stringtranslate.com

Спелеотем

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

Спелеотема ( / ˈ s p iː l i ə θ ɛ m / ; от древнегреческого σπήλαιον ( spḗlaion )  «пещера» и θέμα ( théma )  «месторождение») — геологическое образование, образованное отложениями полезных ископаемых , которые накапливаются с течением времени в естественных пещерах . . [1] 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. [2] Подавляющее большинство образований известняковые, состоящие из минералов карбоната кальция (CaCO 3 ) ( кальцита или арагонита ). Реже образования изготавливаются из сульфата кальция ( гипса или мирабилита ) или опала . [2] Образование из чистого карбоната или сульфата кальция полупрозрачно и бесцветно. 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 . [2]

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 минералов кальцита или арагонита . 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, при которых дождевая вода реагирует с почвенным CO 2 с образованием слабокислой воды по реакции: [3]

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 посредством реакции:

CaCO 3 + H 2 CO 3 → Ca 2+ + 2 HCO 3 −

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

Са 2+ + 2 HCO 3 − → 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 записи, аналогичные тем, которые получены по кернам льда или годичным кольцам деревьев . [4] 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 рекристаллизации . . [5] Стабильные изотопы кислорода ( δ 18 O ) и углерода ( δ 13 C ) используются для отслеживания изменений температуры осадков, осадков и изменений растительности за последние ~ 500 000 лет. [6] [7] Показатель Mg/Ca также использовался в качестве индикатора влажности, хотя на его надежность как палеогигрометра может влиять вентиляция пещер в засушливые сезоны. [8] Вариации количества осадков изменяют ширину колец образований: закрытые кольца указывают на небольшое количество осадков, более широкое расстояние указывает 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 климатические явления Эль-Ниньо – Южное колебание (ЭНСО). [9] 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. [10]

Виды и категории

Типы 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) Полочные камни (T) Полог балдахина ( U) Сталактит «бутылочная щетка» (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 (АГ) обрушился обломками

Спелеотемы принимают различные формы в зависимости от того, капает ли вода, просачивается, конденсируется, течет или образует пруды. Многие образования названы в честь их сходства с искусственными или природными объектами. Типы образований включают: [11]

Кальтемиты

Обычное определение образования исключает вторичные минеральные отложения, полученные из бетона , извести , раствора или другого известкового материала (например, известняка и доломита) за пределами пещерной среды или в искусственных пещерах (например, шахтах, туннелях), которые могут иметь формы и формы, подобные 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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уайт, ВБ (2019). «Спелеотемы». Энциклопедия пещер : 1006–17. дои : 10.1016/B978-0-12-814124-3.00117-5. ISBN 9780128141243.
  2. ^ abc Уайт, Уильям (2016). «Химия и карст». Акта Карсологика . 44 (3). дои : 10.3986/ac.v44i3.1896 . ISSN  0583-6050.
  3. ^ Дж., Фэйрчайлд, Ян (2012). Спелеотехническая наука: от процесса к окружающей среде прошлого. Уайли-Блэквелл. ISBN 978-1-4051-9620-8. ОСЛК  813621194.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Брэдли, Раймонд С. (2015). Палеоклиматология: реконструкция климата четвертичного периода. Академическая пресса. стр. 291–318. дои : 10.1016/b978-0-12-386913-5.00008-9. ISBN 978-0-12-386913-5.
  5. ^ Ричардс, Дэвид А.; Дорале, Джеффри А. (2003). «Хронология урановой серии и применение образований в окружающей среде». Обзоры по минералогии и геохимии . 52 (1): 407–460. Бибкод : 2003RvMG...52..407R. дои : 10.2113/0520407. ISSN  1529-6466.
  6. ^ Фэйрчайлд, Ян Дж.; Смит, Клэр Л.; Бейкер, Энди; Фуллер, Лиза; Шпотль, Кристоф; Мэтти, Дэйв; Макдермотт, Фрэнк; ЕИМФ (2006). «Модификация и сохранение сигналов окружающей среды в образованиях» (PDF) . Обзоры наук о Земле . Изотопы в реконструкции окружающей среды PALaeoal (ISOPAL). 75 (1–4): 105–153. Бибкод : 2006ESRv...75..105F. doi : 10.1016/j.earscirev.2005.08.003.
  7. ^ Хенди, CH (1971). «Изотопная геохимия образований – I. Расчет влияния различных способов образования на изотопный состав образований и их применимость в качестве палеоклиматических индикаторов». Geochimica et Cosmochimica Acta . 35 (8): 801–824. Бибкод : 1971GeCoA..35..801H. дои : 10.1016/0016-7037(71)90127-X.
  8. ^ Роней, Элли Р.; Брайтенбах, Себастьян FM; Остер, Джессика Л. (25 марта 2019 г.). «Чувствительность записей образований в регионе индийских летних муссонов к проникновению в засушливый сезон». Научные отчеты . 9 (1): 5091. doi : 10.1038/s41598-019-41630-2 . ISSN  2045-2322. ПМК 6434041 . Проверено 30 сентября 2023 г. 
  9. ^ Макдональд, Джейнс; Дрисдейл, Рассел; Хилл, Дэвид (2004). «Эль-Ниньо 2002–2003 годов, зафиксированное в капельных водах австралийских пещер: последствия для реконструкции истории осадков с использованием сталагмитов». Письма о геофизических исследованиях . 31 (22): L22202. Бибкод : 2004GeoRL..3122202M. дои : 10.1029/2004gl020859 . hdl : 1959.13/29201 . ISSN  1944-8007.
  10. ^ Вудхед, Джон; Рейс, Роберт; Фокс, Дэвид; Дрисдейл, Рассел; Хеллстром, Джон; Маас, Роланд; Ченг, Хай; Эдвардс, Р. Лоуренс (01 мая 2010 г.). «Климатические записи Speleothem из глубоких времен? Исследование потенциала на примере пермского периода». Геология . 38 (5): 455–458. Бибкод : 2010Geo....38..455W. дои : 10.1130/G30354.1. hdl : 1959.13/931960 . ISSN  0091-7613.
  11. ^ Хилл, Калифорния, и Форти, П. (1997). Пещерные минералы мира (2-е издание). [Хантсвилл, Алабама: Национальное спелеологическое общество Inc.], стр. 217, 225.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме Speleothems .