Сталактит ( Великобритания : / ˈ s t æ l ə k ˌ t aɪ t / , США : / s t ə ˈ l æ k t aɪ t / ; от древнегреческого σταλακτός ( stalaktós ) «капающий», от σταλάσσειν ( stalássein ) «капать») [1] — минеральное образование, свисающее с потолка пещер , горячих источников или искусственных сооружений, таких как мосты и шахты. Любой растворимый материал, который может откладываться в виде коллоида , находится в суспензии или способен плавиться , может образовывать сталактит. Сталактиты могут состоять из лавы , минералов , грязи , торфа , смолы , песка , агломерата и амберата (кристаллизованной мочи вьючных крыс ). [2] [3] Сталактит не обязательно является образованием , хотя образования являются наиболее распространенной формой сталактита из-за обилия известняковых пещер. [2] [4]
Соответствующее образование на полу пещеры известно как сталагмит . Разработана мнемоника , к какому типу образования относится какое слово; Во-первых, у сталактита есть буква C, обозначающая «потолок», а у сталагмита — буква G, обозначающая «землю». [5] Другой пример: сталактиты « крепко висят », а сталагмиты « могут вырасти» – с ударением на буквы « Т » и « М », связанные со схожими по звучанию словами.
Наиболее распространенными сталактитами являются образования , встречающиеся в известняковых пещерах. Они образуются в результате отложения карбоната кальция и других минералов, которые осаждаются из растворов минерализованной воды . Известняк — это основная форма карбоната кальция , которая растворяется водой , содержащей углекислый газ , образуя в пещерах раствор бикарбоната кальция . [6] Химическая формула этой реакции: [7]
Этот раствор проходит сквозь скалу, пока не достигнет края, и если он находится на крыше пещеры, он будет капать вниз. Когда раствор вступает в контакт с воздухом , химическая реакция , вызвавшая его, меняется на противоположную и осаждаются частицы карбоната кальция. Обратная реакция: [7]
Средняя скорость роста составляет 0,13 мм (0,0051 дюйма) в год. Наиболее быстро растут сталактиты, образованные постоянным притоком медленно капающей воды , богатой карбонатом кальция (CaCO 3 ) и углекислым газом (CO 2 ), которая может расти со скоростью 3 мм (0,12 дюйма) в год. [8] [9] Скорость капель должна быть достаточно медленной, чтобы позволить CO 2 дегазироваться из раствора в атмосферу пещеры, что приводит к осаждению CaCO 3 на сталактите. Слишком высокая скорость капель приводит к тому, что раствор, все еще содержащий большую часть CaCO 3 , падает на пол пещеры, где происходит дегазация, и CaCO 3 откладывается в виде сталагмита.
Все известняковые сталактиты начинаются с единственной насыщенной минералами капли воды. Когда капля падает, она откладывает тончайшее кольцо кальцита. Каждая последующая капля, которая образуется и падает, откладывает еще одно кольцо кальцита. В конце концов, эти кольца образуют очень узкую (диаметром от 4 до 5 мм) полую трубку, широко известную как сталактит « содовая соломка ». Трубочки для газировки могут вырасти довольно длинными, но они очень хрупкие. Если они забиваются мусором, вода начинает течь снаружи, откладывая больше кальцита и создавая более знакомый сталактит конической формы.
Образование сталактитов обычно начинается на большой территории, по которой течет богатая минералами вода по множеству путей. Поскольку минералы растворяются в одном канале немного больше, чем в других конкурирующих каналах, доминирующий канал начинает втягивать все больше и больше доступной воды, что ускоряет его рост, что в конечном итоге приводит к перекрытию всех остальных каналов. Это одна из причин, почему образования имеют тенденцию находиться на минимальных расстояниях друг от друга. Чем больше формация, тем больше расстояние между формациями.
Те же самые капли воды, которые падают с кончика сталактита, откладывают больше кальцита на нижнем этаже, что в конечном итоге приводит к образованию сталагмита округлой или конической формы . В отличие от сталактитов, сталагмиты никогда не представляют собой полые «соломинки для газировки». При наличии достаточного количества времени эти образования могут встретиться и слиться, образуя образование из карбоната кальция, известное как столб, колонна или сталагнат. [10]
Другой тип сталактита образуется в лавовых трубках , в то время как расплавленная и жидкая лава все еще активна внутри. [11] Механизм образования заключается в отложении расплавленного капающего материала на потолках пещер, однако образование лавовых сталактитов происходит очень быстро, всего за несколько часов, дней или недель, тогда как образование известняковых сталактитов может занять до тысяч лет. . Ключевое отличие лавовых сталактитов заключается в том, что как только лава перестанет течь, сталактиты тоже перестанут расти. Это означает, что если сталактит сломать, он никогда не вырастет снова. [2]
Общий термин лавацикла применялся к лавовым сталактитам и сталагмитам без разбора и произошел от слова сосулька. [2]
Подобно сталактитам из известняка, они могут оставлять на полу капли лавы, которые превращаются в лавовые сталагмиты и в конечном итоге сливаются с соответствующим сталактитом, образуя колонну.
Сталактит «акулий зуб» широкий и сужающийся на вид. Он может начаться как небольшая капля лавы с полутвердого потолка, но затем разрастается за счет сращивания слоев по мере того, как последовательные потоки лавы поднимаются и опускаются в лавовой трубке, покрывая и заново покрывая сталактит большим количеством материала. Их длина может варьироваться от нескольких миллиметров до более метра. [12]
Когда лава течет по трубе, материал разбрызгивается на потолок и сочится обратно вниз, затвердевая в сталактит. Этот тип образования приводит к образованию сталактита неправильной формы, напоминающего растянутую ириску [ необходимы пояснения ] . Часто они могут быть другого цвета, чем исходная лава, образовавшая пещеру. [12]
Когда крыша лавовой трубы остывает, образуется оболочка, удерживающая внутри полурасплавленный материал. Расширение захваченных газов заставляет лаву выдавливаться наружу через небольшие отверстия, в результате чего образуются полые трубчатые сталактиты, аналогичные соломинкам из соды, образующимся в виде отложений в растворных пещерах. Самый длинный из известных — почти 2 метра в длину. Они распространены в лавовых трубках на Гавайях и часто связаны с капельным сталагмитом, который образуется внизу, когда материал проходит через трубчатый сталактит и накапливается на полу под ним. Иногда трубчатая форма разрушается вблизи дистального конца, скорее всего, когда давление выходящих газов уменьшилось и еще расплавленные части сталактитов сдулись и остыли. Часто эти трубчатые сталактиты приобретают скрученный, червеобразный вид, когда кусочки лавы кристаллизуются и направляют поток в разных направлениях. На эти трубчатые лавовые геликтиты также могут влиять воздушные потоки, проходящие через трубку и направленные с подветренной стороны. [12]
Обычным сталактитом, который можно найти сезонно или круглый год во многих пещерах, является ледяной сталактит, обычно называемый сосульками , особенно на поверхности. [13] Просачивание воды с поверхности проникнет в пещеру, и если температура опустится ниже нуля , вода образует сталактиты. Они также могут образовываться при замерзании водяного пара . [14] Подобно лавовым сталактитам, ледяные сталактиты формируются очень быстро, в течение нескольких часов или дней. Однако, в отличие от лавовых сталактитов, они могут вырасти снова, если вода и температура подходят.
Ледяные сталактиты также могут образовываться подо льдом , когда соленая вода попадает в воду океана. Эти специфические сталактиты называются брикетами .
Ледяные сталактиты также могут образовывать под собой соответствующие сталагмиты и со временем могут срастись, образуя ледяную колонну.
Сталактиты также могут образовываться на бетоне и водопроводе, где происходит медленная утечка и где в водопроводе есть ионы кальция, магния или других ионов , хотя там они образуются гораздо быстрее, чем в естественной пещерной среде. Эти вторичные отложения, такие как сталактиты, сталагмиты, плавучий камень и другие, которые образуются из извести, строительного раствора или другого известкового материала в бетоне вне «пещерной» среды, не могут быть классифицированы как « спелеотемы » в связи с определением термин. [9] Термин « кальтемит » используется для обозначения этих вторичных отложений, которые имитируют формы и формы образований за пределами пещеры. [15]
То, как сталактиты формируются на бетоне, связано с химическим составом, отличным от тех, которые образуются естественным образом в известняковых пещерах, и из-за присутствия оксида кальция в цементе. Бетон изготавливается из заполнителя, песка и цемента. При добавлении воды в смесь оксид кальция в цементе реагирует с водой с образованием гидроксида кальция (Ca(OH) 2 ). Химическая формула для этого: [7]
Со временем любая дождевая вода, проникающая в трещины в застывшем (твердом) бетоне, будет переносить свободный гидроксид кальция в растворе к краю бетона. Сталактиты могут образовываться, когда раствор выходит на нижнюю сторону бетонной конструкции, где она подвешена в воздухе, например, на потолке или балке. Когда раствор вступает в контакт с воздухом на нижней стороне бетонной конструкции, происходит еще одна химическая реакция . Раствор реагирует с углекислым газом воздуха и выпадает в осадок карбонат кальция . [7]
Когда этот раствор падает, он оставляет после себя частицы карбоната кальция, которые со временем образуют сталактит. Обычно они имеют длину несколько сантиметров и диаметр примерно от 4 до 5 мм (от 0,16 до 0,20 дюйма). [7] На скорость роста сталактитов существенное влияние оказывает непрерывность поставок Ca.2+
насыщенный раствор и скорость капель. Сталактит в форме соломинки, образовавшийся под бетонной конструкцией, может вырасти до 2 мм в день в длину, когда скорость капель между падениями составляет примерно 11 минут. [15] Изменения pH раствора фильтрата могут способствовать дополнительным химическим реакциям, которые также могут влиять на скорость роста кальтемитового сталактита. [15]
Белая камера в верхней пещере грота Джейта в Ливане содержит известняковый сталактит длиной 8,2 м (27 футов), который доступен для посетителей и считается самым длинным сталактитом в мире. [ нужна цитата ] Еще одно подобное утверждение сделано для 20-метрового (66 футов) известнякового сталактита, который висит в Палате редкостей в Грута-Рей-ду-Мато ( Сете-Лагоас , Минас-Жерайс , Бразилия). [ нужна цитация ] Однако во время своих исследований спелеологи часто сталкивались с более длинными сталактитами. Один из самых длинных сталактитов, видимых широкой публике, находится в Пол-ан-Ионаине (Пещера Дулин), графство Клэр , Ирландия, в карстовом регионе, известном как Буррен ; что делает его более впечатляющим, так это тот факт, что сталактит удерживается участком кальцита площадью менее 0,3 м 2 (3,2 кв. фута). [16]
Сталактиты впервые упоминаются (хотя и не по имени) римским естествоиспытателем Плинием в тексте, в котором также упоминаются сталагмиты и колонны и упоминается их образование в результате капания воды. Термин «сталактит» был придуман в 17 веке датским врачом Оле Вормом , [17] который придумал это слово из греческого слова σταλακτός (сталактос, «капающий») и греческого суффикса -ίτης (-ites, связанный с или принадлежность). [18]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )