大自然的印章

2020-09-10 16:16芮东莉
天天爱科学 2020年5期
关键词:磁铁矿凹槽风化

芮东莉

假期里,我和爱人永林到云南省抚仙湖畔小住。几日前,初到湖边,我和永林便被满滩的黑石头所吸引。要说这黑石滩,粗心的游客绝领略不到它的妙处,兴许还会嫌弃它黑乎乎的颜色,可对我们来说,这儿简直就是“觅宝”的好去处。

这不,盼得雨后初晴,我们就赶紧回到湖畔,再次开启新的“觅宝”之旅。

这黑乎乎的“宝贝”到底有什么奇特之处?的确,黑乎乎的石头并不以色彩取胜,但只要留意一下它们身上的独特花纹,你就不得不对大自然的鬼斧神工称奇了。最有趣的是,有的石头具有一个或几个平面,平面上的花纹仿佛是印章上的印文,或遒劲,或柔美,具有独特的艺术魅力。而石头侧面的花纹,又仿佛是篆刻大师镌刻的边款题记,只不过,这“题记”和“印文”同出一辙,如同火星文一般,令人难解其义。

后来,我们带了几块“印章石”回家,永林写了一幅毛笔字,并以两枚“印章石”为印,完成了一篇由人类和大自然共同创作的书法作品。

而将所有“印章石”的印迹集中起来,我们就得到了一张珍贵的大自然印谱,这神奇的艺术作品简直令人叫绝!

石头上迷人的花纹是怎么形成的?莫非是烈日灼灼,把石头晒得裂开了缝?我将“印章石”放在掌心仔细端详,只见它质地细腻,结构致密,不太可能像田里的土壤那樣,因干涸而发生龟(jūn)裂现象。石头沉甸甸的,色泽暗黑,闻起来略有一股铁锈的气味。据说,黑色的石头里常含有铁元素。难道这是铁矿石?我找来几枚磁铁片,把它们往“印章石”上一靠,有趣的事情发生了:“砰”的一声,磁铁紧紧吸在了石头上。经过反复测试,尽管“印章石”不能像磁石那样吸引铁器,但它们却可以被磁铁所吸附,这说明,黑石头具有较强的磁性,地质学家管它们叫作磁铁矿石。

虽然搞清楚了“印章石”的属性,但上面的花纹是怎么来的呢?忽然,我想起了一同带回家的另外几件“宝贝”,那是些带着白条纹的黑石头。我测试了一下,这些石头和“印章石”一样,也能被磁铁吸附,是典型的磁铁矿石。那么,有没有可能,白条纹风化脱落后,就形成了“印章石”上沟壑纵横的纹路?

接下来,我开始了一系列小实验。

我向一位精通地质学的朋友请教,朋友说,那些充填于石头罅(xià)隙的透明晶体,极有可能是石英(二氧化硅)或方解石(碳酸钙)。要想确定到底是何种物质,方法很简单,只要用含有稀盐酸的家用洁厕液滴上去,一试便知。石英不与盐酸发生化学反应,滴上洁厕液不会起泡;而方解石与盐酸反应会生成二氧化碳,滴上洁厕液会剧烈起泡。按照朋友传授的方法,我进行了双重测试,既采用了“刮样法”,又采用了“直接滴测法”。结果表明,构成白条纹的物质很单纯,是石英而不是方解石。洁厕液滴上去,一个泡也没起。

通过模拟风化实验,我想看看石英晶体是否会碎裂脱落,最终形成磁铁矿石上的花纹。然而结果却令人沮丧,不管是冷热胀缩,还是冲击侵蚀,都没有对白条纹造成太大的破坏。看来,石英具有超强的抗风化能力。上网查阅资料,果然,石英是自然界中的一种神奇物质,它质地坚硬,化学性质十分稳定,耐风化。难怪聪明的人类会用石英砂来做玻璃,玻璃窗要能抗得住风吹日晒而不变形才行。

如此看来,“印章石”上的花纹可能并不是由纯石英条带风化形成的,花纹的来历依旧是个谜。

努力了半天,我似乎又回到了原点。不过,这也正是科学探究的迷人之处,整个过程就如同一条林间小路,曲径通幽,你永远不知道前方是一个怎样的神奇秘境。

透过150倍手机放大镜,我在“印章石”的花纹上寻找“蛛丝马迹”。没想到,就在花纹的凹槽里,我发现了一条风化残留的痕迹——凹槽中央是一条米黄色的遗存“矿脉”,而凹槽两侧零星分布着纤维状的透明晶体。

于是,测试实验再次展开。真有趣,当洁厕液滴到凹槽里,边缘两侧产生了大量泡沫,就好像石头里藏着一个小怪物,在向外不停地吐唾沫。而中央的黄色矿脉,一如前面对白条纹的测试,一个泡沫也没有,完全不受洁厕液的影响。

现在,谜底差不多揭开了。原来,最初充填在花纹沟槽里的,不但有石英,还有大量的方解石。方解石的硬度很低,化学稳定性差,易风化。在漫长的时间里,充填于磁铁矿石中的方解石等矿物质发生了碎裂脱落,最终形成了“印章石”上独具魅力的纹路。

尽管揭开了花纹之谜,但浑身长有网脉状条纹的磁铁矿石,最初又是怎样形成的呢?

我打开百宝箱,把從湖畔带回的石头一股脑儿倒在桌子上,又开始了“证据”收集工作。

在百般求解、辨识石头的过程中,我有了一个重大发现。原来,那片黑石滩上的许多岩石都和火山活动有关。瞧,不管是色彩艳丽的碧玉岩、玛瑙,还是形态怪异的玄武岩,无不是岩浆活动的产物。

这说明,抚仙湖所在地区,历史上曾发生过剧烈的火山活动。那么带有条纹的磁铁矿石会不会也与火山活动相关呢?

查阅文献,我发现,地质学家基本认同这里磁铁矿的形成与岩浆活动有关,但具体到条纹状磁铁矿石的形成原因,专家尚持有不同观点。下面,我根据其中的一种解释对这种石头的形成进行一个大致的还原。

据考察,抚仙湖的形成大约开始于距今300多万年前的“喜马拉雅运动”。

当时,印度板块向北漂移,与亚欧板块碰撞,使得亚欧板块抬升,形成了喜马拉雅山和青藏高原。碰撞过程伴随着频繁的火山活动,当含铁岩浆向上喷涌侵入地壳浅层时,与围岩发生了“交代反应”。这是一个有趣的物理化学过程,随着某些元素的带入,磁铁矿得以沉淀凝固,而在磁铁矿沉淀凝固的过程中,又有一部分元素被带出,形成新的矿物,如石英和方解石。当被带出的矿物质以网脉状结晶于磁铁矿中时,就形成了纵横交错的条纹。

后来,随着地壳运动的再度发生,磁铁矿被搬运至地表,在风化营力的作用下,主要由方解石等易风化矿物质构成的条带碎裂脱落,就形成了“印章石”;而由纯石英晶体构成的条带不易风化,就保存了黑白相杂的面貌。

可能在地质学家看来,我的这个小探究实在过于粗浅,然而,作为一个普通人,我从中不但领略到了科学探索的乐趣,而且通过用心阅读脚下的大地,从心底对大自然生发出更多的热爱和敬意。也许,这正是我这样的普通人不断探索自然奥秘的真正意义所在。

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