奇巧天工的石柱群

奇巧天工的石柱群

云南騰沖，山水綺麗，風光秀美。在騰沖縣曲石鄉境內，有一處神秘的神柱谷，周圍層巒疊嶂，山間有許多奇特的大型棱柱狀石塊，截面呈規整的五邊形或者六邊形。這些石柱緊密地挨在一起，順著山勢一路蔓延，好像周圍的山都是由這些石柱堆疊而成一樣。這些石柱排列工整，形狀也比較統一，它們到底是哪里來的呢？如此大規模的石柱群究竟像埃及金字塔或者雄偉長城上的巨型磚塊一樣，是人工雕琢打磨，用于建造大型建筑的材料？還是天外飛石，或者外星人留下的神秘結構？

地理學家來此考察，給出了答案。原來這些神秘石柱，竟是大自然的奇巧天工，這是典型的玄武巖柱狀節理。

●如何構造出這些“神柱”？

節理，指巖石在自然條件下形成的裂紋或裂縫。而柱狀節理是指緊密排列的多棱垂直節理，大部分截面是多邊形，從三邊形到八邊形不等，其中以六邊形截面節理最為常見。節理的截面直徑從十幾厘米到3米不等，高度可達30米，棱柱通常平行排列，柱身多為直線型，也有部分棱柱呈曲線型。

柱狀節理是由火山巖漿噴發過程中的冷凝收縮作用形成的，在收縮過程中會受各種因素綜合影響。

火山巖漿噴發時的溫度約為1200℃，當基性巖漿冷卻至800～900℃時，就會圍繞若干凝結中心向內收縮，從而形成垂直于凝結面的裂隙，把巖石分割成多邊形柱狀體。

不過，熔巖凝結收縮，為什么就會形成特殊的多邊形棱柱呢？這其中少不了貝納爾對流的功勞。

1990年，法國學者貝納爾發現，在熱傳導不平衡的時候，流體中會發生奇特的對流，可以肉眼觀察到因對流產生的六角形圖案。

在大型柱狀容器內充滿液體，讓液體的上表面和底面分別接觸溫度不同的熱源。當液體上下接觸的熱源溫度差不大時，液體保持靜止，熱量通過熱傳導的方式穩定傳遞。一旦上下液面熱源溫度差超過某一臨界值，液體就會因熱傳導失穩而開始流動。從上面俯視容器，會發現液體表面出現蜂房狀的六邊形網格狀結構。這就是貝納爾對流，而對流所形成的六邊形水花結構就是貝納爾對流圖案。

節理石柱群是在熔化巖漿從地下噴涌而出的過程中形成的。在熔化巖漿的冷卻過程中，存在著貝納爾對流這樣不穩定的對流現象。巖漿由地下噴涌而出，其表面冷卻時在巖漿中形成了不穩定的熱邊界層，在邊界層中出現了具有六邊形結構的貝納爾對流，凝固后就形成了如騰沖“神柱”這樣典型的多棱石柱群。

●神柱的“兄弟”遍天下

除了云南騰沖的石柱群，像這樣的節理石柱在世界許多地方都有分布，例如福建省漳州市南碇島、韓國濟州島、亞美尼亞加尼谷、蘇格蘭斯塔法島的芬格爾洞、印度孟買吉爾伯特山等。其中，美國懷俄明州的惡魔塔和北愛爾蘭安特里姆郡“巨人之路”兩處最負盛名。許多這樣的石柱群出現在海邊，除了長年的冷卻收縮以外，還要經受海浪沖擊和腐蝕的雕鑿，從而使排列整齊有序的六邊形棱柱群更為奇巧壯觀。

（劉寧/文，摘自《大科技·科學之謎》）