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泥火山盐火山的成因 - 再论软流圈的粘度

已有 875 次阅读 2023-1-26 19:23 |系统分类:科研笔记

        泥火山不是火山,其成因是因为能干性差异,导致相对于砂岩等硬的岩石具有一定的流动性,如果没有喷出来,则形成泥底辟,和膏盐层、煤一样,其硬度小,在上覆地层沉积了一定厚度后,就会因压实作用,会迫使软弱层向压力小的地方运动,如有断裂,则会顺断裂向上运动。如下图所示,为下刚果盆地的盐底辟:

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图1 下刚果盆地盐底辟

        当移动到海底或地表,就形成盐火山,如遇有岩体侵入,或未成岩,则可以喷出。如坦桑尼亚“上帝之山”,伦盖伊火山是已知的唯一一座释放钠碳酸盐岩的活火山,钠碳酸盐岩是一种富含钠、钾和碳酸钙的罕见火山岩,硅含量相对较低,可能受了深部岩浆加热的影响,这需要证据,只是推测。它可能就是一个盐底辟冲出地表造成的。我国新疆盐火山奇观,温宿“盐山秘境”,也是从地下象火山一样喷出来的,其深部有石炭系,寒武系膏盐层。

        泥火山也类似,如下列图,为我国南海的泥底辟及泥火山,二者是相关的(部分图件来自于百度,未标明作者)。

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图2  莺歌海盆地乐东区泥底辟地震反射特征   

        台西南盆地发育大量的泥火山,如下图所示,海域泥火山94座,陆上泥火山20座。

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图3  台西南盆地海上及陆上泥火山分布图   

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图4  台西南盆地海上泥火山发育特征典型地震剖面   

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图5 台西南盆地陆上(台南地区)泥火山地面露头剖面

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图6 台西南迄今尚在活动喷涌的泥火山喷口   

        新疆准噶尔盆地南缘也大量出现泥火山(马勇,2022),如下图所示:

微信截图_20230126191826.png

图7 准噶尔盆地南缘白杨沟泥火山群喷口分布图

        下图也是准噶尔盆地南缘,与上图应属相近的地区,不但喷出泥,还带气。于是查了一下2019年人民网报道的:准噶尔盆地南缘高泉构造带高探1井获千方高产,与泥火山位置是完全一致,如下图所示:

微信截图_20230126193206.png

图8 准噶尔盆地南缘泥火山与天然气

        这些能喷出来的部分原因是未成岩,部分原因是有侵入体加温变软,有一定塑性,这些暂且不表。这里说说未喷出来的,且慢慢成岩的,这时显然不能称之为流体。结合这几天讨论的软流圈的属性及流动性看,软流圈的粘度远大于盐岩和泥岩,因此,软流圈的“流动”也应是能干性差异,在额外压力下产生的小幅度的位移,不能算是流动。下面是所调研的软流圈与其它参考物质的粘度属性:

1.沥青的粘度是80Pa.s

2.路面的沥青,硬的,10^11P a.s

3.刚果膏盐层,岩石,按地质历史尺度“流动”,粘度10^17Pa.s

4.塔里木石碳纪膏盐层,岩石,粘度10^19Pa.s

5.王绳祖设定岩石圈下层软流圈的平均粘度,10^21Pa.s

6.韩立杰(1996)进行地幔流动模拟,设粘度10^25Pa.s

        一般来说,粘度越大,刚性,抗剪或相互错动的阻力越大,即不易流动。而软流圈的粘度比膏盐层,泥岩大7-8个数量级,则更不能称之为流体,甚至塑性体,而是固体具有少量的流变性。





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