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]
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 из-за этих естественных стен дамбы получили свое название. [5]
Дайки сохраняют следы трещин, через которые большая часть основной магмы (жидкой магмы с низким содержанием кремнезема) достигает поверхности. [4] Геологи изучают их, чтобы получить подсказки о вулканических водопроводных системах . [6] Они также фиксируют древние эпизоды расширения земной коры , поскольку большое количество даек ( роев даек ) образуется, когда кора раздвигается тектоническими силами. Дайки показывают направление растяжения, поскольку они формируются под прямым углом к направлению максимального растяжения. [7] [8]
Толщина дайки намного меньше двух других размеров [9] , а противоположные стенки примерно параллельны, так что толщина дайки более или менее постоянна. 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 стеклянный или мелкозернистый охлажденный край толщиной от 1 до 5 см, образовавшийся 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]
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 проникновения магмы. Например, магма в стенки даек мало проникает, 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 магма находится под лишь небольшим давлением 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, вместо дайки образуется диапир (поднимающаяся пробка магмы). [14]
Стенки даек часто плотно прилегают друг к другу, что является убедительным доказательством того, что дайка образовалась в результате расширения трещины. Однако некоторые крупные дайки, такие как дамба Медфорд толщиной 120 метров в штате Мэн, США, или дамба 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]
Вот толщина дамбы; – его латеральная протяженность; – избыточное давление в магме относительно вмещающей породы; – плотность вмещающей породы; и представляет собой скорость продольной волны вмещающей породы (по сути, скорость звука в породе). Эта формула предсказывает, что дайки будут длиннее и уже на большей глубине под поверхностью. 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 кулисные дайки также объясняются изменением направления минимального главного напряжения по мере подъема магмы с глубоких на мелкие уровни земной коры. [8]
Совокупность 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 охлаждением. [15]
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, то последующая инъекция может характеризоваться разрушением породы старой дайки и образованием закаленных окраин на новой инъекции. [12]
Иногда дайки появляются группами, [3] состоящими 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: дамбы в Исландии имеют среднюю ширину от 3 до 5 метров, но на одном 53-километровом участке побережья имеется около 1000 даек общей толщиной 3 километра. [18] Крупнейшим в мире рой даек является рой даек Маккензи на Северо-Западных территориях , Канада. [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. В комплексах изредка присутствуют силлы и штока . 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 они, по-видимому, 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]
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 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 относительно небольшим углом в магматическую камеру. [3] [13] Когда кальдера впоследствии опустошается в результате взрывной вулканической активности, крыша магматической камеры обрушивается, образуя пробку породы, окруженную кольцевым разломом. Магма, поднимающаяся в кольцевой разлом, образует кольцевую дайку. [21] [22] Хорошие примеры кольцевых даек и конусных листов находятся на полуострове Арднамурчан в Шотландии. [3]
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 трещиноваты и надвинуты на более молодые пласты. [23]
Обломочные дайки (также известные как осадочные дайки) представляют собой вертикальные тела осадочных пород, которые отсекают другие слои горных пород. Они могут формироваться двумя способами:
.jpg/1280px-Leucocratic_dike_intruding_schist_in_Dalupirip,_Itogon,_Benguet,_Philippines_(closer_view).jpg)
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)