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给我点水，我能把山抬起来
嵇少丞 《构造地质学》科普系列之23
我很喜欢这张图片，岩脉中白色与红色部分代表不同热液的氧化程度, 或氧逸度。
有个谜语问：“中国哪个地方的人劲最大？” 答： “台（抬）山人”。台山是广东省的一个县，加拿大许多老华侨来自台山。
给我点水，我能把山抬起来。
给我点水，我能把地球撑裂。
这是我在课堂上给学生们说过的话。
这话不是吹牛，从理论上讲是完全正确的，因为只要岩石中的流体压力大到超过由岩石重量造成的垂直应力，这个深度以上的地壳及其山脉就抬起来了。岩石中那些走向近乎水平的岩脉就是地球历史上山被流体（局部）抬起过的明确证据。
地球深处的流体，可能是岩浆，也可能是水的热液，其中溶解丰富的矿物质，最常见的是碳酸钙和氧化硅。当流体压力等于或超过岩石中最小主应力（σ3）和拉张强度（T）之和时，岩石就要发生拉张破裂，流体被强吸进岩石的张破裂，压力骤然降低。通常说来，流体中矿物质的溶解度随压力和温度的降低而降低，原先溶解于高压流体之中的矿物质就要在低温围岩的近真空张破裂中沉淀-结晶-生成，造成张破裂的堵塞、淤积、愈合。如果溶解于高压流体中除了碳酸钙（方解石）和氧化硅（石英）之外还有其他有用的金属或贵金属（例如，金），那么就成矿了。上述过程可以不断循环重复，即，岩石拉断-愈合-再拉断-再愈合……，经过无数次循环重复，矿化不断加强，最终形成富矿。
每次岩石发生破裂时对应于发生一次地震。所以，地震与地下的热液成矿作用是对应的。
上述机制不仅解释热液矿床的成因，而且解释自然界岩石中千奇百怪的岩脉（见图）的形成机理，这也是油田上常用的“液致破裂”有效增加采油量技术的原理。
岩石近乎水平的石英脉，上覆岩层被抬起，形成近乎水平的张破裂，石英从热液中结晶出来。这条脉是有多次“拉张-破裂-沉淀-结晶”过程重复形成。
方解石脉， 下周5，我要带学生去看的地方。
平凡的一块石头，反映矿脉-岩脉形成的过程， 科学无处不在。
显微镜下充填张破裂中的石英晶体，生成垂直于破裂壁。
家有这么一篮石头吗？
这块标本上岩脉穿插期次指示应力场的变化，计算一下有过多少流体流过这块岩石
每块鹅卵石上都有岩脉穿过，说明流体对岩脉形成的作用
岩石中中国电信的图案，其实就两道白色岩脉
这块石头的图案就像人在跳舞,其实就是岩脉与鹅卵石表面的交线。
这块石头上的白色岩脉构成藏羚羊的图案
相对于抗压强度与剪切强度，岩石的拉张强度（T）是很小的， 只有几个MPa。所以，自然界岩石的张破裂极其常见，而且总是垂直于最小主应力（σ3）方向。
岩石中应力的状态通常用应力椭球来描述，应力椭球有三个相互垂直的主轴, 分别是σ1，σ2和σ3。还有三个主切面, 分别对应于σ1-σ2面，σ2-σ3面和σ1-σ3面，其上没有剪应力，只有主应力。由于地球表面是一自由面，其上没有剪应力，只有0.1 MPa的正应力，所以在近地表，应力椭球的三个主轴中必有一个要垂直于地面，其余两个平行于地面。在拉张构造区域，最大主应力垂直于地面，而中间主应力和最小主应力平行于地面，如下图所示。张破裂总是垂直于最小主应力， 所以也就近乎垂直于地面。在走滑构造域内，中间主应力垂直于地面，而最大主应力和最小主应力平行于地面。拉张破裂平行于最大主应力，并垂直于最小主应力，所以也垂直于地面。但在挤压构造域内，最小主应力垂直于地面，而最大主应力 和中央主应力平行于地面，因此拉张破裂平行于地面。
作雁行排列的垂直的岩脉
作雁行排列的近水平的岩脉
夕阳下的拉张岩脉。
（此科普博文的大部分插图照片来着网络,特此致谢)
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发表于 2012-5-11 22:31
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