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一、发现问题

同学们在站台等车时有没有发现，铁道旁的小石子很多都是黄色的，有部分为白色，像上图这样，这是为什么呢？是石头原生为黄色，还是因为其他原因变成了红黄色？是从灰白色变为了红黄色吗？带着这些疑问，达芬奇今天同大家探索下原因。

二、大胆猜测

首先科普下这个小石子有个专业名称：“道砟”，其作用主要用于分担铁轨和枕木传递下来的压力，类似坦克的宽宽的履带的作用；同时，可让雨雪水沿石头缝隙而下，不致沉积；还可缓冲铁路经过时的振动，减少振动噪声，防止杂草重生等作用。

达芬奇认为道砟为黄色可能由于下面三种可能原因：

1、道砟岩石本身底色为黄红色；

2、因为铁轨为钢材质，当列车经过时，车轮和铁轨产生摩擦，使铁屑飞出，落在道砟石上，经过氧化，变成铁锈附着于道砟，呈现红黄色；

3、道砟长时间的风吹雨淋风化氧化变为红黄色。

现在给同学们一分钟时间进行思考，猜测是什么原因？

三、求证分析排除

上节介绍了道砟的几个主要作用，从其中可以判断选择道砟石的标准：需要高硬度且耐磨耐风化，所以其主要岩石选材为花岗岩、玄武岩等火成岩。我们从道砟的选石分析，玄武岩多为为黑色、灰黑色或深灰色，颗粒小，如上图所示。而花岗岩由石英、长石和暗色物质组成，表现为灰白色或红色基底同时有黑色、白色或红色均匀斑点，如下图所示；

排除原因1、针对可能原因1，如上图是达芬奇随手拍到的道砟石，下面达芬奇将以此图为例分析判断道，图中石头颜色为灰色、灰白色或红黄色，可确定为花岗岩，同时，有均匀分布的黄色，也可看到部分斑点；从上述图中外观上可排除原生黄色矿石。

排除原因2、针对原因2，火车轮承载的巨大质量且高速通过铁轨时，肯定会带来巨大的摩擦力，并使摩擦铁屑飞出，尤其在车站附件减速状态，磨损效果更加明显。铁屑飞出后会附着于道砟石头表面及枕木上，产生氧化反应，生成铁锈，形成我们见到的红黄色石头。这种形态必然会在铁轨附件，应该更深，在铁轨中间应该颜色较浅；当然随着时间积累，也会出现均质黄色的现象，和图中的现象较为类似，应该是其中的一个原因。

排除原因3、花岗岩中的黑色斑点即黑云母中，含有铁矿，当道砟石与雨水及空气中的氧气接触时，会发生水解反应，生成Fe2+，接着继续氧化变成Fe(OH)3并进一步脱水，致使花岗岩中的黑云母产生风化氧化成赤铁矿或褐铁矿，表面变成黄褐色，所以铁道上的花岗岩时间长后也会变成黄褐色，这一点也可从图中白色道砟石部分区域发黄求证。

四、总结

从上述分析可以得知，铁轨旁的道砟石为黄色的主要原因有两个：

1、火车轮与铁轨摩擦产生的铁屑落至道砟石上，经氧化变成铁锈变黄；

2、道砟本身含铁矿物，经风吹雨淋风化氧化变红黄色。

两者共同作用，形成了我们经常见到的黄褐色道砟石。

下次同学们在站台等车时，不妨观察求证下，并讲解给你的旅伴听，给你带来等车的乐趣。

五、引用

[1] TB/T2328系列 铁路碎石道砟试验方法

[2] TB/T2140-2008铁路碎石道砟

[3]GTCC-065-2019铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则