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雨痕的室内模拟实验~ 精选

已有 10562 次阅读 2013-11-17 18:30 |个人分类:科普短文|系统分类:科普集锦| 实验, 地质, 模拟, 沉积学, 雨痕

这两天的“雨痕之争”的一个焦点是雨滴到底能不能再沉积物表面打出凹坑,科学网上的好几位老师都在相关博文的评论中提出了质疑。为何不做个试验模拟一下呢?于是俺利用我们工作室(化石修理室)里现有的材料和工具,做了一个小实验,步骤如下:

(1)沉积物的制作,选用的前段时间切割岩石留下来的粉末,但量不够,又加了些二氧化硅粉末,如下图所示,下面棕色的是岩石粉末,上面白色的是二氧化硅。


(2)将粉末搅拌均匀,加水。


(3)加水的同时用细棒不停地搅拌,直到形成泥浆。雨痕是雨滴打在尚未固结的软泥(泥浆)上形成的凹坑,如果沉积物已固结变硬,确实在表面难打出凹坑(下文有介绍)。


(4)雨滴的制作。用的是切割岩石时加水防尘的小装置,很简单,和医院打点滴一个原理,不过下面的细管和针头去掉了。“雨滴”距离沉积物表面的距离大概40 cm,并调整皮管上的小轮子,使“雨滴”缓慢滴下。




装置全部准备好了,接下来就是见证奇迹的时刻~~



“雨滴”下落时移动下面的泥浆,这样可以防止多个“雨滴”打在一个位置而出现“水滴石穿”的可能,同时又能出现多个“雨痕”。




还有老师质疑那些凹坑是不是沉积物中的气体排出时造成的,还用上面的这一小盒泥浆来模拟沉积物中气体排出时的现象。

方法也很简单,用细棒搅动泥浆,使空气混入进去,然后晃动小盒使泥浆表面平整。接下来就会看到有少量气泡从泥浆中冒出。


气泡似乎有点少,再加点材料,用一块1 cm左右的草酸颗粒投入泥浆中,并搅拌均匀。


接下来由于草酸和泥浆中的钙质成分反应,大量的气泡冒出

可以看出,气泡冒出形成的凹坑普遍很小,最大也不过2 mm左右,凹坑相对较深,形状为规则的圆形,而且凹坑边缘无明显的凸出泥浆表面的“环形山”构造。

是不是泥浆中的气体太少了啊?接下来再改进一下。用注射器接上细软管作为泥浆中的气体来源。


将注射器中的气体缓慢压出,现象如下

气泡破裂后在泥浆表面形成的构造,像泥火山一样,和蚁穴的洞口结构也很像。



另外一个质疑,为什么雨痕在很近的距离内,有的地方有,有的地方没有?这个应该和沉积物的固结程度有关系,如下图,将上面用的泥浆再稀释一点,变成泥水,雨滴打上去会形成凹坑,但很快就被周围的流动性较强的泥水填满了,片刻之后几乎看不到凹坑的痕迹。如果沉积物再稀释的话,凹坑更不明显。



如果沉积物固结变硬的话,雨滴打在上面的痕迹也不明显(力量不够了),下图是泥浆中的水分慢慢变少,雨滴打在上面的痕迹,可以看到已经没有打在泥浆中的明显了。


泥浆中的水分进一步减少,泥浆已经开始固结,雨滴打在上面的痕迹就更弱了。


还有一个,关于外来石块的砸痕,在室内不太好模拟,感兴趣的老师可以去郊外泥质基底的水坑边缘,往坑边缘未固结的泥巴中扔几块石子看看现象。

下面是用1厘米大小的贝壳化石砸在泥浆中的痕迹,与雨滴打上去的区别还是很明显的。


贝壳倾斜砸入。




不知上面的模拟实验结果能不能让各位对雨痕提出质疑的老师满意?


最后的最后,再来欣赏一下上述材料和工具周边的化石们。。。(都是三叶虫)




https://blog.sciencenet.cn/blog-688503-742525.html

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