山上的田野中,伫立着一块块大石头,
是哪个隐居的高人搬上来的吗?
还是传说中的飞来之石?
其实,它的身世和地球的沧桑变化紧密相关,
记录着这里曾经发生过的地动山摇的故事。
头戴“绿冠”,皮肤灰黄,身形庞大,这是一块地震落石
我不圆也不方
山上的石头各种各样,有的圆有的方。一些球形风化后的石头外形浑圆,一些在重力作用下自然掉落的石头有棱有角,但还有一些石头,比如地震落石,它们不圆也不方,或者说近圆又近方,甚至呈现凹凸不平的不规则形态。之所以近方,是因为它们在地震时,沿原有的裂隙崩落,形成了近长方体的初始形态;之所以近圆,是因为它们从山崖上滚落至此,一路起伏翻滚,不断打磨着棱角,由于搬运的距离不远,只能磨掉一部分的棱角,使得它们最终的形态介于方圆之间。
伫立在玉米地里的巨石,千百年来看着周围的荒野变良田
崩落的石头,每次翻滚都会消耗掉一部分向前的能量,到了坡度较小、平坦开阔的地方,就会慢慢停下前进的脚步,最终站立在山前。随着时光流逝,老的地震落石被山上不断带下来的新的泥土砂石所覆盖,埋在地表以下。再一次大地震发生时,从山上新掉落下来的地震落石就直接砸在这些覆盖层之上。所以我们能够看到既有出露在地表的地震落石,也有埋在土里的地震落石,它们记录了两次不同的地震事件。
大块头爱群居
地震落石的一大突出特点就是个头很大,小的和人一般,大的像房子一样,与周围的平坦地形形成鲜明对比,而且经常十几块甚至几十块大石头同时在一个地方出现,这也是它不同于普通石头堆积物的两大特点。
在较陡的山坡前,一大片地震落石
一般的风化过程会导致岩石的结构松散,在重力作用下一小块一小块地撒落下来,形成上部尖下部圆的半锥状体,称作倒石锥,从锥顶到锥底,石块从小变大,倒石锥的形成是一个长期不断的发育过程,分布的范围也很有限。而地震导致的崩塌堆积物则是在短时间内快速形成,巨大的震动能量,导致许多巨大的石块离开山体,翻滚而下,形成的堆积物杂乱无序,称作倒石堆,常常沿着一定的方向广泛分布,形成一系列的地震落石。
倒石锥在我国西北地区的戈壁中比较常见,这些地方气候干燥、植被稀少,陡坡上的石头非常松散,很容易在重力作用下滚落,形成一个个大型的倒石锥。而倒石堆则在地震多发的地方较为常见。此外还有很多和两者相同或类似的崩塌现象,比如发生在山里的崩塌称作山崩,发生在岸边的崩塌称作塌岸,发生在岩溶地区的崩塌称作塌陷,以泥土砂石为主的崩塌称作塌方,以冰雪为主的崩塌称作雪崩。
地震导致山体崩塌,形成的地震落石在山脚组成一个大的倒石堆
在灾难中诞生
在汶川玉树等地发生地震时,也形成了许多的地震落石。仅在5·12汶川地震中就形成了近万余处地震落石,造成了很大的破坏。一般石头要离开山体发生滚动,首先受地震纵波的影响,上下震动使原本相对稳定的岩石松动,再在地震横波的影响下向外抛出,经过一段时间的自由落体飞落,撞向地面,把树木拦腰砸断,或者在山坡上形成一两米的凹坑,然后不停地跳跃滚动,消耗能量直至停止。停止后的石头,有些已经抵达平坦的台地,但有些仍然在较陡的山坡上。当余震来临,或者在暴雨等外力作用下,非常有可能再次活动,造成二次破坏。这些暂时保持安静的“定时炸弹”,对人类生命财产的威胁,一点都不亚于地震发生时落石的破坏力。
古地震形成的地震落石,很容易在经受风吹雨打后再次滚落,摧毁下方的村庄
所谓地震,就是巨大的能量积压在一个地方突然爆发释放,引起的大地震动。而在汶川玉树等地发生的大地震,幕后黑手其实是断层。断层活动会在两侧的岩石表面留下许多擦痕,一些地震落石表面将擦痕很好的保存了下来,根据擦痕我们就可以推测,这些落石的形成与断层活动导致的地震有关。
地震落石表面的地震擦痕,是断层活动的证据之一
绿树白花相伴
现代地震形成的地震落石,由于时间短,表面基本是没有什么植被覆盖的。而古代地震形成的地震落石由于时间久远,成千上万年的时间里,原本光秃秃的石头表面,杂草丛生,树木繁茂,植被们给石头增添了生气,粉饰打扮,慢慢改造着岩石的外貌。
表面被植被覆盖的地震落石
地震落石除了有绿树,还有“白花”相伴,它的主要化学成分是碳酸钙,称作钙膜。钙膜凹凸不平,有的像包装纸一样包裹在岩石的表面,约几毫米的厚度,敲个断面看,则能发现这钙膜里面还有许多更细小的纹层;有的在表面长出细小精致的石花,和溶洞的石花一个模样;有的钙膜还能继续发展,长出钟乳石。
不是所有的地震落石都有钙膜,一般灰岩形成的地震落石更容易长出钙膜来,因为灰岩的成分是碳酸钙。当地震落石停下来不再移动时,在雨水作用下,灰岩内部的碳酸钙微量溶解,在表面再次结晶,将地震落石一层层包裹,水在岩石表面的流动不均匀,导致形成的钙膜凹凸不平。钙膜很多时候也不一定是白色,有的像灰岩一样发灰,有的像周围的土一样发黄。
地震落石表面凹凸不平的钙膜,记录了古地震的年代信息
这些钙膜是在地震落石停止移动后才形成的,所以只要对钙膜进行年代测试,就可以大致知道地震落石形成的年代。对多个时期形成的地震落石进行年代测试,将有助于推算出地震活动的周期,从而更有效地指导防灾减灾工作。
巨大的地震落石
在爬山时如果遇到突发地震,我们逃生的时候就一定要小心这些地震落石,注意远离陡峭的山体。
虽然落石惊悚恐怖,但动荡过后又会留下别样的风景,它们或傲视群山,或孤芳自赏,或三五为伴,默默地向我们讲述这片大自然曾经的故事和今天的瑰丽。
沧海桑田,也许有一天这些离开“母体”的落石还会再次踏上新的征途,为大自然构筑新的壮丽风景。
责编|李彦伟
审核|刘丹
来源:中科院地质地球所
本文来源:科普中国
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