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关于我

笔名探矿者—一个立志执着于探索自然和学术的“打工者”。1962年5月生,福建人,1982年毕业于成都地质学院找矿系,地质调查专业 工学学士 高级工程师。长期从事地质调查、矿产勘查以及矿床学和矿床地球化学研究。在该职业生涯中,积累了三十多年来的地质勘查和找矿经验,脚踏实地一步一个脚印一路走来,具有丰富的工作经验,认识了矿产资源在地壳中的成矿机理,掌握了构造控矿因素与成矿地质规律对找矿预测的意义。本人的专长是既懂理论研究、也精通矿产勘查,善于将两者紧密结合,因而有关成果受到各地政府的关注及业内专家的高度肯定。

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形成石头“酒窝”的机理  

2012-04-04 13:42:11|  分类: 构造地质论坛 |  标签: |举报 |字号 订阅

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形成石头“酒窝”的机理 - 探矿者           - Prospector blog探矿者   来源于嵇少丞老师—构造地质学科普系列

形成石头“酒窝”的机理 - 探矿者           - Prospector blog

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这块石头的酒窝好多好多,每个大酒窝中都有磨得光光的小砾石,那些又小又浅的酒窝中的砾石可能被水冲走或风吹走了。

      北京西山有段劈理化的石灰岩和细砂岩的基岩路面上出现了石头的“酒窝”,有人说是驴踢的。
 
        如果在驴踢不到的岩石上,也能找到类似的岩石酒窝,哪怕大小不一样,同样说明“驴踢”不是形成石头酒窝的必要条件。
 
       不妨先考虑一个边界条件确定的简单问题,先给大家看几张墓碑的照片,上面亦是坑坑凹凹的,立碑时碑面应该是平坦的,立碑之后经过多年日晒雨淋的风化作用才形成上面的洼坑, 立碑距今时间可以确定,据此,可以研究岩石风化的速率。这样的坑窝肯定不是驴踢的,一是驴不常去墓地,二是,就是偶尔去了,驴也没必要去踢坚硬的墓碑,伤及自己的蹄子,驴不傻。谁家的子孙后代愿意祖先的墓碑被驴踢?
 
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150年不到的墓碑就风化成这样。那些易溶的物质离开了,难溶的物质留下来

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       这块1870年立的大理石墓碑,上面的字迹现已模糊不清,说明风化作用已经非常厉害, 风化程度是时间的函数
 
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这块1970年的大理岩墓碑上面的字还很清楚,说明这段时间风化作用还不够厉害 

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这个墓碑上,风化作用形成几片大洼坑, 大洼坑中又有小洞。
 
       本人骑过驴子骑过马、发现马很聪明,驴也不傻,它们专捡草地或土上走,不喜欢走在石头上,特别是不走石头窝窝里,或许经验告诉它们,石头窝窝里,有水,不知深浅,要是壶穴弯弯,蹄子插进去,弄破了,小事,要是拔不出来,怎么办?而且,石头窝窝里常有咯蹄的砾石。教授级研究员的“蹄窝说”,要求驴马步步迈进石头窝窝里,以自己的智力度衡驴马的智力。

       原先没有孔的岩石,在地表时间久了,就有了许多孔,这是风化作用所致。科学网有人说,“顾名思义,风化就是与风有关”。这可不一定,就如,鱼香肉丝中没有鱼,老婆饼中没有老婆。

       岩石的风化作用(Weathering)是指地表或接近地表的坚硬岩石或矿物包括磨蚀作用,水流携带乱石、砂子对岩石进行研磨、摩擦、刻划、撞击等过程,高速水流推动石子猛烈撞击石面,使原先破裂张开、水被压进岩石裂隙内部、细沙子也挤进裂隙。水中携带的气泡撞进岩石裂隙内部还会产生爆破,产生新的微破裂。随之,从石头上裂解出来的颗粒或岩屑就被流水冲走。

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        这是加拿大一处偏僻的海滩。圆圆的、碗状凹坑作为典型的壶穴写进教科书,没有“学者”或导游说它们是"骡、马、驴、驼的蹄窝"

 

       上述这些物理过程,即 Hydro-abrasive erosion, Drop impact erosion, Jet fluid erosion, Cavitation erosion, 每一个过程都已经有许多学术专著和论文系统地研究讨论过,大家可以到SCI的数据库去查查,学问很大的,不是一言两语可以说清楚的。

 

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                                形成壶穴的磨损机理示意图

      风化作用的化学过程, 包括化学反应、溶解-搬运-沉淀、氧化、水解等过程。在水、酸雨、盐水中溶解度越大的矿物(方解石、盐等)越容易失去,从而使岩石留下空洞。盐对岩石也其一定的腐蚀作用。

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        有些成分的岩石与混凝土一样都怕盐。老师说桥柱子上有盐硝,这位学生尝试一下说,“真是盐”。

      水进入岩石破裂,若温度低于零度,结冰造成的体积膨胀,撑开破裂,也会使岩石裂解。

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       结冰造成的体积膨胀,撑开破裂,造成岩石裂解的示意图

       风化的物理过程和化学过程还可以相互促进,使得风化速度变得更快。例如,水-岩作用使得岩石发生蚀变,形成软矿物,更容易被磨蚀。磨蚀造成的微裂隙又会使水-岩化学反应加速。

 

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                                  水滴石穿就是“Drop impact erosion”

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        驴没踩,石头也长酒窝。洞里有小石头。

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             驴没踩,石头也长酒窝

 

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          上面这块花岗岩没被驴踩过,同样有洞

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                    这个陡坡,驴子肯定踩不上去,怎么也有“酒窝”

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       各种成分在不同Ph值的溶液中的溶解度, 比较一下方解石和石英的溶解度的变化规律

       有的人从“壶穴”这个“壶”字,就联想到茶壶或水壶的形状,以为“上面小,下面大”。其实不然, 壶穴发展有个过程,先开始是浅盘子、然后深盘子、碗、桶……还有,桶底相连,形成地下河流。就看我们在野外看到的是那个阶段。各种阶段的壶穴,我都看过。壶穴的直径向下能否变大,主要取决于向下的岩性是否更软或更硬。若有软岩,则变大。

 

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看,这就是壶穴连通、然后再塌陷的基岩河流,美哉!

 

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其实,并不是所有的茶壶都是上面小、底下大的,例如:

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                                                         茶壶

       我参观过无数国外的地质公园,壶穴看过不少,没有一处采用“驴踢”或“马踩”这样荒唐的 “学说" 解释岩石的风化空洞。今天介绍了苏德辰先生的“Potholes”形成的最新学说—— “蹄窝”,老外学生笑翻了。“为什么这样不值一驳的“学问”偏偏出现在中国并有一定市场?为什么宣传这样“学问”的人竟然是地质科学院国家重点实验室的教授级研究员?为什么当有人指出这样的观点不科学时,这位教授级研究员不能及时修改自己不合适的观点,而是立马寻机找茬诬陷别人?这就不得不令人深思。是不是科学素质问题?是不是科学道德问题?

     “驴踢”说注定要破产的!科学毕竟是科学,容不得虚伪,亦不是少数服从多数。希特勒时代,纳粹德国出过一本书叫《100个物理学家批评爱恩斯坦的相对论》,爱恩斯坦笑了,“不需要100个,只要一个能证明相对论是错的就可以了”。一百个伪科学加起来相当于100个零加起来,还是零。

 

    今年的全国两会上,有百余名全国人大代表和政协委员联名致信《中国科学报》,呼吁全社会要加大科普宣传力度、提升科普工作地位。签署联名信的代表、委员,既有来自科研机构、大学的院士、校长、科学家,也有企业的厂长、经理,还有来自农村的致富带头人,更有国家部委和省市主要负责人。但是,科普由谁去写?写什么样的科普?这就很有考究了。如果由“教授级研究员”写出“蹄窝”这样的“科普”文章,岂不以讹传讹,误人子弟?

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                   这是我送给支持我的博友们一顶博士帽, 大家高兴吗?

 

    下面再给大家看一块加拿大安大略一个印第安保护区的、有趣的、叫“气象站”的牌子,体会老外的幽默。

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这里挂的这块石头是蛇纹岩,呈深绿色。牌子上写着:

如果这块石头潮了,就是下雨了;

如果这块岩石在摇摆,就是刮风了;

如果这块岩石发热,就是阳光明媚;

如果这块岩石发冷,就是阴天;

如果这块岩石白了,就是下雪了;

如果这块岩石蓝了,就是天气变冷了;

如果这块岩石不在了,就是刮了龙旋风。

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