麻麻让我学地质,果然就是不一样!今年上学期刚学完《普通地质学》,我就有了一双发现“美”的眼睛。
映入我眼帘的景色,我必定要在上面 看到地质主义色彩!
从此,我走上了一条不归路。。。
欧漏!我不是处女座,我不是强迫症!
学完地质后,我的世界观彻底变了!
地质人眼里:
别人眼里:
地质人眼里:
别人眼里:
地质人眼里:
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小知识:普通地质学 (physical geology)是对地质学的概况和基本知识、基本理论的概括介绍,它不是地质学的一个分支学科,是地质学的入门工具。其主要内容包括地球的基本知识、外动力作用、地质学的发展与演化等。随着科学技术的发展,其内容还有一些变化。现在有的《普通地质学》教材还包括了资源、环境、减灾、人与地球等方面的知识,反映了地质学适应社会经济发展的需要。
推荐一本地质学入门书籍?
老牛头:要入门的话还是看舒良树老师编写的《普通地质学》吧。
知乎用户: 《地质学基础》完全可以作为一本零基础的地质学入门读物。
总共二十一章。分别是地球概况,地壳和岩石圈,矿物,外动力地质作用与沉积岩的形成,沉积岩特征及主要岩石类型,岩浆作用及其产物,岩浆岩特征及其主要岩石类型。变质作用及其变质岩形成,古生物化石,地层与地层单位,产状与接触关系,构造运动,岩石的受力与变形,褶皱构造,断裂构造,面状和线状构造,构造组合,相分析和古地理重建,地壳演化史,矿床的基本知识。这本书基本包含了地质学研究的所有内容,但是讲得都浅显易懂。
墨疙瘩:
1.老牌优质入门教材:《普通地质学》——夏邦栋
地质学专业的学生都知道,大部分高校考研指定用书就是夏邦栋的这本书,南京大学新出的舒良树版的《普通地质学》其实就是以本书为基础的。而且舒良树版的是彩印,看起来效果很不错,就是有点儿重。
2.分门别类的典范教材:《地质学基础》宋春青、邱维理、张振春编著,这本书也是很老了,不过新版本出的也比较多,比较厚,深入浅出。如果说前面的夏邦栋版教材是入门好书,那么这本书不仅在于入门,而且还有略深的内容,而且在地质学各分支都有一定深度的论述,如果好好阅读,肯定受益匪浅.
一、如何读懂矿物的密码
想当一名资深驴友或者地质爱好者,你可以不会分析地质现象,不会闭眼玩罗盘,不会徒手画一手好图……最起码你要学会辨识矿物!
金光闪闪的黄铁矿(摄影:马志飞)
如果你在电视或者其他媒体上见到过地质工作者,或许你会羡慕我们每天游走在山水之间。在你的眼中,地质工作者通常是身背地质包,左手相机,右手锤子,一路敲敲打打,偶尔捡起几片小石块在放大镜下左看右看上看下看,一副神神秘秘的模样。
而实际上,要成为一名真正的地质工作者,你需要掌握多种技能,借用一位网友的话来说就是:闭眼玩得了罗盘,徒手画得一手好图,认识前人已经分析过的地质现象,可以准确地对地质标本和地质现象进行描述记录,看得懂物化探异常图、分析得了遥感解译图,搞得好各式各样的编录,具备得了超常的三维空间分析能力,用得一手漂亮的Mapgis、CAD、photoshop
......
简单地说,只有在室内写得了报告,画得了图纸,发得了论文,做得了汇报,还要在野外顶得住烈日,耐得住寒风,吃得了干粮,斗得过野狗,那么,你才能成为一名合格的地质工作者。
矿物,是组成岩石的基本单元,它们是由地质作用所形成的天然单质或化合物,具有相对固定的化学组成,也就是说,是可以用固定的化学式来表达出来的,而且在一定的物理化学条件范围内,性质稳定。
虽然自然界中有大约3000种矿物,种类繁多,形态各异,但实际上我们常见的也就百十种而已。如果在你面前摆几种矿物,如何辨别它们呢?记住,首先观察它们的颜色、透明度、光泽和晶体形态,这些是仅凭肉眼就能看到的;然后可以借助其他简单的仪器设备进行测量,比如矿物粉末的颜色、硬度、解理、发光性、磁性等。具体如何操作,下面且听我细细道来。
蓝色的青金石(摄影:马志飞)
1、 看颜色
绿色的孔雀石(摄影:马志飞)
2、 观察透明度
在光照中,只有少数矿物能像玻璃一样完全透明,比如某些种类的石英、石膏、冰洲石等,绝大部分矿物都是不透明或者半透明状态的。比如自然金、自然银、自然铜、方铅矿、蓝铜矿、锡石、辉锑矿、黑钨矿等绝大部分金属矿物都是不透明的,而月长石则为典型的半透明矿物,它又被称为月光石,因为这种矿物表面有一种朦朦胧胧的感觉,如同月光笼罩一般。古人甚至认为它就是凝固的月光,还把它当作一种宝石。
绿色的绿松石(摄影:马志飞)
金黄色的黄铜矿,与红水晶共生(摄影:马志飞)
3、细究光泽
当光线照射矿物时,一部分可能会透过去,另外一部分则会被反射回来,观察反射光的强度,即所谓的“光泽”,也能辨别某些矿物。
比如自然金、方铅矿等,是典型的金属矿物,表面反射光线的能力很强,具有典型的金属光泽,而长石、石英、萤石、方解石、橄榄石等绝大部分的透明矿物的光泽都类似于平板玻璃,所以被称为玻璃光泽。
此外,还有一些矿物具有非常特殊的光泽,纤维石膏的光泽类似于一束蚕丝,故而称为丝绢光泽;块状叶蜡石的光泽如同石蜡,被称为蜡状光泽;高岭石的光泽很弱,暗淡如土,甚至于没有,被称为土状光泽。
透明的石英,黄绿色(摄影:马志飞)
蓝铜矿,不透明(摄影:马志飞)
月光石,半透明(摄影:马志飞)
萤石,具有玻璃光泽(摄影:马志飞)
自然金,具有明亮的金属光泽(摄影:马志飞)
纤维石膏,具有丝绢光泽(摄影:马志飞)
叶腊石,具有蜡状光泽(摄影:马志飞)
4、 辨别晶体形态
晶体形态也是辨别矿物的最重要特征之一。不同的矿物,往往具有不同的生长习性,有些矿物总是沿着一个方向生长,从而变成了柱状,如辉锑矿、电气石,或者变成了更细的针状,如辉铋矿。
辉锑矿,柱状晶体(摄影:马志飞)
柱状黑色电气石(摄影:马志飞)
辉铋矿,针状晶体(摄影:马志飞)
有些则喜欢沿着两个方向生长,从而变成了板状,如石膏、重晶石,或者变成了更薄一些的片状,如云母、辉钼矿。
云母,可以被剥成很薄的薄片(摄影:马志飞)
片状辉钼矿(摄影:马志飞)
还有的更任性,朝着三个方向生长,在三维立体空间内三向等长,形成粒状矿物,如方铅矿、石榴石,橄榄石等,常常具有较为规则的立面体、八面体或五角十二面体等规则外形。
粒状方铅矿晶体(摄影:马志飞)
立方体的黄铁矿晶体(摄影:马志飞)
实际上,在自然界中,很少有单独的矿物晶体出现,它们通常是以矿物集合体的形式出现,比如辉锑矿的柱状集合体、云母的片状集合体、阳起石的放射状集合体等。甚至还有些矿物的晶体形态根本就看不出来,只能看到一团集合体,比如某些赤铁矿,外表看起来就像是很多腰子聚集在一起,故而被称为肾状赤铁矿。
阳起石的放射状矿物集合体(摄影:马志飞)
肾状赤铁矿(摄影:马志飞)
5、 辨识条痕
矿物还有一个奇怪之处,很多矿物的颜色与它的粉末的颜色不一样。通常,我们的观察方法是:拿起矿物,然后在白色无釉瓷板上划擦,观察这道划痕留下的颜色,即条痕色。
比如,看起来呈黑色的赤铁矿,它的条痕却为褐红色,用这一点就可以将其与同为黑色的铬铁矿进行区分,因为铬铁矿的条痕为黑色;在区别同为金黄色的黄铁矿和黄铜矿时,也可以采用此法,条痕颜色为黑色者为黄铁矿,若黑色中稍带有绿色,则为黄铜矿。
还有些矿物,比如雌黄,它的条痕色与矿物本身显现出来的颜色一致,都为柠檬黄色。对于透明矿物而言,它们的条痕都是白色或者近乎白色的,没有什么鉴定意义,例如萤石,虽然它有紫、蓝、绿、黄、红、棕、黑、白等很多种颜色,千变万化,五彩斑斓,号称“世上最丰富多彩的矿物”,但条痕只有一种颜色——白色。
6、 测试硬度
地质学家经过长期的研究发现,矿物的软硬程度彼此不同,而且相差很大,但一般的规律是:像碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐这些含有水分子的矿物通常较软,而不含水分子的氧化物以及硅酸盐矿物则相对较硬。为了表示矿物的硬度大小,1812年,德国矿物学家莫斯首先提出了一种标准,即莫氏硬度,分别用1到10来表示以下十种矿物的硬度大小:滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。这里的硬度值并非绝对硬度值,而是按硬度的顺序表示的值。
滑石,硬度仅为1(摄影:马志飞)
比如滑石,由于它具有典型的层状结构,决定了它硬度很低,质软滑腻,故而得名“滑石”,古人有时也称它为“画石”,李时珍认为这正是由于“其软滑可写画也”。谭老师地理工作室综合整理
再比如金刚石,莫氏硬度为10,是自然界中硬度最高的矿物,这意味着其它矿物在金刚石面前都显得不堪一击。常言道:“没有金刚钻,别揽瓷器活。”其原意说的是过去的手工艺人用金刚石制成的钻头在又滑又硬又脆的瓷器上钻孔来修补瓷器,可见其硬度之高。在现代工业领域中,金刚石是十分理想的切割、研磨和抛光工具,可用于制造刀具、钻头和磨料等。
钻石,即金刚石,硬度为10,号称“硬度之王”(摄影:马志飞)
根据硬度的差异,可以有效辨别矿物,比如区分黄铁矿、黄铜矿与黄金这三者,先用手指甲来刻划,能刻动的为黄金,因为纯净的黄金很软,硬度比手指甲的硬度2.5~3.0还要低,其他两种却相对较为坚硬;然后再借助小刀,用小刀能划出痕迹的为黄铜矿,划不动的即为黄铁矿,这是因为黄铜矿的莫氏硬度为3.0~4.0,黄铁矿的莫氏硬度为6.0~6.5,而小刀的莫氏硬度一般为5.5,正好介于二者之间。
产在石英中间的黄铜矿(摄影:马志飞)
金黄色的黄铁矿(摄影:马志飞)
7、观察解理和断口
许多矿物在受到外力打击时,会沿着一定的方向裂开,通常,这个方向就是矿物晶体结构中原子键结合力最弱的部分,这就是解理面。比如云母,它有一个方向的极完全解理,沿着这个方向极易分裂为薄片,薄片的厚度低至0.025~0.125毫米,所以有人形象地称它为“千层纸”。再比如冰洲石,它有三个方向的完全解理,通常会沿着解理面开裂形成一系列斜平行六面体,即非常完美的菱形块体,这是它十分独特的性质。
冰洲石(摄影:马志飞)
但是,也有很多矿物在受到外力打击时断裂的方向并不固定,而是不规则的,有些为参差不齐的锯齿状,具有尖锐的边缘,比如自然金,有些则像是贝壳状,比如石英、黑曜石等。
自然金,具有锯齿状断口(摄影:马志飞)
8、参考发光性
发光性,是某些矿物特有的物理性质,当它们受到外界能量的激发,如紫外线、X射线等照射下,或者遭受打击、摩擦以及加热等,能够发射出可见光,如金刚石、白钨矿、硅锌矿、萤石等都具有这种特性。
进一步细分的话,矿物的发光性可分为两种情况:其一,如果外界激发能量停止后,矿物即停止发光,这种光称为荧光;其二,如果外界激发能量停止后,矿物发光还能持续一段时间,这种光称为磷光。
荧光,最初是在萤石身上发现的。用过验钞机的人应该记得这样的现象:当你把人民币放在验钞机的紫外线下进行照射时,真钞上就会显示出平时用肉眼看不到的亮光,这就是利用了荧光物质在紫外线的照射下能够发光的原理制成的。某些紫色萤石在紫外线的照射下会呈现出蓝色,完全不同于它在日光下的颜色。除此之外,一些方柱石、方解石、石膏、方钠石、水砷锌矿、文石等也会产生荧光效应,但是地质学家总结的经验是,用荧光效应来判别矿物并不十分靠谱,因为只有极少数矿物具有这种特征,即使这些矿物产自同一个矿区,也不一定都能产生荧光。
有些萤石中含有硫化砷,在白天阳光照射或经过加热之后,可以产生磷光效应,到了晚上就能慢慢地放出能量,产生微弱的光芒,并能持续数小时之久。照此推断,古人所说的夜明珠,可能就是这种具有磷光效应的萤石。
此外,部分磷灰石也具有磷光效应,加热之后可以在黑暗中发出光芒,有几分神秘感。
9、 检测磁性
具有磁性的矿物主要为磁铁矿、磁黄铁矿,它们能被普通的磁铁所吸引。磁铁矿的英文名称为“magnetite”,源于希腊语,据说,有一位名叫马格尼(Magnes)的希腊牧羊人穿着钉有铁钉的鞋子在山里被一块石头吸住了脚,于是后人就根据他的名字来命名这种特殊的矿物。我国的先人在战国时期发明的司南,可以帮助人们辨别方向,也正是利用了天然磁体矿石能指南的物理特性。
磁黄铁矿(摄影:马志飞)
磁铁矿(摄影:马志飞)
绝大多数的矿物都没有磁性,即使在很强的电磁铁作用下,也没有任何反应,这对于矿物鉴定、分选以及勘探都有重要意义,目前我国的地质工作者们还常常利用矿物的磁性找矿。
掌握了以上鉴定依据,我们就可以对野外最常见的矿物进行简单的认识和鉴别了。
考考你:
你在野外找到了一块矿物,仔细观察后发现它具有以下特征:颜色为黄色,光泽类似于玻璃,晶体形态为板状,条痕为白色,手指甲刻不动,而用小刀能刻动,用锤子敲击它能碎成小方块,不具有发光性,也不具有磁性。
根据前文所讲内容分析,这是一块什么矿石?
答案是:方解石。
最主要的鉴定依据是“手指甲刻不动,而用小刀能刻动,”,这里表明了它的莫氏硬度介于手指甲的硬度2.5与小刀的硬度5.5之间,而且“用锤子敲击它能碎成小方块”,正符合方解石“块块方解”的典型特征,再对照其他特征,即可得出准确结论。
除了上述内容之外,我们还可以测量矿物的比重、弹性、挠性、脆性、延展性以及某些透明矿物对光线的折射率等物理参数,然后查阅相关数据资料,进行一一比对。
当然,对矿物的鉴别并非易事,不是一天两天就能完全掌握的,野外所见到的矿物也不像博物馆中珍藏的那样干净、漂亮,建议大家到中国地质博物馆、中国地质大学(北京)博物馆去实地看看,那里有很多精美的矿物标本,先认识了标准矿物,以后才有可能到野外认识更多、收获更多。
二、如何读懂岩石的密码
好啦,在认识了主要的矿物之后,接下来我们研究下岩石。有人说:“石头是上帝随手捏就的,矿物晶体则是上帝用尺子丈量、精心设计出来的。”的确,相对于那些五彩斑斓、形态各异的矿物晶体而言,岩石显得黯淡无光。自然界中的岩石随处可见,基本都是灰黑色或灰白色,凸凹不平的岩石表面裸露着岁月斑驳的痕迹,即使我们每天从岩石边走过,也很少会留意它们。
方解石,板状晶体组成的晶簇。摄影:马志飞
“眼高手低”向来是年轻地质工作者的通病,即使理论上说都头头是道,来到野外也难以做到百分之百准确。刚上大学那会儿,一位老师带着我们到野外实习,随手捡起一块石头让我们辨认是什么岩石,同学们开始仔细查看,并用放大镜观察,还有的同学翻开教科书对照标本查验,给出的答案却是五花八门。没想到,最后老师告诉我们那只不过是一块水泥疙瘩!
在认识岩石之前,我们需要先了解一下岩石是如何形成的。
1、什么水成火成!人家是集大成!
现在我们都知道了,岩石并不是上帝随手捏就的,矿物晶体也不是上帝用尺子丈量、精心设计出来的。它们都是历经亿万年的历史逐渐形成的,我们随手捡起的一小块碎石,可能都比我们整个人类的历史还要古老。
关于岩石的成因,科学家的争论一直持续到18世纪。被称为“德国地质学之父”的著名地质学家亚伯拉罕•戈特洛布•维尔纳,是第一个使地质学系统化成为一门科学的人,他认为,是水的力量营造了一切地质系统,地球上的岩石都是在水下沉淀而成的。自原始海洋到现在,水面在不断地下降,原始岩石露出水面后开始发生风化、堆积而形成新地层。可是,后来有人对他的观点提出了质疑,英国著名地质学家詹姆斯•赫顿通过研究发现:玄武岩和花岗岩曾经是熔体,很显然,这些岩石不是水成的,他的理论被后人称为“火成论”。“水成论”与“火成论”的激烈争辩看似水火不容,但都有深远的意义,极大地推动了地质学的发展。
被称为“德国地质学之父”的著名地质学家亚伯拉罕•戈特洛布•维尔纳(1749–1817)
英国著名地质学家詹姆斯•赫顿(1726 - 1797)
随着地质学家的不断研究,人们逐渐认识到岩石既不完全是“水成”,也不完全是“火成”,而是二者兼而有之,甚至还有除此之外的第三种作用形成的岩石。现在我们知道地球上的岩石分为三大类:岩浆岩、沉积岩和变质岩,简单的划分为“水成”或者“火成”都是片面的。
三大岩类相互转化
2、烈火中永生的金刚——岩浆岩
顾名思义,岩浆岩,是一种与岩浆活动有关的岩石,一般而言,岩浆岩周围会保留有火山活动的痕迹,如火山口、柱状节理等。
流动的熔岩
在英国北爱尔兰的大西洋海岸,有一段长六公里的石堤,呈台阶状向大海延伸。奇怪的是,这段石堤是由正六边形的石柱组成的,一根紧挨一根,一共有三万七千多根,有的石柱高出海面,或者与海平面持平,更多的则是淹没于水下,形成一片石柱林,屹立在大海之滨,井然有序,十分壮观。这些石柱是哪来的呢?当地的传说是古时候的巨人搬来的,所以称之为“巨人之路”。
后来,地质学家经过研究发现,这些石柱并非人工建造,而是由玄武岩(岩浆岩的一种)组成,是大自然的杰作。早在6000万年前,这里发生了多次大规模的火山喷发,一股股灼热的熔岩从地下深部喷涌而出,像河流一样流向大海,当它们碰到海水时,就迅速冷却成固态,并持续向中心收缩,均匀的收缩力使得它们都成了规则的六方柱。
英国北爱尔兰的“巨人之路”,这段石堤是由正六边形的石柱组成的,一根紧挨一根,一共有三万七千多根。
地质工作者辨识岩浆岩主要是观察它们的结构和构造,通俗地讲,就是观察岩浆岩中矿物的晶体大小、形态以及这些矿物之间的组合关系。要是在这里细述,你听到显晶质结构、隐晶质结构、块状构造、流动构造……这些术语恐怕头都大了,说实话,笔者也对此犯愁,与其记住那么多理论,不如认识几种最典型的岩石来的更直接一点。地壳体积的64.7%都是岩浆岩,它们是地壳中含量最多的岩石。岩浆岩分为很多种,包括玄武岩、花岗岩、闪长岩、正长岩、橄榄岩等,但最主要的是前两种,几乎占到了岩浆岩总量的70%以上。
“阿波罗15号”在月球上采集的玄武岩,其中含有丰富的橄榄石矿物。
玄武岩,虽然在地壳中的含量较高,但并不容易见到,因为它主要存在于洋底,主要矿物成分是斜长石和辉石。从外观来看,它颜色灰暗,颗粒细小而且致密,常常具有气孔。
致密块状玄武岩
带有气孔构造的玄武岩
花岗岩则是一种分布最广的侵入岩,它颜色鲜艳,有粉红色、肉红色、浅灰色等,其中主要的矿物成分是石英、长石和云母,强度高,经久耐用,是十分常见的建筑装饰石料,比如充当石柱、地板等。
安徽黄山的花岗岩体
花岗岩风化后的岩体
花岗岩石材
抛光后的各种颜色花岗岩石材
3、沉积下来的才是精华——沉积岩
含有大量化石的石灰岩
页岩,顾名思义,是一种类似于书页的岩石,它具有薄页状或薄片状层理,是由黏土物质沉积形成的岩石,在受到外力打击时易裂成碎片,颜色可呈黑色、灰色、黄色等。
风化破碎的页岩
很容易被劈成薄片的页岩
砂岩,是由砂粒经长期、巨大的压力压缩胶结而成,主要矿物成分为石英和长石,颜色有棕色、黄色、红色、灰色和白色等多种。在美国科罗拉多高原上的,有一片如同海浪一样的岩石,如果你走进这里,就仿佛置身于海浪之中,令人惊讶不已,所以人们称之为“石浪”。其实,这只是砂岩的岩层而已,一般而言,沉积岩通常都是在河床上沉淀并固结而成的,可是“石浪”不同,它之所以能像翻腾的波浪一样,主要是风的功劳。早在1.9亿年前,这里本是一片沙漠,长年累月的风吹,携带大大小小的砂砾逐渐在沙漠上堆积起来,并固结成岩石,所以叫风成砂岩。顺着砂岩的纹路和交错的层理,我们还可以想象到亿万年前的强大风沙。
在美国科罗拉多高原上,有一片如同海浪的岩石,如果你走进这里,就仿佛置身于海浪之中,令人惊讶不已,所以人们称之为“石浪”。
石灰岩,是一种主要由方解石组成的沉积岩,它们在漫长的地质历史时期里从海水中源源不断地沉积下来,覆盖在各个大陆之上,直至今日,它仍像珊瑚礁一样在热带地区和浅海底部形成。石灰岩之所以能够形成,是由于海水里含有两种高浓度的溶解物质:钙离子和碳酸氢根离子。在大多数海洋的表层,珊瑚、蛤和其它一些海洋栖息生物都使用这两种溶解物合成方解石或文石,从而制造身上的保护壳。它们死后,躯壳沉淀下来就变成了石灰岩,所以,我们在石灰岩中常常会发现海洋生物的化石。可是,石灰岩在特定的地质条件与气候条件下,易于发生岩溶现象,产生大小不一的空洞,时间久了就会形成岩溶塌陷。
菲律宾的普林塞萨地下河,形成于石灰岩地层中。
被侵蚀的石灰岩。
石灰岩地层中形成的地下溶洞。
遭受了风化的石灰岩
4、百变金刚——变质岩
白色的大理岩
板岩用作屋顶瓦片
条带状大理岩
变质岩占地壳总体积的27.4%,其中最常见的是大理岩、板岩等。
大理岩,因盛产于中国云南大理而得名,这是一种由石灰岩、白云岩等碳酸盐岩变质而成的变质岩,其中的主要成分方解石、白云石含量超过50%。一般情况下,大理岩为白色,随着其中所含杂质成分的变化,其颜色也变化多端。在宾馆、酒店、机场、车站、码头等富丽堂皇的建筑内几乎都能见到它的身影。因为大理石经过切割和打磨后具有很高的耐磨性和光洁度,可防水、防冻,而且具有独特的纹理和图案,形似天然的山水风景画,所以常被用来做成地板砖或石雕等。其中,结构均匀致密、颗粒细腻的大理岩被称为汉白玉,是大理岩中较贵重的品种,常被用来制作成宫殿中的石阶、护栏和雕塑等,北京天安门前的华表、人民英雄纪念碑上面的浮雕都是采用的汉白玉。
用白色大理岩建造的印度泰姬陵
板岩,是泥岩、页岩等岩石变质而成的,颜色有黑色、灰色、红色等,结构致密,呈平板状,敲击时可发出清脆的响声,常被用来制成地板或屋顶的瓦片。
用板岩铺成的屋顶瓦片
2015年11月,四川省泸州市合江县南滩镇攀湾村发生了一件怪事:大批来自于四面八方的人们涌入河滩,大都穿着橡胶裤子,手持铁锹,在齐腰深的水里忙活,只为了能找到几块“能透光的石头”。因为传言说一块这样的石头可以卖几百甚至几万元。后来经过新闻记者调查发现,没有人能真正靠这个赚到钱,地质队员的鉴定结果表明,村民所挖的石头只不过是普通的鹅卵石而已,河床上到处都是,并不值什么钱。
鹅卵石
再给大家讲一个搞笑的段子。某大学地质实习期间,一位老师考查同学们的实习情况,从大家采集的样品中拿出一块就问:“这是哪个组的岩石?”某同学看了一眼回答道:“这不是我们组的。”老师没好气地又问一次:“我是说它是哪个组的!”该同学诧异地盯着老师说:“这真不是我们组的!”
看完此文,是不是觉得搞地质跟大家想象的不一样?
实话告诉大家,地质工作辛苦,甚至很土、很脏,在野外取样、打钻、搞地球物理勘探,经常会把我们搞得浑身脏兮兮。
但是如果你把地质作为一种业余爱好,闲暇之余登山、旅行,寻宝,没有工作任务的要求,那倒也是件很有意思的事情。
了解一点岩石、矿物的知识,说不定还能让你成为时尚达人,那些光彩夺目的珠宝,也是地质学研究的内容呢。
“雅丹”与“丹霞”几乎同时出现于现代中文地学文献中,二者都有相同的汉字“丹”,“长相”也相似,是地学中最常混淆的一对概念。因此,笔者有三个希望:
1、希望您看完本文后记住8个字: “风蚀雅丹、流水丹霞”。
2、希望您进一步明白两个概念:雅丹是风蚀作用为主形成的垄岗状地貌;丹霞是地表流水作用加之垂直于地表的节理共同作用形成的赤壁丹崖地貌。
3、希望您在以后的野外考察或户外旅游中注意观察和思考一下自然景观的成因,不仅仅限于地质、地理,这是本文的终极目标。
本文主要依据本人在《科学画报》2014第5期和第6期的内容改写而成。
“雅丹地貌”是风蚀作用为主形成的垄岗状地貌。1899年至1902年,瑞典科学探险家斯文•赫定对中亚地区进行第二次科学考查期间,在中国的罗布荒漠中发现大面积河湖沉积物暴露地表,并被强风吹蚀形成独特的垄岗状残丘(图1),当地的维吾尔人称之为“Yardang”(雅尔当)。1903年,赫定在其出版的考查游记《中亚与西藏》一书中首次使用了Yardang一词,专指这种特殊的“垄岗状风蚀地貌”。从此,Yardang在英文地学文献中开始流行。
图1 通过谷歌地球鸟瞰敦煌雅丹地质公园(红色箭头表示主风向)(照片来自GoogleEarth)
1936年曾经随同赫定等一起参加过科学考察的中国科学家陈宗器先生在其所著的《罗布淖尔与罗布荒原》中,正式将Yardang翻译为“雅丹”。网上许多资料(比如百度百科)中说,雅丹地貌的名称是陈宗器根据他女儿的名字命名的,事实刚好相反:做为地学术语的“雅丹”出现于1936年正式出版的“地理学报”第1期,陈宗器的女儿陈雅丹生于1942年,中间间隔了将近七年。
赫定和陈宗器等人在他们的原始文献中,把大型的“垄”称为“迈赛”(英文Mesas,意为“方山”),迈赛通常高10~30米,形成年代较早;而称为“雅丹”的地貌高度通常小于1米,形成年代也较晚。后人的文章中则不加区分,将二者统称为雅丹地貌。风蚀成因、形态上呈垄岗状、成群集中分布是雅丹地貌的最重要特征。此所谓“风蚀雅丹”。
典型的雅丹地貌形成于干旱地区干涸的湖底或河、湖阶地上,大部分为未固结或半固结的砂砾岩。地壳活动导致湖(河)水退却、湖底抬升并裸露地表,强烈持久的定向风沿干缩裂隙(或构造作用形成的裂隙吹蚀),使原来平坦且固结程度不高的湖底沉积物逐渐形成一系列与主风向略成平行的不规则的相间排列的鳍形垄脊和宽浅沟槽。垄脊高数十厘米至数十米,沟槽宽数米,长数十米至数百米,少数长过千米。沟槽间大部分被流沙充填。因长时间遭受风蚀,单个垄脊常呈鳍形或流线形,迎风面通常为圆弧状,背风面细长或呈分散状。沟槽间充填的流沙表面通常保留有明显的风成波纹。
风蚀作用形成的地貌千变万化,千奇百怪,“雅丹”只是众多风蚀地貌的类型之一,其他风蚀地貌还包括风蚀穴或风蚀壁龛、风蚀柱、风蚀城堡等。但是,现今的许多文章或游记中,几乎把所有与风蚀有关的地貌都笼统称为雅丹地貌。严格说来,只有像图1所示的这种成群分布的垄岗状地貌才能称之为雅丹地貌。甚至有人将流水成因的丹霞地貌也称为雅丹地貌,这显然是错误的。
“雅丹地貌”中的“丹”字是音译而来,与红色没有任何关系,雅丹地貌的颜色既可以是红色,也可以是红色以外的任意颜色。而“丹霞地貌”指的是以红色砂砾岩为主要成分、以赤壁丹崖为典型特征并以地表水冲蚀作用为主形成的地貌景观。故有“流水丹霞”之说。
有关丹霞地貌的文章和专著奇多,可上网搜索。科学网博主吕洪波曾经对甘肃冰沟丹霞地貌的形成机理进行过很好的科普,参见吕洪波教授2015年6月的博文“甘肃张掖冰沟丹霞地貌形成机理解析”
表1 雅丹地貌与丹霞地貌的主要异同点。
地球表面没有降雨的地方真的不多,绝大部分地貌的形成都或多或少有水的参与。雅丹地貌在其形成过程中自始至终有水的参与。首先,形成雅丹地貌的岩石或岩层主要为湖相的砂砾岩,湖水干涸后,这些出露地表的砂砾岩在间歇性流水和长期而强烈的定向风的共同作用下,形成了现今这种地貌,只是流水冲蚀的作用远小于强风的吹蚀作用,因此将雅丹地貌归因于风蚀地貌,“风蚀雅丹”由此而来。
地球上没有降雨的地方极少,没有风的地方几乎不存在,只是风的作用有大有小。中国的西北多风,风蚀作用非常普遍和强烈,在西北地区的丹霞地貌中发现风蚀作用的痕迹不足为怪。
敦煌雅丹地貌国家地质公园
古玉门关以西约80公里的地方(GPS参考坐标为:北纬40°29′~40°33′;东经:93°~93°11′之间),有一片典型的雅丹地貌。数十万年前,这里曾经是一望无际的湖泊。伴随着青藏高原的隆起,湖泊中沉积了大量的砾石和砂泥,湖泊面积逐渐缩小,最终湖泊退缩,湖底沉积物裸露地表。与此同时,南部迅速隆起的青藏高原和西北部的天山挡住了南部印度洋和西部的湿润的空气,东边距离太平洋又太过遥远,导致这里的气候越来越干燥,来自蒙古高原的强风则自北向南长驱直入,在强风的长期吹蚀和磨蚀作用下,伴随着间歇性的洪水,罗布荒原中大面积的河湖相沉积物逐渐被瓦解,从而形成今天的雅丹地貌。
通过谷歌地球(GoogleEarth)从空中俯瞰,一排排风蚀垄脊恰似大海中的舰队,又似巨型的鲸群,你争我赶地向前行进,蔚为壮观(图1)。受构造作用、岩石的原始成份以及风蚀作用和间歇性流水作用的共同影响,宏观上的垄脊常呈不规则状断开,在风沙的长期吹蚀和磨蚀下形成形态不同的地貌景观,有的如潜艇,有的像蝌蚪,有的像狮子,有的像孔雀,有的像柱子,有的像蘑菇,千奇百怪。
图2 雅丹地貌(镜头方向:西南)
图3雅丹地貌(镜头方向:西南)
图4 “覆舟状”雅丹地貌,仔细观察,还可见到砂砾岩沉积时流水作用形成的斜层理。
图5“狮身人面像”
图6 大风吹出来的“凤凰”
图7 雄狮
注意雄狮的底座清晰可见清晰平直的节理切割痕迹,说明在其形成过程中,构造作用亦非常重要。
图8 强风吹蚀、磨蚀后留下的风蚀柱、风蚀残丘
图9敦煌雅丹地貌全景卫星照片(照片来自GoogleEarth)
照片左上部分为标准的雅丹地貌,第四纪河湖相沉积物在烈风吹蚀下形成白色的长垄状地貌,地貌形态与当地的盛行风向(红色箭头)一致(参见图1)。照片右下部分近东西向出露的白色垄状地貌为间歇性水流冲蚀而成(如黄色箭头所示),与现在的盛行风向几乎垂直,因此常常被吹裂,形成孤立的地貌景观。从本质上讲,罗布泊地区的水陆变迁、流水与风的侵蚀作用等等均与青藏高原的隆升密切相关,地球表面的面貌(地貌)是地质运动的结果。罗布泊地区独特的地质背景造成了其独特的地貌景观。
构造专业的博友们,谁来解释一下图9中的构造现象?
图10雅丹地貌在中国的西北非常多见,这是2003年8月在青海油田附近野外考察的路上随手拍摄的照片,前面的景物像不像另一尊“狮身人面像”?
图11中国西北还有许多壮观、典型的雅丹地貌在荒野中“沉睡”。例如本图所示为青海冷湖附近尚未开发的雅丹地貌(照片来自GoogleEarth),其规模要比敦煌雅丹地貌景区大得多。
图12 伊朗Lut沙漠雅丹地貌(Yardangs in Lut Desert,Kerman Province, Iran)
图13 火星上的雅丹( Yardangs on the surface of Mars)