細數地質學中的“蛇”

辰龍辭舊歲，金蛇迎新春！隨著農歷十二月的悄然離去，我們即將迎來乙巳蛇年。

在我國民間，蛇被視為一種極富神秘色彩與靈性的動物，是吉祥、長壽和財富的象征。作為研究地球及其演變的一門自然科學，地質學極其注重野外觀察和經驗總結，人們在命名地質現象或礦物巖石時，常會借用大家耳熟能詳的動物或事物，典型的如孔雀石、螢石、雞血石、白云巖、牛軛湖等。蛇也不例外，被借用到地質學的命名中。

目前，全世界已知的蛇不少于4000種，雖然其種類多，但在外表和行動方式等方面相差無幾。地質學家正是利用了蛇身上那些人們耳熟能詳的顏色、花紋以及行動特征，將難以描述的地質概念和學術語言以接地氣的形式、用普通人都能理解的語言，讓大家一聽就懂、一看就懂。下面就讓我們一起去探究地質學中的“蛇”。

蛇紋石

一提到蛇，人們首先想到的就是它自由靈活的身軀和身上極富辨識度的花紋。地質學家就用蛇紋這個蛇身上最顯著的特征命名了一種與蛇紋極其相似的礦物—蛇紋石。

蛇紋石是一種具有層狀結構的含水富鎂硅酸鹽礦物，一般為顯微葉片狀、顯微鱗片狀、致密塊狀的半透明至不透明非均質集合體，常具油脂光澤或蠟狀光澤，摩氏硬度為2.5～4，因其外表常有灰白、石紅色網紋，似蛇皮而得名。蛇紋石中的鎂含量較高，可用來制造鈣鎂磷肥或燒制堿性耐火材料鎂橄欖石磚，以及用來提煉金屬鎂。在醫學領域，蛇紋石常被當作生產瀉利鹽的原料。鮮艷透明、質地堅硬、透光度好的蛇紋石還可以用來制作玉石工藝品，此類蛇紋石被稱為蛇紋石玉。我國大名鼎鼎的遼寧岫巖玉即是蛇紋石玉的一種，古人用來制作盛裝葡萄美酒的夜光杯的青海祁連玉、近年來炙手可熱的泰山玉、河北寬城熱河玉，本質上也都是蛇紋石玉。也正是由于豐富多彩的顏色、較高的透明度、溫潤的質地以及相對較高的硬度，蛇紋石被我國古代先民視為玉石品種之一，在我國傳統文化中占有重要地位。考古發現，在公元前5000年左右的仰韶時期，我國黃河流域的先民已開始制造蛇紋石玉并進行流通；龍山時期，黃河中游和上游之間已經存在相關的玉石交流。

蛇紋巖

蛇紋巖是一種經過蛇紋石化形成的低級變質巖，通常是在大洋洋底變質過程中，洋殼巖石及下部地幔橄欖巖等在低溫海水作用下發生蝕變，進而轉變為蛇紋巖。實際上，蛇紋巖不僅出露于大洋洋底、洋中脊等地，也大量出現在板塊俯沖帶。

作為一種典型的變質巖，蛇紋巖中次生礦物的占比通常在80%以上，巖石結構往往會保留蝕變前巖石的原生結構，基本不發生變形。不同類型的蛇紋巖中的礦物組合可能會有所不同，典型的洋中脊型蛇紋巖中的礦物包括蛇紋石族礦物、磁鐵礦、滑石、水鎂石和透閃石，常見副礦物包括鉻鐵礦、金屬及硫化物、黏土礦物、透輝石、次生橄欖石和角閃石。蛇紋巖中常見的三種蛇紋石為利蛇紋石、纖蛇紋石和葉蛇紋石。其中，利蛇紋石為主要礦物相，纖蛇紋石通常由利蛇紋石轉變而來，一般在脈體中出現，葉蛇紋石則很少出現。

作為低溫水熱反應，蛇紋石化作用除了主要形成蛇紋石以外，還會大量吸收空氣中的二氧化碳產生碳酸鹽礦物以及氫氣、甲烷等，因而具有一定的固碳作用，成為近年來地質學研究的熱門方向之一。研究人員發現，與傳統的制氫方式相比，蛇紋石化產生氫氣的方式具有低成本、低碳環保、原料來源廣等優點，制氫前景廣闊，潛力巨大，為工業制氫提供了新的思路和啟迪。

最新的科學研究還發現，空氣中的氮氣在高溫、高壓下可以快速參與蛇紋石化過程并生成大量氨氣，這些氨氣在閃電作用下可以合成大量氨基酸，成為冥古代生命起源的關鍵。

蛇綠巖

蛇綠巖，又稱蛇綠巖套，是指由蛇紋石化超鎂鐵巖、基性侵入雜巖和基性熔巖以及海相沉積物構成的巖石組合。蛇綠巖套的代表性層序自下而上依次是橄欖巖、輝長巖、席狀基性巖墻和基性熔巖以及海相沉積物。其中，橄欖巖和輝長巖在層序上可以重復多次。蛇綠巖主要形成于洋中脊、弧后盆地、弧前盆地、島弧或活動大陸邊緣和俯沖帶環境。理論上，世界各地的蛇綠巖具有相似的層序，但實際上，由于洋殼的消減作用、構造侵位或逆掩推覆，蛇綠巖層序的完整性遭到破壞，導致我們能見到的大部分蛇綠巖都是雜亂堆積的混雜巖塊。其中，在大陸上發現的蛇綠巖，如著名的秦嶺造山帶蛇綠巖、雅魯藏布江蛇綠巖等大多為大陸邊緣或島弧上的洋殼碎片，是大陸裂解或弧間擴張的產物。除了在地球板塊構造研究上的巨大標志作用，蛇綠巖也是很重要的成礦巖石地層，往往找到蛇綠巖就離找到礦產不遠了。這是因為形成蛇綠巖的板塊俯沖作用總會伴隨著一系列的巖漿作用、接觸變質作用、交代蝕變作用，由此形成一系列重要的金屬和非金屬礦產，典型的如金、銅、橄欖巖、蛇紋巖、滑石等。這一具有明顯分布規律的成礦作用和礦床分布模式，對于地質勘查、礦產資源開發等意義重大。

蛇曲河

蛇曲河是指河道彎曲形如蛇行的河段，是河流地貌的一種。蛇曲地貌可分為自由曲流和深切曲流兩種。其中，自由曲流往往出現在地形開闊區域，深切曲流往往是在自由曲流的基礎上，經地殼抬升、河流快速下切而形成。環流是造成蛇曲地貌的主要力量，河流流經平坦地區時，抗沖刷能力弱的一側河岸在河水侵蝕作用下坍塌。原來順直的河岸變得彎曲凹陷，沖向凹岸的表層水流受離心力作用，一部分沖向對岸，另一部分折向河底形成底層水流，這部分水流觸及河底后又變為上升流返回河面，形成環流，它們與縱向的水流結合起來，共同雕塑形成了河流蛇曲地貌。蛇曲河形成后，隨著河床彎曲程度的加大，河流會逐漸截彎取直，而原先“蛇曲”上的彎曲河道—也就是殘余河道被稱為牛軛湖，原來河流環繞的山則被稱為離堆山。

蛇曲河的形成需要具備兩個自然條件：一是地形相對平坦，且有合適的落差。落差太大，河流下切速度大于側向侵蝕，就會形成峽谷，而無法形成河曲；落差太小，河流會潴淤成湖泊，失去侵蝕能力。二是河流經過的地表要軟硬合適。地表太硬，河水無法下切；地表太軟，“蛇曲”形態不易保留。我國青海的河源地區和四川江河源頭以及內蒙古草原是曲流河地貌最發達的地方。其中，內蒙古呼倫貝爾草原和錫林郭勒草原是我國蛇曲形河流最多的地方，比較有名的克魯倫河、貢格爾河以及錫林郭勒草原上的錫林河、乃林郭勒河等都是“蛇曲”發育完美的河流。另外，我國黃河的上游，青海果洛藏族自治州、黃南藏族自治州與甘肅瑪曲縣交界地帶及四川若爾蓋縣一帶，也是我國蛇曲河景觀最豐富的地方。

除了自由式蛇曲地貌，還有一種深切河曲，又被稱為嵌入式蛇曲地貌，其典型代表有我國黃河晉陜大峽谷中的老牛灣、乾坤灣等及其上游的眾多黃河二級支流，黃河支流無定河的上游薩拉烏蘇河（也叫紅柳河）在流經陜西省北部以及內蒙古鄂爾多斯高原時，隨著地勢的抬升以及河水的下切，在厚厚的黃土層上切割出一條蜿蜒盤旋的峽谷。另外，在長江支流嘉陵江廣元至合川段也廣泛發育嵌入式蛇曲地貌，直線距離200多千米的兩地有100多個“蛇曲”，形成了實際長達640多千米的河道。

蛇形丘

蛇形丘為大陸冰川地貌的一種，一般指大陸冰川退卻后形成的一種狹長曲折呈蛇形彎曲的壟崗地形，長度一般為數千米至數十千米，高40至50米，底寬幾十米至幾百米，丘頂較狹窄平緩，丘隆兩側坡度約10°至20°。

蛇形丘主要由不同粒度的冰水砂礫堆積物組成，夾有冰磧透鏡體，具有交錯層理和水平層理結構。其成因主要有兩種：一是在冰川消融時，冰川融水沿冰川裂隙滲入冰川下，在冰川底部流動，形成冰下隧道。待冰完全融解后，隧道中的沉積砂礫形成了蛇形丘。二是形成于夏季冰川末端冰水三角洲的緩慢后退。夏季，冰川融水增多，冰積物在冰川末端形成冰水三角洲，等到下一個夏季，冰川再次后退，再形成一個冰水三角洲。如此反復不斷，一個個冰水三角洲連起來，便構成串珠狀的蛇形丘。這種蛇形丘分布在冰川沉積區以外，與冰川體無直接接觸，但可形成紋泥或季候泥，可用于追溯冰川消退的時間。

蛇頸龍

蛇頸龍是恐龍的一種，為已滅絕的蛇頸龍屬海生爬行類的統稱，是一類適應在淺水環境中生活的類群，因個體較大且具有長長的脖子而得名。蛇頸龍最初出現于三疊紀晚期，侏羅紀時已遍布世界，與魚龍類一起統治著中生代的海洋。蛇頸龍的食物種類豐富，喜歡吃魚、軟體動物及貝類，其強壯的上下頜能輕易咬穿獵物堅硬的外殼。在古生物演化史上，蛇頸龍的生存時間超過1.35億年，是最長壽的海生爬行動物類群之一，可與魚龍類和海龜相媲美。在身體結構方面，蛇頸龍有著流暢的身體線條和富有力量的鰭狀肢，能夠在水中快速游動，其水平狀的尾鰭可以像鯨魚尾巴一樣上下擺動，幫助它們更好地控制方向或作為伏擊獵物時的重要推進器。獨一無二的身體結構和運動方式使得蛇頸龍在侏羅紀的海洋中成為名副其實的霸主。比較有名的蛇頸龍化石是在我國四川威遠發現的“威遠中國上龍”和在廣西扶綏發現的“扶綏中國上龍”等。

【責任編輯】趙菲