原创《奇巧天工的石柱群》
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云南腾冲,山水绮丽,风光秀美.在腾冲县曲石乡境内,有一处神秘的神柱谷,周围层峦叠嶂,山间有许多奇特的大型棱柱状石块,截面呈规整的五边形或者六边形.这些石柱紧密地挨在一起,顺着山势一路蔓延,好像周围的山都是由这些石柱堆叠而成一样.这些石柱排列工整,形状也比较统一,它们到底是哪里来的呢？如此大规模的石柱群究竟像埃及金字塔或者雄伟长城上的巨型砖块一样,是人工雕琢打磨,用于建造大型建筑的材料？还是天外飞石,或者外星人留下的神秘结构？
地理学家来此考察,给出了答案.原来这些神秘石柱,竟是大自然的奇巧天工,这是典型的玄武岩柱状节理.
如何构造出这些“神柱”？
节理,指岩石在自然条件下形成的裂纹或裂缝.而柱状节理是指紧密排列的多棱垂直节理,大部分截面是多边形,从三边形到八边形不等,其中以六边形截面节理最为常见.节理的截面直径从十几厘米到3米不等,高度可达30米,棱柱通常平行排列,柱身多为直线型,也有部分棱柱呈曲线型.
柱状节理是由火山岩浆喷发过程中的冷凝收缩作用形成的,在收缩过程中会受各种因素综合影响.火山岩浆喷发时的温度约为1200℃,当基性岩浆冷却至800~900℃时,就会围绕若干凝结中心向内收缩,从而形成垂直于凝结面的裂隙,把岩石分割成多边形柱状体.
不过,熔岩凝结收缩,为什么就会形成特殊的多边形棱柱呢？这其中少不了贝纳尔对流的功劳.1990年,法国学者贝纳尔发现,在热传导不平衡的时候,流体中会发生奇特的对流,可以肉眼观察到因对流产生的六角形图案.
在大型柱状容器内充满液体,让液体的上表面和底面分别接触温度不同的热源.当液体上下接触的热源温度差不大时,液体保持静止,热量通过热传导的方式稳定传递.一旦上下液面热源温度差超过某一临界值,液体就会因热传导失稳而开始流动.从上面俯视容器,会发现液体表面出现蜂房状的六边形网格状结构.这就是贝纳尔对流,而对流所形成的六边形水花结构就是贝纳尔对流图案.
节理石柱群是在熔化岩浆从地下喷涌而出的过程中形成的.在熔化岩浆的冷却过程中,存在着贝纳尔对流这样不稳定的对流现象.岩浆由地下喷涌而出,其表面冷却时在岩浆中形成了不稳定的热边界层,在边界层中出现了具有六边形结构的贝纳尔对流,凝固后就形成了如腾冲“神柱”这样典型的多棱石柱群.
神柱的“兄弟”遍天下
除了云南腾冲的石柱群,像这样的节理石柱在世界许多地方都有分布,例如福建省漳州市南碇岛、韩国济州岛、亚美尼亚加尼谷、苏格兰斯塔法岛的芬格尔洞、印度孟买吉尔伯特山等.其中,美国怀俄明州的恶魔塔和北爱尔兰安特里姆郡“巨人之路”两处最负盛名.许多这样的石柱群出现在海边,除了长年的冷却收缩以外,还要经受海浪冲击和腐蚀的雕凿,从而使排列整齐有序的六边形棱柱群更为奇巧壮观.
（刘宁/文,摘自《大科技·科学之谜》）
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