流变学：构造地质学和地球动力学的支柱学科 被引量：29

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作者 嵇少丞 钟大赉 +1 位作者 许志琴 夏斌 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期257-264,共8页

地球是一动态系统,其各层圈的构造运动归根到底就是多矿物复合岩石在各种物理条件(例如,温度、围压、差应力、应变速率、应变方式等)下和化学环境(例如,氧逸度和水含量)中的形变。流变学作为研究岩石力学性质和变形行为的科学,现已成为... 地球是一动态系统,其各层圈的构造运动归根到底就是多矿物复合岩石在各种物理条件(例如,温度、围压、差应力、应变速率、应变方式等)下和化学环境(例如,氧逸度和水含量)中的形变。流变学作为研究岩石力学性质和变形行为的科学,现已成为地球动力学和构造地质学的支柱学科。本文对国际上近年来岩石流变学的最新进展做些扼要的介绍,呼吁中国固体地学界加强流变学的研究,做出经得起时间淘洗、实践检验的原创性成果来,使中国的构造地质学研究迈进国际先进的行列。 展开更多

关键词 流变学 构造地质学 地球动力学 高温高压岩石变形实验 变形机理同步观测 物理和计算机数值模拟

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褶皱的地震波反射响应及其大陆地壳构造地质意义

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作者 嵇少丞 龙长兴 夏斌 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1923-1933,共11页

褶皱是挤压造山带中最普遍的地质构造,但是为什么在地震反射剖面上却极少呈现褶皱呢?本文从一个构造地质学者的角度出发,数值模拟了几种常见褶皱构造的地震波反射响应。结果表明,传统的反射地震技术并不能正确成像闭合褶皱、斜歪或倒转... 褶皱是挤压造山带中最普遍的地质构造,但是为什么在地震反射剖面上却极少呈现褶皱呢?本文从一个构造地质学者的角度出发,数值模拟了几种常见褶皱构造的地震波反射响应。结果表明,传统的反射地震技术并不能正确成像闭合褶皱、斜歪或倒转褶皱及二级以上的多级复合褶皱。褶皱陡倾翼的反射消失,而褶皱转折端的反射形成一系列断断续续分布的假水平层理,这些假水平层理在下地壳中极易被错误地解释成由地壳拉张形成的水平构造层理或由底侵作用形成的水平基性岩席。笔者认为,老、中、新褶皱造山带的下地壳中大多数不连续水平反射可能是由褶皱造成的。 展开更多

关键词 褶皱 地震波反射 挤压造山带 大陆地壳 构造变形

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亚洲大陆逃逸构造与现今中国地震活动 被引量：69

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作者 嵇少丞 王茜 +2 位作者 孙圣思 许志琴 李海兵 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1644-1667,共24页

2008年5月12日汶川地震让中国地学界强烈感受到深入研究地震地质与构造变形的重要性和肩负防震减灾巨大的社会责任。本文作者从构造地质学家的角度对中国大陆地震分布、成因规律以及发展趋势做了一些讨论。按地震分布,中国大陆可以粗分... 2008年5月12日汶川地震让中国地学界强烈感受到深入研究地震地质与构造变形的重要性和肩负防震减灾巨大的社会责任。本文作者从构造地质学家的角度对中国大陆地震分布、成因规律以及发展趋势做了一些讨论。按地震分布,中国大陆可以粗分为两个区域,其交界是一条过渡带。该过渡带的东界是郯庐断裂及其和海南岛的连线,西界是齐齐哈尔—北京—邯郸—郑州—宜昌—贵阳—(越南)河内连成的线,后者其实就是松辽盆地的西界(大兴安岭的东界、太行山的东界、大娄山的东界)。我们不妨将上述两线所夹过渡带称之为"地震区分界线"。分界线以西的广大地区,活动断裂、活动褶皱、活动盆地都与印度板块楔入欧亚大陆造成的青藏高原隆升、快速侧向扩展、亚洲大陆逃逸构造活动有关。流变性较好的造山带(如青藏高原和天山)和流变性较差的古老地块(如塔里木、准噶尔、阿拉善、鄂尔多斯、四川盆地等)在其边界强烈对抗,形成强震。地震区分界线以东的中国沿海地区受太平洋和菲律宾海板块运动的影响也会发生地震,但其强度和频度与该线以西的青藏高原周边、天山、鄂尔多斯地块周缘以及张家口-渤海断裂带上地震低得多。由太平洋板块在日本海沟向西深俯冲形成的地震在中国仅分布在吉林省珲春—汪清一带,这些深源地震对地面工程建筑破坏性不大。处于欧亚、菲律宾海和南海3个板块的交汇部位的我国台湾地震不断。受我国台湾地震的影响,闽粤沿海NW和NE向断裂往往被激活,形成地震。总之,虽然中国大陆的现代地震受太平洋、欧亚、印度和菲律宾海四大板块联合作用控制,但最主要、最直接、影响最大的还是印度板块楔入欧亚大陆造成的青藏高原隆升、快速侧向扩展和大陆逃逸。因此,对中国的地震研究不能仅局限于某区域或某条断裂,而应把整个亚洲大陆逃逸构造作为整体的、统一的"一盘棋"看待。 展开更多

关键词 中国地震 印度板块楔入欧亚大陆 青藏高原隆升和侧向扩展 大陆逃逸构造

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Paterson高温高压流变仪及其在岩石流变学中的应用 被引量：15

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作者 邵同宾 嵇少丞 +2 位作者 李建峰 王茜 宋茂双 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期457-476,共20页

地球作为一个动态体系,其内部岩石在各种物理化学条件下变形,形成各种地质构造。在过去的几十年里,得益于相关测试分析手段的不断发展,地球材料的流变学研究取得了许多实验突破,加深了人类对地壳和上地幔岩石变形行为的理解。本文对实... 地球作为一个动态体系,其内部岩石在各种物理化学条件下变形,形成各种地质构造。在过去的几十年里,得益于相关测试分析手段的不断发展,地球材料的流变学研究取得了许多实验突破,加深了人类对地壳和上地幔岩石变形行为的理解。本文对实验岩石变形装置的技术发展做了扼要的回顾,重点介绍了Paterson高温高压流变仪(HPT)。HPT是一台内部加热气体介质高温(可达～1500℃)高压(高达700MPa)三轴变形装置,与固态介质的Griggs装置相比,更能对温度、围压、差应力和应变进行高精度的测量,从而获得高质量的力学数据。选择不同的驱动系统,HPT可以在压缩、拉伸和扭转模式下进行各种类型的测试,如恒定应变速率,蠕变(恒定应力)和松弛实验等。利用该装置上的孔隙流体模块,还可以自动控制孔隙流体压力并测量进出样品孔隙流体的体积,从而测定实验变形过程中样品的体积变化。因此,HPT是研究矿物岩石的力学行为和物理性质的最佳装置。本文还对HPT在解决各种关键的地质与地球物理问题,如多相岩石的流变学和断裂力学、部分熔融的形成和萃取、脆-韧性转变、动态重结晶和晶格优选定向的发育,以及变形岩石的地震波性质等方面的应用进行了简要的总结。中国科学院广州地球化学研究所最近安装的HPT是目前中国唯一的一台同类仪器,为中国引入了地球科学领域的一项新的高技术,必然会对构造地质学和地球动力学实验研究产生积极的作用。 展开更多

关键词 实验岩石变形技术 流变学 大应变简单剪切 构造地质学 地球动力学

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华北克拉通破坏与岩石圈减薄 被引量：91

5

作者 嵇少丞 王茜 许志琴 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期174-193,共20页

古太古代(约4.0Ga)时地球上可能只有一个超级大陆,它的岩石圈厚度高达400km。在早元古代,这个超级大陆减薄、裂解成十几块,每块中心是太古宙岩石,边缘是元古宙岩石,且各块厚度不等(150～350km)。从元古宙之后这些被称之为稳定克拉通的... 古太古代(约4.0Ga)时地球上可能只有一个超级大陆,它的岩石圈厚度高达400km。在早元古代,这个超级大陆减薄、裂解成十几块,每块中心是太古宙岩石,边缘是元古宙岩石,且各块厚度不等(150～350km)。从元古宙之后这些被称之为稳定克拉通的大陆岩石圈就一直漂游在地幔软流圈之上。中国华北地块就是这些克拉通之一,与众不同的是它在中生代时遭受了第二次破坏,岩石圈厚度从古生代时的180～200km减少到现今的80～100km。本文作者从流变学的视角出发,围绕华北克拉通破坏和岩石圈减薄这一核心问题,从岩石圈厚度的定义、应变弱化及其机理、岩石圈减薄的时空不均一性、岩石圈减薄的构造模型、郯庐深大断裂的作用以及地幔热转流的效应等6个方面分别阐明一些自己的观点,希望能与华北克拉通研究的同行们讨论。 展开更多

关键词 华北克拉通 岩石圈减薄 流变学 应变弱化 郯庐断裂 地幔热转流

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部分熔融岩石流变学 被引量：11

6

作者 邵同宾 嵇少丞 王茜 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期851-869,共19页

本文系统地总结了静态与动态条件下部分熔融岩石中熔体的形态及其分布特征,着重阐述部分熔融对橄榄岩和花岗岩流变学性质的影响。众所周知,部分熔融不仅是造成地球的成分演化、形成层圈构造的重要过程,而且对深部地壳和上地幔的物理性质... 本文系统地总结了静态与动态条件下部分熔融岩石中熔体的形态及其分布特征,着重阐述部分熔融对橄榄岩和花岗岩流变学性质的影响。众所周知,部分熔融不仅是造成地球的成分演化、形成层圈构造的重要过程,而且对深部地壳和上地幔的物理性质(如,电导率、滞弹性、剪切波速度和渗透性等)皆具有重要的影响。尤其是,部分熔融岩石流变性的研究对于深刻理解地壳和岩石圈地幔之间的力学耦合、地幔对流,板块构造运移、造山作用、地壳隧道流等地质过程必不可少。在过去特别是近三十年来,该领域的实验和理论研究皆取得了长足的进步,加深了人们对部分熔融岩石流变学性质的理解,现已达成如下共识:在静态条件下,当橄榄岩中的熔体分数很小(<约2%)时,熔体主要局限于颗粒三连点或沿粒棱分布;随着熔体体积分数的增加,颗粒边界上的熔体膜也会逐渐增多。然而,在共轴挤压和简单剪切变形条件下,熔体大多数沿着与最大主应力呈15°～30°的小角度的伸展剪切带分布。只要熔体的体积分数不大(约5%),绝大多数颗粒边界并没有被熔体润湿,部分熔融只会导致中等程度的流变弱化效应。但是,随着熔体含量的增加,地幔岩流变强度的弱化效应会渐趋强烈,变形最终导致固—熔体的彼此分离(岩浆萃取)。 展开更多

关键词 部分熔融 熔体形态与分布 二面角 流变学 大应变剪切 地球动力学

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Carrara大理岩高温高压变形实验研究 被引量：5

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作者 宋茂双 邵同宾 +2 位作者 李建峰 嵇少丞 王茜 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期589-596,共8页

利用高精度的Paterson高温高压流变仪对Carrara大理岩在高温（873-1173K）高压（-300MPa）以及约10-6-10-3s-1应变速率下进行了三轴压缩变形实验。结果表明,在等应变速率条件下,其强度随着温度的升高而降低;在等温和等压条件下,其强度... 利用高精度的Paterson高温高压流变仪对Carrara大理岩在高温（873-1173K）高压（-300MPa）以及约10-6-10-3s-1应变速率下进行了三轴压缩变形实验。结果表明,在等应变速率条件下,其强度随着温度的升高而降低;在等温和等压条件下,其强度随着应变速率的增加先快速增加而后缓慢增加。在应变速率对差应力的双对数投图中,我们发现随着温度的升高拟合直线的斜率减小,并且在873K和高应变速率时973K温度下Carrara大理岩的流变本构方程服从指数律变化关系;而在高温（1073K和1173K）和973K低应变速率条件下Carrara大理岩的应力指数n为5.3-7.7,且服从幂次律变化关系。因此,Carrara大理岩在本研究的实验条件下主要有两种变形机制,一种是用指数律表示的高应力变形机制;另一种是用幂次律表示的中等应力变形机制。 展开更多

关键词 Carrara大理岩 高温高压 三轴压缩变形 流变学 地球动力学

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云南高黎贡山典型斜长角闪岩地震波速、各向异性及其晶格优选定向的研究 被引量：3

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作者 嵇少丞 道林克祯 +3 位作者 邵同宾 赵卫华 近藤洋裕 王红才 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期769-780,共12页

斜长角闪岩和角闪岩相变质岩石是大陆中—下地壳、岛弧深部地壳以及俯冲大洋地壳中最重要的组成岩石之一,查明目前地壳中斜长角闪岩的体积含量、空间分布及其应变状态对于深入研究大陆地壳的形成与演化过程极其重要。笔者等实验测量了... 斜长角闪岩和角闪岩相变质岩石是大陆中—下地壳、岛弧深部地壳以及俯冲大洋地壳中最重要的组成岩石之一,查明目前地壳中斜长角闪岩的体积含量、空间分布及其应变状态对于深入研究大陆地壳的形成与演化过程极其重要。笔者等实验测量了云南高黎贡韧性剪切带典型变形斜长角闪岩7个关键性方向上的地震(P和S波)波速随静水围压(0～600MPa)的变化规律,并利用电子背散射衍射(EBSD)技术测定了主要造岩矿物角闪石、斜长石和石英的晶格优选方位,查清斜长角闪岩中地震波速各向异性与剪切波分裂的成因,确定斜长角闪岩中有限应变椭球与波速椭球的对应关系,为今后利用原地地震波速的各向异性调查地壳深部区域构造应变场提供必要的实验和理论基础。 展开更多

关键词 斜长角闪岩 地震波速 各向异性 晶格优选定向 有限应变 高黎贡山

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岫玉的地震波速、各向异性、弹性力学性质及其构造地质意义

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作者 王茜 邵同宾 +4 位作者 嵇少丞 道林克祯 近藤洋裕 龙长兴 孙圣思 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期12-26,共15页

为了研究水化岩石圈地幔和地幔楔的地震波速、各向异性及其与蛇纹石化程度及应变状态的关系,作者实验测量了8块叶蛇纹岩（采自辽宁的岫玉）标本在不同构造主方向（X, Y和Z）上的纵、横波速度随围压（0~600 MPa）的变化规律,详细研究了... 为了研究水化岩石圈地幔和地幔楔的地震波速、各向异性及其与蛇纹石化程度及应变状态的关系,作者实验测量了8块叶蛇纹岩（采自辽宁的岫玉）标本在不同构造主方向（X, Y和Z）上的纵、横波速度随围压（0~600 MPa）的变化规律,详细研究了叶蛇纹石在塑性变形过程中通过（001）[010]位错滑移形成很强的晶格优选定向和高达21%的纵波速度各向异性与24%的剪切波分裂的特征,发现高温叶蛇纹岩与低温利蛇纹岩具有截然不同的地震波性质,例如,在围压600 MPa 下,高温叶蛇纹岩的 Vp=6.73 km/s、Vs=3.74 km/s, Vp/Vs=1.80,而低温利蛇纹岩的Vp=5.10 km/s、Vs=2.32 km/s, Vp/Vs=2.20。前人利用低温蛇纹石化橄榄岩的波速数据解释温度高于300℃的水化地幔楔和岩石圈地幔的地震波速不可避免地要低估研究区域内蛇纹石化的程度和水含量。本研究查明叶蛇纹岩的地震波性质及其各向异性特征亦为解释全球大洋板块俯冲带乃至青藏高原地区的剪切波分裂资料提供了新的思路。 展开更多

关键词 岫玉 叶蛇纹岩 地震波速 各向异性 剪切波分裂 板块俯冲带 青藏高原

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新疆榆树沟麻粒岩-橄榄岩地体：南天山北缘出露地表的古生代大陆壳-幔过渡带 被引量：5

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作者 嵇少丞 王茜 +5 位作者 邵同宾 孙圣思 李阿伟 道林克祯 近藤洋裕 李建峰 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期473-494,共22页

对于大陆造山带内部的超基性岩体,除了蛇绿岩成因之外还有其他或许更为合理的解释。例如,位于新疆托克逊库米什地区南天山北缘的榆树沟麻粒岩和橄榄岩分别代表早古生代时塔里木板块北部大陆地壳莫霍面附近的下地壳底部与上地幔顶部的岩... 对于大陆造山带内部的超基性岩体,除了蛇绿岩成因之外还有其他或许更为合理的解释。例如,位于新疆托克逊库米什地区南天山北缘的榆树沟麻粒岩和橄榄岩分别代表早古生代时塔里木板块北部大陆地壳莫霍面附近的下地壳底部与上地幔顶部的岩石,由于应变的局部化,被剪切分割成两个透镜状冲断岩片,顺着切割整个地壳直达上地幔顶部的韧性剪切带被挤出,最终呈固态挤侵到中地壳内绿片岩-低角闪岩相的变沉积岩(构造片岩、长英质糜棱岩)之中。最后,两个构造透镜体被剪切叠合到一起。榆树沟麻粒岩-橄榄岩地体为研究塔里木板块北部大陆地壳古莫霍面及其附近的岩石流变学与地球物理性质提供了一个十分难得的研究基地,因为大陆古莫霍面很少直接出露地表。榆树沟麻粒岩-橄榄岩组合的地体的大地构造意义与蛇绿岩所代表的截然不同。 展开更多

关键词 大陆莫霍面 壳-幔过渡带 构造挤出体 麻粒岩-橄榄岩地体 新疆榆树沟 天山

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Carrara大理岩在轴向压缩实验过程中的显微构造特征及变形机制研究 被引量：4

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作者 张桂男 宋茂双 +3 位作者 李建峰 邵同宾 嵇少丞 王浩 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期786-797,共12页

为了研究大理岩在变形过程中显微构造特征的演化及其主导变形机制,本文以利用Paterson气体介质高温高压流变仪轴向压缩模块在一定温度(600～900℃)、围压(～300 MPa)和应变速率(5.92×10^(-3)~1.04×10^(-5) s^(-1))条件下施加... 为了研究大理岩在变形过程中显微构造特征的演化及其主导变形机制,本文以利用Paterson气体介质高温高压流变仪轴向压缩模块在一定温度(600～900℃)、围压(～300 MPa)和应变速率(5.92×10^(-3)~1.04×10^(-5) s^(-1))条件下施加不同应变量(2%～25.8%)的Carrara大理岩实验变形样品为研究对象,利用光学显微镜对变形前后Carrara大理岩的显微构造特征进行系统的观察和对比分析。观察发现本研究实验条件下样品发育机械双晶、波状消光、颗粒细化等显微构造特征,表明变形过程中激活的塑性变形机制包括双晶滑移、位错蠕变和动态重结晶等。通过统计动态重结晶方解石颗粒的粒度,结合前人的实验研究结果,厘定了方解石颗粒边界迁移动态重结晶古应力计和亚颗粒旋转动态重结晶古应力计。对比不同应变量和温度条件下变形样品的显微构造特征,发现方解石的显微构造特征随着应变量的增加和温度的升高不断发生变化,暗示着主导Carrara大理岩塑性变形的微观变形机制也发生了相应的改变,为力学数据拟合时应力指数n的变化提供了合理的解释。此外, Carrara大理岩在高温条件下也会发生双晶滑移,在应变量和应力相同的情况下,双晶厚度随温度的升高而增加。 展开更多

关键词 Carrara大理岩 轴向压缩 高温高压 显微构造特征 变形机制

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岩石圈的流变性与大陆动力学的科学基础 被引量：6

12

作者 嵇少丞 黎乐 许志琴 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期159-181,共23页

地球是一动态系统,其各层圈的构造运动归根究底就是多矿物复合岩石及其中各主要造岩矿物在变化的物理条件(例如,温度、围压、差应力、应变速率、应变方式等)下和化学环境(例如,氧逸度和水含量)中的形变。岩石流变学是一门研究岩石力学... 地球是一动态系统,其各层圈的构造运动归根究底就是多矿物复合岩石及其中各主要造岩矿物在变化的物理条件(例如,温度、围压、差应力、应变速率、应变方式等)下和化学环境(例如,氧逸度和水含量)中的形变。岩石流变学是一门研究岩石力学性质和变形行为的科学,现已成为定量大陆动力学和构造地质学发展的一个瓶颈,超越这个瓶颈,学科才能大踏步前进。本文对过去四十年来岩石流变学的实验和韧性变形域内古应力研究成果做了简明扼要的总结,特别关注尚存的问题与急需克服的困难。强调运用现代材料学、地球物理学和地球化学的新理论和新方法,改进与完善高温高压实验设备,提高其力学测量的灵敏度和准确度。而且必须采用大应变的实验途径解决稳态蠕变与稳态显微构造的问题,保证实验所获流动律外延至自然界的合理性与稳定性。鼓励那些有坚实积累、开阔视野和科学思维的青年学者,开拓进取,在岩石圈流变学与大陆动力学领域做出经得起时间淘洗、实践检验的原创性成果来。 展开更多

关键词 流变学 构造地质学 地球动力学 实验岩石变形 岩石与矿物变形机理

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关于基岩山坡上的暴雨流冲刷坑被误认为驮兽蹄窝的讨论 被引量：1

13

作者 嵇少丞 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1039-1052,共14页

山脉的隆升与夷平无不与地表岩石的风化剥蚀密切相关,暴雨冲刷作用对山区岩石的风化剥蚀至关重要。雨水顺着倾斜的山坡迅速汇聚,形成湍急洪流,冲携山坡上的砂砾与小石块,对石坡上原先小幅度的洼凹之地或薄弱部位进行机械性磨蚀与化学溶... 山脉的隆升与夷平无不与地表岩石的风化剥蚀密切相关,暴雨冲刷作用对山区岩石的风化剥蚀至关重要。雨水顺着倾斜的山坡迅速汇聚,形成湍急洪流,冲携山坡上的砂砾与小石块,对石坡上原先小幅度的洼凹之地或薄弱部位进行机械性磨蚀与化学溶蚀,上述地质过程不断重复,逐渐形成山坡壶穴。美国加州华斯克巨岩公园、澳大利亚中部大红山以及中国北京西山的山坡壶穴都是暴雨流壶穴的典型例子。可惜过去一段时间里北京西山地区的山坡壶穴被误认为是"京西古道上骡马驴踩出来的蹄坑",这样解释的前提条件是在数百年间、数以万计的骡马驴不断地踩进同一处、且不断加深的石头蹄坑。动物行为学研究表明,马之类的动物在行走过程中会本能地躲避踩进较深(≥5~10 cm)的洼坑或水坑,以防扭伤蹄腕或折断腿骨。世界上著名的铺石古道上只见车辙痕不见马蹄坑,亦是有力的证明。 展开更多

关键词 山坡壶穴 暴雨流冲刷 北京西山 蹄窝

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