百米石柱緣何千年不倒? 

裴寧

2010年01月15日08:39  來源:《科技日報》

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  在美麗的恩施大峽谷中,隨處可以見到的是這種灰黑色的岩石,它的主要成分是可以溶於水的碳酸鈣,岩石也叫碳酸岩。這種岩石在我國的雲南、貴州、廣西等很多地方都有,國際上把這種岩石所在的地區叫做喀斯特地區。由於這種岩石可以溶於水,所以在水的長期作用下,看上去堅硬的岩石,可以逐漸地被溶解,形成岩洞、石林、石柱等形態。

  水的沖刷形成了地貌,但是不同的岩石能形成不同的地貌。碳酸岩能形成喀斯特地貌,砂岩卻形成丹霞地貌,泥岩則形成了黃土地貌。在喀斯特地貌中,水的沖刷形成了石林,形成了這獨特的“一炷香”。

  ■ 將新聞進到底

  湖北西部的恩施,是土家族與苗族的自治州首府,在這裡的重重大山之中有一個奇石,它直徑隻有4米,卻高達150米,堪稱世界奇觀。那麼,它是如何形成的?怎麼發現的?為何這麼多年風吹不倒,雨摧不毀?還能屹立多久?……

  ———— 奇 石 ————

  擎天一柱,千年不倒

  萬新南,是一位研究水文方面的專家,除了在大學教學外,他的大部分時間都生活在野外,因為奇特的地質地貌最吸引他。

  “十年前,我去恩施找岩洞,但是岩洞沒有找到,倒找到幾根大柱子,覺得很神奇,就拍了幾張照片。”他說。

  恩施地處湖北省西部,又是恩施土家族苗族自治州的首府,要說這裡應該是個非常繁華的地方。但是從地形圖上看,這裡深埋在巫山山脈裡,重重的大山阻斷了它與外界的聯系,同時也保留了這裡的神秘。可能是由於交通不便,這裡流傳著一個感人的傳說,相傳在遠古的時候,天神送給了當地人一炷香,叫人們遇到災難時把香點燃,那裊裊的青煙就可以讓天神知道,並且來幫助人們走出苦難。所以當地人感激地把這根香尊稱為“難香”,這“難香”又細又長,化身為一根石柱,人們也稱這根石柱為“一炷香”。

  遠遠的一座巨石,像一位擁有神力的智者,威嚴地屹立在那裡,又像是傳說中的定海神針。岩石上的幾棵鬆樹,讓人們想到了那裊裊的青煙。原來這個石柱就是傳說中的那根“難香”!石柱孤零零地豎著,給人一種擎天一柱的感覺。

  ———— 猜 測 ————

  石柱是雨水沖刷的杰作?

  “一炷香”帶給人們美好祝福的同時,也讓人們感受著它的神奇。它是怎麼形成的?它搖搖欲墜的結構,為何可以歷經多年不倒?科學家們又會做出怎樣的分析呢?

  北京建筑工程研究院高級工程師劉航喜歡研究建筑的結構,在他眼裡高聳的建筑充滿了奧秘。“結構、材料、受力,這三方面的因素都在制約著它的高度。如果建筑越高,對下面的壓力就越大,支撐它的材料就必須結實,所以早期的人們常常選用石材。”他說。

  可是一炷香已經高過百米,那麼組成它的岩石有什麼特殊?它又是如何形成的呢?萬新南說:“所有的喀斯特地區最早可能都是一片平地。由於岩石上有裂縫,雨水首先進入這些裂縫,把岩石溶解掉,這樣原來平平的地面就被切出了一些溝壑。”

  在喀斯特地區,由於水能夠溶解碳酸鈣,水就像一把雕刻刀,可以任意雕刻含有碳酸鈣的岩石﹔同時水也像一位勤快的搬運工,使原來平整的地面,變得坎坷嶙峋,洞穴縱橫。比如我們常見的山峰、溶洞、地下河等,這其中也包括所形成的石柱。也就是說這一獨特的石柱,與其他的喀斯特地區一樣,是在水的沖刷作用下形成的。

  不倒是因為岩層很密?

  然而,這種解釋又似乎不能自圓其說。我們知道,在我國就有許多以“石林”著稱的旅游勝地。很多去過的人會發現,同是喀斯特地區形成的石柱,為什麼在那些石林的石柱中,卻很難找到像這樣獨樹一根的造型呢?而且石柱的高度也不會像這樣高過百米?

  恩施這裡同樣也有一片石林,我們發現這裡的石柱高度一般也就是十幾米高,還有很多已經傾斜了,好像很快就要倒塌的樣子。為什麼“一炷香”能高達100多米而不倒呢?仔細觀察其他岩石上的這些條紋,我們發現它們是由不容易被水溶解的,堅硬的化學沉積層,與容易被水溶解的,相對鬆軟的沙石沉積層,交替組成。由於沙石在水的沖刷下,首先被溶解,岩層之間就出現了裂縫,但是這些裂縫並不整齊,在重力的作用下,上面的岩石失去了平衡,就會傾斜、倒塌。

  “一炷香”同樣也是由化學沉積層與沙石沉積層構成的,但它的岩層很密,在化學沉積層之間,沙石層很薄。這樣就使整個岩石形成了一個結實的整體,所以不容易倒塌。

  還會有第二根“一炷香”嗎?

  原因解釋起來就是這樣簡單。但問題是,在一炷香周圍的岩石,看上去差不多一樣,為什麼卻找不到第二根與“一炷香”相仿的岩柱呢?其實在恩施大峽谷中也常能見到超過30米高的石柱。絕壁上這一道道垂直的裂縫,在水的切割作用下,慢慢地也會形成高大的岩柱。這些正在形成的石柱,會是第二根“一炷香”嗎?

  仔細觀察,我們發現在絕壁的山腰處常有一些不易被察覺的橫向裂紋。正是這道裂紋,使我們了解到事情的真相。水沿著裂紋切割著岩石,沿著垂直裂紋的切割,使岩石形成了石

  柱,而沿著橫向裂紋的切割,就像在一顆大樹上攔腰砍了一刀,當兩個方向的切割交叉時,石柱就會倒塌下來。

  由於岩石中橫向裂紋的出現,使得石柱不可能達到很高。那麼,“一炷香”會不會也有這種裂紋,使得它某一天也會倒塌呢?從下到上仔細檢查一炷香,除了這條短短的垂直裂縫,我們再也沒發現那些致命的橫向裂隙。看來大自然中能保留像“一炷香”這樣又細又高的岩柱,是非常巧合的事。

  ———— 延 伸 ————

  會不會被雨水沖倒?

  大千世界無奇不有,看似不可能存在的石柱,卻因種種巧合真實地存在著,但是大自然對它就真的沒有威脅嗎?那麼雨水會將這根石柱沖倒嗎?

  在恩施大峽谷,這裡海拔已經接近2000米,遠遠望去地面上看不到大的河流,看來強大的水源隻能來自雨水,那麼恩施的雨量會是怎樣的情況呢?資料顯示:恩施在神秘的北緯30度,最典型的氣候特點是雨熱同季,雨量豐沛,年降水量在1600到1800毫米。也就是說全年的降雨積在一起,在地面可以達到1.8米的水深,這在全國可以算雨水偏多的地區了,看來水對岩柱的融蝕還在繼續,這會不會讓這個岩柱很快倒塌呢?

  為了証實自己的推測,萬新南讓我們留意“一炷香”頂端的那幾棵樹。他認為岩石上的植物沒有土壤保持水分,隻能靠雨水成活,能長成這麼大的樹,說明雨水量很大,但是樹木現在明顯在枯萎,正說明雨量在逐漸減少。所以恩施現在雖然還是個多雨的地區,但是比它地質形成的年代,雨量減小了許多,對岩石的切割作用幾乎停止了。

  會不會被大風吹倒?

  雨水溶蝕的作用可以忽略了,但是在這高山之上,“一炷香”會不會某一天,被一陣足夠大的風吹倒呢?

  “一般我們這裡的風速,總體上是比較小的。”當地氣象部門的監測人員說。原來恩施周圍的幾大山脈,成了這裡天然的擋風牆。一年裡有一半以上的時間都處於靜風天氣。即使在“一炷香”所在的山區,最大風力也隻有四五級,而且天數很少。想想“一炷香”立在這裡已經有上千甚至上萬年的時間,隻要周圍的山脈、地形沒有大的變化,岩柱受到風的威脅並不大。

(責任編輯:王太拓(實習))
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