地质与电影（一）
众所周知，地质是一门基础学科；而电影呢，是一门新兴学科。事物的发展总是新旧交替、绵延不绝，于是就有了今天我们要说的“地质@电影”。
今儿咱聊的不是讲述地质人和地质故事的电影，而是电影世界里的地质现象。这种地质现象，往大的说，惊天地、泣鬼神、天崩地裂、令山河变色；往小的说，最起码也可以闹革命、改三观、救个人于水火、化腐朽为神奇。
比如下面要讲的这两部电影——
一、《2012》
电影《2012》是一部关于全球毁灭的灾难片，是大师级导演罗兰 •艾默里奇继《后天》之后的又一力作。它讲述了在 2012年世界末日到来时，主人公及世界各国人民挣扎求生的经历。说实在的，这部电影是个矛盾体，情节老套，了无新意，演员的演技几乎没有，从电影艺术的角度讲可以说是部烂片；但从票房和口碑上看，电影的成功都是空前的。电影把要经亿万年才能发生的地质灾害，用超级炫的拍摄手段瞬间展示在人们眼前，洛杉矶大地裂、黄石公园火山爆发、圣安德烈斯地层断裂、全球性大型海啸 ……真可谓惊天骇浪、天翻地覆！在震撼的画面之前，看电影的人们不是给吓尿了就是给吓跪了。在被导演以及特技师们集体恐吓之后，观众们的惶恐、悲叹之情油然而生，不禁要问，这么多地质灾害特么真会发生吗？好吧，现在就让如我们怀着一颗赤诚的地质之心，带着科学的眼光看看这么些个大规模的“地质灾害 ”是怎么回事。
1、磁极倒转 ———地球磁场下降了 80%
电影《2012》中，由于地球磁场的消失，造成通信中断、生物灭绝、太阳粒子的辐射等等一系列骇人听闻的事件，烘托了整个电影的惊险气氛。地球磁场真的会消失、甚至倒转吗？
目前，对于地球磁场的形成有两种假说：一种假说是 “发电机原理”，物理学家埃尔萨塞根据磁流体发电机的原理，认为当液态的外地核在最初的微弱磁场中运动，像磁流体发电机一样产生电流，电流的磁场又使原来的弱磁场增强，磁场增加到一定程度就稳定下来，形成了现在的地磁场；第二种假说是 “磁现象的电本质”，认为按照物理学研究的结果，高温高压中的物质，其原子的核外电子会被加速而向外逃逸，地核在 6000K的高温和 360万个大气压的环境中会有大量的电子逃逸出来，地幔间会形成负电层，按照电磁理论，“电动生磁，磁动生电”，要形成地球南北极式的磁场，必然需要形成旋转的电场，而地球自转必然会造成地幔负电层旋转，即旋转的负电场，磁场由此而生。
关于磁极倒转的原因，现在还无定论，但至少有一点是可以肯定的，地球从产生到现在，磁场的方向是一直在改变的，只不过相对缓慢而已。关于磁极倒转有许多说法，占主流的有以下三种假说，第一种，认为磁极倒转是因为地球处在银河系这个大磁场中，地球磁极的倒转是根据银河的磁极倒转转变的。第二种，认为地球内部的物质不断发生碰撞，碰撞的结果使地球内部的磁场不断的调整、变化。第三种，认为陨石撞击地球致使磁场发生了转变。
磁极多长时间会发生倒转呢？美国佛罗里达国际大学地质学家克莱门特研究发现，地球磁场两极逆转所需时间大约为 7000年，其中低纬度地区磁场逆转的时间要比高纬度地区短。在地质史上，地球磁场经常不定期出现剧烈变化，磁力线会彻底改变方向，这为磁极转换认识提供了重要线索。克莱门特指出，目前科学界普遍认为，在磁极逆转过程中，地球磁场减弱到全部磁性的 10％左右，磁场方向发生近 180度的转变，磁性随即沿逆转后的方向再度加强。但这一过程究竟需要多长时间一直无法确定，科学家们只能含糊地回答 “几千年”。通过对深海沉积芯的研究，他发现，地球磁场逆转所需时间平均为 7000年，但随纬度不同存在一定差异。低纬度地区磁场改变方向所需的时间是中高纬度地区的一半。这一结论与磁场逆转几何模型预测的结果完全相同。无论什么说法现在都是猜想，人类对地球、对宇宙的探索不会停止的。如果真的有磁极倒转那一天，恐怕我们真的找不到北了。
2、地裂缝 ———洛杉矶大地裂
地裂，学名叫做地裂缝，它是地表岩、土体在自然或人为因素作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象，被形象地比喻为地球难以愈合的伤口。地层覆盖于岩层之上，由于岩层并不是一个完整的圈层，而是被无数断裂肢解、变得支离破碎的岩层。岩层的断裂活动、地震活动、地层土质特性、气候恶化、地下水活动、煤田开采等因素都是地裂缝形成的原因。如 1973年 2月 6日四川省炉霍7.6级大地震，产生了大量的地裂缝，其中的一条地裂缝带沿西北－东南方向延伸，断断续续总长达 90千米，这种地裂缝就属于构造成因。又如 1968年，在江苏省，从连云港到沭阳，绵延几百千米出现了罕见的地裂缝，经专家连续 3日的观测，定性为长期抽水造成地干深层失水干裂现象，与地震无关，从而制止了恐慌。再如，2007年 8月，广东省雷州市瓜湾村发生多处地裂缝，房屋拉裂，村民恐慌，担心可能会发生地震，后经调查发现由于当地砖红色黏土有较强的膨缩性，雨季时吸水膨胀，干旱时缺水收缩，造成了土体开裂，与构造运动、地震无关，科学的解释消除了恐慌，稳定了民心。
电影中的地裂现象
地裂缝的出现是一个长期而缓慢的过程，一般成因的地裂缝一年位移量以毫米级计算，像电影中洛杉矶大地裂，蜿蜒横穿美洲大陆、纵向深切地壳基岩的地裂缝，人在有生之年几乎是看不到的。地表张裂尽管缓慢，长期的活动也会造成积聚的危害。由于地裂缝主要是对地表、地层的破坏，对公路、桥梁、地铁、隧道，以及民居建筑、农田灌溉会造成严重影响。因而，在地裂缝易发区必须建立长期的监测机制，以掌握地裂缝的发展趋势，为工程建设提供基础地质资料。除此之外，还要采用高科技的地球物理勘探手段，包括二维和三维地震勘探、电法和电磁法勘探技术等，辅助以钻探技术，以查明地裂缝的发育区域的地质情况。对于业已出现的地裂缝，应采取避让、回填、夯实、注浆、加固基础等工程技术手段加以治理。可见，尽管地裂缝是地球难以愈合的伤口，只要监测及时、治理得当，是不会造成大型灾难的。
3、地震 ——强度达到里氏 10.8级
地震，又称地动、地振动，是地壳在快速能力释放过程中造成的振动，期间会发生地震波的一种自然现象。据统计，地震每年发生约 550万次，基本上人每眨一次眼的时间就会发生一次地震，只是大部分地震都发生在远离人居地区或者地震的振动微不可感罢了。那么，多大的地震人能够感觉到？电影中的地震的震级是多少、又有多大能量呢？
地震，不一定能够造成灾害，因为地震灾害还与震级、震源深度、震中距等因素有关。表征地震能量大小可以用里氏震级计算公式得出：logE＝4.8＋1.5M，E表示释放的能量，M表示里氏震级。可以看出，每增加里氏一度，能量大约增加 31倍。可感地震的震级一般在里氏 4级以上，用这个公式可以得出，发生里氏 4级地震的释放能量大概在 630亿焦。目前人类有记录的震级最大的地震是 1960年 5月 22日智利发生的 9.5级地震，所释放的能量相当于一颗 1800万吨炸药量的氢弹，汶川地震所释放的能量大约相当于 90万吨炸药量的氢弹。而电影中出现的超级地震，达到里氏10.8级，10.8级是什么概念呢？地震所释放的能量将达到 1021焦，相当于 16亿吨炸药量的氢弹，将一个帕萨迪纳这样的城市瞬间毁灭，可以说是不费吹灰之力。
地震波是地震发生时产生于地球内部的弹性波，是地震释放能量的方式。地震波有体波和面波，体波分为纵波和横波。横波的振动方向与波前进方向垂直，在地面上表现为左右摇晃，纵波振动方向与传播方向一致，在地面上反应为上下跳动（颠、簸）的振动。二者相比，纵波传播的速度比横波快，所以，一般地震发生后人们先是感觉到上下跳动，其次才是左右摇晃。另外，横波振幅比纵波大，破坏力大。横波的水平晃动力是造成建筑物破坏的主要原因。面波是体波在地表衍生而成的次声波，能量最大，波速大约在3.8千米 /秒，低于体波，往往最后被监测到。面波的传播形式比较复杂，既可以引起地表上下的起伏，也可以是地表做横向的剪切，其中剪切运动对建筑物的破坏最为强烈。像电影中的汽车、行人在地震发生时被抛到空中几米甚至十几米，就是一种面波的破坏表现形式。尽管地震很可怕，电影中出现的大规模、大尺度的超级地震在现实中是很难出现的，这是因为地震随时都在发生，换言之，地球内部的能量释放随时都在进行，这使得地球在短时间内很难积聚起足够的能量来摧毁地表之上的世界。
4、板块运动 ———太平洋板块正在瓦解？
这个现象相信我们地质人都很熟悉，当然，亲眼见过此运动的人还是不多。板块运动是一种地质构造现象，在电影中板块运动被提速了，直接和间接对人类的生存、发展造成了破坏，因而就成了一种“地质灾害”。电影里面有一句台词，说“太平洋板块正在瓦解！”那么，太平洋板块是否真的正在瓦解？欲回答这样的问题，就要了解一些板块构造学说的理论了。
电影中的板块运动
板块构造说认为，地球并不是铁板一块，而是由裂隙、海沟、断层所切割成的六个大板块组成，即太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、印度洋板块、非洲板块和南极洲板块。在这些大板块中又分出一些较小的板块，例如，把美洲板块分为北美洲板块和南美洲板块；从太平洋板块中分出东太平洋板块；从亚欧板块中分出以中国大陆为主体的东亚板块，等等。但不管板块怎么分，所有板块都漂浮在具有流动性的地幔软流层之上。随着软流层的运动，各板块也会发生相应的水平运动。板块之间的作用方式可分为聚合、张裂与保守（错动）三种方式，相应地，板块之边界可分为张裂型板块边界、聚合型板块边界和错动型板块边界三种类型。聚合作用会在地貌上表现为海沟、火山岛弧、褶皱山脉，张裂作用则在地貌上表现为裂谷、中洋脊等，而错动作用是两个板块互相摩擦的地区。
太平洋板块形成于距今 1.9亿年前后的印支期，至今为止，一直处于扩张状态。电影中所谓的 “太平洋板块正在瓦解 ”是指其四周的板块正在以汇聚、离散、错动等各种作用聚合着、张裂着、剪切着太平洋板块，这是一个全球性的、剧烈的板块运动，运动的结果，使非洲的德拉被斯堡山成为新的世界屋脊，非洲大陆被抬升几千米，至于喜马拉雅山将不再是高不可攀了。只是这样的板块运动是 “被提速 ”的结果，实际的板块运动，据地质学家估计，大板块每年可以移动 1-6厘米距离，离我们要看到的这种现象，需要亿万年。
由此看来，地质灾害并不可怕，可怕的是缺少追求科学、追求真理的精神。 2012年的故事，源自一个玛雅文明的预言，与其说是一个预言，不如说是人类自身对未来的一种担忧。这种担忧对于人类自身的成长是必要的，也是必须的。在灾害中成长，在反思中成熟，远比永无休止的惶恐更重要。也许我们现在创造出的现代文明会有玛雅文明一样的命运，也许我们现在所生活的地球会有预言所道的全球性灾难的一天，那么，拯救人类自身的将不会有什么 “诺亚方舟”，而只有人类不断追求真理，才能开拓出科学的 “新大陆”。唯有如此，人类才能迈向一个又一个新生 ……
二、《肖申克的救赎》
电影《肖申克的救赎》（The Shawshank Redemption）取自斯蒂芬·金《不同的季节》中收录的《丽塔·海华丝及萧山克监狱的救赎》而改编成的《肖申克的救赎》剧本，并由弗兰克·达拉邦特执导，蒂姆·罗宾斯、摩根·弗里曼等主演。影片中涵盖全片的主题是“希望”，全片透过监狱这一强制剥夺自由、高度强调纪律的特殊背景来展现作为个体的人对“时间流逝、环境改造”的恐惧。
史蒂芬·金编剧、蒂姆·罗宾斯和摩根·弗里曼主演、弗兰克·达拉邦特执导的第一部银幕作品。在现在看来似乎都是鼎鼎大名的这些人们，在这部电影公映的1994年，最著名的也许只有史蒂芬·金和摩根·弗里曼。在当年来说，这部电影不敌同年问鼎奥斯卡的《阿甘正传》也许也就不那么奇怪了。
这是一部极其轻缓的电影。电影里那种娓娓道来的语调以及这种商业片特有的紧紧抓住观众的心的节奏感，是我所喜欢的。这种感觉似乎只能在某些伟大的作品上才能看到；比如之前说到的《阿甘正传》。最好的电影，从情节上来说，不管你是笑着看完还是哭着看完或者是苦笑着看完之后，你会感到心灵的震撼和思想的升华，因为艺术的最终归宿是大脑而非笑容或眼泪；从节奏上来说似乎只有两种，类似这种轻缓的或者那种快节奏以营造紧张气氛见长的，后者的话，《石破天惊》可以算是代表之一。
说跑偏了，拉回来。
总之，我很喜欢很喜欢这部电影。那么问题来了，主角安迪是靠什么取得成功的呢？答案就在电影的对白里：“他是靠地质学成功上诉的！”
安迪·杜佛兰住的肖申克监狱是坚固的土石构建的，如下图所示：
可以看到，监狱主体构造是是砖混结构。安迪住的房间，主要是混凝土墙。他含冤入狱，又无法申诉，还被典狱长压迫着当黑财务，似乎一辈子都没有出头之日，但是，他发现看似坚固的墙壁却是似乎有些风化的水泥涂抹而成，于是他便用手边的小地质锤（这是我第一次见到地质锤的模样）就可以在墙上刻画一道不算浅的印记，所以，水泥的标号应该不会很高。
以上是这个故事比较文艺且励志的说法，那么，残酷的事实来了：真实的情况是，安迪当初看见他的前辈（或前室友）在墙上留下的名字的刻痕，只是想把安迪自己的名字刻在墙上让后来的人知道有个叫安迪的人在这里住过以免自己来过这个世界却什么也没留下，仅此而已。当然，这也和肖申克监狱年代久远、经费缺乏（肯定的，不然典狱长也不会在找安迪来给他打理财务）有关，墙面在风化作用下仅仅依靠利器摩擦，就有石块被挖下来。
这张图，清晰的表明，监狱的墙面有一定程度的风化。安迪用地质锤一划没使多大劲儿石头就出来了。安迪知道，地质学就是研究时间和压力，其刻苦钻研的达人本质表现无疑。
风化作用（又称侵蚀，风化，英文为weathering)是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程 。根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。
岩石是热的不良导体，在温度的变化下，表层与内部受热不均，产生膨胀与收缩，长期作用结果使岩石发生崩解破碎。在气温的日变化和年变化都较突出的地区，岩石中的水分不断冻融交替，冰冻时体积膨胀，好像一把把楔子插入岩石体内直到把岩石劈开、崩碎。以上两种作用属物理风化作用。
岩石中的矿物成分在氧、二氧化碳以及水的作用下，常常发生化学分解作用，产生新的物质。这些物质有的被水溶解，随水流失，有的属不溶解物质残留在原地。这种改变原有化学成分的作用称化学风化作用。
此外植物根系的生长，洞穴动物的活动、植物体死亡后分解所形成的腐植酸对岩石的分解都可以改变岩石的状态与成分。此为生物风化。
在这部电影里，起作用的主要是物理风化和化学风化。风化作用与水分和温度密切相关，温度越高，湿度越大，风化作用越强；但在干燥的环境中，主要以物理风化为主，且随着温度的升高物理风化作用逐渐加强；但在湿润的环境中，主要以化学风化作用为主，且随着温度的升高化学风化作用逐渐加强。物理风化主要受温度变化影响，化学风化受温度和水分变化影响都较大。
也就是说，只要时间足够强，水泥、混凝土就会变成渣。电影里的墙壁仅有一定程度的风化，但这对于徒手执锤、意志坚定、思维缜密、设计合理外加拥有一张大大的可以贴在墙上的巨大海报的挖工神匠来说，已经足够了。所以安迪在挖掘过程中，没有遇到十分坚硬难以挖掘的岩石层，也没有产生太大的施工噪音。而普通的小地质锤强度笔风化后的墙壁大得多，所以，滴水穿石，只要坚持每天挖一点就够了。另外，每天的工程进度小一点，还有一个好处，那就是挖出来的废渣处理起来比较容易，不会被狱卒发现。
就这样，一条在别人看来一百年也挖不通的通道他二十年就挖通啦（最多二十年），并且成功越狱，然后取走帮典狱长敛来的不义之财，并将典狱长的黑材料公之于世，使其受到了应有的惩罚！
总结一下，以上写了这么多，就是想说，安迪主要是利用并运用所掌握的地质学知识，同时凭着对地质学的深刻理解，在得知墙壁有一定程度风化后，制定了一个详尽完善的钻探施工方案（当然你非要说是硐探我也没意见），并且二十年如一日的拿着地质锤干着打钻这件事，终于凭借他的机智聪明、沉着冷静、锲而不舍的精神和勇气挖通了这条通向自由的羊肠小洞~-~
当然，他还需要有一定的定位能力，不然等他挖出来后，看见的可能会是典狱长的鞋或者脸！
好了，这期的地质与电影就到这里，我们下期见！