女王頭斷頸有救? 新技術延緩奇岩風化

野柳女王頭的頸部不斷風化,令人擔憂。(攝影/孫湘詒)
野柳女王頭的頸部不斷風化,令人擔憂。(攝影/孫湘詒)

文/記者孫湘詒

為了減緩珍貴地景的風化現象、延長美麗奇岩壽命,北科大余炳盛教授團隊研發「仿自然成因砂岩強化技術」,不僅從內部補強岩石結構,並能最大限度維持自然景觀原貌。

余炳盛表示,相較於早期較直覺的補強方式,例如使用類似水泥的材料,從外部塗封,雖然保護了砂岩,但也因此破壞了美感;或使用的補強材料只能強化表面,經風吹雨打後就會剝落,不僅外觀難看也造成內部更大損傷。

研究團隊運用3D雷射掃描儀器建立岩石資料庫,觀測分析砂岩進行補強後風化速率。(國立臺北科技大學提供)研究團隊運用3D雷射掃描儀器建立岩石資料庫,觀測分析砂岩進行補強後風化速率。(國立臺北科技大學提供)

「更自然」方式補強岩石

余炳盛研究團隊自2015年便開展研究,試圖以自然的方式進行補強。余炳盛進一步說明,埋在地下的沙子,會因為地下水中的礦物質而慢慢結晶,形成砂岩,「仿自然成因砂岩強化技術」就是模仿自然界的原理,將含有礦物質的藥劑滲入石頭,讓其在石頭中結晶,結晶後的礦物質為方形石、氧化鐵等礦物,與自然界的砂岩成分相同,以此達到補強岩石的效果。

研究團隊將含有礦物質藥劑噴灑滲入砂岩,讓其在內部中結晶,達到補強岩石的效果。(國立臺北科技大學提供)研究團隊將含有礦物質藥劑噴灑滲入砂岩,讓其在內部中結晶,達到補強岩石的效果。(國立臺北科技大學提供)

研究團隊將含有礦物質藥劑噴灑滲入砂岩,讓其在內部中結晶,達到補強岩石的效果。(國立臺北科技大學提供)研究團隊將含有礦物質藥劑噴灑滲入砂岩,讓其在內部中結晶,達到補強岩石的效果。(國立臺北科技大學提供)
余炳盛說,例如女王頭的頭部礦物質較多,脖子礦物質較少,有點類似骨質疏鬆症,裡面的骨質較少,所以脖子才會風化得比較厲害。「我們就試著讓這些礦物質在砂岩裡面結晶。」由於自然界的礦物質也是慢慢長出來,因此藥劑結晶出的礦物質不會立刻將所有孔隙填滿,需多次施作,循環補強。形成的礦物質會一直在岩石中,當岩石強度夠強後,就不需再補。

此外,為了讓補強後的砂岩外觀顏色與自然形成的一致,研究團隊模仿砂岩的顏色離子,在藥劑中加入了一些自然界常見的金屬離子。余炳盛說:「所以藥劑進去後,顏色就會幾乎跟砂岩一模一樣。」藉此維持自然景觀的原貌。

降低至1/10風化速率

為監測補強後的實際效果,及蕈狀岩風化侵蝕速率,土木工程系張哲豪教授團隊運用3D雷射掃描儀器,建立岩石資料庫,歷經近一年觀測後,運算分析發現,未進行補強施作的砂岩,風化速度是經補強施作後砂岩的10倍,證實補強後可有效降低風化速率至1/10。成果獲北海岸及觀音山國家風景區管理處、野柳地質公園肯定,施作範圍也因此從2023年的1座擴大至2024年的3座。

野柳女王頭的頸部不斷風化,令人擔憂。(攝影/孫湘詒)野柳女王頭的頸部不斷風化,令人擔憂。(攝影/孫湘詒)

礦物質越多越能減少風化,蕈狀岩就是頭部礦物質較多,下方礦物質較少,經風化後所形成的特殊形狀景觀。(孫湘詒/攝影)礦物質越多越能減少風化,蕈狀岩就是頭部礦物質較多,下方礦物質較少,經風化後所形成的特殊形狀景觀。(孫湘詒/攝影)
至於未來會不會進行到女王頭?余炳盛則說,由於過去有太多補強失敗的經驗,導致野柳地質公園、風景區管理處,甚至民眾的態度,對補強施作都非常謹慎,所以目前仍需要再多一些觀察時間才能決定。◇

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