为什么青海尕日塘秦代石刻能保存两千年?从砂岩风化说起


在人们的印象中,岩石坚硬无比,但很多人也知道,岩石会风化,特别是在潮湿炎热的自然环境下。实际上,不同岩石的耐久性差别极大。尤其是砂岩,由于胶结物的成分差异,其抗风化能力可能相差百倍以上。

砂岩的基本类型。砂岩是一种由砂粒(多为石英、长石等)胶结而成的沉积岩。根据胶结物的不同,可以分为:

碳酸盐胶结砂岩:由方解石、白云石等胶结,遇酸性水极易溶解,风化很快。

铁质胶结砂岩:胶结物为氧化铁,红褐色,虽然坚硬,但长期易被氧化剥落。

黏土质胶结砂岩:胶结物为高岭土等,遇水膨胀,最不耐风化。

硅质胶结砂岩:胶结物为二氧化硅,硬度接近石英,结构致密,是最坚硬、最耐风化的一类。

在硅质胶结砂岩中,如果砂粒本身含有较高比例的石英和长石,就会形成长石石英砂岩,兼具高硬度和低溶蚀性。

风化速率对比,不同胶结物的砂岩,其风化速率差异极大:

黏土质砂岩:几十年至百年就能剥落数毫米。

碳酸盐胶结砂岩:在湿润环境下,百年可风化数毫米。

铁质胶结砂岩:在干冷高原上能长期保存,早期很坚硬,但铁氧化物遇水会风化。

硅质胶结石英砂岩:在寒冷高原、干燥环境下,风化速率极慢。研究显示,其化学溶解速率约为每千年小于 0.01 毫米的表层蚀损。也就是说,一万年也可能只有几毫米的风化。

再举个极端的类比:普通玻璃主要成分是二氧化硅,它在自然条件下的溶解速率更慢,需要百万年以上才能出现明显风化。

为什么青海的石刻能保存两千年?

结合地理位置(青海省果洛州玛多县扎陵湖,海拔 4300 米以上),该地区气候特点为:

年均气温接近 0℃以下,冻融作用强但化学反应慢;

降水稀少,缺乏酸性溶液对岩石的持续侵蚀;

大气清洁,酸雨作用几乎没有。

根据之前的报道,尕日塘石刻为长石石英砂岩。报道中没有明确说是否为硅质胶结物,但是根据报道的描述“具耐磨性强、抗风化能力较好的特点。”,推测大概率就是硅质胶结长石石英砂岩,那么其表层2000 年仅风化 0.1~0.2 毫米,对字迹和雕刻几乎没有影响。这正是为什么石刻历经千年仍然清晰可见的原因,这并不是“奇迹”,而是地质学规律的必然结果。

下面根据尕日塘的地理位置,基于扎陵湖区域的地质背景,分析“硅质胶结的长石石英砂岩” 是该地区最可能、也是最合理的岩石类型。其实核心就两点:①铁钙等物质没有来源。②印度-欧亚板块碰撞导致的强烈造山运动的压溶作用。

我们来梳理一下支撑这个结论的完整证据链:

物源与原始沉积:为什么是“长石石英砂岩”?

大地构造位置:扎陵湖位于巴颜喀拉山三叠纪沉积盆地。这个盆地的物源主要来自周缘的古陆,这些古陆由古老的、富含石英和长石的岩石(如花岗岩、片麻岩、早期的沉积岩)构成。

岩石命名:砂岩根据碎屑颗粒的成分分类。当岩石中石英颗粒含量高,同时含有显著数量的长石(通常>25%)时,就被命名为长石石英砂岩或亚长石砂岩。这准确反映了其来自花岗质岩系的物源特征。

成岩作用与构造历史:为什么是“硅质胶结”?

这是最关键的部分。该地区经历了:

深埋藏:三叠纪之后,巨厚的沉积物覆盖在砂岩之上,使其处于高温高压环境。

强构造挤压:印度-欧亚板块碰撞导致的强烈造山运动,对岩石产生了巨大的侧向应力。这两种作用共同催生了“压溶作用”:

过程:在颗粒之间的接触点,巨大的压力使得石英发生局部溶解,析出的二氧化硅(SiO₂)进入周围的孔隙流体中。

再沉淀:这些富含二氧化硅的流体迁移到附近的孔隙中,二氧化硅再次沉淀出来,围绕原有的石英颗粒生长,形成“石英次生加大边”。

结果:这种石英颗粒自生长的胶结方式,使得岩石变得极其坚硬和致密。硅质胶结是这种深埋藏-强挤压背景下的标志性成岩产物。

与其他胶结物的对比:为什么不是其他的?

钙质胶结:虽然可能局部存在,但需要丰富的外部钙质来源(如临近的灰岩)。硅质胶结的物质来源直接来自岩石本身(压溶),是“自生”的,因此在该背景下更为普遍和主导。

铁质胶结:通常形成于近地表的氧化环境,与扎陵湖地区经历的深部成岩环境不符。

粘土矿物胶结:通常胶结强度较弱,难以形成如此坚硬的岩石,多作为填隙物而非主要胶结物。

最后,“扎陵湖发现的秦代石刻最大可能是硅质胶结长石石英砂岩” 是一个高度可靠的综合性推论。

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更新时间:2025-09-20

标签:历史   秦代   砂岩   青海   石刻   千年   长石   岩石   速率   坚硬   颗粒   作用   铁质   环境

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