A leglenyűgözőbb építészeti jellegzetességek néhányát nem építészek építik, vagy a művészek készítik. A Bryce-kanyontól a közép-európai Elbe homokkő-hegységig a homokkő ívek, alkotók és oszlopok világszerte feltűnően hasonlítanak az ember alkotta építészet ugyanazon jellemzőire. Szóval, hogyan csinálja a természet?
kapcsolodo tartalom
- Milyen lehetőségek vannak arra, hogy a föld eltűnjön a lábad alatt?
A tegnap közzétett tanulmány, a Nature Geosciences, arra utal, hogy a stressz és az erózió visszacsatolási ciklusa lehet a természetes csodák mögött.
A Cseh Köztársaságból származó kutatók egy csoportja szerint az erózió fokozatosan eltávolítja a homok szemcséit, a szikla súlyát a többi szemre helyezve, és szorosabb összekapcsolódást okozva. Ahogy a szemek kiszivárognak, a súly egyenetlenül eltolódik, és a nagyobb súlyt vagy gravitációs stresszt viselő területeken a szemeket nehezebben lehet lebontani - az ívek, alkohák és oszlopok mögött hagyva az emberi turisták csodálhatják őket.
A tudósok először több mint 150 évvel ezelőtt kezdték el leírni és osztályozni ezeket a természetes építészeti jellemzőket, ám a modern tudósok elméletei arról is, hogy a homokkő ívek és oszlopok miként alakulnak ki, meglehetősen eltérőek. Például egyes geológusok a Colorado-fennsíkon lévő íveknek tulajdonítják a szikla alapjának aláásását, míg mások szerint a szikla törése okozta őket.
Hasonlóképpen, egyes tudósok azzal érvelnek, hogy az erózióval faragott barlangoszlopok a venezuelai barlangokban, mások rámutatnak az erózióra, hogy mindent elmossanak, kivéve azokat a gabonaféléket, amelyek összeragaszkodtak, miután a lágy kőzetekbe beszivárgó folyadék ujjaiba áztak. A legtöbb magyarázat a terepi megfigyeléseken és a kőzetminták mikroszkóp alatt végzett vizsgálatán alapul, és az elméletek lokalizációnként változnak. Senki sem jött létre olyan alapvető mechanizmussal, amely általában illeszkedik az egyes forgatókönyvekhez.
Finom boltív hátulról nézve naplementekor, Arches Nemzeti Park, Utah, USA. (Fotó: Michael Atman) 
Dupla O-bolt vihar előtt az Ördögkertben, Arches Nemzeti Park, Utah, USA. (Fotó: Michael Atman) 
Pravcicka Brana Arch, a homokkő építészet ikonikus példája a cseh svájci nemzeti parkban, a Cseh Köztársaságban. (Fotó: Vaclav Sojka) 
Finom arch, Arches Nemzeti Park, Utah, USA. (Fotó: Jaroslav Soukup) 
Barlangoszlopok a Charles Brewer barlangrendszer Cueva Colibri-jén, Venezuela. (Fénykép: Libor Lanik) A cseh csapat más megközelítést akart alkalmazni. Miközben terepmunkát végeztek a cseh krétakori medencében lévő Strelec kőbányában, észrevették, hogy a kis boltívek és oszlopok - legfeljebb kb. 2 láb magasak - csupán homokkőből készültek, csupán hónapok vagy évek alatt, nem pedig a nagy geológiai építészethez kapcsolódó évezredes skáláknál. .
"Világos volt, hogy a felelős folyamatok jelenleg a kőbányában működnek, és így a folyamatok potenciálisan elkülöníthetők és magyarázhatók" - mondja Jiri Bruthans, a prágai Károly Egyetem geológusa és a tanulmány társszerzője.
Miért nem próbálja meg ezeket a tereprendeket a laboratóriumban elkészíteni? Bruthans és kollégái azzal kezdték megfigyelni, hogy a homokkő hogyan viselkedik stressz alatt. Vágtak homokkőkockákat a Strelec kőbányából, merítették őket vízbe, és függőleges erővel hajtották végre a kocka tetejét, hogy szimulálják azt a stresszt, amelyet a kőben lévő homok szemét a fölöttük lévő sziklák éreznek.
Függőleges feszültség nélkül a kockák fokozatosan szétestek egyes szemcsékké. Ezzel szemben a növekvő függőleges feszültség alatt a kocka fokozatosan pazarlott egy homokóra alakú oszlopra. Nézze meg magad a videóban, amelyet a szerzők készítettek a cikk kiegészítésére:
Kritikus szempontból a Strelec homokköve nem tartalmaz olyan cementáló ásványokat, amelyek elősegítik a homokrészecskék kötődését. Ehelyett a szerzők úgy találták, hogy a homokkőre gyakorolt stressz az ásványi anyagok összekapcsolódását és egymáshoz tartását eredményezi.
A cseh csapat kidolgozott egy mechanizmust, amely megmagyarázza az oszlopok kialakulását, és a numerikus modellezés megerősítette gyanújukat. Alapvetően a homokkőtömbön belüli terhelés egyenetlenül hordozódik, egyes homokkőszemcsék nagyobb tömegűek, mint mások. A víz könnyen beszivároghat a szikla pórusaiba - a szemcsék közötti térbe - és lebonthatja a homokdarabokat, ám azokat a szemüket, amelyek nagyobb hányadot hordoznak, nehezebb eltávolítani.
Gondoljon rá, mint egy száraz téglafal. "Könnyű kihúzni a téglát a fal tetejéről, de nehéz meghúzni az alját, mivel meg van rakodva" - mondja Bruthans. Ahogy a víz elhúzza a homok szemcséit, egyre kevesebb szem visel nagyobb hányadot és a szemcsék közötti feszültség növekszik, szorosabban kötődve egymáshoz és ellenállóbbá téve az eróziót.
Néhány homokkő azonban tartalmaz cementáló szereket. A kutatók tehát a Cseh Köztársaságból, Venezuelából és az Egyesült Államokból származó cementált homokkőből vették mintát. Ha ezeket a cementált kockákat sónak és fagyos időjárásnak teszik ki, akkor a homokóra oszlopok súlyozásakor is előálltak, és a kirakodott kockák négyszer gyorsabban szétestek. A cementáló anyagok erózióval feloldódnak, és így a cementált kockák ugyanolyan feszültségi erőknek vannak kitéve, amikor a nem rögzített kockák játszanak.
Az erózió nyilvánvalóan különféle formákban is előfordulhat. A kutatók tehát a csapadékot és az áramló vizet szimulálták a laboratóriumban, hogy meghatározzák, lehet-e más hatása. A terhelt kockák minden esetben jobban ellenálltak az eróziónak, mint a kirakodott kockák, jelezve, hogy a stressz volt a kulcstényező.
A kutatók „boltívszerű sziklaablakot” hoztak létre azzal, hogy egy homokkövet műanyag hengerrel kötöttek, és mesterséges „töréseket” vágtak a sziklaba. A vízbe merítés gyors formálást eredményezett egy viszonylag stabil gyűrű alakúvá. (Fotók: Michal Filppi) Az oszlopokon túl a kutatók íveket és alkohókat is megkíséreltek készíteni a laboratóriumban. Megállapították, hogy a kőzet alakja a homokkő kezdetben kitett darabjának geometriájától függ. A kis, középső vízszintes repedéssel rendelkező kockák íveket hoztak létre. A kockákba történő részleges vízszintes vágások az alkóvák. És úgy tűnik, hogy a függőleges repedések elősegítik a függőleges oszlopok vagy oszlopok létrehozását. Ugyanakkor a különféle eróziós folyamatok ugyanazt a formát eredményezhetik, ha hasonló kőzetekkel indulnak.
A laboratóriumban egy szabadon álló boltív jött létre a betöltött homokkőtömb részleges merítésével, egy kis nyílással az alap közelében. Az idő múlásával a nyílás szélesebbé vált, és áthatolt a homokkő blokkjában, így ív lett. (Fotó: Marek Janáč, Vesmir.cz) Ennek fényében a szerzők árnyaltabb magyarázatot kérnek arra, hogy az ívek és oszlopok miként alakulnak ki homokkőben. „Nem szabad azt mondanunk, hogy az alapanyagok eróziója vagy időjárása faragta a formákat, mivel a formákat a stresszmező adta. Az eróziós folyamatok csupán a stressz által szabályozott eszközök ”- magyarázza Bruthans.
Az, hogy egy ilyen egyszerű mechanizmus ilyen gyönyörű szerkezeteket hozhat létre, ellentmond az emberi szemléletünknek arról, hogy mi történik a művészetbe vagy az építészetbe, ami esztétikai szempontból kellemes. "A tökéletes alakzatok létrehozásához nincs szüksége intelligenciára vagy tervezésre" - mondja Bruthans. Valójában „a természettel szemben az ellenkezője igaz. A legtökéletesebb dolgokat egyszerű mechanizmusok készítik. ”
