玄武岩之歌

如果您喜歡這篇文章，請至下列網頁按〝like〞，就可以較快得知此部落格的新動態。 謝謝！  Jan 9, 2014
https://www.facebook.com/gliding.cloud
      這幾天拜讀到一位老友造訪愛爾蘭〝Giant’s Causeway〞（中文翻譯成〝巨人堤道〞）的遊記，不禁想起有一些值得和大家分享的資訊。Giant’s Causeway和澎湖縣的錠鉤嶼、雞善嶼及小白沙嶼類似，都是玄武岩柱的結構。玄武岩（basalt）是地球表面最豐富的岩石種類；海洋區域的地殼，幾乎都被玄武岩覆蓋。除了海底之外，陸地上也有兩種常見的玄武岩。第一種是像夏威夷火山噴出來的那種岩漿，其黏稠度低，可以在冷卻成玄武岩之前，在山坡上流動相當距離。 (會形成安山岩的岩漿，其黏稠度就高很多。） 這種玄武岩有時會因外形略似枕頭，而被稱為〝pillow basalt〞。其實海底表層的玄武岩，和陸地上的這一種玄武岩有些類似。 陸地上的第二種玄武岩，則是像Giant’s Causeway一樣，並沒有噴出地殼，而在地表之下逐漸冷卻，後來再因為其上方或周邊的岩層被侵蝕掉了，而露出地表。 它們除了會裂成垂直柱狀之外，整個岩體還經常會水平展開。Giant’s Causeway 和黃石公園裡的一景，就是兩個出名的例子。我在許多年前造訪黃石公園時，整個岩體的水平規模，相當令我震撼。

 

         第二種玄武岩所帶出來的問題是：為什麼它經常會 (1) 水平展開？以及 (2) 裂成特定截面形狀的垂直岩柱呢？當來自地函或地心的岩漿受到壓力，而找尋地殼較弱的地方來往上擴張的過程中，如果遇到地殼裡面有上、下兩個岩層之間的水平界面薄弱的話，岩漿可能會轉而橫向擴張，去撕開上、下岩層之間的水平界面，替自己爭取空間。 會形成玄武岩的岩漿，由於黏稠度低，所以比較容易如此以薄層的形式延伸。等到壓力減緩和岩漿的擴張停止之後，水平延伸的岩漿層會逐漸冷卻，而硬化成岩。這個冷卻的過程，會導致總體積的收縮。 因為冷卻的過程經常是從岩漿的最上水平層開始的，所以收縮時所產生的應力，主要會是在水平方向。隨後的繼續冷卻，則會將初始的裂痕繼續延伸，最終導致岩體裂成垂直岩柱。

         這些垂直岩柱，其截面的形狀並不是隨機的，而是以六角形為大多數。這是因為六角形截面的分裂法，所產生的裂痕總長度最小，也就是說岩裂過程所需要的能量最小，因此大自然最喜歡採用這種分裂截面。 但是這種最佳化，並不是總是可以達到的。基本上，如果冷卻的過程越緩慢，整個岩漿體會越接近熱平衡狀態（thermal equilibrium），六角形截面的百分比也就會越高。此外，蜜蜂巢會築成六角形的蜂室，也是類似的道理。

         大自然於五、六千萬年前在愛爾蘭形成 Giant’s Causeway 的同時，也在附近蘇格蘭西側的Hebrides 群島形成了一些類似的結構。其中還產生了一個洞穴，被稱為 Fingal’s Cave（中文翻譯成〝芬加爾洞窟〞）。據說洞穴裡的回音特別玄妙，因而與 Giant’s Causeway 幾乎齊名。 德國的一位名作曲家〝孟德爾頌〞，就曾經為它譜寫了一首〝芬加爾洞窟序曲〞（亦稱〝Hebrides序曲〞），是一部清新優美的作品。每當我見到玄武岩柱陪伴著蔚藍海岸的時候，腦海裡就不禁會泛起這首序曲的旋律。

 http://www.youtube.com/watch?v=zcogD-hHEYs