為什麼烏尤尼鹽沼會出現六角形地磚?

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烏尤尼鹽沼(Salar de Uyuni)在每年冬季被雨水注满時,會出現「天空之鏡」的美景,此時綿延千里天地合一的倒影景象十分壯觀。乾季時鹽沼則會出現六角形狀的地磚,亦十分奇特。

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由於食鹽的面心立方結構所構成的晶形是立方體

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既然如此,那為何乾燥的鹽沼表面不是出現方形地磚,卻反而是六角形呢?

首先來瞭解當地的氣候,Salar de Uyuni 全年雨量不多,雨季一般從每年12月至翌年2月,若要產生「天空之鏡」的完美條件是:有完全覆蓋地面的積水、晴天和無風。由於這些積水會溶解地表的鹽(鈉、鉀、鎂、鋰等鹽類),隨著日曬造成水分的蒸發,當初雨季所溶解的鹽類就會再度析出。一旦地面完全乾燥後,會產生類似泥地乾裂的狀況,這種由於乾縮所產生的張力節理,常會出現龜殼狀裂痕。

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另外,玄武岩的熔岩流在冷卻收縮時,也會產生許多的收縮中心。由於收縮會產生張力,使岩石發生多角形的破裂面,譬如澎湖員貝嶼之玄武岩節理:

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如果熔岩是均質或收縮張力平均時,就會發生正六邊形的節理

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所以只要是均質的物質,在收縮時就會傾向於裂成最有對稱性的六角形,這種正六邊形排列法(每個單元旁邊都圍六顆)是平面上密度最高的排列方式,此種破裂面與物質的晶形無關。也就是說,雖然食鹽有立方解理,但是鹽沼表面乾裂時所形成的節理卻是六角形。在中學的地球科學課程中,解理與節理常是學生容易混淆的名詞,教師可以拿烏尤尼鹽沼這個例子來說明二者的差異。至於乾裂會形成六角形的數學理論,有興趣的朋友們可以參考這一篇文章:Les réseaux de Voronoy

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