洞穴里的景观:隐藏在大地深处的美丽
洞穴次生化学沉积,这名字是不是令人费解?那么说钟乳石、石笋、石花,是不是就恍然大悟了?在石灰岩溶洞中,这些由碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等为主要成分,经过漫长年代形成的沉积,造就了洞穴中令人目不暇接的美丽。
滴水沉积
喀斯特洞穴中最为普遍的,便是千姿百态的石钟乳、石笋、石柱和鹅管了。它们由洞顶滴水形成的,常常构成或宏伟或雅致的景观。
石钟乳:也叫钟乳石,自洞顶向下垂直生长,横断面为纵向同心纹理结构。
鹅管:是钟乳石发育过程中最初的造型,自洞顶向下生长,上下大小基本一致,呈空心细玻璃管状。如洞内环境洁净无污染,便常能造就色如白玉、质似凝脂的鹅管。
石笋:自洞底向上生长,具叠层状结构。同一处滴水,在洞顶生成钟乳石,在洞底则生成石笋,所以两者总是对应形成。石钟乳上的水滴坠落洞底,由于动力冲击,水滴破碎,CO2逸出,便具有了更高的碳酸钙饱和度,所以在许多情况下,石笋沉积的速度要比石钟乳快,石笋形体常较对应的石钟乳更为高大。
流水沉积
洞内的流水,也能形成千姿百态的沉积物,常见有石旗、石幕、石瀑布、穴盾、钙板等。
石旗:饱含重碳酸钙的连续性细小水流,在洞顶或洞壁上形成的薄而透明的“旗帜”(摄影/朱学稳)。
石幕、石瀑布:饱含重碳酸钙的薄层水流,自洞顶或洞壁流出,沉积为褶状的,形如布幔的叫做石幕,又叫石帘、石帷幕;沉积为带状的,形如瀑布的便是石瀑布。重庆芙蓉洞内的“巨幕飞瀑”,便由左边的巨型石幔和右边的石瀑布共同构成,颜色洁白,形状光滑,是这类沉积物的最典型代表。
石盾:又称调色板,由上下两块平行的板组成,恰似盾状。它多出现于洞壁及洞顶,沿某一裂缝、以一定角度渗出的缝隙流水,从裂缝口部形成两个吻合的板面,有各自向外侧增生的环形纹理,两片盾板之间的缝隙,是流水通过的地方。盾板或仰或俯,或直立或水平,有着不同倾向和倾角。石盾直径有10多厘米的,也能达到45米,厚度一般为210厘米。若裂隙水流量较大,从石盾周缘裂口流出的水往往可向下形成石幔,并与盾面组成一种有趣的“圆顶蚊帐”。
池水沉积
洞内的积水池塘,虽然平静,却也孕育着美丽的沉积物。
边石:地下水沿着不平坦的洞穴底部流动时,碳酸钙沉淀形成边石。边石的边为花边,边石内常积水成塘。横过水流方向、凸向下游的坝状边石叫做边石坝,形似梯田(摄影/单之蔷)。
月奶石:一种乳白色沉积物,由极细的、多种成分的晶体集合而成,在其形成过程中微生物起着重要作用。正如它的名字,月奶石在湿的时候质地呈奶酪一般的糊状,干的时候则呈粉状。
飞溅水沉积
洞内滴落水溅飞的水雾或细微水珠,也能造就出奇妙的沉积物。
石葡萄:溶洞中下滴水流和水花溅出的水珠,黏附在洞壁或钟乳石、石笋、石幔的表面,形成的葡萄状碳酸钙沉积物(摄影/单之蔷)
协同沉积
由两种以上不同运动方式的水流“合力完成”,如云盆、穴珠、石蘑菇、晶锥、棕榈状石笋等。
云盆:流石坝中的池水,在极其严格而又非常巧妙的协同作用下,经漫长岁月叠合而成莲花的形态。云盆有环形中心,大部分与洞顶的钟乳石对应,其外围总有封闭的边石坝,像一个能蓄水的水盆。
穴珠:小粒的燧石、砂或粘士,由于水的扰动,使核心不断滚动,并在周围逐渐沉淀碳酸钙,形成具有同心球结构的穴珠。美国列楚基耶洞积水中像巧克力一样的珠子,圆润可爱,让人无比心醉,只想捡起一颗放入嘴里,品尝一下丝滑的味道。
毛细水沉积
洞壁或钟乳石中析出的毛细水和薄膜水,其特点是不受重力的影响,造就了石花等沉积形态。这类沉积物一般出现在洞内比较封闭的地段,往往形成更为玲珑透剔的景观。
石花:由雾水沉积而成。呈丛花状散布在洞壁或其它洞穴堆积物表面,洁白晶莹,呈花瓣放射状生长,美丽异常(摄影/朱学稳)
卷曲石:由毛细渗透水形成的树枝状或卷曲状及螺旋状的沉积物,也叫石枝。生长过程中,石枝受到的地心引力很小,所以形态各异,有的向上卷曲,有的向下卷曲,有的呈波纹状、水平状,还有的不规则生长。一般卷曲石较为普通,与大量细小钟乳石共生同长,粗壮短小,多数形如发簪。也不乏个中极品:美国列楚基耶洞内的石枝雪白如玉,最长达6.1米;重庆武隆芙蓉洞内的卷曲石则以形态各异、颜色绚丽著称(摄影/朱学稳)。
石花:由雾水沉积而成。呈丛花状散布在洞壁或其它洞穴堆积物表面,洁白晶莹,呈花瓣放射状生长,美丽异常(供图/Dave Bunnell)
背景知识:
碳酸钙的溶解和再沉积
在洞穴中,岩层中的碳酸钙的溶解和再沉积作用是水(H2O)、二氧化碳(CO2)和碳酸钙(CaCO3)液态、气态、固态三相转化和系统平衡的过程,反应是可逆的。即水对碳酸盐岩的溶解作用,主要借助于溶解其中的二氧化碳而形成的侵蚀性进行的,相反,当溶解有碳酸钙的地下水从岩层的裂隙中流出时,由于水体环境(温度、压力、微生物等条件)变化,造成二氧化碳逸出,于是水溶液中的碳酸钙便沉淀下来,生成各种洞穴次生碳酸钙沉积物。
按控制其形成的水流状态,可将洞穴碳酸钙次生沉积物细分为滴水沉积、流水沉积、停滞水沉积、飞溅水沉积、毛细水沉积和协同沉积这几类。