​钟乳石是怎么形成的(钟乳石的形成原因)

钟乳石是怎么形成的(钟乳石的形成原因)

洞穴里的钟乳石和石笋背后有一些复杂的化学物质。

钟乳石和石笋装点着世界各地的洞穴。钟乳石从顶端垂下来，石笋从地面上升起。它们的生长速度令人难以置信地缓慢，有些非常古老，甚至早于现代人类。

当滴水接触到洞穴空气时，这些牙齿状的岩层就会生长。水携带着溶解的矿物质，这些矿物质是从地球表面携带而来的。当它穿过洞穴时，会留下微小的矿物痕迹，一滴一滴地形成每一个钟乳石。

钟乳石是什么形状的?

大多数钟乳石是锥形的:顶部很厚，底部逐渐变细。但有些是空洞的。这些钟乳石形状像稻草，当水从中心流下时就会生长。随着每一滴水滴的蒸发，它会在管子底部留下另一层矿物质外壳。

洞穴里的吸管非常脆弱，轻轻一碰就会碎，在陈腐的洞穴里难以找到。

有些吸管状的钟乳石似乎能抵抗地心引力。这些结构被称为斜螺旋，具有向各个方向倾斜的扭转、马刺和节。科学家们不确定它们是如何形成的，但他们认为这可能是表面张力作用和风的结合。

通过洞穴的气流的微小变化，或者生长中的钟乳石中晶体方向的微小变化，都能把微小的水滴吸引到新的方向上。它们不会在重力作用下滴落在地面上，而是向一侧甚至向上移动，在移动的过程中将矿物质留在了地面上。

钟乳石和石笋含有什么?

每一滴水都含有溶解的石灰石颗粒。它们在空中撞击时会变硬。

据英国皇家化学学会称，你在洞穴中看到的大部分钟乳石是由碳酸钙制成的。它形成两种主要类型的晶体: 方解石和文石。它们的化学式是CaCO3。

由于这个原因，钟乳石往往只出现在周围岩石含有钙石灰岩或白云石的洞穴中。

钟乳石还可以携带其他化学物质，这使它们具有不同的颜色和纹理。这些化学物质包括碳酸盐、硫化物，甚至蛋白石。

石灰岩洞穴中既有钟乳石，也有石笋。这些结构生长在地面上，有一个厚实的底部和一个朝向洞穴天花板的点。有些是扁平的，像煎鸡蛋，而另一些则又长又细，像扫帚。

石笋通常生长在钟乳石的正下方，吸收掉溅到洞穴地面上的水滴中的任何矿物质。然而，这两种类型的洞穴装饰并不总是成对出现: 任何一种都可以单独出现。

其他洞穴特性

石灰岩洞穴也可以包含其他种类的洞穴装饰。钟乳石和石笋都是滴水石，因为它们是由滴水形成的。但你也可能看到流石和洞穴爆米花。

当水从岩壁上涌下来时，流石就会呈片状出现。它们看起来像钟乳石的窗帘，像被时间冻结的瀑布挂在一起。有时流石含有水留下的矿物的颜色层，因此它们被称为“洞穴培根”。

洞穴爆米花是水从岩石的气孔中流出，形成像浆果一样的凸起和块状物。

这个岩洞墙上的凸起物叫做岩洞爆米花。

石灰岩钟乳石的化学性质

当雨水从石灰岩中滴下时，钟乳石和石笋就形成了。在这一过程中，它会从空气中吸收二氧化碳，从它流经的任何有机物中吸收二氧化碳。二氧化碳和水反应生成一种弱酸，叫做碳酸。这种酸可以溶解石灰石，与方解石发生反应，并将其吸入水中，形成碳酸氢钙。

当水滴进洞穴时，又与空气接触。在那里，它释放二氧化碳，钙从溶液中出来，再次形成岩石般坚硬的方解石。

奇怪的钟乳石

你知道石笋和钟乳石并不都是在洞穴里发现的吗?你可以在混凝土建筑下看到它们，在熔岩管中，甚至在冬天，它们悬挂在你的车库旁边。这是因为石笋和钟乳石并不总是由石灰岩构成的。

冰钟乳石可能是最常见的钟乳石。它们是在温度低到足以让水结冰，但阳光充足时再次融化的时候形成的。融化的水向地面滴流，在到达地面之前再次冻结。

来自剑桥大学和亚利桑那大学的科学家们利用照片、数学和物理学来研究为什么冰柱是尖尖的。他们注意到，当水往下滴时，它们混合在一起形成了一层薄膜。这片薄膜释放热量，在冰柱周围形成一个温暖的空气袋。暖空气上升，这意味着冰柱底部的水结冰速度加快，使得冰柱顶端变长变薄。

墨西哥Nohoch Nah Chich——这些钟乳石和石笋构成了世界上最长的水下洞穴系统的一部分。

根据英国皇家化学学会的研究，你可能在日常生活中看到的另一种钟乳石是混凝土钟乳石。你可以在停车场甚至你家的管道上找到它们。混凝土含有氧化钙，当碱性液体通过时，氧化钙就会溶解。当这种液体接触到空气时，钙从溶液中出来，形成一种叫做方解石的坚硬物质。如果滴得足够快，方解石石笋也会开始形成。

其他奇怪的钟乳石就更难找到。熔岩钟乳石形成于被称为熔岩管的隧道中，熔岩管携带着地球下面的熔融岩石。当熔岩管的顶部开始冷却时，它会有一层表皮，有点像一碗奶油冻。下面，炽热的气体不断膨胀，挤压皮肤并将其拉伸，形成空心管，硬化成坚硬的岩石。