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出品：科普中國

作者：地星引力

監製：中國科普博覽

不久之前，因為(wei) 修路，有人在湖南武岡(gang) 的路邊挖出一些形似龍爪，爪上有“鱗”的岩石。記錄了龍爪岩石的視頻著實在某短視頻平台上火了一把。很多人紛紛猜測，這是不是就是龍爪的化石？

網傳(chuan) “龍爪化石”圖片

（圖片來源：瀟湘晨報）

先說答案：它們(men) 並不是什麽(me) 龍爪化石，隻是一些普通的灰岩而已。那為(wei) 什麽(me) 灰岩石能夠長得像龍爪化石呢？我們(men) 可以將這個(ge) 問題拆解成兩(liang) 個(ge) 子問題：一、為(wei) 什麽(me) 它長得像龍爪？二、“龍鱗”怎麽(me) 形成的？

一、為(wei) 什麽(me) 長的那麽(me) 像龍爪？

這是水溶蝕灰岩的結果，是一種典型的岩溶地貌。

灰岩的化學成分是碳酸鈣，相對其他類型的岩石來說，是一種比較容易溶於(yu) 水的岩石。因為(wei) 空氣中的二氧化碳往往會(hui) 溶於(yu) 水中，當它們(men) 與(yu) 灰岩接觸之後就會(hui) 發生化學反應，形成可溶性的碳酸氫鈣。隨著水的流動，碳酸氫鈣就會(hui) 被帶走，灰岩也因此而被溶蝕。

為(wei) 了幫助大家複習(xi) 一下初中化學，我們(men) 很貼心地將上麵所說的化學反應方程式放在了下麵：

這一過程就是岩石被溶解的反應，國內(nei) 學者很形象地將其稱為(wei) 岩溶作用。在灰岩這種可溶岩的覆蓋區，水與(yu) 可溶岩之間相互反應（岩溶作用）很普遍，會(hui) 形成一係列壯美的景觀，其中最著名的可能要數溶洞和天坑了。這些特殊的景觀就被稱為(wei) 岩溶地貌（在國際上稱之為(wei) 喀斯特地貌）。

溶洞、天坑等都是常見的岩溶地貌，桂林也因岩溶作用而形成了著名的山水景觀

（圖片來源：wikipedia）

岩溶地貌的全球分布狀況，可以看到我國南方（尤其是雲(yun) 南、貴州、湖南、重慶、廣西）大部分都被覆蓋了

（圖片來源：wikipedia）

不過，溶洞和天坑是在灰岩岩層內(nei) 部形成的，我們(men) 今天見到的“龍爪化石”這種地貌則發生在灰岩表麵。

它的形成過程是這樣的：當雨水或是其他水流接觸到灰岩後，由於(yu) 灰岩是不透水的，所以水最初就會(hui) 在灰岩表麵流動——由於(yu) 地形有坡度、灰岩表麵凹凸不平，以及灰岩表麵可能存在裂隙，水流自然會(hui) 沿著灰岩表麵的小型凹槽流動。

灰岩表麵的裂隙非常普遍（當然本圖隻是一個(ge) 極端的示例），同時灰岩內(nei) 部成分也並不是均一的，有些地方難溶，有些地方更易溶，這都是灰岩表麵出現溝槽的原因

（圖片來源：wikipedia）

我們(men) 從(cong) 前文已經知道，灰岩是可溶於(yu) 水的，所以這些凹槽會(hui) 變得越來越寬大，於(yu) 是形成了溶槽。而溶槽之外的其他部分則會(hui) 凸起成壟狀，或者是柱狀（由於(yu) 灰岩表麵的裂隙是縱橫交錯的，溶槽也是縱橫交錯的，因此溶槽之外的其他部分就被分隔成了方塊狀，隨著方塊繼續被溶蝕，則會(hui) 變成柱狀）。這些壟狀或柱狀的凸起，我們(men) 可以將其稱為(wei) 石芽。

石芽與(yu) 溶槽

（圖片來源：wikipedia）

以上所說的變成壟狀或者柱狀，是灰岩層直接暴露在地表的情況。在我們(men) 今天討論的“龍爪狀”的情況中，灰岩是被埋在土壤層之下的，但本質並沒有什麽(me) 不同——因為(wei) 眾(zhong) 所周知，土壤也是透水的。

我們(men) 見到的龍爪狀的形態，其實就是被半埋在土中的溶槽和石芽。如果我們(men) 繼續往下挖，就會(hui) 發現它們(men) 下方連接著完整的灰岩層，這些“龍爪”隻是灰岩層上的小突起而已。但正是這種半掩半暴露的情況，讓它們(men) 看上去像是龍爪而已。

更大一點的石芽，大家可以想象一下它的底下都被埋在土中，隻剩下最上層露出地表，其形態是不是就與(yu) “龍爪”有幾分相似了？

（圖片來源：PxHere）

二、鱗片是怎麽(me) 形成的？

“龍爪化石”上呈現的這種鱗片狀的結構，是由於(yu) 灰岩中特殊的網狀紋理被風化形成的。在武岡(gang) 的這種灰岩，極有可能是寶塔灰岩，中國著名地質學家李四光先生在上個(ge) 世紀20年代就發現並命名了這種灰岩——寶塔灰岩。叫寶塔，是因為(wei) 這種灰岩中富含奧陶紀的古生物化石，其中最顯眼的一種化石叫做中華震旦角石（Sinoceras chinense），角石是長錐形，被保存在岩層中後，就像一座座小小的寶塔一樣，所以叫它寶塔灰岩。

這種灰岩還有一個(ge) 很明顯的特征——有網狀紋路。有人將其命名為(wei) 馬蹄紋，也有人因為(wei) 其被風化後的裂紋結構呈六邊形，整個(ge) 岩層像龜背，命名其為(wei) 龜裂紋。

寶塔灰岩上形似寶塔的直角石化石，以及寶塔灰岩的網狀紋路

（圖片來源：參考文獻1）

至於(yu) 這種網狀裂紋是怎麽(me) 形成的，地質學家們(men) 至今沒有統一的答案。最初，有些人認為(wei) ，這是岩層在形成時曾被直接暴露於(yu) 陽光下而幹裂，進而形成的。

這種幹裂的現象在我們(men) 日常生活中非常常見（尤其是生活在農(nong) 村的人可能見得非常多）。以現代幹裂為(wei) 例，它們(men) 往往形成在暴雨之後的泥地中，一旦太陽曝曬，泥地表麵就會(hui) 迅速失水收縮，形成六邊形的裂紋，這被稱為(wei) 泥裂。

現代的泥裂

（圖片來源：Jonathan Wilkins）

被保存在泥岩中的泥裂

（圖片來源：David Tanner, Leibniz Institute for Applied Geophysics (LIAG), Hannover, Germany）

由於(yu) 灰岩往往形成於(yu) 淺海或濱海環境中，有科學家就認為(wei) 這些寶塔灰岩可能形成的環境非常淺。灰岩間歇性暴露於(yu) 陽光之下，在陽光曝曬下，還是淤泥狀態的灰岩幹裂，從(cong) 而形成了這些裂紋。但是最近這種說法已經很少有人提了。

另一些人認為(wei) ，網狀裂紋可能是灰岩形成時在水下脫水收縮而成。如前文所述，灰岩形成於(yu) 淺海環境中，要麽(me) 是由於(yu) 海水的大量蒸發，導致其中鈣離子濃度增加，從(cong) 而形成灰泥沉澱，灰泥最後固結形成灰岩；要麽(me) 是由於(yu) 海洋中富含鈣質的生物，比如貝殼、珊瑚等生物死亡後，其鈣質外骨骼沉澱形成富含生物質的灰泥，灰泥進一步形成灰岩。

灰岩的形成主要與(yu) 海水中鈣離子的沉澱以及生物外骨骼的沉澱有關(guan) 係

（圖片來源：參考文獻2）

但無論哪種成因，在其沉澱於(yu) 海底之後，都會(hui) 繼續被後續形成的沉澱所覆蓋、壓實。就在這個(ge) 壓實的過程中，原本富含水分的沉澱物（此時可能是一種膠狀物）會(hui) 因為(wei) 壓力越來越大而逐漸脫水，脫水的過程中自然體(ti) 積變小收縮，由此形成裂紋。裂紋隨後又被泥質物質填充，於(yu) 是最終就形成這種規則的網格狀結構。

這是對玄武岩六棱柱成因（著名的巨人之路就是這一地貌的典型代表）的示例。本文中灰泥脫水後形成裂隙的原理也與(yu) 此類似，灰泥脫水後，局部產(chan) 生張力，會(hui) 自然產(chan) 生規則的形狀和規則的裂隙

（圖片來源：wikipedia）

也有人認為(wei) ，網狀裂紋的形成原因是這樣的：這種灰岩形成時，灰泥層之間夾有薄層的粘土層，在它們(men) 整體(ti) 被壓實時，灰泥最先脫水，這些水分很大一部分被粘土層吸收。而後，隨著壓力繼續增強，粘土層也開始脫水。由於(yu) 粘土層中本身有細菌等有機物的存在，會(hui) 讓粘土層中的水呈現出酸性，這些酸性水會(hui) 在脫水時向灰岩層（原本的灰泥層，因脫水此時已經固結成為(wei) 灰岩）中擠出，並部分溶解灰岩石層（也就是壓溶作用），導致這種裂紋出現。

淺埋條件下，灰泥先脫水，水分集中到粘土中；到了深埋條件下，粘土中的水分湧出，開始溶蝕灰岩，導致灰岩形成裂隙

（圖片來源：參考文獻1）

還有人認為(wei) 這與(yu) 構造作用有關(guan) 。簡單來講就是，在這一區域成岩時，受到比較複雜的壓力或是拉力的作用，從(cong) 而將未固結的沉積物拉裂或壓裂，形成裂隙網絡。隨後的沉積作用又對這些裂隙進行了改造，變成我們(men) 現在見到的樣子。

(a)、沉積階段，灰泥還是鬆散的沉積物；（b）、受到構造作用力的影響，沉積物中出現裂紋；（c）、在深埋之後，受到壓溶作用；（d）、在暴露在地表後，受到風化作用，進一步被改造成我們(men) 見到的樣子

（圖片來源：參考文獻1）

總而言之，為(wei) 什麽(me) 灰岩會(hui) 呈現龍鱗的樣子，科學家們(men) 對其成因還不太確定。不過我們(men) 可以確定的是，發現的並不是龍爪，隻是普通的灰岩而已。至於(yu) 上麵的層層鱗片，這隻是一種灰岩自帶的結構，而不是所謂的龍鱗。

參考文獻：

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編輯：郭雅欣

（注：文中拉丁文部分應為(wei) 斜體(ti) 。）

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