冬奧會裡的地質學：冰壺是普通的石頭嗎？
第24屆冬季奧林匹克運動會（The XXIV Olympic Winter Games）即2022年北京冬季奧運會，即將在今天開幕（2022年2月4日）。奧林匹克運動會是普天同慶的節日，是全世界規模最大的綜合性運動會。冬奧會的舉辦，使得北京創造了歷史，成爲了第一個“雙奧之城”——既舉辦過夏季奧運會又舉辦冬季奧運會的城市。
相比歐美國家，我國的冬奧體育項目起步較晚。1924年在法國的夏蒙尼舉辦了第一屆冬季奧運會，直到1980年，我國才首次參加第十三屆美國普萊西德湖冬奧會。隨着時代的進步，我國的體育運動在國際上屢創佳績，贏得了世界的掌聲。
在物質生活極度豐富的今天，享受體育比賽已經成爲我們生活的一項需求。筆者作爲一名地質科研工作者，發現冬奧會裡的許多運動項目中蘊含着地質學原理，尤其是冰壺，冰壺看起來是一塊大石頭，但又不是簡單的一塊大石頭。今天，筆者就帶大家一起了解一下有趣的冰壺。
2月2日，中國運動員在北京冬奧會冰壺項目上取得開門紅
撰文 | 董漢文
冰壺的起源
在學界，關於冰壺的起源還存在爭論，主要包括兩種觀點：歐洲大陸起源說和蘇格蘭起源說。但不論怎樣，冰壺都是一項具有悠久歷史的體育項目。現存最古老的冰壺是在蘇格蘭鄧布蘭池塘的底部所發現，在壺體上雕刻的時間爲1511年。
刻有1511年的冰壺石，是迄今保存的最古老的冰壺石，它被保存在蘇格蘭斯特林史密斯美術博物館
這項運動在文藝復興時期的作品當中也有記錄，例如期荷蘭畫家老彼得·勃魯蓋爾 ( Pieter Bruegel) 的《雪中獵人》（1565），可以看出打冰壺已經成爲當時農民在寒冷冬季的一大樂趣。據史料記載，l6世紀歐洲大陸低地國家進行的冰上運動與現代的冰壺具有一定的相似性，但還有很大差別。隨着時間的演變，這項運動與蘇格蘭的石材，運動形式也得到了改進，最終發展成爲今天所看到的冰壺運動。
文藝復興時期期荷蘭畫家老彼得·勃魯蓋爾( Pieter Bruegel)的《雪中獵人》（1565）
早期各種形狀的冰壺石
冰壺石特殊在哪裡？
現在國際上通用的冰壺主要由壺體、手柄和螺栓組成，壺體又可以進一步分爲壺身、壺頂和壺底。中國冰壺協會規定（2014），用於比賽的冰壺周長不超過91.44釐米（36英寸），高度不低於11.43釐米（4.5英寸），包括手柄和螺釘的重量不超過19.96千克（44磅），不低於17.24千克（38磅）。
比賽介紹
COMPETITION INTRODUCTION
冰壺比賽規則：“冰壺比賽時，每場由兩支球隊對抗進行，每隊由4名球員組成。比賽共進行10局。兩隊每名球員均有兩個冰壺，即有兩次擲球機會。兩隊按一壘、二壘、三壘及主力隊員的順序交替擲球，在一名隊員擲球時，由兩名本方隊員手持毛刷在冰壺滑行的前方快速左右擦刷冰面使冰壺能準確到達營壘的中心。同時對方的隊員爲使冰壺遠離圓心，也可在冰壺的前面擦掃冰面。”（引自百度百科）
冰壺比賽規則決定了冰壺石的特殊性。（1）抗撞擊，主要針對冰壺側面。爲了得分，在賽場上運動員會不停地撞擊隊員或者對方的冰壺，這就要求冰壺石塊狀，質地堅硬，而且物質成分均勻，礦物顆粒較細；（2）不透水，主要是針對冰壺的底面。由於冰壺在冰面上活動，底面長期與冰直接接觸，這就要求冰壺石不僅耐磨，還要緻密，不透水。因此，我們隨看到的冰壺其實並非簡單由一塊石墩磨製而成，而且是由兩種不同的岩石材料組裝而成。
常見的冰壺，Common Ailsa和Blue Hone是兩種不同的石材，分別用於冰壺主體和冰壺底面
目前，全世界用的冰壺石主要來自兩個地方：蘇格蘭的艾爾薩克雷格島（Ailsa Craig）和北威爾士，其中前者佔了三分之二，而且被譽爲是最好的冰壺石，前文提到的Common Ailsa和Blue Hone正是來自艾爾薩克雷格島。
冰壺的兩個產地
蘇格蘭的艾爾薩克雷格島（Ailsa Craig）
艾爾薩克雷格島冰壺石的岩石類型
前人研究顯示，艾爾薩克雷格島冰壺石形成於62Ma（百萬年），是一種鹼性花崗岩。岩石新鮮面呈灰白色，中-細粒花崗岩結構，塊狀構造，主要由鉀長石、石英、斜長石、角閃石（暗色礦物）組成，成分均一。其中用於冰壺體的Common Ailsa的顆粒要粗一些，而用於底面的Blue Hone顆粒更細，更緻密，也被認爲是最好的冰壺底面石材。
據介紹，製作一個冰壺，要經歷開採、切割（毛坯）、鑽孔（按照手柄）、打磨、安裝底面、拋光等多個環節。不僅如此，每一環節又包括了多道工序，例如拋光，需要利用不同精度的砂紙，從粗拋光、細拋光到最後的精拋光。
這就是有趣的冰壺，相信大家瞭解了冰壺的這些故事，再去看冬奧會裡的冰壺比賽，一定會有不一樣的體會和收穫。
預祝中國的奧運健兒們取得好成績！
作者簡介：董漢文 ，中國地質科學院地質研究所副研究員，碩士研究生導師，中國地質學會青年工作委員會委員，世界青年地球科學家聯盟（YES聯盟）中國委員會副主席，加拿大英屬哥倫比亞大學訪問學者。
本文經授權轉載自微信公衆號“礦業界”。