前几天刷到一条视频:地上摆着一块长长的石材,中间插着很多根钉子,只见工人师傅拿着一把大铁锤,从右往左来来回回地敲了好几遍钉子,终于在5分钟后,石头有了明显的裂缝。接下来,师傅把钉子收好,然后用铁棍轻轻一撬,一瞬间石头就裂成了两半,看起来有趣极了!

打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片

而这就是一种至今为止仍在使用的人工采石法——打楔劈裂法。

如何劈石头?

首先,用电钻沿着一条直线间隔均匀地往石头上钻洞;

打开网易新闻 查看精彩图片

然后,用吹气筒把洞里的粉尘清理干净;

打开网易新闻 查看精彩图片

打扫完毕后,就轮到“楔子”出场了,它的外部有两个金属小片,中间是一根楔形芯块,当师傅用均匀的力依次敲击时,楔子会将打击力转化成横向的挤胀力,这个时候,孔洞周围发生了“弹性变形”;

打开网易新闻 查看精彩图片

继续敲击,孔边会产生半椭圆形的裂纹,随着裂纹的不断扩展,孔底的上半部分全部贯通,最后,裂纹又向下扩展到了底面,也就有了我们看到的一分为二的石头。

打开网易新闻 查看精彩图片

就好像劈木头一样,利用这种方法开采岩石,要沿着它的节理走向凿眼,所以石头的选择有所局限。

打开网易新闻 查看精彩图片

不仅如此,开采效率也比较低,石头的结构面也不规整。但在那个机械设备并不发达的年代,人们只能这样敲啊敲的,把石料由大化小。

打开网易新闻 查看精彩图片

那在金属没有广泛使用之前,古人是如何采石的呢?

目前,史书上记载的有两种方法。第一种跟刚刚的“打楔劈裂法”非常相似,只不过钉进去的不是“钢楔”而是“木楔”,然后往木楔上浇水,木头遇水膨胀,这股巨大的张力可以将石头崩开。有学者认为,古埃及“方尖碑”使用的石材多以此法获得,现在在埃及阿斯旺的采石场景点,还能看到一块“未完成的方尖碑”,它的上面就有凿孔插楔的痕迹。

打开网易新闻 查看精彩图片

古埃及方尖碑

打开网易新闻 查看精彩图片

未完成的方尖碑

第二种方法是“火烧浇水”,即先用柴火把石头烧得灼热,然后泼几盆冷水上去,因为热胀冷缩,石头会崩裂疏松,更容易开凿。之前讲都江堰的时候提到过,李冰凿穿玉垒山采用的就是这个方法。

2020年,在《走进科学:走出迷雾》节目中,来自汉中博物馆的研究人员做了一个实验:他们先尝试用钢钎凿山,敲打了十几下后,岩石表面只留下了白点;后来工作人员将木头对着山体烧了半个小时,约摸温度达到以后,在柴火扒开的瞬间,几桶冷水泼了上去,一时间烟雾四起,此时,研究人员再拿钢钎猛戳山体,轻而易举地就能将岩石凿开。

打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片