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这种石头怎么长得这么污……

导读:欢迎来到日报频道,这里为您提供了这种石头怎么长得这么污……的文章介绍,生活中有很多不经意的细节,都会摇身一变成为大地上的景致,区别无非是体量而已,相似的则是内在物理化学机制。比如雨后流过土地的水流会蜿蜒出辫状河的形态,又如从草坪围石...

生活中有很多不经意的细节,都会摇身一变成为大地上的景致,区别无非是体量而已,相似的则是内在物理化学机制。比如雨后流过土地的水流会蜿蜒出辫状河的形态,又如从草坪围石缝隙里被雨水冲出的泥土会在水泥路面上堆成微小的扇状。在这里,则是蘑菇石的原理从微观沙堆投射了出去。

1.什么是蘑菇石?

(美国 Kansas 的 Mushroom 州立公园)

(美国亚利桑那州常见的蘑菇石)

蘑菇石,对应英文是 mushroom rock/tent rock/hoodoos。它是对一种地质现象的形象描述:下部为细长石柱,顶部是一个宽大的大石块 / 巨岩,石块直径明显或者略大于石柱,像一朵香菇一样戳在地上。二者往往存在肉眼可见的质地不同,但彼此间又紧密相连,仿佛从天地诞生时就连在了一起。

当石柱直径与顶部石块直径差别不是特别大的时候,就会变成另一个回答里面土耳其卡帕多西亚的情形,看起来污污的样子:

(土耳其,Cappadocia 的蘑菇石,或称 hoodoos / fairy chimney)

2.它的原理是什么?

蘑菇石的原理如果用最简单的语言概括,那就是“差异风化”。

岩石上部和下部由于质地不同,抵抗风化的能力也截然不同。当下部岩石疏松不耐风化而上部岩石致密耐风化时,且如果同时存在某种外界因素(如节理、裂隙、流水侵蚀等)让地层分解成岩柱的情况下,就会由于上部耐风化岩石抵御外界侵蚀,保护了正下方的不耐风化地层,形成上粗下细的蘑菇状岩柱。由于雨水会沿着顶部大块岩石汇聚到底部,所以往往还会出现顶部岩石与下部岩柱衔接的部位最细的情况——雨水都从那流,自然会冲得比较细。

(1)上下地层岩石类型不同,导致抗风化能力差异。

以卡帕多西亚为例,这些蘑菇石上下部岩石的质地,即便是非专业人士都可以看出有显著不同:上部岩石发灰,几乎看不出分层;下部岩石偏白,可见明显层次。下部偏白的岩石是火山凝灰岩,这是一种疏松多孔密度低的岩石,是古代火山喷发活动后期堆积起来的火山灰;顶部则是另一次火山活动喷出的熔岩冷却后形成的喷出岩(该处常见玄武岩),或火山爆发产生的碎石堆积而成的粗粒火山碎屑岩,坚硬致密,耐得住风雨侵蚀。

它不仅是一种奇妙的景观,更是记载着古代多次火山喷发活动的密码书。如果你懂得这些密码,就能看出更多有意思的东西。

(Cappadocia 蘑菇石上部“蘑菇朵”体现出喷出岩的典型特征:气孔充填而成的杏仁体构造)

(Cappadocia 蘑菇石体现的地层旋回性)

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(2)上下岩石性质原本相同,但因某种化学作用形成抗风化团块 / 结核

以美国堪萨斯的 mushroom rock 州立公园为例,这里在白垩纪时期曾经是古代河口—海岸地带。海浪和河流的共同作用造就出以砂泥岩为主的 Dakota 组地层。这些蘑菇石就产自 Dakota 组下部质地纯粹的河流相砂岩地层里。

(原始大图)

(地质视角看待的大图)

当地地调部门的地质学家发现,该公园的蘑菇石并没有上下岩石类型的明显不同。无论是相似的单层厚度、一致的层理类型、几乎没有变化的粒度特征,都在彰显蘑菇头与蘑菇杆具有一样的 DNA。直到人们发现更多的蘑菇石后,才明白它的成因:陆相砂岩中常见的结核。

(右图一团一团产出的“蘑菇石”,正是典型的结核形态)

地层水中的矿物质聚集在一起,在砂岩孔隙中沉淀析出,将砂岩颗粒牢牢粘合在一起便成为了结核。它使得地层中的局部变得相对更加致密,从而更能抵御风雨的侵蚀,构成了发育差异风化地貌的第一要素。

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(3)未固结地层中存在较抗风化的异常大颗粒,形成差异风化。

这是与本问题情形最相似的一种“蘑菇状”构造。

(意大利 Ritten 的 earth pyramid 构造,太魔性了)

瘦高的小土堆上面顶个石头,与题主的照片几乎如出一辙,不同的只是把沙子换成了土堆。这也同样是一个典型的抗风化地层(石块)保护正下方的不耐风化地层(土堆)的例子。

它的形成需要一些条件。

首先是混杂堆积的沉积物,大石块与细颗粒的泥砂要混合在一起。人工堆积的当然不提了,自然条件下出现这样的情形需要一些特殊的沉积环境,比如泥石流,比如山洪,比如冰川堆积物——意大利的这个构造,便发育在古代冰川堆积的冰碛物里。

其次是半固结的成岩阶段,泥砂刚好有点变硬,但远称不上坚固。颗粒与颗粒之间存在少量的胶结(早期钙质胶结或者粘土胶结),但尚禁不住风化的摧残。

当满足这两个条件,且刚好暴露在多雨水地区的地表时,剩下的工作交给天气和重力就 OK 了。

3.总结

差异风化是自然界中许多有趣地貌的成因。由于岩石的抗风化性千差万别,所以在一些岩性复杂多变的地区,差异风化就会形成许多好玩的地貌。合理认识这种差异性产生的本质,对于解读地貌背后的故事大有裨益。

至少,下次带朋友出去浪的时候,装逼的成功率会变高。

(Hoodoos,糊涂石)

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