李澤岡環帶:自動藝術

大自然是一位奇妙的畫家

詹姆斯·聖約翰 Flickr (CC BY 2.0)

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。


幾年前的一天,卡蘭·本特利在推特上釋出了這條訊息: 

今天你能看到的最棒的李澤岡環帶在這裡 http://bit.ly/fgzbBO 和這裡 http://bit.ly/gFjQja.

我完全不知道李澤岡環帶是什麼,但如果卡蘭說這是最好的,那肯定很棒。所以我點選進去了。你也試試。去吧。


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令人驚歎,不是嗎?對我來說,就像小燈泡“閃爍”了一下,因為我發現自己花了很多時間在李澤岡環帶的包圍中。它遍佈亞利桑那州北部的砂岩,我們過去常常在書店裡出售一些,比如杯墊和書擋之類的。它被宣傳為“圖紋砂岩”。這些圖案非常漂亮。當我在銀杏化石森林州立公園附近的岩石商店看到成堆的杯墊時,我突然感到一陣強烈的懷舊感,買了一些。真可愛!

Image shows a round coaster on a black wood background. It's variations of brown, russet, and tan. It looks like someone's painted a mountainous desert landscape complete with foothills on it, but it's all natural.

我一塊可愛的李澤岡環帶砂岩杯墊。圖片來源:達娜·亨特

 

現在我知道是什麼造成了這些令人難以置信的圖案。嗯,算是吧。我們還沒有完全弄清楚導致李澤岡環帶形成的過程。這裡說的“我們”,不是指我和我的貓,雖然我們倆都不太明白。不,整個科學界仍在為其中的細節而集體撓頭。但我們已經有了一些大致的瞭解。這並非完全是個謎,只是那種讓科學家們快樂和忙碌的謎團之一。

與此同時,我們可以欣賞這些美麗的成果。想象一下,當我在谷歌搜尋李澤岡環帶時,竟然被引導到了布萊恩·羅曼斯自己的部落格,以及這張絕美的野外照片,我有多麼高興。你真的必須點選看看。

我在青少年時期像那樣在岩石上馳騁,那是壯麗的侏羅紀砂岩,由古代沙丘形成。我原以為那些漂亮的條紋顏色,所有黃色、淡紫色、紅色和深棕色,都是一開始就形成的。但不是!那是後來才出現的。首先,你有沙丘,然後你有砂岩,然後地下水來了,溶解了所有那些可愛的富鐵礦物,如赤鐵礦,並將其沉澱出來。

然後,經過多年的時間和普遍的乾燥,你會得到像上面那樣具有狂野圖案的地層,然後有人來開採它們,用於製作像這樣的東西

Image is similar to the coaster above, but the patterns are more like rolling desert dunes than mountains.

另一塊由大自然藝術化的可愛杯墊。圖片來源:達娜·亨特

李澤岡環帶不僅僅出現在砂岩中。它也可能發生在凝灰岩中,甚至人造物中,如石灰砂漿(但僅限於羅馬配方且已老化14年及以上的)。所有需要的只是具有適當孔隙率的東西。弗雷德里克·費迪南德·龍格在1855年首次在吸墨紙上注意到這種現象——他被他的“自繪圖片”所吸引,為此寫了一本書。但他未能引起轟動,所以四十一年後,拉斐爾·李澤岡擺弄攝影化學品時重新發現了它們。在一次導致發現的美妙科學事故中,他將一滴硝酸銀晶體滴到凝膠上,看到了同心環的形成。他沒有把爛攤子扔掉,而是寫了關於它的論文。

在自然界中,事物不像他的同心環那樣整齊。李澤岡環帶當然以帶狀形式出現,但也以環狀、螺旋狀和球狀出現,方向各異,較新的組會切割甚至有時溶解較舊的組。

關於這些環帶,最令人著迷的事情之一是它們是透過自組織過程形成的:它們的圖案不需要模板。它們不是由生物控制的。它們只是自然發生。所有這些美麗、藝術的複雜性都是簡單的、無意識的過程的結果。我發現這令人著迷。物理學、化學和地質學結合起來形成如此圖案的力量令人驚歎。

美妙的世界,不是嗎?

 

參考文獻: 

“李澤岡環帶。”  詹姆斯·聖約翰,俄亥俄州立大學紐瓦克分校

“李澤岡環。”  吉爾曼·圖姆斯

“傳統石灰砂漿碳化過程中的李澤岡圖案發展。” 羅德里格斯-納瓦羅等人,《皇家學會學報》,2002年

“‘李澤岡環’簡史。”  In Silico有限公司

 

此帖子的一個版本最初出現在 En Tequila Es Verdad 網站。

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