世界上有种“羽毛”,可以在石头里穿越,其速度绝对是超音速(空气中音速是0.34 km/s),高达3-4 km/s 。这种“羽毛”不是带毛恐龙留在岩石中的化石,而是由地震形成的。汶川地震之后,我在陈家坝乡附件龙门山中央主断裂内见过这样的羽毛构造(图2),它是地震破裂在岩石中快速传播留下的证据, 常见于细粒的岩石例如粉砂岩、石灰岩等中。地下核试验之后爆炸源周围的岩石也会出现这样的“羽毛”构造。
陈家坝乡附件龙门山中央主断裂被汶川地震破裂的岩石中的羽毛构造
典型的羽毛构造
岩石破裂面上这种“羽毛”构造在英文中叫 Plume structure 或 Feather fracture。它由羽轴及两侧的羽片构成, 羽片上有一系列羽枝,构成人字行。羽枝发散方向指示岩石破裂的扩展方向, 羽枝收敛汇聚方向即羽根指向裂源点。从岩石羽毛结构研究发现,裂源点总是岩石中原先存在的力学薄弱点,例如,空洞、裂隙、化石、弱矿物等。原来,岩石中破裂是从一个薄弱点跳到另一个薄弱点的,就像运动员的三级跳,这就加深我们对岩石断裂机制的理解。
构造地质学家的工作方法就像警察破案。警察在案发现场仔细寻找证据,侦查作案凶手和分析其作案动机。构造地质学家在野外岩石中寻找科学证据,判断破裂传播方向,查明地质断层的运动方式和原因。
岩石中常见的羽毛构造
(部分照片自网络收集,来源不详,仅供地质教学和科普之用,特此致谢图片的原作者)
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