的结构和形态密切相关。在某些情况下,bole可能出现在火山岩流的顶部或底部,作为玻璃质顶底的风化产物。此外,一些bole可能出现在火山岩流内部的某些层位,如片状岩流的表层和柱状层之间,或者在片状岩流的表层和核心之间。这些不同位置的bole可能形成于不同的时间点,有的可能在火山喷发之后,有的可能在喷发过程中就已经形成。这种多样性使得bole的解释变得更加复杂,也对地质学和地层学的研究提出了更高的要求。
在实际的地层中,bole的分布和形态也表现出显著的差异。它们通常横向延伸数十米,厚度从几厘米到几米不等。许多bole在横向方向上保持恒定的厚度,随后逐渐变薄并消失,而另一些则表现出横向增厚和变薄的现象。这些差异可能与火山喷发的频率、强度以及后续的沉积和风化作用有关。此外,bole与相邻玄武岩岩流之间的接触方式也可能不同,有的呈现渐变接触,有的则是突变接触。这些特征进一步表明,bole的形成可能受到多种因素的影响,包括气候、水文、地质活动等。
在不同CFB省区中,bole的出现频率和特征也有所不同。例如,在德干玄武岩省中,bole非常普遍,而在其他省区如帕拉纳省(Paraná province)和卡鲁省(Karoo province)中,bole的出现频率相对较低。此外,在摩洛哥的中央大西洋火成省(Central Atlantic Magmatic Province, CAMP)玄武岩中,也发现了与德干红土相似的红色土壤层。这些发现表明,bole的形成不仅局限于某一特定地区,而是具有全球性的地质特征。
然而,bole的形成机制仍然存在诸多不确定性。尽管一些学者认为bole是由间流沉积形成的,但也有研究指出,某些bole可能与火山喷发的中断无关,而是由于火山岩流内部的化学和物理变化所致。例如,一些bole可能出现在火山岩流的顶部或底部,作为玻璃质表面的风化产物,而另一些则可能与火山灰的改变有关。这些不同的解释表明,bole的形成过程可能具有多种可能的路径,需要结合具体的地质背景和环境条件进行综合分析。
在实际的地层研究中,bole的识别和解释往往需要依赖于详细的野外观察和多学科的数据支持。例如,地质学家需要通过岩石的纹理、矿物成分和化学组成来判断bole的形成机制。此外,岩石磁学特征和地层关系也是重要的参考依据。这些数据的综合分析可以帮助研究人员更准确地理解bole的形成过程,以及它们在地层中的位置和意义。
在一些情况下,bole可能与火山岩流的结构特征密切相关。例如,在某些片状岩流中,bole可能出现在岩流的表层和核心之间,或者在岩流的顶部和底部形成。这些不同位置的bole可能反映出火山喷发过程中的不同阶段,或者是在岩流内部发生的化学反应和物理变化。例如,一些bole可能在岩流形成后不久就出现,而另一些则可能在岩流冷却和风化过程中逐渐形成。这些变化可能与岩流的冷却速率、水文条件以及氧化还原环境有关。
此外,bole的形成还可能受到外部环境的影响。例如,在某些地区,由于气候的湿润或干旱,bole的形成可能表现出不同的特征。在湿润的环境中,风化作用可能更加显著,导致bole的厚度增加,而在干旱的环境中,风化作用可能较弱,导致bole的厚度减少。这些差异表明,bole的形成不仅与火山活动有关,还受到外部环境条件的制约。
在实际的地层研究中,bole的识别和解释往往需要结合多种地质证据。例如,研究人员可以通过岩石的结构特征、矿物成分以及化学组成来判断bole的形成机制。此外,通过比较不同地区的bole特征,可以进一步了解其形成过程的普遍性和特殊性。例如,在德干玄武岩省中,bole的特征可能与帕拉纳省或卡鲁省有所不同,这可能反映出不同的火山活动模式和环境条件。
随着地质学研究的深入,越来越多的证据表明,bole的形成机制具有高度的多样性。在某些情况下,bole可能作为间流层存在,而在另一些情况下,它可能作为内流层形成。这种多样性使得对bole的解释更加复杂,也对地质学和地层学的研究提出了更高的要求。因此,研究人员需要更加细致地分析bole的形成过程,结合具体的地质背景和环境条件,以避免错误的解释。
在实际的地质研究中,bole的识别和解释还需要考虑到其在地层中的位置和与其他地质现象的关系。例如,一些bole可能与火山灰的沉积有关,而另一些则可能与火山岩流内部的化学反应有关。此外,一些bole可能与火山岩流的冷却和风化过程密切相关,显示出其形成的时间和环境条件。这些关系的明确对于正确理解bole的形成机制至关重要。
总的来说,bole作为CFB省区中的一个重要地质现象,其形成机制的多样性使得对它的研究变得复杂。尽管传统的解释认为bole是间流层,但越来越多的证据表明,bole也可能在单个火山岩流内部形成。这种发现不仅挑战了传统的地质学原理,还对CFB省区的地质和地层发展提供了新的视角。因此,研究人员需要更加全面地理解bole的形成过程,结合多种地质证据,以避免错误的解释,并更好地揭示其在地质历史中的作用。
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