公路切坡上卧着一块浑圆的石球,表面一层层像洋葱皮。多数人的第一反应是冰川搬来的漂砾。它其实多半没有移动过,是从原地岩体里一层层剥出来的石蛋,底面还与下方基岩连着。
剥落面与外形平行,说明石头是在原地被一层层剥圆的
花岗岩里常有两三组节理,把岩体切成方块。水沿节理渗入,棱角处两个方向同时暴露,风化最快,方块先失去棱,再失去面,最后趋近球形。棱角先烂、面后烂,是球状风化的基本次序。
剥落下来的外壳呈弧形,与石头外形大致平行,一层套一层。壳厚多在 1–20 厘米,外层疏松可用手掰,内层渐硬。看到这种同心套叠的弧形壳,基本可以定案为原地风化,而不是被搬运磨圆。
由外向内数颜色和硬度,风化壳有固定顺序
一个完整剖面从外到内分四带:全风化带呈土状,原岩结构已看不清;强风化带呈碎屑碎块,手捏即散;中风化带保持块状,锤击易碎;微风化带只在裂隙面变色,内部新鲜。四带之间是渐变过渡,没有刀切一样的界面。
单块石蛋上的风化圈要薄得多,通常只有外表几厘米到十几厘米。判断时用小刀刻划:能刻出粉状沟的是全风化,能刻出浅痕的是强风化,刀尖打滑的是新鲜岩石。颜色由褐黄转灰白,与硬度变化是同一方向的证据。
核部岩石与当地基岩一致,是排除漂砾最硬的一条
石蛋的核部成分与坡下基岩完全相同。花岗岩的石蛋,长石已风化成高岭石,手摸有滑腻感,石英颗粒却保留原来的形状,镜下还能看到长石的残余双晶。这些特征都指向原地,而不是远道而来。
冰川漂砾常与当地基岩不符,表面有磨光面、擦痕与熨斗状外形。成分对不上、表面有擦痕、形状不对称,三条中占一条就不必再考虑石蛋。反过来,成分一致、无擦痕、底面连着基岩,漂砾的可能就可以排除。
混进来的是岩脉突岩与爆破块
抗风化更强的岩脉会在风化面上凸出成脊,外形也圆钝,但它是板状或墙状延伸,不是孤立球体。沿走向追 10–20 米,若凸起连成一条线,那就不是石蛋,而是差异风化的结果。
人工爆破块棱角锋利,断口新鲜,没有风化圈,块与块之间还能拼合。采石场与路堑边坡下方常见,与石蛋的圆钝外形、陈旧外壳完全不同。看断口是否新鲜,比看形状更快。
关键数据
下列数值取自华南花岗岩区的常见范围,随岩性、节理密度与降水量变动。量风化壳厚度要挖到新鲜基岩,只量地表松散层会明显偏小。
- 节理间距多在 0.5–3 米,间距越大,石蛋个体越大。
- 石蛋直径常见 0.5–5 米,个别可超过 10 米。
- 单一剥落壳厚 1–20 厘米,最外层可用手掰下。
- 完整花岗岩风化壳厚 20–50 米,古老风化壳可更厚。
- 风化剖面自上而下分全风化、强风化、中风化、微风化四带。
- 高岭石化的长石手摸滑腻,石英颗粒保持原形不变。
边界
年降水量不足 200 毫米的干旱区,球状风化进程极慢,石蛋常被风棱石化的棱面取代,同心壳不明显。砂岩与灰岩受层理控制,风化多沿层面进行,很难形成完整球体。节理极稀疏的岩体块度过大,圆化只发生在棱角附近。
崩塌与滑坡会把已风化的石蛋搬走,距离可达数十米,此时”与基岩相连”这条判据失效。本文判断:先看剥落面是否同心套叠,再看核部成分是否与当地基岩一致,两条都满足才定为原地石蛋,不要只凭圆的外形。
参考文献
- 杨景春, 李有利 主编.《地貌学原理》(第三版). 北京大学出版社, 2012. —— 风化作用与风化壳。
- 黄镇国 等.《中国南方红色风化壳》. 海洋出版社, 1996.
- Selby, M. J. Hillslope Materials and Processes (2nd ed.). Oxford University Press, 1993.
- 伍光和, 王乃昂 等.《自然地理学》(第四版). 高等教育出版社, 2008.