大自然真美，無(wú)論是大海還是沙漠、高山還是峽谷，都是美不勝收。嵇少丞老師整理了一系列構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的科普文章，不僅涵蓋了鬼斧神工的地質(zhì)之美，還對(duì)其地質(zhì)成因等。寒假了；收藏起來(lái)，在家用wifi打開(kāi)好好看看，地理知識(shí)需要潛移默化的積累的呀!

1

愛(ài)走彎路的河流

美國(guó)Arizona州大峽谷，Colorado河

這些蛇樣扭曲的河道，叫曲流，特別常見(jiàn)于沖積平原。在基巖出露的山區(qū)在一定構(gòu)造條件下，亦可形成曲流。

美國(guó)大峽谷的Tatahatso Point

流水的沖刷搬運(yùn)能力與流速有關(guān)。在稍有彎曲的河道上，水流形成螺旋狀前進(jìn)的環(huán)流，使得流速鋭急的主流沖向凹岸，這樣凹岸就經(jīng)受強(qiáng)烈的侵蝕。相反，在凸岸因?yàn)樗牧魉俳档停欣嗌吃诖颂幉粩喽逊e，凸岸越來(lái)越凸，而凹岸越來(lái)越凹。上述過(guò)程反復(fù)不斷，河道就變得十分曲折。

北美Rocky_mountains的曲流

月牙湖的形成機(jī)理圖

2

美麗的沙漠沙丘

非對(duì)稱的沙丘, 指示風(fēng)向從右到左吹來(lái)

在風(fēng)力的作用下，沙子不斷往沙丘上加積，沙丘增大，背風(fēng)坡的沙粒因超過(guò)臨界角度（休止角），發(fā)生重力垮塌，沙子下滑，渦流將其再吹向沙丘兩側(cè)，繼續(xù)生長(zhǎng)兩翼，典型的新月形沙丘最終形成。

縱向沙壟

沙丘兩側(cè)不同的地質(zhì)過(guò)程圖解：

沙丘的延長(zhǎng)方向與起沙風(fēng)合成風(fēng)的方向基本平行，呈長(zhǎng)條壟狀展布，可達(dá)數(shù)十千米長(zhǎng)，幾十甚至上百米高，幾百米寬。沙源豐富時(shí)形成復(fù)合型縱向沙壟， 照片上看久像玉米棒的表面。

星形沙丘或金字塔形沙丘

星形沙丘的成因復(fù)雜，一般認(rèn)為是在地形較復(fù)雜的地區(qū)由多風(fēng)向風(fēng)沙流長(zhǎng)期作用的結(jié)果。

非洲納米比亞的沙丘

風(fēng)把易碎、軟弱的巖層逐漸磨蝕而走，留下孤立突起的堅(jiān)硬的巖柱，即風(fēng)蝕柱；如果風(fēng)蝕柱的頭大根小、形似蘑菇，我們就叫它為蘑菇巖。這些就是所謂的風(fēng)蝕地貌。中國(guó)的風(fēng)蝕地貌主要分布區(qū)在青海柴達(dá)木，南疆和田、羅布泊，東疆哈密、吐魯番，北疆克拉瑪依附近地區(qū)。

風(fēng)蝕作用形成的蘑菇巖

風(fēng)蝕作用形成的石林

風(fēng)蝕作用形成的蘑菇巖

風(fēng)蝕作用形成的“博士帽”， 所幸不是綠色的。

風(fēng)蝕作用形成的天生橋

石柱與石蘑菇

石蘑菇

3

搖搖欲墜的風(fēng)動(dòng)石

風(fēng)動(dòng)石

往往呈等軸狀、巍然地臥在其他巖石上面，兩者之間的接觸面積很小，看上去很懸、很險(xiǎn)、隨時(shí)都有可能傾倒的樣子。

極個(gè)別情況下，大風(fēng)襲來(lái)，巨石微微晃動(dòng)，發(fā)出響聲，故名為“風(fēng)動(dòng)石”。人推是否亦會(huì)輕輕搖動(dòng)，完全取決于石塊的體積。

澳洲的風(fēng)動(dòng)石

風(fēng)動(dòng)石突然像刀切西瓜一樣被分成兩瓣，切口原來(lái)是一張裂隙（節(jié)理）

大多數(shù)風(fēng)動(dòng)石是原地成因的，即通過(guò)差異性風(fēng)化、剝蝕而來(lái)。堅(jiān)硬的、難風(fēng)化的、不破碎的、裂隙少的巖石留存下來(lái)，而壓在其下的軟弱的、破裂多、易碎的、易水溶的巖石被剝蝕搬運(yùn)而去，隨著上下巖層之間的接觸面積越來(lái)越小，景觀就越來(lái)越奇。

英國(guó)快倒的風(fēng)動(dòng)石

加拿大東海邊的風(fēng)動(dòng)石

4

自然金塊（狗頭金）

澳大利亞的狗頭金

狗頭金是天然產(chǎn)出的，質(zhì)地不純的，顆粒大而形態(tài)不規(guī)則的塊金。它通常由自然金、石英和其他礦物集合體組成。

有人以其形似狗頭，稱之為狗頭金。有人以其形似馬蹄，稱之為馬蹄金；但多數(shù)通稱這種天然塊金為狗頭金。

5

千層薄餅巖

千層巖與潮涌洞

千層薄餅巖其實(shí)是一種產(chǎn)狀水平的、薄層狀的石灰?guī)r與泥巖或頁(yè)巖互層的沉積巖。在垂直剖面上看，從下到上，一層突出的石灰?guī)r之后是一層凹進(jìn)去的泥頁(yè)巖，之后又是一層突出的石灰?guī)r，再是一層凹進(jìn)去的泥頁(yè)巖 .......彼此重復(fù)。

石灰?guī)r的光學(xué)顯微照片，其中有許多海洋生物骨骼

6

浪噴泉

Quobba的浪噴泉

夏威夷， Kauai的 Spouting Horn 浪噴泉

由強(qiáng)風(fēng)驅(qū)趕著海水強(qiáng)力涌進(jìn)喇叭形洞穴（例如、溶洞），然后從海岸陸地上的出口噴射天空，有的高達(dá)幾十米，射到空中的水柱由于壓力劇減，頓時(shí)化作水泡氣霧，繼續(xù)翻滾騰躍，陽(yáng)光下煙靄霞影，掩映如錦，景象蔚然壯觀。

天女散花

浪噴泉的形成機(jī)理：

外海的巨浪滾滾而來(lái)，海水驟然涌進(jìn)L形洞穴。

Savai i島的Alofaaga 浪噴泉，又稱之為 Taga浪噴泉

8

繩狀熔巖或火山繩

世界上有一種繩，不是棉做的, 不是麻做的，不是竹篾做的，也不是鐵絲做的，而是石頭做的，我們不妨稱之為石繩或繩石。與其他繩不同，石繩不能彎、不能折，巖石般的堅(jiān)硬。

世界上最大規(guī)模的玄武巖噴發(fā)不是出現(xiàn)在陸地，而在海底的大洋中脊，洋中脊向兩邊擴(kuò)張得越快，玄武巖噴發(fā)就愈多。

在地質(zhì)學(xué)上這種石頭稱之為繩狀熔巖或火山繩，是火山巖漿噴發(fā)出到地表，順坡而下，冷卻表皮收到內(nèi)部尚未凝固尚在流動(dòng)的巖漿的作用下，推擠、扭動(dòng)、卷曲而成，似波狀起伏，或似繩索盤繞鋪地，或似未疊床單。

多像褶皺的床單

這張照片最能說(shuō)明石繩是如何形成的

9

美鉆背后地球傷疤

加工后的Cullinan 金剛石 (Tower of London)

璀璨的鉆石，最得女人的厚愛(ài)。鉆石是唯一一種集最高硬度，強(qiáng)折射率和高色散于一體的寶石品種，任何其它寶石品種（藍(lán)寶石、翡翠、和田玉等）都是不可比擬的。

俄羅斯西伯利亞?wèn)|部的Mirny金剛石礦，邊上發(fā)展成一個(gè)城市。

俄羅斯西伯利亞的東部有個(gè)叫Mirny的金剛石采礦坑，直徑達(dá)1200 米，深525米。自1955年在這里發(fā)現(xiàn)金剛石礦，到2001年采完，從這個(gè)礦坑里共采出金剛石2000公斤，其中最大的金剛石發(fā)現(xiàn)于1980年，為342.5克拉。平流空氣途徑礦坑，流面必然向下彎曲，直抵坑底。所以，不允許飛小飛機(jī)和直升機(jī)低空飛越礦坑， 因?yàn)榈V坑會(huì)把飛機(jī)吸進(jìn)去。

鉆石礦的開(kāi)采過(guò)程中，需要謹(jǐn)小慎微，不能使用炸藥，以確保礦石中鉆石原石顆粒完好無(wú)損。否則，開(kāi)采不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

9

地陷

Guatemala市的地陷

湖水漏了，漏進(jìn)地下河流。

上圖：漏后； 下圖：漏前。

這幅漫畫很好地說(shuō)明了地陷發(fā)展的三階段：

老牛：這難道是我踩的？

國(guó)外制作的地陷構(gòu)造圖解

地陷（航拍照片，新西蘭Otago北部， 石灰?guī)r地區(qū)）

草原上的地陷

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石爛就像剝洋蔥

澳大利亞“魔鬼大理巖”（花崗巖）

澳大利亞“魔鬼大理巖”（花崗巖）

自然界有兩種極其重要的地質(zhì)作用，一種是造山作用，另外一種是去山作用，前者形成高聳的山脈與山鏈，后者把高山夷平，兩者都是非常緩慢的過(guò)程。

澳大利亞“魔鬼大理巖”（花崗巖）長(zhǎng)面包, "烤的火候正適，黃黃的，想咬一口”?！懊姘边€被切了一刀。

澳大利亞球狀風(fēng)化的花崗巖與可愛(ài)的袋鼠

情人之間互表衷心常用一句話就是：“海枯石爛不變心”。其實(shí)，在地質(zhì)的時(shí)間尺度里，海也會(huì)枯，石亦可爛。石爛就像剝洋蔥，越剝?cè)叫?，越剝?cè)綀A，硬心在中央。

石面包（法式）

澳大利亞“魔鬼大理巖”（花崗巖）

澳大利亞“魔鬼大理巖”（花崗巖）

開(kāi)裂、剪錯(cuò)的石球，叫公母石怎樣？

砂巖的球狀風(fēng)化

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送給美女的“巧克力山”

巧克力山

在菲律賓的保和島（Bohol Island）中部，有1268座巧克力山，其形狀就像放大了的巧克力顆粒。這些巧克力山上長(zhǎng)滿了植被，主要是當(dāng)?shù)氐囊环N茅草、野生甘蔗、菊花和一些蕨類植物。

這些植物的顏色隨季節(jié)、氣溫、雨量變化而改變：春天嫩綠、夏天深綠、初秋蛋黃、深秋黃紅。旱季，則變成棕褐的咖啡色，更像巨大的巧克力被上帝巧妙地排擺在廣袤平原上，巧克力山這個(gè)令人垂涎欲滴的名字由此而來(lái)。

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巖橋相會(huì)

美國(guó)猶他州的國(guó)家公園，有2000多座石拱門橋

巖橋就是自然界由風(fēng)化剝蝕（溶蝕、風(fēng)蝕）等地質(zhì)作用在巖石中形成的地下河與溶洞經(jīng)部分崩塌后殘留的頂板橫跨陸地（陸巖橋）、海水（海巖橋）的拱橋狀地貌，兩端與地面連接，中間懸空而呈橋狀。

立體交叉巖橋

快要斷掉的巖橋，即將失去的一大自然景觀

英吉利海峽的杜德?tīng)枎r橋，海岸邊的礫石很漂亮

對(duì)比上圖與下圖，你便知道巖橋也倒塌。這就是澳大利亞的倫敦巖橋，原來(lái)有雙拱，造型十分壯觀。在1990年的1月15號(hào)，靠近海岸的那一拱洞突然崩裂，使兩位游客瞬間置身兩座分離的小島之上。

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大山如何瘦身

赤裸裸的扒光山，美國(guó)加州Yosemite國(guó)家公園。

扒光山讓我想起香港人所說(shuō)的“扒光豬”，意思就是有人在香港因?yàn)闊岚岩路患摰?，最后赤裸裸、光溜溜?/p>

山會(huì)通過(guò)一層層“扒皮”達(dá)到“瘦身”，這一層層“扒皮”的過(guò)程在地質(zhì)學(xué)上就叫做層剝。

山體的層剝作用機(jī)制示意圖

山抬升得越高，距離地球中心的距離越遠(yuǎn)，抬至地表的巖石由于壓力減少必然發(fā)生膨脹伸展， 形成所謂的卸載張破裂，它們總是平行于地形，或者說(shuō)張應(yīng)力出現(xiàn)在垂直于地形面的方向上。

然后雨水、地下水、酸雨、空氣以及各種微生物等沿著上述的張性破裂侵入, 結(jié)果產(chǎn)生由表及里, 層層風(fēng)化剝離的地質(zhì)現(xiàn)象，就像剝饅頭皮一樣，山體逐漸瘦身，表面變得光滑滑、赤裸裸的。

典型的巖石剝皮構(gòu)造

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火山彈

火山彈

處于地球深處巖漿房的高壓巖漿快速上升到地表，因壓力劇減，直接噴射至高空，熾熱的巖漿及其包含的固體巖塊，劃著一道道美麗的弧線，在飛行過(guò)程中快速冷凝，然后重重地摔落地面，就像大炮打出去的炮彈，故稱之為火山彈。

噴發(fā)的火山，火山彈劃出一道道黃紅色弧線，分外美麗。

落地后還沒(méi)有冷卻透的火山彈， 可以把青草燃著。

火山的主要特征，黑塊為火山彈?；鹕交铱梢燥w揚(yáng)幾百公里遠(yuǎn)。

由于流體動(dòng)力學(xué)的原因，火山熔巖在空中快速飛行過(guò)程中，還會(huì)作自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一邊飛行、一邊旋轉(zhuǎn)、一邊冷卻， 于是就形成流彈形，麻花形、紡錘形、橢球形、陀螺形、牛角狀等形狀，如果在撞擊地面那一霎那，熔巖還沒(méi)有徹底冷卻凝固，火山彈就可能被摔成餅狀、牛糞狀或呈其他的不規(guī)則狀。如果地面堅(jiān)硬，在撞擊地面那一霎那， 熔巖已經(jīng)冷卻凝固，火山彈則會(huì)摔得粉身碎骨。

在飛行過(guò)程中旋轉(zhuǎn)的火山彈

玄武巖火山彈中的上地幔橄欖巖包體，綠色礦物為橄欖石，黑色礦物為輝石。橄欖巖被玄武巖漿從地下40-60公里深處帶到地表。

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錐形山

美國(guó)北卡羅來(lái)納州領(lǐng)航山（Pilot Mountain）的照片，圓圓的錐臺(tái)狀的山頂上突兀一個(gè)先白后綠的圓頭，白的是堅(jiān)硬的、變質(zhì)石英巖，綠的是植被。石英巖因其抗風(fēng)化能力強(qiáng)，故能長(zhǎng)期殘留山頂。估計(jì)此山亦是一個(gè)向斜構(gòu)造，不過(guò)山頂僅殘余一個(gè)由石英巖構(gòu)成的向斜軸部。

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大洋漂石

一個(gè)名叫Fredrik的澳大利亞人在南太平洋湯加國(guó)的瓦瓦烏（Vava’u）島西側(cè)洋面上駕著一只游艇，他簡(jiǎn)直不敢相信自己的眼睛，前方出現(xiàn)一遍幾公里長(zhǎng)的、銀色的沙灘，而地圖卻沒(méi)有任何島嶼。駛近一看，原來(lái)是海面上漂浮著一層白色的石頭。

這種石頭在地質(zhì)上叫“浮巖”，是含很多空隙、具泡沫結(jié)構(gòu)的火山噴發(fā)巖。因?yàn)榇蠖鄶?shù)空隙是孤立、封閉的，石頭的比重所以比水還輕，故能浮于水面。

游艇開(kāi)過(guò)的印子，說(shuō)明“沙灘”的確是漂浮水上的石頭

Fredrik不是地質(zhì)學(xué)家，但是他意外的發(fā)現(xiàn)震驚了地學(xué)界，因?yàn)槠淇茖W(xué)意義非同小可。Fredrik照的相片曾在海外地學(xué)家中瘋傳。

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石頭寫字

人類把字寫在紙張上，而石頭把字寫在大地上。

大地為紙，石頭寫個(gè)大S

石頭寫的小S

拿座山頭寫個(gè)字母 Z

石頭寫的字母 W

石頭寫的字母 M

石頭寫的字母 N

石頭寫的字母 V

石頭寫的字母 N

兩個(gè)大陸匯聚、碰撞、擠壓，使得巖石形成褶皺，褶皺分成許多級(jí)別：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)……大褶皺中套小褶皺，小褶皺中套更小的褶皺……在大褶皺的不同部位，小褶皺（又稱寄生褶皺）的形態(tài)不一樣，在背斜褶皺的頂部出現(xiàn)“M”形褶皺，在向斜褶皺的底部出現(xiàn)“W”形褶皺，在左右兩翼各出現(xiàn)“Z”和“S”形的褶皺，這就是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)上著名的Pumpelly準(zhǔn)則。

Pumpelly s Rule圖解

（黃色層表示弱巖層，形成寄生褶皺）

寄生褶皺一般出現(xiàn)在軟弱成分層中。據(jù)寄生褶皺的位置，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)界判別局域大褶皺的存在。尋找褶皺是石油勘探工作的一項(xiàng)重要任務(wù)，因?yàn)槭蛶缀蹩偸浅霈F(xiàn)在背斜褶皺的頂部。

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帶眼睛的石頭

石上有眼，睛瞳炯炯，千古絕倫

石眼是巖石塑性變形的結(jié)果。原先的圓球物質(zhì)被構(gòu)造應(yīng)力壓扁拉長(zhǎng)成為橢球，形狀很像人的眼睛，故稱之為石眼。 因石眼的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)不同于周圍基質(zhì)巖石，故具不同的顏色而突顯出來(lái)。

應(yīng)變的兩種端元類型

石眼猶如在細(xì)膩的石頭上天然鑲嵌了圓形或橢圓形的物質(zhì)，翠綠相間，色澤亮麗，質(zhì)地細(xì)嫩晶瑩，天生麗質(zhì)，含蓄高雅

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地球的鐵石心腸

雖然現(xiàn)在“鐵石心腸”， 當(dāng)初也曾“溫柔隨和”、“柔情似水”。環(huán)境決定一切。

這是常見(jiàn)一種地質(zhì)形變現(xiàn)象。本來(lái)巖石中含有不同強(qiáng)度的成分層，在構(gòu)造擠壓過(guò)程中，那些柔弱巖層與周邊巖石一起塑性變形，形成一系列極其不規(guī)則的褶皺，貌似動(dòng)物的腸子。構(gòu)造地質(zhì)學(xué)形象地稱之為腸狀褶皺。

如果把那些石頭腸拉直、展開(kāi)到變形前的長(zhǎng)度，我們就可發(fā)現(xiàn)這些巖石經(jīng)受的縮短量竟然高達(dá)百分之幾千，原來(lái)巨大的堅(jiān)硬的山脈被壓短如此之多，地質(zhì)作用如此神奇！

20

不疊被子的地貌結(jié)構(gòu)

褶皺在水平地表的行跡

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)界提出的阿爾卑斯山脈的褶皺模式，就像床上未疊的被子

航空照片上的褶皺形態(tài)

平臥褶皺，多像疊褶起來(lái)的被子

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巖石中的風(fēng)火輪

巖石中的“風(fēng)火輪”

(a-b) 石榴子石中Mn含量分別圖，從紅到蘭Mn含量降低。

（c-d) EBSD晶格定向填圖。

巖石中的“風(fēng)火輪”

由Mn含量變化圖指示的石榴子石生長(zhǎng)與旋轉(zhuǎn)歷史

巖石中“風(fēng)火輪”

巖石的“風(fēng)火輪”

22

石頭中永不消逝的電波

鹽湖面上的差異性溶解造成的現(xiàn)象，難溶的物質(zhì)形成正突起。

在漫長(zhǎng)的地質(zhì)過(guò)程中，如果上面再沉積幾層這樣結(jié)構(gòu)的巖石，在剖面上就形成“心電圖”那樣的波形。

臺(tái)灣海岸的蜂窩石以及其他巖石中蜂窩構(gòu)造也與選擇性溶解有關(guān)，即是一種縫合面。

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壺穴奇觀

壺穴是一種有趣的、極具觀賞價(jià)值和科學(xué)意義的地質(zhì)構(gòu)造，以光、曲、滑、漏、透、空為特征，是長(zhǎng)居河灘、大得不能移進(jìn)室內(nèi)欣賞的、精美絕倫的天然奇石。

壺穴之間可以相互合并，形成復(fù)雜的形態(tài)。

壺穴是由水流攜帶亂石、砂子對(duì)原先小幅低凹之地（例如，節(jié)理與層理交界處）巖石進(jìn)行研磨、摩擦、刻劃、撞擊等過(guò)程形成的。