桶狀構造

渦心石，地質名詞，形容地質結構形態。又名桶狀構造，渦柱構造。屬新的構造類型 ^[2]  。國內外罕見，泰山首次發現醉心石——輝綠玢岩渦柱構造。產出在南北向的輝綠玢岩岩脈中。同位素年齡約12億年。

主要由環核、環層、環狀和輻射狀節理組成 ^[2]  。是低黏度岩漿在特定條件下以渦街或渦陣形式流動經冷凝而成。常常成羣出露，相互迭壘，形態奇特。這種罕見而又奇特的地質構造，其成因及其形成機制，是一個相當複雜的地質問題。它既不能用球形風化去解析，也不是傳統的岩漿原生節理的理論所能做出回答的。過去很多地質學者試圖從不同角度應用理論和方法做過一些研究工作，曾被列為國家自然科學基金項目進行過專題研究工作取得了一定的成果和進展。然而對它的成因的認識還很不一致，仍有待人們去做進一步的探討和研究。

經歷了太古代末期大約為25億年前的泰山構造運動的影響,受到強烈而普遍的花崗岩化和混合巖化作用,屬中高級區域變質,總厚度大於12000米。泰山構造運動使岩層的褶皺軸向和片理呈340度。而隱伏在泰山羣之下的古老陸核則呈東西向展布。據此.可以推斷遠在太古代就存在應力場轉變問題,即由南北向壓應力場轉變為東西向壓應力場。印支期及燕山期地殼運動對本區產生劇烈的構造變動,褶皺、斷裂和岩漿活動普遍。此期構造應力場已變為北西—南東方向。正如李四光教授所指出的那樣, “至少從古生代以來,歐亞大陸的北部和中部整個的.同時又是局部的往南滑動”,即東亞大陸板塊相對太平洋基底板塊發生了由北向南的滑動,產生北西—南東方向的壓應力。中生代構造應力場的改變代替了古生代以前的南北向壓應力為主的應力場。 　 環狀節理是相鄰兩個環層的分割面，呈圓形或弧形，環層面比較光滑，局部可見微弱的擦痕。這種環狀節理在新鮮的露頭上表現不夠清楚，只有在風化的露頭上才表現得比較明顯。輻射狀節理，一般發育不好，在橫斷面上由內環層向外環層呈輻射狀分佈，一般終止於環核邊緣，只有極少數可貫穿各處環層直至環核，其節理面與環層面垂直,沿走向延伸穩定,延長較遠，節理面平直但不甚光滑，通過各個環層時往往不夠連續，時而切過環層，時而又為環層限制而中斷。

圓柱體的組合類型，有“錯位排列型”和“寄生型”兩種 ^[1]  。前者在垂直長軸方向的橫剖面上，兩個圓柱體呈錯位排列,活像倉庫裏堆壘倒放的的汽油桶。後者則是一個小的圓柱體寄生在兩個大的圓柱體之間，小圓柱體的部分環層過渡到兩個大圓柱體的環層中，爾後為最外的環層所包裹, 共同組成一個大的“桶狀構造”。

圓柱體均賦存在輝綠玢岩的脈體內嚴格地受岩脈所控制。現所見的500多個圓柱體，均與岩脈走向相垂直，呈東西向分佈。圓柱體的長軸方向為近東西向，並且呈近水平狀產出，長軸的傾伏角很小,一般小於5°,個別可達10°，多數向東傾伏，少數向西傾伏。圓柱體垂直岩脈呈水平狀產出，是這種“桶狀構造”最重要的特徵之一，是它不同於其他的桶狀構造的顯著標志，也是其成為罕見的原因。 　圓柱體的發育和數量與脈體寬度的關係十分密切，脈體的寬度大，圓柱體發育好，數量多，規模大，反之脈體的寬度小，圓柱體發育差，數量少，規模小，若脈體的寬度太小，就沒有圓柱體的發育。如紅門附近輝綠玢岩岩脈出露的寬度達60米，其圓柱體發育最好，圓柱體數量達30餘個。總的看，沿岩脈走向圓柱體的發育情況不盡相同，有的地段比較密集，有的地段比較稀疏。在垂直方向上，圓柱體發育的深度約200米，至一定深度後即行消失，是地殼中的一種淺層構造。

泰山以其漫長的地質演化歷史，複雜的地質構造，典型的地質遺蹟 ^[2]  ，歷來為中外地質學家所矚目。毗鄰“小洞天”，便是舉世罕見的泰山地學景觀-----“醉心石”，其形狀像古樹的年輪，一環饒一環排列，非常奇特。 　泰山罕見而又奇特的“桶狀構造” 　在泰山南坡、自紅門向北，沿登山中路經萬仙樓、鬥母宮和中天門，直至岱頂以北，時而在路西，時而在路東或其溝澗內，都可見到很多顏色發黑的石頭，這其實是一條近南北向延伸的輝綠玢岩岩脈的露頭。輝綠玢岩呈暗綠色，風化後變淺褐紅色，質地十分堅硬，比重也較大，具斑狀結構，主要的礦物成分為輝石和基性斜長石。輝石礦物顏色較深為黑綠色，柱狀，玻璃光澤，硬度5～7，比重3.2～3.6。基性斜長石暗灰色，扁柱狀，玻璃光澤，硬度6～6.5，比重2.76。岩石薄片顯微鏡觀察，見基性斜長石顯著地較輝石自形，輝綠結構明顯，斜長石普遍有波狀消光現象，並遭受不同程度的蝕變。輝綠玢岩是一種基性岩漿沿着原來的近南北向張扭性斷侵入，最後冷凝結晶形成的一種暗色基性岩脈，屬於淺成相的侵入岩。它的周圍岩石是太古代形成的泰山雜巖，因受岩漿侵入過程中接觸交代作用的影響，緊靠岩脈兩側的圍巖發生輕微的鉀長石化蝕變，致使岩石有不同程度的發紅。據同位素年齡的初步測定，輝綠玢岩的年齡為17億年左右，它可能是距今較遠的中元古代初期岩漿侵入的產物。

桶狀構造(5張)

輝綠玢岩岩脈的產狀穩定 ^[1]  ，走向北西350°，傾向南西，傾角約80°左右。近於直立。脈體在平面上延伸比較穩定，基長度達5000米以上，但寬度變化較大，一般為20～60米，在紅門附近寬約60米，而在鬥母宮處僅20米左右，在個別地段脈體分叉現象顯著，寬度變得很小以至尖滅。在地貌上岩脈常表現為負地形，多出露在溝谷之中。 　在這條輝綠玢岩的脈體內，橫卧着許多大小不一的圓柱體，其橫斷面上發育有很多同心圓狀的環圈，形狀如收起來的畫卷，或像食品店裏的蛋卷，形貌十分奇特。這些圓柱體成羣出現，彼此平行，互相迭置，酷像堆壘着的一個個汽油桶，故人們常形象地稱之為“桶狀構造”。從紅門到中天門這段輝綠玢岩的岩脈內，據不完全統計，共出露有約500多個大小不同形狀各異的圓柱體。在紅門東北溝澗內就出露有很多圓柱體其中有一個狀如火車頭平卧着的規模較大的圓柱體，其斷面向西，直徑2.3米，上刻有“醉心”2字，古人稱這種奇石為“醉心石”，是泰山著名的景點之一。 　這種圓柱體是一種非常奇特的地質構造現象，在國內外都十分罕見。它的稀奇而又精巧的造型引人入勝，令人陶醉和驚歎。它的成因耐人尋味，引起人們的極大興趣，特別是對廣大地學工作者來説，更被它深深吸引，這多年來很多中外地質學者前來參觀考察。“桶狀構造”之所以罕見和奇特，就是它的特徵非常特殊而明顯。“桶狀構造”的單體形態，多數為圓柱體，少數為橢圓柱體和卵形柱體，它們都由環核、環層、環狀節理和輻射狀節理等4個部分組成。

核的形態,在橫斷面上有圓形、橢圓形和卵形，以圓形環核最為發育。圓形環核的直徑大小不一，大者的直徑約1.5米，小者的直徑僅0.3米，一般的直徑約0.6米 ^[1]  。環核發育的情況也不同，有的發育良好，有的發育較差，有的與斷續的和不明顯的環層相連，兩者呈過渡關係。卵形核發育較圓形核差，但常較規整，其大小也不一，據野外觀測，大的卵形環核長軸直徑達2米, 短軸直徑0.6米左右，小的卵形環核長軸直徑0.6米，短軸直徑僅0.3米,其長軸直徑與短軸直徑之比介於3：1～2：1之間，長軸的軸面產狀近於直立,有少數軸面傾斜，傾向北或南，傾角25°～45°不等，其軸面呈水平狀態者尚未發現。橢圓形環核，直徑也大小不等，一般為1米左右，長短軸的比值介於1.5～2.0之間，其環層發育不夠理想。

環層的形態主要有兩種類型 ^[2]  ，即同心環層和帚狀環層。同心環層呈同心環狀包裹環核，各環層具有相同的曲率中心，但其曲率半徑大小不同，同一環層的厚度比較穩定，有的環層圍繞環核呈斷續狀，環層被輻射狀節理截切而不能以完整的同心環包裹環核，環層在橫斷面上具有尖滅再現、斜列分佈的規律。帚狀環層呈帚狀，一端明顯收斂，而另一端明顯撒開，各環層既無相同的曲率中心也無相同的曲率半徑，同一環層各處厚度均不相同,收斂部分環層厚度小，撒開部分環層厚度相對較大，這種帚狀環層比較少見，且常成對出現於環核的兩側。環層發育程度取決於環核直徑的大小，一般情況下，環核直徑大者，環層的單層厚度相對大，環層數相對多。野外觀察表明，環層發育的層數最多為18層，少者僅2～3層，環層的單層厚度最大可達24釐米，最小的厚度不足4釐米，厚薄相差懸殊，環層厚度似有由環核沿半徑向外逐漸擴展。

另： 佳木斯市草帽山附近採石場發現的渦心石。 　90年代初期，當時山東礦院及泰安煤校地質實習都對泰山的此地質結構進行大量實地考察研究。[sup data-id="1"][/sup]