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石头中的流浪者:漂砾的自述

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-03-15 12:52

主要观点总结

本文介绍了冰川漂砾的形成、人类对其的认识历程以及其作用和意义。文中详细描述了漂砾的奇特旅程和冰川搬运巨石的现象,揭示了冰川的巨大力量和冰期的真实存在。同时,通过具体实例介绍了漂砾在科学研究、教育和科普方面的重要性。

关键观点总结

关键观点1: 冰川漂砾的形成与旅程

冰川漂砾是冰川搬运和沉积的岩石,经历了数千年甚至数万年的旅程。它们记录了地球的气候和地质变化,是自然界中的奇迹。

关键观点2: 人类对冰川漂砾的认识历程

人类对冰川漂砾的认识经历了从困惑到逐渐揭示真相的过程。早期人们对其来历充满困惑,现代科学研究揭示了冰川搬运巨石的现象和冰川漂砾的形成机制。

关键观点3: 冰川漂砾的作用与意义

冰川漂砾对于科学研究和地球环境的理解具有重要意义。它们记录了地球的变迁,揭示了古气候模式,是教育和科普的重要载体。


正文


引言

大家好,我是一块来自远方的孤独石头。我有一个有趣的名字“ Wanderer ”(流浪石)或“ Erratic ”(漂石)。“Erratic”源于拉丁语动词“errare”,意为“游荡”。与英文中的“err”和“error”同源—— 当你走上歧途,就会偏离真理;如果你“不规律地”行走,就是游荡 。因此我们也被称为“迷失的羔羊”或“弃儿”,因为科学家觉得我们像远离羊群的小羊。不过,我们有一个很酷的中文名字——冰川漂砾。即使未曾听过我,可能我们早已谋面。 也许就是在某个明媚温暖的午后,你在野外散步时,看到我静静地躺在大地上,仿佛与周围的环境格格不入。 我并非自命清高,其实我有一段奇特而漫长的旅程,是你可能从未听过的故事。

图:挪威的冰川漂砾

我的身世

从哪里开始呢?


很久以前,我还是山的一部分,巍峨地屹立在高山峻岭之间。我与周围的岩石朋友们一起分担寒潮、风雷,分享雾霭、流岚和虹霓。我们见证风霜雨雪的变迁,承受着风化和侵蚀的力量。随着时间的推移,一场冰河时期到来了,寒冷的气候使得冰川开始形成并向四周扩展。

图:阿拉斯加·马拉斯平冰川

图:山岳冰川地貌形态示意图

冰川是大自然的巨大搬运工。它们像一台无声的巨型机器,缓慢却坚定地推进着。 当冰川不断扩展时,我被从母体岩石中剥离下来,成为了冰川的一部分。 冰川将我裹挟在它巨大的冰体中,开始了我那漫长而不可预知的旅程。


冰川如一位坚定的旅者,缓慢地在大地上行进,带着我和其他碎石一起前行。 一路上,我经历了无数次的碰撞和磨砺。有时,冰川带我攀越陡峭的山坡,进入深邃的峡谷;有时,我们穿越广阔的平原,我能感受到冰川那缓慢而坚定的滑行。

图:冰川漂砾形成示意图

历经数千年的旅程,我最终被带到了一个陌生的地方。 随着气候逐渐变暖,冰川开始融化,我被遗留在此,成为一块孤独的漂砾。 我环顾四周,这里的景象与我的故乡截然不同,但我知道,这里将成为我的新家。

人类对我的认识历程

最初,人们对我的来历充满困惑,不明白为何我会出现在这片陌生的土地上。作为与周围环境迥然不同的巨石。在古文明中,有人将我与神话传说联系在一起, 认为我是巨人或神灵的杰作 ,甚至在一些地方,我还被当作神秘的祭坛或图腾。


到了18世纪和19世纪,欧洲的地质学家开始对我的身世之谜产生浓厚的兴趣。最初,他们也难以解释我为什么会出现在如此陌生的地方。 有些科学家认为我是由诺亚洪水长距离搬运而来的。


我不禁笑想: 水流虽强大,却无法携带像我这样巨大的岩石而不留下砾石和鹅卵石 。此外,洪水也无法解释为何像我这样的漂砾仍非常尖锐且棱角分明,而不是像水中滚动的岩石那样,因磨砺变得圆润。 洪水搬运的岩石通常会被不断地磨圆,表面光滑,而我却保留了原始的棱角。

图:河流搬运形成表面光滑的鹅卵石

我注视着身上残留的伤痕, 坚硬的基岩表面布满了平行的擦痕和沟槽,那是我一路滑行的印记 。有时这些擦痕可长达数米。这些擦痕有些非常浅,但大部分非常深。无论当时还是现在,任何敏锐的观察者只要仔细观察洪水的运动,就会发现水流不可能长距离且直线式地运载岩石并形成擦痕。

图:冰川擦痕

然而,也有一些早期科学家提出了更接近事实的解释。1787年,瑞士牧师贝尔纳德·弗里德里克·库曾观察到冰川搬运巨石的现象,进而推测这些奇特的巨石是由冰川带来的。几年后,詹姆斯·赫顿在游历瑞士和法国的侏罗山时也得出了类似的结论。他们认为 冰川是这些巨石迁徙的原因 ,但由于时代的局限性,他们的观点并未引起广泛关注。


真正的转折点出现在19世纪。瑞士科学家路易斯·阿加西通过对我和其他冰川漂砾的研究,提出了冰河时代的概念。他在阿尔卑斯山脉的各地发现了大量类似我的冰川漂砾,并意识到这些石头显然不是当地的岩石。他认为, 只有冰川才能搬运如此巨大的岩石 ,并解释了冰川如何在移动过程中将我们带到新的地方。在研究了佩罗丹、韦内茨和德夏彭蒂耶等科学家的证据和观点后,阿加西提出,欧洲在“冰期”曾被冰川覆盖。


阿加西的理论最初遭到一些质疑,但他通过进一步的研究和实地考察,不断积累证据。他不仅在阿尔卑斯山脉,还在北欧和北美等地发现了类似的冰川漂砾,最终赢得了地质学界的认可。他的工作奠定了冰川学的基础,也改变了人们对地球气候和地质历史的认识。


与此同时,美国探险家伊莱沙·肯特·凯恩也在为解开冰川的秘密而努力。凯恩的最初任务是带领队伍寻找失踪的富兰克林探险队。他的探险团队于1853年出发,前往格陵兰的伦斯勒湾进行了一次艰难的极地探险。尽管他们并未找到富兰克林探险队,但这次探险为人们揭示了冰川的巨大力量和冰期的真实存在。


经过多次险境,凯恩的探险队最终幸存下来并返回美国。他随后撰写了一份详尽的探险报告,这份报告不仅记录了他在北极的经历,还详细描述了冰川的特征。这是第一次有人在近两千米厚的冰盖环境中生还,并对其特征进行了详尽的描述。凯恩的报告在美国和欧洲广受欢迎,为冰川学的研究注入了新的动力。


凯恩的报告与阿加西的理论相辅相成,使得“冰河时代”概念得以普及。科学家和公众开始认识到, 巨大的冰盖曾覆盖欧洲和北美 。这些研究成果最终让地质学界无法忽视冰川漂砾的存在及其背后的冰川历史。

我的作用

作为一块冰川漂砾,我不仅仅是自然界的奇迹,我的存在对于科学研究和地球环境的理解具有重要的意义。


1.记录地球的变迁

我作为冰川的旅伴,见证了地球上气候和地质的巨大变化。我的存在帮助科学家们追溯冰川的路径,揭示了冰川运动的复杂性。通过研究我身上的 擦痕、形状和成分 ,科学家们能够重建冰川的移动轨迹,从而了解冰川在不同地质时期的扩展和退缩。这些信息对于 理解地球的气候变化和环境演变 具有重要的参考价值。

2.揭示古气候模式

我身上包含着丰富的 地质信息 ,通过对我的研究,科学家们可以揭示 古气候的模式 。冰川漂砾的分布和特征提供了有关过去气候条件的线索。例如,科学家们可以通过 分析我所处的位置、所含的矿物成分和擦痕的方向,推断出冰川在不同地质时期的形成和消退过程 。这对于预测未来气候变化具有重要意义。

3.教育和科普的载体

我不仅是自然的产物,也是教育和科普的重要载体。在博物馆和科普活动中,我作为冰川的代表,向人们讲述冰川的故事,激发了无数探索者对地球科学的兴趣。通过展示我,人们能够更直观地了解冰川运动和地质历史,从而更好地保护我们的地球。







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