神奇！石頭也能用來破案？——沉積物分析與犯罪偵查

提到犯罪偵查中的物證，你可能首先想到的是警探搜查到的兇器、犯罪嫌疑人的物品和法醫實驗台上的鑒定報告。然而，你有沒有想到案發現場搜集到的石頭也能用來破案呢？這個要從自然界中的沉積岩說起。

沉積岩是在地表條件下，任何先成的岩石遭受各種風化剝蝕作用的產物在原地或經過外力搬運再堆積為沉積層，又經成岩作用而形成的岩石。沉積岩不同的特徵隱藏著不同的沉積過程和環境信息，比如沉積過程的能量類型、流體的類型和流向，以及沉積環境等。

首先，我們先看幾張簡單的 沉積構造和岩石表面形態來熱熱身：

鈣質結核分散於濁積砂岩中（位於義大利Urbania）

泥裂（位於英國East Anglia）

冰川擦痕和冰蝕痕。（位於澳大利亞Hallett Cove）

雨痕（位於英國蘇格蘭）

下面三幅圖中的痕迹有潮汐、浪成、風成三種不同成因。請讀者猜測它們的對應關係：

正確答案：

A 風成波痕：波形略不對稱，脊線彎曲，波峰尖銳，下方可見光滑風蝕地面。

B 潮汐波痕：波長長，波谷有貝殼碎片滯留。潮汐由右至左。

C 浪成波痕：波峰圓滑，貝殼碎片散亂分布。

然而，這些看似和破案毫無聯繫的沉積現象是如何與法庭地質學犯罪偵查結合的呢？

前面看到的這些「大型」的沉積構造，都是岩石在沉積過程中或在沉積物固結之前形成的，屬原生構造。人類活動或許會局部改變和破壞這種原生構造，但無法改變整體環境背景。因此有足跡分析、照片偽證、環境細節闡述漏洞幾個方面能作為審訊和判斷的參考。而實際在犯罪偵查中利用更多的是「微型」沉積物——各種先成岩石（母岩）的碎塊。它們是母岩經過風化剝蝕形成不同粒徑的岩石碎屑，有直徑2mm－250mm的礫石、0.1mm－2mm的砂石和小於0.1mm的粉砂、泥質碎屑等。人在活動過程中容易接觸到這些碎屑沉積物，以及玻璃、塑料、混凝土、磚塊、灰泥等人造顆粒；而不同沉積物本身會有較為特定的性質，根據這些性質可以反推鎖定某些沉積物的具體來源、成因等，它們從而成為破案中有力的微量物證。

特別的，土壤可以從縱向和橫向兩個維度發生快速的、非系統性的變化，哪怕只是跨越了很小的一段距離。實際上可識別的土壤種類是不計其數的，可以說，任何兩處不同位置的土壤的特徵都不是完全一致的，這使得土壤物證變得尤為具有說服力。目前，全世界範圍內的大型犯罪實驗室都提供土壤檢驗服務。僅僅在北美洲，地質工作者每年都會為法庭處理數千起案例，地質證據（通常為土壤）已被列入常規現場勘查規程中。

某區域範圍內四種不同特徵的土壤

根據法國學者Edmond Locard（1877-1966）提出的物質交換原理，兩種物質在發生接觸的過程中都會引起物質成分的相互交換和變化。即使經過腐敗和沖洗作用使物質發生轉移跡象肉眼難以觀察，通過法醫實驗手段的鑒定，仍在某種程度上可以確定物質轉移的事實。法庭地質學方法即建立在此理論之上：首先，對在物體接觸過程中發生轉移的物質進行樣品收集；然後，通過檢驗分析判定這些物質的來源；最後，推測犯罪過程，以證據的形式使檢驗結果服務於訴訟過程。

同千辛萬苦的調查相比，附著在鞋上的泥漿更能幫助我們反推穿著者曾身處的環境。——Hans Gross

法庭地質學家的研究內容主要有三類：檢驗樣品的相似性；檢驗樣品來自何處；以及對審訊、推理、判斷的智力支持。下面來看一個實例：

2002年9月26日弗吉尼亞州，有人報警稱自己被困在S河一座小橋上。警方趕到現場時發現一具男屍和一具倖存的重傷者，皆被散彈擊中。根據傷者提供的線索，襲擊他們的人很可能是曾經一起參與毒品交易的F。警方立即對F進行監控，在F將洗車之前立即將車輛扣押。在搜集物證時警方在F的車上找到大量河砂，並將其與犯罪現場河砂進行對比分析。通過檢驗，發現兩種砂石在顏色、顆粒粒徑分布及礦物組成方面都有較高相似度，此外兩份樣品中都含有孔雀石和藍銅礦。而在距犯罪現場一公里的上游曾盛產銅礦，由於孔雀石和藍銅礦摩氏硬度較低，無法在流水侵蝕下被搬運到較遠的地方，故在S河案發地點一定範圍以外的上、下游更遠位置無法找到這些礦物 。這恰好說明了F的車曾去過犯罪現場。在強大證據壓力下F對自己的罪行供認不諱，目前在弗吉尼亞州監獄服刑。

那刑偵人員是如何檢測分析這些微量沉積物的呢？

在法庭地質學分析中，不同的分析儀器和方法具有不同的分析內容和與案件細節聯繫的邏輯關係。由於地質材料的較大差異性，檢驗人員需要針對具體案件進行具體分析，選擇最適宜的方法。概括起來，有以下幾個分析項目：

1 顏色

沉積碎屑中礦物的顏色可以覆蓋整個可見光光譜區域。濕度、照射光的波長也會影響顏色對觀察者的呈現。對顏色進行測量常用芒賽爾顏色系統：通過色調、明度、色度三個因素對色彩進行描述。

芒賽爾色系

2 粒度分布

根據粒徑大小對樣品進行分離一般有三種方法：使用濾網進行篩濾；放入液體中計算沉澱比例判斷粒度；或使用儀器進行更精確的測量。

篩濾裝置

3 顯微鏡觀察樣品或礦物薄片

有岩石薄片鏡下鑒定經驗的學者基於肉眼觀測可以對樣品中的岩石和礦物進行識別，使用雙目體視顯微鏡，既可以觀察顆粒紋理及表面覆蓋物，又可以對顆粒形狀、邊緣特徵、風化情況、內含物、顏色光澤進行觀察，以及不同顆粒進行統計。同時結合薄片礦物晶體光性判斷礦物的種類、裂隙及包裹體等。

顯微鏡下的礦物薄片

此外，還有光譜法、射線法、化學法、密度梯度法、地球物理學法等方法用以鑒定礦物及碎屑材料。

隨著現代科技手段的不斷進步，沉積物分析可以對犯罪偵查及過程分析提供更多的物證。它將透析和演繹人與地球千絲萬縷聯繫的過程，提供無可置辯的真贓實證。人們為地質學技術與現代刑偵手段真正交融所做的努力就如愛因斯坦曾說：「我要做的只是以我的綿薄之力為真理和正義服務。」

參考資料：

1. Raymond, C, Murry. Evidence from the earth-forensic geology and criminal investigation[M]. 中國人民大學出版社:張保生 王進喜, 2013.

2. Dorrik, A, V, Stow. Sedimentary rocks in the field: A colour guide[M]. Taylor&Francis:文楊, 2017.

3. Ashton, Embry. Practical Sequence Stratigraphy[M]. Beijing:石油工業出版社, 2012.

3. 部分圖片來自百度。

編輯：周傑

校對：成星

科學顧問：常宏

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