冬奥会里的地质学：冰壶是普通的石头吗？
第24届冬季奥林匹克运动会（The XXIV Olympic Winter Games）即2022年北京冬季奥运会，即将在今天开幕（2022年2月4日）。奥林匹克运动会是普天同庆的节日，是全世界规模最大的综合性运动会。冬奥会的举办，使得北京创造了历史，成为了第一个“双奥之城”——既举办过夏季奥运会又举办冬季奥运会的城市。
相比欧美国家，我国的冬奥体育项目起步较晚。1924年在法国的夏蒙尼举办了第一届冬季奥运会，直到1980年，我国才首次参加第十三届美国普莱西德湖冬奥会。随着时代的进步，我国的体育运动在国际上屡创佳绩，赢得了世界的掌声。
在物质生活极度丰富的今天，享受体育比赛已经成为我们生活的一项需求。笔者作为一名地质科研工作者，发现冬奥会里的许多运动项目中蕴含着地质学原理，尤其是冰壶，冰壶看起来是一块大石头，但又不是简单的一块大石头。今天，笔者就带大家一起了解一下有趣的冰壶。
2月2日，中国运动员在北京冬奥会冰壶项目上取得开门红
撰文 | 董汉文
冰壶的起源
在学界，关于冰壶的起源还存在争论，主要包括两种观点：欧洲大陆起源说和苏格兰起源说。但不论怎样，冰壶都是一项具有悠久历史的体育项目。现存最古老的冰壶是在苏格兰邓布兰池塘的底部所发现，在壶体上雕刻的时间为1511年。
刻有1511年的冰壶石，是迄今保存的最古老的冰壶石，它被保存在苏格兰斯特林史密斯美术博物馆
这项运动在文艺复兴时期的作品当中也有记录，例如期荷兰画家老彼得·勃鲁盖尔 ( Pieter Bruegel) 的《雪中猎人》（1565），可以看出打冰壶已经成为当时农民在寒冷冬季的一大乐趣。据史料记载，l6世纪欧洲大陆低地国家进行的冰上运动与现代的冰壶具有一定的相似性，但还有很大差别。随着时间的演变，这项运动与苏格兰的石材，运动形式也得到了改进，最终发展成为今天所看到的冰壶运动。
文艺复兴时期期荷兰画家老彼得·勃鲁盖尔( Pieter Bruegel)的《雪中猎人》（1565）
早期各种形状的冰壶石
冰壶石特殊在哪里？
现在国际上通用的冰壶主要由壶体、手柄和螺栓组成，壶体又可以进一步分为壶身、壶顶和壶底。中国冰壶协会规定（2014），用于比赛的冰壶周长不超过91.44厘米（36英寸），高度不低于11.43厘米（4.5英寸），包括手柄和螺钉的重量不超过19.96千克（44磅），不低于17.24千克（38磅）。
比赛介绍
COMPETITION INTRODUCTION
冰壶比赛规则：“冰壶比赛时，每场由两支球队对抗进行，每队由4名球员组成。比赛共进行10局。两队每名球员均有两个冰壶，即有两次掷球机会。两队按一垒、二垒、三垒及主力队员的顺序交替掷球，在一名队员掷球时，由两名本方队员手持毛刷在冰壶滑行的前方快速左右擦刷冰面使冰壶能准确到达营垒的中心。同时对方的队员为使冰壶远离圆心，也可在冰壶的前面擦扫冰面。”（引自百度百科）
冰壶比赛规则决定了冰壶石的特殊性。（1）抗撞击，主要针对冰壶侧面。为了得分，在赛场上运动员会不停地撞击队员或者对方的冰壶，这就要求冰壶石块状，质地坚硬，而且物质成分均匀，矿物颗粒较细；（2）不透水，主要是针对冰壶的底面。由于冰壶在冰面上活动，底面长期与冰直接接触，这就要求冰壶石不仅耐磨，还要致密，不透水。因此，我们随看到的冰壶其实并非简单由一块石墩磨制而成，而且是由两种不同的岩石材料组装而成。
常见的冰壶，Common Ailsa和Blue Hone是两种不同的石材，分别用于冰壶主体和冰壶底面
目前，全世界用的冰壶石主要来自两个地方：苏格兰的艾尔萨克雷格岛（Ailsa Craig）和北威尔士，其中前者占了三分之二，而且被誉为是最好的冰壶石，前文提到的Common Ailsa和Blue Hone正是来自艾尔萨克雷格岛。
冰壶的两个产地
苏格兰的艾尔萨克雷格岛（Ailsa Craig）
艾尔萨克雷格岛冰壶石的岩石类型
前人研究显示，艾尔萨克雷格岛冰壶石形成于62Ma（百万年），是一种碱性花岗岩。岩石新鲜面呈灰白色，中-细粒花岗岩结构，块状构造，主要由钾长石、石英、斜长石、角闪石（暗色矿物）组成，成分均一。其中用于冰壶体的Common Ailsa的颗粒要粗一些，而用于底面的Blue Hone颗粒更细，更致密，也被认为是最好的冰壶底面石材。
据介绍，制作一个冰壶，要经历开采、切割（毛坯）、钻孔（按照手柄）、打磨、安装底面、抛光等多个环节。不仅如此，每一环节又包括了多道工序，例如抛光，需要利用不同精度的砂纸，从粗抛光、细抛光到最后的精抛光。
这就是有趣的冰壶，相信大家了解了冰壶的这些故事，再去看冬奥会里的冰壶比赛，一定会有不一样的体会和收获。
预祝中国的奥运健儿们取得好成绩！
作者简介：董汉文 ，中国地质科学院地质研究所副研究员，硕士研究生导师，中国地质学会青年工作委员会委员，世界青年地球科学家联盟（YES联盟）中国委员会副主席，加拿大英属哥伦比亚大学访问学者。
本文经授权转载自微信公众号“矿业界”。