Спелеотем

О вторичных отложениях, полученных из бетона, извести или строительного раствора за пределами пещеры, см. Кальтемит .

В пещере отмечены шесть наиболее распространенных типов образований: плавучий камень , колонны , драпировка, сталагмиты , сталактиты и соломинки.

Спелеотема θ ( / ˈ s p iː l i ə ɛ m / ; от древнегреческого σπήλαιον ( spḗlaion ) «пещера» и θέμα ( théma ) «месторождение») — геологическое образование из полезных отложений ископаемых , которые накапливаются с течением времени в естественных пещерах . Спелеотемы чаще всего образуются в известковых пещерах в результате реакций растворения карбонатов. Они могут принимать самые разные формы в зависимости от истории отложения и окружающей среды. Их химический состав, постепенный рост и сохранение в пещерах делают их полезными палеоклиматическими аналогами.

Химические и физические характеристики

Выявлено более 300 разновидностей пещерных месторождений полезных ископаемых. Подавляющее большинство образований известняковые, состоящие из карбоната кальция (СаСО ₃ минералов ) ( кальцита или арагонита ). Реже образования изготавливаются из сульфата кальция ( гипса или мирабилита ) или опала . Образования чистого карбоната или сульфата кальция полупрозрачны и бесцветны. Присутствие оксида железа или меди придает красновато-коричневый цвет. Присутствие оксида марганца может создавать более темные цвета, такие как черный или темно-коричневый. Спелеотемы также могут быть коричневыми из-за присутствия грязи и ила .

На форму и цвет образований влияют многие факторы, в том числе химический состав породы и воды, скорость просачивания воды, направление потока воды, температура пещеры, влажность пещеры, воздушные потоки, надземный климат и надземный растительный покров. Более слабые потоки и короткие расстояния перемещения образуют более узкие сталагмиты, тогда как более сильный поток и большее расстояние падения имеют тенденцию образовывать более широкие сталагмиты.

Процессы формирования

Большая часть пещерной химии включает в себя карбонат кальция (CaCO ₃ ), содержащий такие породы, как известняк или доломит , состоящие из кальцита или арагонита минералов . Карбонатные минералы более растворимы в присутствии более высокого содержания углекислого газа (CO ₂ ) и более низких температур. Известковые образования образуются в результате реакций растворения карбонатов, в результате которых дождевая вода реагирует с CO ₂ почвы , образуя слабокислую воду по реакции:

Н ₂ О + СО ₂ → Н ₂ СО ₃

Когда кислая вода проходит через коренную породу карбоната кальция от поверхности к потолку пещеры, она растворяет коренную породу в результате реакции:

CaCO ₃ + H ₂ CO ₃ → Са ²⁺ + _2HCO3 ⁻

Когда раствор достигает пещеры, более низкое значение pCO ₂ в пещере приводит к осаждению CaCO ₃ по реакции:

Что ²⁺ + _2HCO3 ⁻ → CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂

Со временем скопление этих осадков образует капельные камни ( сталагмиты , сталактиты ) и текучие камни — два основных типа образований.

Климатические прокси

Трансекты спелеотем могут предоставить палеоклиматические данные, аналогичные тем, которые получены по кернам льда или годичным кольцам деревьев . Медленный геометрический рост и включение радиоактивных элементов позволяет точно датировать образования на протяжении большей части позднечетвертичного периода с помощью радиоуглеродного датирования и уран-ториевого датирования , при условии, что пещера представляет собой закрытую систему и образования не подверглись перекристаллизации. Кислород ( δ ¹⁸ O ) и углерод ( δ ¹³ C ) стабильные изотопы используются для отслеживания изменений температуры осадков, осадков и изменений растительности за последние ~ 500 000 лет. Показатель Mg/Ca также использовался в качестве индикатора влажности, хотя на его надежность как палеогигрометра может влиять вентиляция пещер в засушливые сезоны. Вариации количества осадков изменяют ширину колец образований: закрытые кольца указывают на небольшое количество осадков, более широкие интервалы указывают на более сильные осадки, а более плотные кольца указывают на более высокую влажность. Подсчет скорости капель и анализ микроэлементов в каплях воды фиксируют краткосрочные климатические изменения, такие как Эль-Ниньо – Южное колебание (ЭНСО). климатические явления В исключительных случаях косвенные климатические данные раннего пермского периода были получены из образований, датированных 289 миллионами лет назад, полученных из заполненных пещер, обнаруженных в результате разработки карьеров в местности Ричардс Спур в Оклахоме.

Виды и категории

Виды образований:
(A) Сталактит (B) Содовая соломка (C) Сталагмиты (D) Конусообразный сталагмит (E) Сталагнат или колонна (F) Драпировка (G) Драпировка (H) Геликтиты (I) Лунное молоко (J) Агломерат, горный камень (K) Кристаллы кальцита (L) Агломерационная терраса (M) Карст (N) Водоем (O) Щит (P) Пещерные облака (Q) Пещерный жемчуг (R) Конусы башен (S) Полки (T) Полог балдахина (U) Сталактит Бутылочной щетки (V) Конулит (W) Flowstone (X) Лотки (Y) Кальцитовые плоты (Z) Пещерный попкорн или кораллоиды (AA) Frostworks (AB) Flowstone (AC) Сплаттермит (AD) Спелеосейсмиты (AE) Boxworks (AF) Ориентированный сталактит ( А.Г.) обвалившиеся завалы

Спелеотемы принимают различные формы в зависимости от того, капает ли вода, просачивается, конденсируется, течет или образует пруды. Многие образования получили свое название из-за сходства с искусственными или природными объектами. Типы образований включают:

• Капельный камень — это карбонат кальция в форме сталактитов или сталагмитов.
  • Сталактиты — это заостренные подвески, свисающие с потолка пещеры, из которых они растут.
    • Соломинки для газировки представляют собой очень тонкие, но длинные сталактиты удлиненной цилиндрической формы, а не обычной, более конической формы сталактитов.
    • Геликтиты — это сталактиты с центральным каналом с веточками или спиральными выступами, которые, кажется, бросают вызов гравитации.
      • Включите формы, известные как ленточные геликтиты, пилы, стержни, бабочки, руки, фигурные картофелины и «комки червей».
    • Люстры представляют собой сложные группы потолочных украшений.
    • Ленточные сталактиты, или просто «ленты», имеют соответствующую форму.
  • Сталагмиты — это «измельченные» аналоги сталактитов, часто тупые насыпи.
    • Сталагмиты-метлы очень высокие и тонкие.
    • Сталагмиты тотемного столба также высокие и имеют форму своих тезок.
    • Сталагмиты из жареных яиц маленькие, обычно в ширину, чем в высоту.
  • Сталагнат возникает, когда сталактиты и сталагмиты встречаются или когда сталактиты достигают пола пещеры.
• Flowstone похож на лист и встречается на полу и стенах пещер.
  • Драпировки или занавески представляют собой тонкие волнистые листы кальцита, свисающие вниз.
    • Бекон — это драпировка с полосами разного цвета внутри простыни.
  • Плотины из каменного камня , или гуры, возникают на ряби рек и образуют барьеры, которые могут удерживать воду.
  • Каменные водопады имитируют замерзшие каскады
• Пещерные кристаллы
  • Зубчатый шпат — это крупные кристаллы кальцита, которые часто встречаются возле сезонных водоемов.
  • Иней – игольчатые наросты кальцита или арагонита.
  • Moonmilk белый и похож на сыр.
  • Антодиты — цветкообразные скопления кристаллов арагонита.
  • Криогенные кристаллы кальцита представляют собой рыхлые зерна кальцита, обнаруженные на полу пещер, образовавшиеся в результате сегрегации растворенных веществ при замерзании воды.
• Спелеогены (технически отличные от спелеотемов) — это образования внутри пещер, которые образуются в результате удаления коренных пород , а не в виде вторичных отложений. К ним относятся:
  • Столбы
  • Гребешки
  • Кладбище
  • боксворк
• Другие
  • Пещерный попкорн , также известный как «кораллоиды» или «пещерный коралл», представляет собой небольшие узловатые скопления кальцита.
  • Пещерный жемчуг образуется в результате капания воды сверху, в результате чего маленькие «затравочные» кристаллы переворачиваются так часто, что образуют почти идеальные сферы карбоната кальция.
  • Снотиты представляют собой колонии преимущественно сероокисляющих бактерий и имеют консистенцию «соплей» или слизи.
  • Кальцитовые плоты — это тонкие скопления кальцита, которые появляются на поверхности пещерных бассейнов.
  • Адские колокола — особое образование, найденное в сеноте Эль-Сапоте на Юкатане в виде затопленных колоколообразных форм.
  • Лавовые трубки содержат образования, состоящие из сульфатов, мирабилита или опала. Когда лава остывает, выпадают осадки.

Кальтемиты

Обычное определение образования исключает вторичные минеральные отложения, полученные из бетона , извести , строительного раствора или другого известкового материала (например, известняка и доломита) вне пещерной среды или в искусственных пещерах (например, шахтах, туннелях), которые могут иметь сходные формы и формы, как образования. Такие вторичные отложения в искусственных структурах называются кальтемитами . Кальтемиты часто связаны с разрушением бетона или с выщелачиванием извести, строительного раствора или другого известкового материала.

Галерея

• 
  Различные образования в Зале Горных королей, Огоф Крейг а Ффиннон , Южный Уэльс , Великобритания
• 
  Сталактиты и колонны в пещерах Natural Bridge , Техас
• 
  Больше образований в пещерах Natural Bridge Caverns , Техас.
• 
  Формирование занавеса пещеры в пещерах Мраморная арка , графство Фермана , Северная Ирландия.
• 
  Калифорнийские пещеры , округ Калаверас, Калифорния; одна из многих пещер, расположенных в предгорьях Сьерры в Калифорнии.
• 
  Сталагнаты (колонны) в пещере Бисеруйка , Добринь , остров Крк , Хорватия
• 
  Различные образования в пещере Ремушамп, Эвай , Бельгия.
• 
  Сталагнат (колонна) в пещере Ремушамп, Эвай , Бельгия.
• 
  Изображение образования пещерной жемчужины
• 
  Изображение плавучего камня в Мамонтовой пещере, штат Кентукки

См. также

• Окаменелый колодец

Внешние ссылки

• Виртуальная пещера: онлайн-путеводитель по образованиям
• Минеральные агрегаты карстовых пещер, образовавшиеся в растворах капиллярных пленок.
• Галерея образований из программы NPS Cave and Karst (архивировано 23 января 2013 г.)