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钟乳石形成的原理?

来源:www.cc3x.com   时间:2023-07-29 09:04   点击:242  编辑:admin   手机版

一、钟乳石形成的原理?

钟乳石由碳酸钙和其他矿物质的沉积形成。

原理:

溶洞都分布在石灰岩组成的山地中,石灰岩的主要成分是碳酸钙,当遇到溶有二氧化碳的水时,会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙;溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时,溶解在水里的碳酸氢钙就会分解,重新生成碳酸钙沉积下来,同时放出二氧化碳。

洞顶的水在慢慢向下渗漏时,水中的碳酸氢钙发生上述反应,有的沉积在洞顶,有的沉积在洞底,日久天长洞顶的形成钟乳石,洞底的形成石笋,当钟乳石与石笋相连时就形成了石柱。

实验:

取一只大茶杯(或试管),将少量熟石灰(即氢氧化钙)溶解水中,静置片刻,其中还没有溶解的熟石灰便沉积在杯底,此时杯中分成两层:上层是跟水一样清澈的石灰水,其中含有已溶解的氢氧化钙;下层是石灰乳,呈浑浊状态。把上层清澈的石灰水小心地倾倒在一只试管里约2ml,然后通过一支玻璃管(也可用塑料管——喝汽水用的那种吸管代替)往石灰水里吹气。由于人体呼出的气体中含有二氧化碳,因此石灰水就和它发生了化学反应生成了不溶于水的白色固体石灰石,石灰水变浑浊。

氢氧化钙+二氧化碳 → 碳酸钙↓+水

Ca(OH)+ CO= CaCO↓+HO

如果我们继续往浑浊的石灰水里吹气,不久,它又变得澄清了。这是由于二氧化碳与碳酸钙起作用,生成可溶解于水的碳酸氢钙,因此浑浊液将随着沉淀的溶解而变得澄清。如果把这种澄清液加热,碳酸氢钙又转变为不溶的碳酸钙,于是溶液又重新变浑浊。

碳酸钙+二氧化碳+水 → 碳酸氢钙

CaCO+CO+HO =Ca(HCO)

在大自然里,许多石灰岩地带(主要成份是石灰石),就是由于这个原因而形成了奇峰异洞,生长了钟乳石、石笋等。

钟乳石和石笋大不相同,一个像冬天屋檐下的冰柱,从上面垂下来;一个象春天从地面下“冒”出来的竹笋。

洞顶上有很多裂隙,每一处裂隙里都有水滴不断渗出来,每当水分蒸发掉了,那里就留下一些石灰质沉淀。一滴、两滴、三滴……水不断出现,又不断地挥发,洞顶上的石灰质愈积越多,终于生成一个乳头——这就是钟乳石的“童年”时代。以后,乳头外面又包上一层层石灰质,以至越垂越长。有的钟乳石的长度能达到好几米。

石笋是钟乳石的亲密伙伴。当洞顶上的水滴落下来时,石灰质也在地面上沉积起来。就这样,石笋对着钟乳石向上长。可以说钟乳石是“先生”,石笋是“后生”。但石笋底盘大,本身比较稳定,不容易折断,所以它的“生长”速度常比钟乳石还快。石笋的最大高度能达30米,像是一座平地里长出来的“石塔”。

二、溶洞中的钟乳石形成过程是怎样的?

目前主流科学解释溶洞中的钟乳石的形成过程:

1、溶洞是地下水溶蚀和沉淀的结果。溶洞均为碳酸盐质岩石,十分坚硬,但因长期沉浸在地下水中而被溶解,尤其是当水中含有二氧化碳时,其溶解量更为加剧。

2、历经数年坚硬的岩层便被溶蚀出一个个洞穴。当溶有石灰质的地下水重新滴人洞中时,由于环境中温度、压力的变化,使水中的二氧化碳逸出,于是水对石灰质的溶解力降低,致使原本溶解在水中的部分石灰质因过饱和而沉淀析出,日积月累,便形成了一根根形态各异的石钟乳、石笋和石柱。

图示:

另外还有一种学说,“生物建造学说”认为,藻类是地球上最早出现,至今仍广泛分布的一种原始植物,它们和其他植物一样具有光合作用的能力和趋光生长的特点。由于它们在生长发育过程中会分泌钙质,能收集、粘接微细的石灰质颗粒,并且常聚集成群生活,许多藻类一代又一代地生长在一起,因此形成了许多海洋生物礁。溶洞中的石钟乳几乎都是迎着光线朝上弯曲生长的,这与藻类的趋光生长的特性相吻合。石钟乳、石笋内部还有像树木年轮一般的同心圆状构造,这又是藻类生物逐年生长、分泌、收集和粘接石灰质微粒的结果。此外,在有些溶洞的岩石中还找到了类似古代藻类生物的层状化石结构;在有些溶洞的表层,则发现至今仍在生长的多种多样的藻类生物。所以,千奇百怪的石钟乳、石笋和石柱的形成,应该主要是藻类生物在漫长的地质岁月中逐渐建造起来的,然后经过后来的石化作用,才呈现出今天的面貌。

溶洞都分布在石灰岩组成的山地中,石灰岩的主要成分是碳酸钙,当遇到溶有二氧化碳的水时,会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙;溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时,溶解在水里的碳酸氢钙就会分解,重新生成碳酸钙沉积下来,同时放出二氧化碳。洞顶的水在慢慢向下渗漏时,水中的碳酸氢钙发生上述反应,有的沉积在洞顶,有的沉积在洞底,日久天长洞顶的形成钟乳石,洞底的形成石笋,当钟乳石与石笋相连时就形成了石柱。

三、钟乳石形成过程

钟乳石的形成过程如下:

钟乳石由碳酸钙和其他矿物质的沉积形成。石灰石是一种 碳酸钙岩石,被含有二氧化碳的水分解后,生成碳酸氢钙溶液。水溶液顺岩石而下,直到抵达边缘。如果岩石在洞穴顶部,水将滴下。当溶液和空气接触,产生逆向的化学反应,碳酸钙被沉淀出来。

钟乳石每年平均增长率为0.13毫米。快速增长的钟乳石的水溶液中往往富含碳酸钙和二氧化碳,并且流动很快,这种钟乳石每年可以增长3毫米。每一个钟乳石开始于一滴载有矿物的水滴。当水滴落下,留下了很薄的一点方解石圈。接下来的水滴继续留下新的方解石圈。这些方解石圈形成非常细的中空的管子,俗称“苏打管”。

钟乳石简介:

钟乳石,又称石钟乳,是指碳酸盐岩地区洞穴内在漫长地质历史中和特定地质条件下形成的石钟乳、石笋、石柱等不同形态碳酸钙淀积物的总延香配称。钟乳石的形成往往项需要上万年或几十万年时间。由于形成时间漫长,钟乳石对远古地质考察有着重要的研究价值。

在石灰岩中,含有二氧植当井全受空认化碳的水,渗入石灰岩隙缝中,与碳酸钙反应生成可溶于水的碳酸氢钙,溶有碳酸氢钙的水从洞顶上滴下来时,分解反应生成碳酸钙、二氧化碳 、水。被溶解的碳酸氢钙又变成固体(称为固化)。由上而下逐渐增长而成的,称为“钟乳石”。可入药。

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