Сталактит ( Великобритания : / ˈstæləkˌtaɪt / , США : / stəˈlæktaɪt / ; 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 материал , который растворим и может быть осажден в виде коллоида , или находится во взвешенном состоянии , или способен плавиться , может образовывать сталактит. Сталактиты могут состоять из лавы , минералов , грязи , торфа , смолы , песка , нагара и амберата (кристаллизованной мочи крыс ). [2] [3] Сталактит не обязательно является спелеотемом , хотя спелеотемы являются наиболее распространенной формой сталактита из-за обилия известняковых пещер. [2] [4]
Соответствующее образование на полу пещеры известно как сталагмит .
Наиболее распространенные сталактиты — это натечные образования , которые встречаются в известняковых пещерах. Они образуются путем отложения карбоната кальция и других минералов, которые выпадают в осадок из минерализованных водных растворов. Известняк — это основная форма карбоната кальция, который растворяется водой , содержащей углекислый газ , образуя раствор бикарбоната кальция в пещерах. [5] Химическая формула этой реакции: [6]
Этот раствор проходит через скалу, пока не достигнет края, и если это потолок пещеры, он будет капать вниз. Когда раствор вступает в контакт с воздухом, химическая реакция , которая его создала, меняется на противоположную, и частицы карбоната кальция осаждаются. Обратная реакция: [6]
Средняя скорость роста составляет 0,13 мм (0,0051 дюйма) в год. Самые быстрорастущие сталактиты — это те, которые образованы 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. [7] [8] Скорость капания должна быть достаточно медленной, чтобы позволить CO 2 дегазировать из раствора в атмосферу пещеры, что приведет к отложению CaCO 3 на сталактите. Слишком высокая скорость капания — и раствор, все еще несущий большую часть CaCO 3 , падает на пол пещеры, где происходит дегазация, и CaCO 3 откладывается в виде сталагмита.
Все известняковые сталактиты начинаются с одной капли воды, содержащей минералы. 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 (≈4-5 мм в диаметре), полую трубку, обычно известную как сталактит « газированная трубочка ». Газированные трубочки могут вырастать довольно длинными, но очень хрупкими. Если они засоряются мусором, вода начинает течь снаружи, откладывая больше кальцита и создавая более знакомый конусообразный сталактит.
Формирование сталактита обычно начинается на большой площади с несколькими путями для потока богатой минералами воды. Поскольку минералы растворяются в одном канале немного больше, чем в других конкурирующих каналах, доминирующий канал начинает забирать все больше и больше доступной воды, что ускоряет его рост, в конечном итоге приводя к тому, что все остальные каналы перекрываются. Это одна из причин, по которой формации имеют тенденцию иметь минимальные расстояния друг от друга. Чем больше формация, тем больше расстояние между формациями.
Те же капли воды, которые падают с кончика сталактита, откладывают больше кальцита на полу ниже, в конечном итоге приводя к образованию округлого или конусообразного сталагмита . В отличие от сталактитов, сталагмиты никогда не начинаются как полые «соломинки для газировки». При достаточном времени эти образования могут встретиться и слиться, чтобы создать натечное образование из карбоната кальция, известное как столб, колонна или сталагнат. [9]
Другой тип сталактита образуется в лавовых трубках , пока расплавленная и жидкая лава все еще активна внутри. [10] Механизм образования заключается в осаждении расплавленного капающего материала на потолках пещер, однако в случае с лавовыми сталактитами образование происходит очень быстро, всего за несколько часов, дней или недель, тогда как известняковые сталактиты могут образовываться до тысяч лет. Ключевое отличие от лавовых сталактитов заключается в том, что как только лава перестает течь, сталактиты также перестают расти. Это означает, что если сталактит сломается, он никогда не вырастет снова. [2]
Общий термин «лавасикул» применялся к сталактитам и сталагмитам лавы без разбора и произошел от слова «сосулька». [2]
Подобно известняковым сталактитам, они могут оставлять на полу капли лавы, которые превращаются в сталагмиты и в конечном итоге могут слиться с соответствующим сталактитом, образовав колонну.
Сталактит «Акулий зуб» широкий и сужающийся на вид. Он может начинаться как небольшая капля лавы с полутвердого потолка, но затем растет путем наращивания слоев, поскольку последовательные потоки лавы поднимаются и опускаются в лавовой трубке, покрывая и перекрывая сталактит большим количеством материала. Они могут варьироваться от нескольких миллиметров до более метра в длину. [11]
Когда лава течет по трубе, материал будет выплескиваться на потолок и просачиваться обратно вниз, затвердевая в сталактит. Этот тип образования приводит к образованию сталактита неправильной формы, похожего на растянутую ириску [ необходимо разъяснение ] . Часто они могут иметь цвет, отличный от цвета исходной лавы, которая образовала пещеру. [11]
Когда крыша лавовой трубки остывает, образуется корка, которая удерживает полурасплавленный материал внутри. Расширение захваченных газов заставляет лаву выдавливаться через небольшие отверстия, что приводит к образованию полых трубчатых сталактитов, аналогичных соломинкам для газировки, образовавшимся в качестве осадочных образований в пещерах с растворами. Самый длинный из известных имеет длину почти 2 метра. Они распространены в гавайских лавовых трубках и часто связаны с капельным сталагмитом, который образуется внизу, когда материал переносится через трубчатый сталактит и скапливается на полу под ним. Иногда трубчатая форма разрушается около дистального конца, скорее всего, когда давление выходящих газов уменьшается, а все еще расплавленные части сталактитов сдуваются и охлаждаются. Часто эти трубчатые сталактиты приобретают скрученный, червеобразный вид, поскольку кусочки лавы кристаллизуются и заставляют поток течь в разных направлениях. Эти трубчатые лавовые геликтиты также могут находиться под влиянием воздушных потоков через трубку и указывать по ветру. [11]
Обычный сталактит, который можно найти сезонно или круглый год во многих пещерах, — это ледяной сталактит, обычно называемый сосульками , особенно на поверхности. [12] Просачивание воды с поверхности проникает в пещеру, и если температура ниже нуля , вода образует сталактиты. Они также могут быть образованы замерзанием водяного пара . [13] Подобно сталактитам из лавы, ледяные сталактиты образуются очень быстро в течение часов или дней. Однако, в отличие от сталактитов из лавы, они могут вырасти снова, пока вода и температура подходят.
Ледяные сталактиты могут также образовываться под морским льдом , когда соленая вода попадает в океанскую воду. Эти особые сталактиты называются бриниклами .
Ледяные сталактиты могут также образовывать соответствующие сталагмиты под ними, и со временем они могут срастись, образовав ледяную колонну.
Сталактиты также могут образовываться на бетоне и на водопроводе, где есть медленная утечка и где в водоснабжении есть кальций, магний или другие ионы , хотя они образуются там гораздо быстрее, чем в естественной пещерной среде. Эти вторичные отложения, такие как сталактиты, сталагмиты, флоустоун и другие, которые происходят из извести, раствора или другого известкового материала в бетоне , за пределами «пещерной» среды, не могут быть классифицированы как « спелеотемы » из-за определения термина. [8] Термин « кальтемит » используется для обозначения этих вторичных отложений, которые имитируют формы и очертания спелеотемов за пределами пещерной среды. [14]
Способ образования сталактитов на бетоне обусловлен иной химией, чем те, которые образуются естественным образом в известняковых пещерах, и наличием оксида кальция в цементе. Бетон изготавливается из заполнителя, песка и цемента. Когда в смесь добавляется вода, оксид кальция в цементе реагирует с водой, образуя гидроксид кальция (Ca(OH) 2 ). Химическая формула для этого: [6]
Со временем любая дождевая вода, проникающая в трещины в затвердевшем (твердом) бетоне, будет переносить любой свободный гидроксид кальция в растворе к краю бетона. Сталактиты могут образовываться, когда раствор выходит на нижнюю сторону бетонной конструкции, где он подвешен в воздухе, например, на потолке или балке. Когда раствор вступает в контакт с воздухом на нижней стороне бетонной конструкции, происходит другая химическая реакция . Раствор реагирует с углекислым газом в воздухе и осаждает карбонат кальция . [6]
Когда этот раствор падает вниз, он оставляет после себя частицы карбоната кальция, и со временем они образуют сталактит. Они обычно имеют длину в несколько сантиметров и диаметр приблизительно от 4 до 5 мм (от 0,16 до 0,20 дюйма). [6] Скорость роста сталактитов существенно зависит от непрерывности поставок Ca2+
насыщенный раствор и скорость капания. Сталактит в форме соломы, образовавшийся под бетонной конструкцией, может вырасти до 2 мм в день в длину, когда скорость капания составляет приблизительно 11 минут между каплями. [14] Изменения pH раствора фильтрата могут способствовать дополнительным химическим реакциям, которые также могут влиять на скорость роста сталактита кальтемита . [14]
Белая комната в верхней пещере грота Джейта в Ливане содержит 8,2-метровый (27 футов) известняковый сталактит, который доступен для посетителей и считается самым длинным сталактитом в мире. [ требуется ссылка ] Другое подобное заявление сделано для 20-метрового (66 футов) известнякового сталактита, который висит в комнате редкостей в пещере Рей-ду-Мату ( Сете-Лагоас , Минас-Жерайс , Бразилия). [ требуется ссылка ] Однако спелеологи часто сталкивались с более длинными сталактитами во время своих исследований. Один из самых длинных сталактитов, доступных для просмотра широкой публике, находится в Пол-ан-Ионайне (пещера Дулин), графство Клэр , Ирландия, в карстовом регионе, известном как Буррен ; что делает его еще более впечатляющим, так это тот факт, что сталактит удерживается секцией кальцита менее 0,3 м 2 (3,2 кв. фута). [15]
Сталактиты впервые упоминаются (хотя и не по названию) римским историком-естествоиспытателем Плинием в тексте, в котором также упоминаются сталагмиты и колонны и говорится об их образовании путем капания воды. Термин «сталактит» был придуман в 17 веке датским врачом Оле Вормом , [16] который придумал слово из греческого слова σταλακτός (stalaktos, «капающий») и греческого суффикса -ίτης (-ites, связанный с или принадлежащий). [17]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )