Войти
Ребенок ударяет молотком по камню в парке Звенящих камней, штат Пенсильвания, чтобы генерируют характерный звук колокола. Звенящие камни, также известные как звонкие камни или литофонические породы, - это камни, которые при ударе резонируют как колокол, например Музыкальные камни Скиддо в английском Озерном крае ; камни в парке Рингинг-Рокс, в Верхнем Черном Эдди, округе Бакс, Пенсильвания ; Звенящие скалы Киандры, Новый Южный Уэльс ; и хребет Белл-Рок в Западной Австралии. Звенящие камни используются в идиофонических музыкальных инструментах, называемых литофонах.
Несколько ранних ученых заинтересовался звенящими скалами; однако никто не смог сформулировать достоверную теорию кольцевой способности скал или образования валунных полей.
Эдгар Т. Уэрри (1885–1982), минералог и ботаник, заинтересовался кольцевыми камнями во время преподавания в Университете Лихай. Уэрри предположил, что звон возник из-за текстуры диабазовых пород и что они поддерживаются другими породами. Он определил валунные поля как разновидность felsenmeer.
. На 13-м ежегодном собрании Исторического общества Бакс в июне 1900 года Чарльз Лаубах, известный местный геолог и натуралист, описал геологию диабазовых «ловушек» подоконников со ссылкой на такие места, как Бриджтон, Каменный сад и др.
Бенджамин Франклин Факенталь (1851–1941), местный промышленник и попечитель из Колледжа Франклина и Маршалла заинтересовался звенящими скалами. Хотя Факенталь не был профессиональным геологом, он провел обширные наблюдения на всех валунных полях.
В 1965 году геолог Ричард Фаас из Колледжа Лафайет взял несколько камней обратно в свою лабораторию для тестирования.. Он обнаружил, что когда камни ударялись, они создавали серию тонов на частотах ниже, чем человеческое ухо может слышать. Слышимый звук возникает только потому, что эти тона взаимодействуют друг с другом. Хотя эксперименты Фааса объяснили природу тонов, они не определили конкретный физический механизм в породе, из-за которого они возникли.
Места нескольких известных полей кольцевых валунов оливин-диабаза Хотя в районе Пенсильвания / Нью-Джерси было обнаружено более десятка полей кольцевых диабазовых валунов, большинство из них либо находятся в частной собственности, либо были уничтожены городской застройкой.. К северу от Филадельфии есть три участка, которые легко доступны для публики: парк округа Рингинг-Рокс, Каменный сад и парк Рингинг-Хилл.
Парк округа Рингинг-Рокс - парк округа Бакс в Верхнем Черном Эдди. Первоначально земля была приобретена семьей Пенн у ленапе (Делавэр ) посредством печально известной пешеходной покупки 1737 года. Неясно, кто выдал первоначальный земельный ордер на территорию, которая сейчас покрыта парком округа Рингинг-Рокс. На карте собственности округа Бакс 1850 года владельцем является Тунис Липпинкотт; однако под этим именем нет гарантийного листинга. Самое раннее опубликованное описание поля валунов Бриджтауна находится в Дэвисе в 1876 году. Поле валунов площадью семь акров было куплено в 1895 году Абелем Б. Харингом, президентом Union National Bank в Frenchtown, New Джерси. Видимо, Харинг хотел защитить кольцевые породы от разработки и даже отказался от предложения производителя бельгийских блоков на право добывать камни. 22 августа 1918 года земля, на которой находится Бриджтон-Боулдер-Филд, была подарена Харингом Историческому обществу округа Бакс. Грант включал 7 акров 8,08 жердей земли. Право проезда было предоставлено Джоном О. Макинти для доступа в парк. Позже земля была передана округу Бакс и использовалась как окружной парк. Дополнительные земельные приобретения увеличили размер парка до 129 акров.
Открытка, изображающая сцену из парка Рингинг-Хилл. Парк Рингинг-Хилл расположен в трех милях к северо-востоку от Поттстауна, Пенсильвания в округе Монтгомери. Поле валунов было впервые обнаружено в 1742 году, когда была перерезана дорога между Поттстауном и Нью-Гозенхоппеном (Пеннсбург ). В 1894 году была зарегистрирована компания Ringing Rocks Electric Railway Company, чтобы купить удаленный Ringing Hill для парка развлечений и предоставить троллейбус (1894-1932). На момент создания парк находился примерно в 2 милях (3,2 км) от города. Парк был куплен в 1932 году Вальтером Дж. Вольфом и использовался как парк развлечений и каток. 1 сентября 1957 года парк был продан пожарной компании Ringing Hill.
Каменный сад, самый большой из трех публичных полей кольцевых валунов, расположен на северо-западе. склон горы Хейкок в округе Бакс, штат Пенсильвания, недалеко от Баксвилла. На самом деле сад представляет собой серию разрозненных валунных полей, которые простираются почти на полмили и образовались там, где у подножия горы вырастает оливин диабаз. Участок не застроен и доступен по пешеходной тропе , которая ведет от парковки PA Game Lands на Стоуни-Гарден-роуд. Он был приобретен Содружеством Пенсильвании примерно в 1920 году как часть территории PA Game Lands Tract # 157, которая охватывает гору Хейкок.
Поля звенящих валунов были популярными местами для отдыха. собрания местного исторического общества Баквампуна. Два ежегодных собрания проводились в Бриджитоне (в 1893 и 1898 гг.) И одно в Каменном саду (в 1890 г.). Историческое общество округа Бакс также провело собрание в Бриджитоне в 1919 году, через год после того, как они приобрели собственность.
На третьем ежегодном собрании BHS в июне 1890 года местный врач Джон Дж. Отт из Плезант Вэлли, выступил с музыкальным представлением, используя валуны, взятые из поля валунов Каменного сада. Предложение о постройке литофона было сделано историком Уильямом Дж. Баком. Камни весили приблизительно 200 фунтов (91 кг) каждая, и, по всей видимости, Отт смог изменить их звук, слегка расколов валуны. Он сыграл несколько отрывков, используя стальной молоток в сопровождении духового оркестра. «Ясные колоколообразные тона скал можно было услышать над звуками валторны». Мелодии включали "Home Sweet Home" и его собственную композицию под названием "Sounds from the Ringing Rocks" - возможно, взлет из одноименной фортепианной партитуры 1873 года.
Эти валунные поля на юго-востоке Пенсильвании и в центре Нью-Джерси образовались из группы диабазовых силлов в бассейне Ньюарк. Силлы образовались, когда растяжение земной коры позволило основной магме подняться из верхней мантии, введенной в осадочный бассейн 200 миллионов лет назад (ранний Юрский период ). Вкрапленники двух минералов, кристаллизовавшихся в верхней мантии, оливина и пироксена, быстро оседали из магмы и собирались вдоль основания силлов. После полного затвердевания этот богатый кристаллами слой образовывал отдельную породу толщиной 10–15 футов (3,0–4,6 м). К эпохе плейстоцена силлы были обнажены в результате подъема земной коры и эрозии. В плейстоцене выходы оливинового диабаза не были погребены ледниковыми покровами ; тем не менее, они были подвергнуты суровому замерзанию или перигляциальным условиям. Перигляциальная среда привела к тому, что обнажения были разбиты на обширные валунные поля.
Базальная единица оливина аналогична той, что обнаружена на пороге Палисейдс в Нью-Джерси и Нью-Йорке. Единица оливин-диабаза значительно тверже, плотнее и устойчивее к атмосферным воздействиям, чем верхние части порога диабаза.
Большинство наблюдателей не делали различия между верхним «нормальным». диабаз, который встречается на обширных территориях, и тонкий оливиновый блок диабаза, обнаруженный в основании подоконников, который на самом деле образует поля кольчатых валунов. Главный фактор путаницы - это внешний вид скал. Породы нормального и оливинового диабаза имеют цвет от темно-серого до черного. Для выявления различий часто требуется микроскопическое исследование.
Хотя диабазовые пороги Ньюаркской серии обнажены полосой по всей длине Аппалачских гор, только узкая полоса обнажений на юго-востоке Пенсильвании и Нью-Джерси образует поля кольцевых валунов. Вероятная причина в том, что эти районы находились на южной окраине плейстоценовых ледников и были подвержены экстремальным перигляциальным условиям. Перигляциальные валунные поля - обычное явление в Пенсильвании и Нью-Джерси.
Все наблюдаемые поля кольчатых валунов на юго-востоке Пенсильвании и Нью-Джерси являются разновидностью фельзенмера (фельзенмер - немецкий термин, означающий «море скал»). Эти бесплодные блочные поля встречаются в перигляциальной среде, где выходы устойчивых пород обнажаются с наклоном менее 25 °. Заклинивание инея разрушает верхнюю часть горной породы, а небольшой наклон поля позволяет смыть мелкие выветривающие материалы до того, как почва сможет развиться. Часто валуны поднимаются и вращаются из-за накопления снега и льда, оставляя между ними значительное количество свободного пространства. Поля валунов Фельзенмера формируются на месте из-за небольших углов уклона. В ситуациях, когда углы откоса больше 25 °, сила тяжести имеет тенденцию перемещать валуны вниз с холма, образуя осыпь или откосы осыпей. На полях, где угол слишком плоский, пространства между валунами заполняются почвой, а валуны разрушаются из-за выветривания.
Поскольку пачка оливин-диабаза относительно тонкая, возникла дополнительная потребность для образования полей кольцевых валунов: пачка оливин-диабаза должна была падать в том же направлении, что и наклон поверхности земли. Эта специфическая ситуация с уклоном и падением позволила обнажить обширные просторы оливинового диабаза и предоставила достаточно материала для создания полей. Во всех наблюдаемых полях валунов структурное падение блока составляло примерно 8-10 °, а наклон поверхности земли был <15° in the same direction. Typically this occurred where the olivine diabase unit dipped at right angles into a shallow drainage. Where the olivine diabase does not dip in the same direction as the ground surface there is generally numerous boulders embedded in the soil (boulder colluvium), but no boulder fields.
Типичное поперечное сечение поля валунов кольцевой скалы
Геология парка кольцевых скал
Геология Каменного сада
По поводу кольцевой способности валунов было много споров; и наоборот, практически полностью отсутствовала проверка, подтверждающая предположения. Такие условия, как размер и форма валунов, а также способ, которым валуны поддерживаются или укладываются друг на друга, безусловно, влияют на звуки, издаваемые валунами, но сами по себе не придают звона.
Хотя звук часто называют металлическим, он, скорее всего, связан с сочетанием плотности породы и высокой степени внутреннего напряжения. Звук можно воспроизвести в небольшом масштабе, постучав ручкой керамической кофейной чашки.
Содержание железа в диабазе часто идентифицируется как источник кольцевой способности. Фактический химический анализ диабаза Коффман-Хилл показывает, что содержание железа (как оксид железа ) в породе колеблется от 9% до 12%. Хотя он является сравнительно высоким для средней магматической породы (3% типично для гранита ), он находится в пределах нормы для базальта. Это указывает на то, что содержание железа не является основным фактором кольцевой способности.
На данный момент опубликован только один научный эксперимент, посвященный источнику способности звонить. В 1960-х годах профессор Университета Рутгерса провел неформальный эксперимент, в котором образцы «живых» и «мертвых» кольцевых каменных валунов из парка округа Бакс распиливали на тонкие срезы, а затем измеряли изменения формы. Срезы горных пород измерялись тонкими тензодатчиками из фольги, которые могли измерять мельчайшие изменения в размере. По словам профессора, мертвые породы не изменились после распиловки; однако живые породы показали отчетливое расширение или «расслабление» в течение 24 часов после резки. Эта релаксация указывает на то, что порода находилась под внутренними упругими напряжениями, которые были сняты в результате механического распиливания породы. Далее профессор заметил, что живые камни обычно находят в середине валунных полей, где они не соприкасаются с почвой и тенью окружающих деревьев. Затем он предположил, что медленная скорость выветривания в сухом «микроклимате» полей вызвала напряжения, потому что внешняя оболочка валунов будет расширяться из-за превращения пироксена в монтмориллонит (глина минерал). Валуны по периферии полей выветриваются слишком быстро и разрушаются до того, как могут развиться напряжения.
Несмотря на то, что для подтверждения этих результатов необходимо провести более тщательное тестирование, это убедительно свидетельствует о том, что способность к звону является прямым результатом внутренних напряжений. Менее вероятно утверждение, что внешние погодные условия создавали напряжения. Очень маловероятно, что расширение тонкой кожи вокруг большого валуна могло бы установить баланс сил, который создал бы серьезные напряжения, обнаруживаемые в кольцевых каменных валунах. Результатом такой ситуации будет то, что внешняя оболочка валунов будет отслаиваться или отслаиваться, что практически не существует ни на одном из участков кольцевых скал. Кроме того, большая часть выветривания валунов происходит на открытых верхних поверхностях, а не на дне; таким образом, напряжения не будут сбалансированы. Более того, если медленное выветривание создавало напряжения, то в пустынях по всему миру возникли бы поля кольчатых валунов, а этого не происходит.
Важным моментом, сделанным в эксперименте, является наблюдение, что срезы горной породы расширялись при снятии напряжения. Это различие требует, чтобы порода находилась под экстремальным сжимающим напряжением, а не растяжением, как предполагает теория медленного выветривания.
Более правдоподобная теория заключается в том, что упругие напряжения оставались в породе, когда образовывались валунные поля, а медленная скорость выветривания не позволяет напряжениям рассеиваться. Возможным источником напряжений, вероятно, будут напряжения нагрузки, возникшие с момента кристаллизации породы. Подоконник диабаза сформировался на глубине примерно 1,2–1,9 мили (2–3 км) под поверхностью. Вышележивающая колонна породы создает в горных породах серьезные напряжения. Эффекты этих напряжений можно увидеть в глубоких шахтах с глубиной более мили, где внезапная декомпрессия вызывает горные удары. Остаточные нагрузки нагрузки будут равномерно распределены по валунам. Эта теория поддерживает наблюдение, что обычно менее трети валунов на любом поле являются «живыми». Напряжения снимаются в валунах, которые были либо механически сломаны, либо сильно выветрились и, следовательно, больше не звенят.
Эта теория «реликтового напряжения» предполагает, что звенящие каменные валуны действуют во многом как гитарная струна. Когда гитарная струна ослаблена, она не резонирует, но натянутая струна будет издавать ряд звуков в зависимости от уровня приложенного натяжения. Точно так же звонкий каменный валун будет издавать глухой стук только в том случае, если валун не подвергается напряжению; однако валуны будут резонировать на различных частотах в зависимости от уровня остаточного напряжения.
Валуны продолжают звенеть, когда их удаляют с поля валунов. Власти придумали мифы, чтобы воспрепятствовать воровству валунов с полей. Однако на текущем этапе большинство полей очищено от небольших переносных «звонарей», и разбивка больших валунов на более мелкие части снимает внутренние напряжения, заставляя их перестать звенеть (т. Е. Отламывать кусок большого звона. рок получит только мертвый кусок камня). Найденные сегодня «маленькие» звонари весят более тонны, и их придется вытаскивать из валунных полей с помощью большого оборудования.
Часто текстуры выветривания в валунах принимают форму каналов, канавок, «выбоин», «грязевых трещин» и интенсивных ямок. В некоторых случаях текстуры настолько различимы, что некоторые геологи называют их карбонатными породами свойствами раствора. Осмотр валунов показывает, что образцы выветривания не являются следствием каких-либо внутренних изменений в скале, а были наложены на поверхности. Вероятным источником этих текстур было химическое выветривание вдоль стыковых поверхностей, когда порода еще была на месте и до того, как валуны были выбиты морозным пучением. Мягкая выветренная часть внешних поверхностей отслаивалась, когда валуны подвергались воздействию воздуха. Небольшие детали на поверхностях валунов стали преувеличенными по мере удаления выветрившегося материала, так что прилегающие трещины превратились в каналы, вмятины - в «выбоины», а старые поверхности стали сильно изъеденными.
Каналы выветривания, Картофельное поле Дьявола
Выветривание «выбоины», Каменный сад
Интенсивная ямка, Каменный сад
Аэрофотоснимок плутона Звенящих скал Звон Рокс Плутон расположен в горах на юго-западе Монтаны между Бьюттом и Уайтхоллом, и примечателен большим тор кольцевыми валунами. Плутон - это глубокое жерло вулкана , извергавшегося 76 миллионов лет назад. Плутон является примером смешения магмы в канале, в частности, между оливиновыми базальтами и гранитными магмами. Смешивание магм привело к образованию гибридной породы, которая кристаллизовалась у внешней стенки канала. После миллионов лет поднятия и эрозии тонкие стенки гибридной породы обнажились. В эпоху плейстоцена перигляциальное замерзание разрушило высокие стены, образовав значительный тор.
Местоположение Плутона Кольца Скал Плутон Кольца Скал расположен на юго-западном склоне Сухой горы в округе Джефферсон, в 15 милях к юго-востоку от Бьютта в Т. 2 N., R.5 W., разделы 4 и 9. Раздел 4 включен в Национальный лес Дирлодж, а раздел 9 находится под юрисдикцией Бюро управления земельными ресурсами США. Отличительный тор отмечен на 7½ 'четырехугольнике Геологической службы США. Северо-западный участок участка 9, который включает тор, был установлен USBLM в качестве зоны отдыха «Рингинг-Рокс» в 1964 году. Доступ осуществляется по гравийной дороге, ведущей в 3 милях к северу от съезда Pipestone с шоссе I-90.
Плутон Кольцевых Скал - это небольшой интрузивный кольцевой комплекс с высокой степенью симметрии. Общая геометрия цилиндрическая, средний диаметр составляет один километр. Плутон состоит из двух основных блоков: внутреннего ядра из кварцевых -содержащих кислых блоков диаметром 600 метров и внешнего основного блока, состоящего из коаксиальных концентрических слоев. На карте комплекс имеет конфигурацию «яблочко». Внешняя зона плутона состоит из двух чередующихся основных типов гибридных пород. По химическому анализу породы почти идентичны; однако минералы ранней стадии, оливин и пироксен, сохранились в одном, а не в другом, что придает породам резко разные свойства выветривания. Порода, сохранившая кристаллы оливина и пироксена (OPM), чрезвычайно устойчива к атмосферным воздействиям и является материалом, из которого формируются торцы. Измененная порода (AM), наоборот, очень непрочная и легко разрушается до крупной почвы. Внутреннее кислое ядро представляет собой среднезернистый кварц монцонит, который постепенно переходит в гранит в центре. Переходная единица между основной зоной и основными единицами кислого ядра полностью скрыта и представлена характерными низменными холмами. Серия радиальных даек пробила основные толщи, начиная с кислой зоны и заканчивая у внешней границы интрузии. Дайки обычно имеют ширину 2–4 метра в местах соприкосновения с кислой толщей. Состав сильно варьирует, но по большей части состоит из мелкозернистого лейкократового монцонита. Дайки становятся более узкими по мере приближения к внешней границе и обычно сужаются до ширины менее 0,5 м.
Геологическая карта плутона Ringing Rocks
Поперечное сечение плутона Ringing Rocks
В гибридном блоке OPM имеется множество текстур, которые указывают на то, что во время кристаллизации порода быстро закаливалась.
Кристаллы криптоперетического ортоклаза длиной до 1 см можно увидеть в ручных образцах на большинстве единиц OPM. Кристаллы криптопертита обычно выглядят как темно-синие вспышки, хотя белые и желтые вспышки можно увидеть в породах, расположенных ближе к контактам. Вспышки возникают из-за лабрадоресцентных внутренних отражений, иногда называемых эффектом лунного камня. В ранних отчетах этот минерал был ошибочно идентифицирован как лабрадорит. Текстуры криптопертита образуются, когда ортоклаз (минерал полевого шпата, содержащий катионы калия и натрия) очень быстро закаливается. Натрий имеет гораздо больший ионный радиус, чем калий, поэтому во время тушения ионы натрия выскакивают из кристаллического каркаса. Эти ионы натрия образуют крошечные ориентированные линзы из альбита (полевого шпата силиката натрия), которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть даже в микроскоп. Именно отражения от этих пластинок альбита создают вспышку.
Апатит встречается в виде удлиненных игл. Многие иглы содержат узкие жидкие включения, из-за чего кристаллы выглядят «полыми».
Кристаллы циркона были обнаружены в каркасе скелета.
Кристалл криптопертита ортоклаза с голубой лабрадоресценцией
Скелетный кристалл циркона
«полый» кристалл апатита
Магматическая геология Надвиговой плиты Элкхорна, юго-запад Монтаны Плутон Звенящих Скал - один нескольких бимодальных комплексов жерл, расположенных в пределах 20-километрового пояса к востоку от главного Бьюттского плутона. Радиометрическое датирование и сквозные взаимосвязи указывают на то, что большинство этих вторжений являются вулканическими образованиями после Элькхорнских гор и до-Баттским плутоном. Подобные вторжения можно найти в плутоне Рейдер-Крик.
Гора рыхлых валунов на южном конце плутона, содержащая звенящие скалы, называется тор. Причина, по которой был разработан тор, заключается в том, что блоки OPM чрезвычайно устойчивы к атмосферным воздействиям, и, наоборот, смежные блоки AM и ABM очень слабы. Когда дренаж Драй-Крик начал размывать северо-западный угол плутона, более мягкие блоки AM и ABM были быстро удалены, оставив вертикальные тонкие стены блоков OPM, стоящих высоко над окружающим ландшафтом. Интенсивное замораживание и оттаивание во время перигляциального периода плейстоцена медленно разрушало стены, как закаленное стекло. Остатки стенок ОПМ - это материал, из которого сформирован тор. На северной оконечности плутона блоки OPM были ориентированы под острым углом к дренажу Драй-Крик, так что тор там не очень хорошо развивался. На южном конце, однако, обнажение OPM было почти под прямым углом к дренажу, создавая заметный тор.
Тор на южной оконечности Плутона Кольцевых Скал Несмотря на то, что породы относятся к разным геологическим условиям, кольцевые породы Монтаны имеют важные общие характеристики с кольцевыми породами диабазов Пенсильвании. Эти характеристики включают в себя то, что они состоят из магматических типов основных пород с высоким процентом вкрапленников оливина и пироксена, отдельные валуны изолированы от сурового выветривания за счет образования хорошо дренированных валунных полей, а также имеют аналогичные звуки и выветривание поверхности.
Содержание железа в оливин-пироксен-монцоните (как закись железа ) составляет 7% от всей породы. Как и в кольцевых породах Пенсильванского диабаза, это указывает на то, что содержание железа не является основным фактором кольцевой способности.
Несмотря на широкий общественный интерес к кольцевой способности кольцевых пород, никаких научных исследований, позволяющих установить источник этого явления, не проводилось.
Валуны оливин-пироксен-монцонита имеют необычные поверхностные узоры выветривания, похожие на текстуры, наблюдаемые в кольцевых породах из диабаза Пенсильвании. Эти текстуры включают каналы, бороздки и выбоины.
Каналы выветривания, блок OPM
Выветривание «выбоины», блок OPM
Хребет Белл-Рок представляет собой большой ультрамафический габбро - перидотит вторжение в блок Масгрейв в Западной Австралии, около Warburton, в 40 километрах (25 миль) к югу от поселения Вингеллина в землях Нгаанятджарра. Он состоит из массивных, сильно затвердевших интрузивных пород и образует выдающийся 15-километровый (9,3 мили) хребет гор и холмов. На хребте Белл-Рок также находится разведочный золотой рудник.
Для § Звенящие скалы Плутон, Монтана :
