[科普中国]-“动而不坠”的风动石

我们有时能看到这样的图片——悬崖峭壁旁耸立着一块巨大的岩石，底部只有两三个支点与山峦相接，看上去摇摇欲坠，惊险万分，但却长期屹立不倒，令人惊叹。这种神奇的石头，就是风动石。

风动石可以依靠精巧的内在力量保持平衡，用很小的外力，甚至风吹便能使其摇晃，但用更大的外力却难使之移动。在我国福建省东山岛就有一块风动石，它被誉为“天下第一奇石”，名列东山八景之一。东山风动石危立于东山岛铜山古城东门海滨，石高4.73米，宽4.57米，长4.69米，重达200多吨。形体似硕大的兔子，斜立于一块卧地花岗岩盘石之上，下部以弧形与磐石接触，吻合点仅数厘米见方。海风劲吹时会微微晃动，蔚为奇观。

那么如此神奇的风动石是怎样形成的？地质学家认为，风动石的成因有异地与原地之分。异地成因的风动石比较少，指的是从异地滚来的大石球，如冰川搬运来的、地震时山崩滚落下来的、洪水冲下来的等等；而绝大多数风动石是原地形成的。所谓原地形成，即通过差异性风化、剥蚀作用过后，大型石块上软弱的、破裂的、易碎的、易水溶的部分被剥蚀掉了，而剩下的坚硬难风化的、裂隙少不破碎的岩石被留存下来，随着时间推移，上下岩层之间的接触面积越来越小，我们肉眼观察到的景象也就越来越险，越来越奇。

风动石在外力作用下会产生晃动，但倾斜到一定角度之后，就会停止晃动，并不会倒下，也就是我们看到的“动而不坠”。这是因为上面岩石的重心落在下面岩石边缘的接触面上，接触面虽有倾斜，却有几个接触点支撑着，而且上面岩石的重心偏下，只会微晃而不会滚动。从力学角度来说，可以举一个简单的例子来解释：一个圆球位于不同情况下会有的状态。下图表示重力场中，球在不同形状表面上的状态。

图a是稳定的，圆球在凹面上，当其偏离静止位置时，由于重力引发的阻尼效应，它能回到原静止位置；图b是表面为水平时，其稳定性是中性的，圆球偏离原始位置后仍在水平面上，但通常不会回到原静止位置；c是不稳定的，圆球在凸表面上时，对其静止位置的微小偏离都会使球继续偏离远离原静止位置；d表示稳定与否取决于扰动强度，圆球对于小扰动稳定对于大扰动不稳定，这种情况称为条件稳定。而风动石，就是图d的情况，在一定自然条件下产生的平衡与稳定。

虽然风动石“动而不坠”，不过它们却有一个天然的克星——地震。地震时地壳运动，地面结构被改变，风动石的平衡被破坏，就会使其轰然倒塌。除了自然因素外，挖矿、修路等一些人为因素也可能改变地面状态，破坏风动石的力学平衡，损坏风动石。所以，我们在进行建设活动时，应该合理规划，在保护的基础上开展，珍惜自然的馈赠。

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