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实验 溶洞里的钟乳石是怎样形成的

来源:www.cc3x.com   时间:2023-08-05 01:08   点击:233  编辑:admin   手机版

一、实验 溶洞里的钟乳石是怎样形成的

溶洞里的钟乳石,也是岩溶作用的产物,是水制造出来的。  当溶洞形成之后, 不但洞底有流水,洞顶也有水顺着岩层裂隙向下渗漏。这种从洞顶下渗的水,是沿着很细的石缝向下流动的,所以水流缓慢细小,基本上都是一滴一滴地渗落下来,这些水里含有从石灰岩中溶蚀出来的碳酸氢钙。水珠在洞顶都会停留一段时间才落下来,在这段时间里,随着水分的蒸发,一部分碳酸氢钙又会变成碳酸钙沉积下来,粘附在洞顶的岩石上。落到同底的水滴,也会在洞底岩石上留下碳酸钙沉积物。每滴水留下的碳酸钙沉积物是很少的,所以沉积物增长的速度十分缓慢。  多少万年过去了,这些沉积物越续越长。从洞顶垂下的沉积物像乳头般地倒挂下来,人们叫它石钟乳;从洞底向上长的沉积物,犹如一根根破土而出的竹笋,叫石笋。石钟乳和石笋如果连了起来,就成为一根顶天立地的柱子,叫石柱。一根根石柱连接起来,酷似舞台上的帷幕,叫作石幔。同时,洞顶、洞壁、洞底还会附着不同形态的沉积物,叫石花。这些千姿百态的沉积物,构成了各种各样、瑰丽神奇的景物,琳琅满目,变幻迷离,把溶洞装点得如传说中的地下龙宫一般。

二、溶洞中的钟乳石形成过程是怎样的?

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、溶洞中形态各异的石笋和钟乳石是怎样形成的?

钟乳石的形成

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。

氢氧化碳+二氧化碳→碳酸钙↓+水

[Ca(OH)2] [CO2] [CaCO3] [H2O]

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

[CaCO3] [CO2] [H2O] [Ca(HCO3)2]

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”。

往下长的钟乳石,有时候也会和往上长的石笋接在一起,连接成一个石柱,两头粗,中间细,不明底细的人还认为是谁凿出来的呢。在许多石灰岩洞里,钟乳石和石笋多数不是连在一起的;那是因为不是钟乳石折断了,就是过多的石灰质堵塞了水滴的通路,水滴被迫改变路径转移到另一处,又长出一根新的钟乳石。这样,钟乳石和石笋就不会“碰头”了。

地下水在钟乳石和石笋的形成过程中起了决定性的作用。凡是它流过的地方就会留下痕迹,或是一道沟或是一个洞,或是一根钟乳石,或是一根石笋,或是一根石柱;把它们组合在一起就成了“树林”、“珠帘”等奇丽景象。

这种现象在日常生活中也经常碰到:例如用来烧水的壶底常结一层垢。取出一些加些醋,会看到有大量气泡产生。这是因为自来水里含有碳酸氢钙、碳酸氢镁等,水垢的某些成分就是它们在加热时的分解产物,如碳酸钙和氢氧化镁等。

因为大自然中温度没有煮开水那么高,所以钟乳石和石笋等的形成也就没有那么快,是经过几万年的长期沉积,不断变迁才形成的。

四、溶洞,钟乳石等的形成是由于什么作用形成的

溶洞的形成是流水的侵蚀和化学溶蚀作用,加之地壳抬升。

流水中的石灰质物质从溶洞顶部缓慢流下来时沉积形成钟乳石。

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