“冰臼”“壶穴”“风坑”“岩臼”“锅穴”成因的直观流体力学模型释疑（下）

吴砺

                     “冰臼”“壶穴”“风坑”“岩臼”“锅穴”成因的直观流体力学

                                                                                           模型释疑（下）

                     （三）

我无意作为一个外行参加这样争论。但是，我对此前的我自己“包裹”假设动摇了：河道中“壶穴”怎么解释，除非是火山熔岩将以前旧河道中大石头包住形成的？问题河道中大石头并不一定比火山熔岩软啊，再说那有那么多地方火山熔岩？

我突然觉得，我应当应用现代流体力学软件去推导建立“壶穴”产生模型。我在毛劲乔先生的“顺直河道采沙坑水流的三维数值模拟”

（A辑第18卷第5期2003年9月水动力学研究与进展）找到了灵感。请看毛劲乔先生中一个附图：

                              

这是矩形采沙坑纵向速度矢量场。它表明顺直河道采沙坑中的水流顺时针旋转……

那么平坦基岩溪道中“壶穴”中水流，也一定会被上方快速通过溪流带动，沿溪流方向在“壶穴”内部顺时针旋转，带动“壶穴”中沙子或小石子产生向下磨研“壶底”……

同时，由于“壶穴”上方水流在溪道横断面上速度不一，靠溪流中央速度快，“壶穴”两侧水流速度不一样，必然带动 “壶穴”内部的水旋转：如果我们顺着溪流方向看，溪流中央左侧“壶穴”会逆时针旋转，溪流中央右侧“壶穴”内部会顺时针旋转----这横向和纵向水旋转合成出向下旋转的磨研力，这样我们就解释了大面积平坦花岗岩河底、溪底、还有海边海底为什么产生轴对称“壶穴”或“锅穴”……见图1和图２的原理示意图：

   这可能是人类第一次这样用流体力学模型解释“壶穴”或“锅穴”进成的机理。

这里我们设前提：

1.“苍蝇不盯无缝的鸡蛋”，“壶穴”或“锅穴”产生的基岩上一定先有小气洞或空洞或小块较软包裹物，或节理点的裂隙。事实上我们会看到大面积花岗岩山体上常有鸡蛋大小空洞。有这样缺陷，数万年水流，就会以我们难以想象耐心研磨出直径半米到一两米“壶穴”或“锅穴”；

2. 这需要整片基岩，“壶穴”或“锅穴”才会完整；

3. 水流流速要快，才能产生足够磨削力；

４. “壶穴”或“锅穴”深到一两米，磨削力会变弱；

我认为，这与 传统“冰臼”想象模型相反，高处的落下水流不可能产生轴对称“冰臼”“壶穴”或“锅穴”-----这像让李逵绣花一样，“冰臼”“壶穴”或“锅穴”形成是要水的沉静和耐心。

我认为山顶上的“风坑”“岩臼”形成原理同上一样----“风坑”“岩臼”多是风口山顶碱性大理石上：先是大片花岗石山顶有若干天生鸡蛋大小空洞或气泡洞，高速风吹动小空洞中砂粒打磨扩大空腔，落下雨水空腔加速空洞中风化；水干后，高速风吹动小空洞中砂粒继续打磨扩大空腔，直至我们看到“风坑”“岩臼”尺寸……

吴砺

2018.10.31