百米石柱缘何千年不倒? 

裴宁

2010年01月15日08:39  来源:《科技日报》

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  在美丽的恩施大峡谷中,随处可以见到的是这种灰黑色的岩石,它的主要成分是可以溶于水的碳酸钙,岩石也叫碳酸岩。这种岩石在我国的云南、贵州、广西等很多地方都有,国际上把这种岩石所在的地区叫做喀斯特地区。由于这种岩石可以溶于水,所以在水的长期作用下,看上去坚硬的岩石,可以逐渐地被溶解,形成岩洞、石林、石柱等形态。

  水的冲刷形成了地貌,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,砂岩却形成丹霞地貌,泥岩则形成了黄土地貌。在喀斯特地貌中,水的冲刷形成了石林,形成了这独特的“一炷香”。

  ■ 将新闻进到底

  湖北西部的恩施,是土家族与苗族的自治州首府,在这里的重重大山之中有一个奇石,它直径只有4米,却高达150米,堪称世界奇观。那么,它是如何形成的?怎么发现的?为何这么多年风吹不倒,雨摧不毁?还能屹立多久?……

  ———— 奇 石 ————

  擎天一柱,千年不倒

  万新南,是一位研究水文方面的专家,除了在大学教学外,他的大部分时间都生活在野外,因为奇特的地质地貌最吸引他。

  “十年前,我去恩施找岩洞,但是岩洞没有找到,倒找到几根大柱子,觉得很神奇,就拍了几张照片。”他说。

  恩施地处湖北省西部,又是恩施土家族苗族自治州的首府,要说这里应该是个非常繁华的地方。但是从地形图上看,这里深埋在巫山山脉里,重重的大山阻断了它与外界的联系,同时也保留了这里的神秘。可能是由于交通不便,这里流传着一个感人的传说,相传在远古的时候,天神送给了当地人一炷香,叫人们遇到灾难时把香点燃,那袅袅的青烟就可以让天神知道,并且来帮助人们走出苦难。所以当地人感激地把这根香尊称为“难香”,这“难香”又细又长,化身为一根石柱,人们也称这根石柱为“一炷香”。

  远远的一座巨石,像一位拥有神力的智者,威严地屹立在那里,又像是传说中的定海神针。岩石上的几棵松树,让人们想到了那袅袅的青烟。原来这个石柱就是传说中的那根“难香”!石柱孤零零地竖着,给人一种擎天一柱的感觉。

  ———— 猜 测 ————

  石柱是雨水冲刷的杰作?

  “一炷香”带给人们美好祝福的同时,也让人们感受着它的神奇。它是怎么形成的?它摇摇欲坠的结构,为何可以历经多年不倒?科学家们又会做出怎样的分析呢?

  北京建筑工程研究院高级工程师刘航喜欢研究建筑的结构,在他眼里高耸的建筑充满了奥秘。“结构、材料、受力,这三方面的因素都在制约着它的高度。如果建筑越高,对下面的压力就越大,支撑它的材料就必须结实,所以早期的人们常常选用石材。”他说。

  可是一炷香已经高过百米,那么组成它的岩石有什么特殊?它又是如何形成的呢?万新南说:“所有的喀斯特地区最早可能都是一片平地。由于岩石上有裂缝,雨水首先进入这些裂缝,把岩石溶解掉,这样原来平平的地面就被切出了一些沟壑。”

  在喀斯特地区,由于水能够溶解碳酸钙,水就像一把雕刻刀,可以任意雕刻含有碳酸钙的岩石;同时水也像一位勤快的搬运工,使原来平整的地面,变得坎坷嶙峋,洞穴纵横。比如我们常见的山峰、溶洞、地下河等,这其中也包括所形成的石柱。也就是说这一独特的石柱,与其他的喀斯特地区一样,是在水的冲刷作用下形成的。

  不倒是因为岩层很密?

  然而,这种解释又似乎不能自圆其说。我们知道,在我国就有许多以“石林”著称的旅游胜地。很多去过的人会发现,同是喀斯特地区形成的石柱,为什么在那些石林的石柱中,却很难找到像这样独树一根的造型呢?而且石柱的高度也不会像这样高过百米?

  恩施这里同样也有一片石林,我们发现这里的石柱高度一般也就是十几米高,还有很多已经倾斜了,好像很快就要倒塌的样子。为什么“一炷香”能高达100多米而不倒呢?仔细观察其他岩石上的这些条纹,我们发现它们是由不容易被水溶解的,坚硬的化学沉积层,与容易被水溶解的,相对松软的沙石沉积层,交替组成。由于沙石在水的冲刷下,首先被溶解,岩层之间就出现了裂缝,但是这些裂缝并不整齐,在重力的作用下,上面的岩石失去了平衡,就会倾斜、倒塌。

  “一炷香”同样也是由化学沉积层与沙石沉积层构成的,但它的岩层很密,在化学沉积层之间,沙石层很薄。这样就使整个岩石形成了一个结实的整体,所以不容易倒塌。

  还会有第二根“一炷香”吗?

  原因解释起来就是这样简单。但问题是,在一炷香周围的岩石,看上去差不多一样,为什么却找不到第二根与“一炷香”相仿的岩柱呢?其实在恩施大峡谷中也常能见到超过30米高的石柱。绝壁上这一道道垂直的裂缝,在水的切割作用下,慢慢地也会形成高大的岩柱。这些正在形成的石柱,会是第二根“一炷香”吗?

  仔细观察,我们发现在绝壁的山腰处常有一些不易被察觉的横向裂纹。正是这道裂纹,使我们了解到事情的真相。水沿着裂纹切割着岩石,沿着垂直裂纹的切割,使岩石形成了石

  柱,而沿着横向裂纹的切割,就像在一颗大树上拦腰砍了一刀,当两个方向的切割交叉时,石柱就会倒塌下来。

  由于岩石中横向裂纹的出现,使得石柱不可能达到很高。那么,“一炷香”会不会也有这种裂纹,使得它某一天也会倒塌呢?从下到上仔细检查一炷香,除了这条短短的垂直裂缝,我们再也没发现那些致命的横向裂隙。看来大自然中能保留像“一炷香”这样又细又高的岩柱,是非常巧合的事。

  ———— 延 伸 ————

  会不会被雨水冲倒?

  大千世界无奇不有,看似不可能存在的石柱,却因种种巧合真实地存在着,但是大自然对它就真的没有威胁吗?那么雨水会将这根石柱冲倒吗?

  在恩施大峡谷,这里海拔已经接近2000米,远远望去地面上看不到大的河流,看来强大的水源只能来自雨水,那么恩施的雨量会是怎样的情况呢?资料显示:恩施在神秘的北纬30度,最典型的气候特点是雨热同季,雨量丰沛,年降水量在1600到1800毫米。也就是说全年的降雨积在一起,在地面可以达到1.8米的水深,这在全国可以算雨水偏多的地区了,看来水对岩柱的融蚀还在继续,这会不会让这个岩柱很快倒塌呢?

  为了证实自己的推测,万新南让我们留意“一炷香”顶端的那几棵树。他认为岩石上的植物没有土壤保持水分,只能靠雨水成活,能长成这么大的树,说明雨水量很大,但是树木现在明显在枯萎,正说明雨量在逐渐减少。所以恩施现在虽然还是个多雨的地区,但是比它地质形成的年代,雨量减小了许多,对岩石的切割作用几乎停止了。

  会不会被大风吹倒?

  雨水溶蚀的作用可以忽略了,但是在这高山之上,“一炷香”会不会某一天,被一阵足够大的风吹倒呢?

  “一般我们这里的风速,总体上是比较小的。”当地气象部门的监测人员说。原来恩施周围的几大山脉,成了这里天然的挡风墙。一年里有一半以上的时间都处于静风天气。即使在“一炷香”所在的山区,最大风力也只有四五级,而且天数很少。想想“一炷香”立在这里已经有上千甚至上万年的时间,只要周围的山脉、地形没有大的变化,岩柱受到风的威胁并不大。

(责任编辑:王太拓(实习))
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