埋在大地里的“香肠”

香肠我们并不陌生，但你听说过“石香肠”吗？在野外，地质工作者常会在地层中看到一种独特的“香肠”——石香肠构造，它就像埋藏在地层中的一节节香肠。这种形态是如何产生的呢？让我们听听地球的回答吧。

石香肠构造常见于层状地质体中，简单来说，它是由于不同层的力学性质不同，在某种受力情况下被拉断成节状形态形成的地质构造。石香肠构造具有重要的力学指示意义，可以被地质工作者用来测算地层的各种参数。

在野外，层状地质体分为沉积岩地层、岩浆岩脉及一些层状变质岩，它们都有可能发生石香肠化。对于石香肠构造而言，原始的岩层建造、不同岩层之间的力学差异、地层受到的压力等，都是让地层发生石香肠化的必要条件。

黄河上游的现代沉积现象。上图为青海贵德县清澈的黄河水，下图为黄河岸边的沉积层（供图/张宏远）

下面，让我们以沉积岩为例，看看石香肠构造是如何形成的吧。

首先，我们要搞清楚什幺是沉积岩。

地球是一颗蔚蓝色的“水球”，这在已知的宇宙群星中都是罕见的。沧海桑田，地球表面也在不断变化。

夏季汛期来临时，河流是浑浊的，这是因为河水的泥沙含量高；而到了旱季，河流流速变缓，泥沙会沉积到水底，河水也随之变清——这就是沉积的基本原理。

当软弱的岩层很厚、强硬的岩层很薄时，强硬的岩层就可以被称为能干夹层。在野外，能干夹层的抗风化能力比软弱层强，因此常常突出地表。图中的膏盐夹层即能干夹层（供图/ 张宏远）

当我们把时间拉得接近无限长时会发现，在同一个地方，有时有河流穿过，有时则会变成一汪湖泊，有时又被海水漫过……河流、湖岸、海岸、大陆架、海盆，沉积岩就是在漫长的地表变迁中形成的。在不同的沉积环境下，泥沙等沉积物经过长期积累，会形成一层层颜色各异、结构不同的沉积岩层。

沉积岩层不断形成，有的岩层强硬，有的岩层软弱，形成了千层蛋糕一般的地层。在沉积岩的地层中，不同岩性的岩层总是相间存在，也就是说，相邻的岩层往往强弱不同，例如，砂岩层比相邻的泥岩层要更强硬。

地球的构造运动会让地层发生变形。强硬的岩层在构造地质学中常被称为能干层，相比软弱层，能干层更容易断裂。这种相邻岩层之间力学性质的差异，是形成石香肠构造的必要条件。

在沉积地层变形的过程中，温度和应力场条件会发生变化，地层内部组成、结构、构造也会随之改变。当地层受到垂直于层面的挤压力时，脆性变形的能干层便会断裂成一节节的长条岩体，从岩层的侧面看过去，就像是成串的香肠；塑性变形的软弱层则会被抽拉减薄，将香肠状的断裂能干层包裹。石香肠构造便是这样诞生的。

石香肠构造的形成离不开力的挤压。这些力是从何而来的呢？

在地质环境中，力的来源很复杂。一些地球岩石圈板块活动，例如板块“漂移”、洋中脊“海底扩张”、深部地幔物质“对流”等所产生的力，就可能使沉积岩层受到挤压。这些沉积岩层受到的力，有时以侧向为主，有时以垂向为主，受力模式并非一成不变，只是在一定的时间和空间范围内稳定，形成了如石香肠这样的地质构造。

让沉积岩层受到挤压的因素，还可以是岩浆上涌的力。由于沉降和沉积作用主要发生于地表低洼地区（例如平原、湖泊、海域等），这些地方因此也被称为构造沉降带。

构造沉降带常常发生在两个板块的汇聚边缘，例如东亚-西太平洋地区。中国东部就地处太平洋板块与欧亚板块的汇聚边缘，地质学家李四光先生最早指出，中国自东向西存在第一沉降带（东海等地区）、第二沉降带（华北平原等地区）和第三沉降带（鄂尔多斯盆地等地区）。在构造沉降带上，岩石圈比较薄，受到岩浆上涌的力也就更加明显。当地球的深部存在热活动时，热量会向上扩散，炽热的岩浆、热液也会向上运移，对上方的水平沉积岩层形成烘烤和压迫。沉积岩层水平延展，拉断强硬岩层，从而出现石香肠化。

以上，是对沉积岩中石香肠构造的介绍。在自然界中，石香肠构造还可以由许多其他岩类构成，不仅如此，它们的空间尺度更是多种多样。不妨试想一下，由下部刚性的地幔和上部相对柔性的地壳组成的岩石圈板块，当岩石圈之下的软流圈物质上涌时，是不是也可以引起岩石圈的石香肠化呢？

漫步于野外，大自然中的神奇总会让我们感到惊喜。岩石不会开口说话，却能倾诉数百万年以来大地经历的一切。那些伟大、精彩的故事就藏在山海之间，等待着被科学的罗盘指引，让你我发现。

根据上文可知，我们在地层中观察到的串状“香肠”，是发生了石香肠化的岩层的横截面。在这个石香肠构造中，横截面包含最大拉伸应变轴（a）和最小压缩应变轴（c），而石香肠体平行于中间应变轴（b），所以石香肠构造在构造地质学中又被记作b型线状构造。地质构造学家常常会研究石香肠构造的横截面，以揭示最大拉伸应变、压缩应变，并推断受力方向。