slogon
打开

石头侃贵州|毕节化屋村刀削斧剁般的百丈悬崖是怎么形成的?

动静原创
1623634320

说美玉奇石话物华天宝

侃黔山贵水析鬼斧神工

化屋村又叫化屋基,是个美丽的地方,位于贵州毕节黔西市南部边境,隔河与清镇、织金相望。乌江的两大源流六冲河与三岔河在这里交汇后向东北流去,称为鸭池河,鸭池河就是乌江的上游河段。鸭池河上的东风电站蓄水后形成了一个“丫”字形的库区,称为东风湖。泛舟东风湖上,但见峡谷地段峭壁耸峙、飞瀑流云,宽谷地段田园秀丽、农舍掩映,风景十分美丽,有“乌江源百里画廊”之称,现在已是织金洞国家地质公园的景区之一——东风湖景区。化屋基是这“百里画廊”中最精彩的部分:湖面波光粼粼,天竹峰(又称笋子崖)一峰独秀傲立岸边,对岸是大鹏展翅等悬崖峭壁高耸入云,黔西县一侧岸边地势平缓,林木茂盛,村寨错落……

乌江两大源流交汇口(近侧为黔西县化屋村,对岸为织金县的“大鹏展翅”峭壁,左岸为清镇市)

位于化屋村内的笋子崖

因为工作关系,作者曾多次到过化屋基,甚是迷恋这里的美景,忍不住作了一首小诗抒发感触:

神锋削就百寻崖,
崖畔农居约几家。
楼舍窗前十里画,
烟波深处一行鸭。
大鹏展翅花滩渡,
薄雾缠腰笋子崖,
画艇推波苗女舞,
游人暗恼已安家。

东风湖边的悬崖峭壁,有如刀削斧劈一般。是什么样的利斧能将坚硬的岩石劈成这般模样呢?

这是一个力学问题,下面我们试着解析一下。

先来看一个简单的情况(如示意图中A):

有一根20米高横截面1米见方的花岗岩四方石柱,拦腰被一个平整的水平面切断为上下两截(各长10米),但上下两者仍保持紧密接触。花岗岩的比重大约为每立方米3000千克,很容易算出石柱的横截面积为1平方米,折合10000平方厘米;两截石柱在断面上的相互作用力等于上面一截石柱的重量即30000千克。假设这个力量是平均分配在这一平方米的横截面上的,则每平方厘米上的相互作用力为3千克。

如果这个石柱一直保持直立,而切断石柱的平面变为倾斜的。这时石柱作用在接触面上的力就要分解为两个:一个是垂直于斜面的压力,一个是平行于斜面的滑动力。要使石柱不沿着倾斜面滑动,必须有足够大的摩擦力阻止其滑动。我们假设,无论接触面怎么倾斜,斜面上的摩擦力都足够大,使上面一截石柱保持静止不动。随着该截面倾斜程度的增加,与倾斜面平行的滑动力将逐渐增大;同时,接触面的面积也逐渐增大;平摊在每平方厘米上的滑动力先是逐渐增大,当接触面倾斜到45°角时达到最大,为每平方厘米1.5千克,而后逐渐减小。这一结果,学过三角函数的读者可以自己计算出来(见示意图中间一栏)。

然后来看另外一种情况(如示意图中B):

如果这根石柱并未被截断,我们来想象一下在石柱内部的受力情况。在10米高处一个假想的平面两侧所承受的作用力,与切断时所受的作用力是相似的。在假想的水平面两侧,承受的只有“压力”;在假想的倾斜面两侧,除了承受“压力”还要承受“滑动力”。

不过,石柱内部假想平面上所承受的这种力,不能称为外力,而是叫作内力。单位面积上所承受的内力,称为应力;垂直于假设平面的应力称为正应力,类似于前面说过的“压力”;平行于假想平面的应力称为剪应力,类似与前面所说的“滑动力”。在我们所研究的石柱中,假想水平面上只有正应力;假想倾斜面上既有正应力,也有剪应力;倾斜角度为45°的斜面上剪应力最大。

岩石在地壳内部的受力比上述石柱要复杂得多、强大得多。但是,无论其受力如何复杂、如何强大,总可以找到三个互相垂直的面,其上只作用得有正应力,且一般情况下总有一个面上的正应力最大,一个面上的正应力较小,有一个面上的正应力最小。理论计算和力学试验都证明,有两个平面,它们垂直于最大正应力和最小正应力作用方向所确定的平面,与最大正应力作用方向和最小正应力作用方向成45°角,其上作用的剪应力最大。

当作用在岩石内部的剪应力足够大,超过岩石的耐受程度时,岩石就会被“剪断”,出现两组呈垂直交叉的平整破裂面,称为X节理,也有人称之为共轭节理

前不久有报道介绍,在贵州省铜仁市石阡县关口坪村有一条“仙人街”,满街的方形石板是天然生成、天然铺就的。其实,这些石板就是岩层被X节理“切割”的结果。

实际上,自然界的岩石几乎都被X节理切割过。当流水侵蚀使河岸凌空时,本已被节理切割成块体的岸边岩石会一块块掉落,露出平整的X节理面,看上去犹如刀削斧剁而成一般。不仅仅是东风湖沿岸的悬崖峭壁如此,而是普天之下几乎所有的悬崖峭壁均缘于此。

编辑

王青

责编

刘志

编审

陈薇

联系我们
贵州网络新闻联播
说点什么...
评论
点赞
分享

相关推荐

精选评论
最新评论
点击查看更多
已隐藏部分评论
还没评论,等你发言了哟~
0/200
取消
1 明日空中黔课课表已更新明日空中黔课课表已更新
2 明日空中黔课课表已更新明日空中黔课课表已更新