Dienstag, 6. Januar 2009
Bathtubs 石浴盆
Bathtub(石浴盆)是罕见的洞穴沉积物,至今仅在为数不多的洞穴中被发现。这里的几个来自Snail Shell Cave(蜗壳洞),在Borneo(婆罗洲)的Gunung Mulu地区。尽管直立型的样本可以划归为更典型的石笋这个类型,如上面这幅图上的"盥洗池"这样子的;而下面一幅图中的宽宽的伏着的这个,不可否认是个真正的浴盆的样子。

下面的这两个样本的沉积来源都是渗透水,从上图中的滴水和下图中小池中的水波纹你也许已经推断出了这一点。每一天,人们会发现这些渗水或快或慢地流着,有时是滴水,有时也许是汩汩涌出。渗下来的水应该是取决于上边是否下雨,或者是否有严重的热带暴雨。

这种渗水的pH值也是波动的。干燥的日子渗水呈一定的酸性,而降雨的日子,渗水会异常地呈现碱性。这种精神分裂的水与这种浴盆的形成也许有些关联,因为它们似乎没有拿定主意,是沉积生长呢还是被水侵蚀掉。

蜗壳洞的渗水中的化学物质随着时间变化,也许跟许多洞穴的空间变化类似。不难找到被腐蚀性的水雕刻的深坑,坑的岸边就有过饱和的水沉积下来的洞穴沉积物。这种惊人的变化归因于上面注入的水的变化。如果水是由开口、有空气的裂缝中导入洞穴的(开口系统),土壤中的二氧化碳会被这个路线上的水吸收。这种水于是会携带一些碳酸,能够侵蚀石灰石或沉积物。而,如果水完全填满了它的导管(闭口系统),那么水无法得到土壤区域的二氧化碳。于是原来溶液中的二氧化碳将充分地与导管的基岩发生反应,当然地,在它进入洞穴的时候已经过度的饱和了,立即会生成沉积物。

显然,形成"石浴盆"的来源的渗水导管相应会比较宽,因为它们一直让地表水快速流入。干旱时期,导管没有被填满,所以土壤中的二氧化碳能够被吸引到水中来,在导管中进行开口系统的溶蚀,然后在渗入洞穴的时候放出酸性溶液。而在暴雨期间,整个导管都被雨水淹没了,于是进入洞穴的水是闭口系统形成的碱性溶液。

下面一幅图中,石浴盆上面的渗水,本身也在洞的顶部沉积了不寻常的沉积物,这种现象在Mulu地区的多个洞穴都有发现。一个例子就是showerhead(洞穴喷头),它在这"虚拟洞穴之旅"的另一个解说厅。

http://www.goodearthgraphics.com/virtcave/bathtubs/bathtubs.html

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Balloons 洞穴气球
Balloons(洞穴气球)是一种罕见的洞穴沉积物,成分通常是水菱镁石,中空呈袋状。它是怎么形成的人们还未完全知晓,不过可能跟月奶石这种高可塑性的物质相关。

洞穴气球或许是在溶液从缝隙或从石灰岩多孔隙的洞壁中承压渗入洞穴时生成的。如果在渗出的时候遇到月奶石,这种物质可能会像气球一样膨胀。这层薄薄的月奶石物质后来风干,就会留下水菱镁石的洞穴气球。

http://www.goodearthgraphics.com/virtcave/balloons/balloon.html

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Baldacchino canopies 圣体伞
当洞内水面下降到正在生成的一个沉积物之下,可能形成Baldacchino canopies(圣体伞)。在水池水面下降之前,在流石的下面生长了结晶体。在这个情况下,池中的结晶在接近水面的地方更快地成长,因为这里有过饱和碳酸钙的溶液而二氧化碳最容易在此释放。其结果是,在池水表面,形成一个悬空的碳酸钙沉积物。在上图的左边有一个这种沉积物,蓝色的饱含碳酸钙的水池水面下降而形成了它,而之后,这个沉积物就停止了生长。

而一般的 canopy(华盖),是池水位下降后,渗透水中的方解石晶体包裹悬空的晶体而形成的。水流过悬空的表面,沉积成有着凹槽的石瀑布。在下图中,我们看到这种石瀑布是在水面以下形成的,从这个华盖右边的一层石棚可以看出。

世界上最有名的圣体伞应该是被称为"Dripping Springs"的一座优美的塔,在New Mexico的Carlsbad洞中,它如今还在生长。你一定要亲眼去看一看。

http://www.goodearthgraphics.com/virtcave/baldcan/baldchin.html

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Aragonite 文石
Aragonite(文石)跟方解石一样,化学成分是碳酸钙(CaCO3)。而它跟方解石不同的是,内部晶体的结构。密集的细小文石晶体的簇很难跟方解石区别开来,但是一旦晶体长得较大,它们的外部形状或晶体习性会有显著的差别。文石晶体是细长条形,针状,而方解石的晶体却是块状或犬牙状(往往是斜方六面体晶形,不过方解石很善于伪装,它显现出来的形状千变万化)。

如果你跟矿物学的学生们讨论,提醒他们,文石和方解石在许多的洞穴是快乐地共生着的。他们会指着他们奉若神明的相图,结结巴巴地坚持说文石在那样低温和低压的情况下是不稳定的物质。可是即使他们这么说,洞穴中的文石还是继续生长,似乎是公然藐视化学规律。当中的秘密是:被称为"Magnesium-poisoning"-镁中毒现象的一个例外规律。

某些溶液中碳酸钙过饱和,因为其镁的浓度很高,方解石的沉积受到抑制,碳酸盐地质学家Robert Folk对此现象命名为"Magnesium-poisoning"。镁离子似乎能够干扰方解石晶体的生长。如果碳酸钙溶液蒸发或者释放二氧化碳时,方解石的结晶受到抑制而导致溶液继续过饱和,直到达到文石结晶的条件。镁不能够抑制文石结晶的纵向发展,于是在这个一般情况下无法达到的条件下,文石可以自由生长。

因为文石的生长依赖于镁离子,它一般来说都是蒸发的产物。蒸发使得溶液中各种离子的浓度增加。当所有的钙离子都用于沉积方解石了,镁离子和钙离子的比例就增高,(到2.9:1的时候)方解石的沉积就会被抑制,此后生成的就是文石晶体。在底部的照片上可以看出从方解石到文石的进行过程,瘤装的方解石爆米花簇顶部长着文石针状的细枝。

http://www.goodearthgraphics.com/virtcave/aragonit/aragonit.html

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