Speleothem

Speleothems (ˈspiːliːəθɛm dr. grekiska: "grottavlagring"), allmänt känd som grottformationer, är sekundära mineralavlagringar som bildas i en grotta. Speleotem bildas vanligtvis i kalkstens- eller dolomitgrottor. Termen "speleothem" introducerades först av Moore (1952) [1] Det kommer från det grekiska ordet spēlaion "grotta" + théma "deposition". Definitionen av "speleothem" i de flesta publikationer utesluter specifikt sekundära mineralfyndigheter i gruvor, tunnlar och konstgjorda strukturer. [2] Hill och Forty definierade mer kortfattat de "sekundära mineralerna" som skapar formationer i grottor:

Ett "sekundärt" mineral är ett som erhålls genom en fysikalisk-kemisk reaktion från ett primärt mineral i en primär sten eller klase och/eller avsatt på grund av den unika uppsättningen av förhållanden i en grotta; det vill säga miljön i grottan påverkade avsättningen av mineralet. [3]

Ursprung och sammansättning

319 varianter av grottmineralfyndigheter har identifierats. [4] De allra flesta formationer är kalkhaltiga, bestående av kalciumkarbonat i form av kalcit eller aragonit eller kalciumsulfat i form av gips. Kalkformationer bildas som ett resultat av karbonatupplösningsreaktioner. [5] [6] [7] Regnvatten i jordzonen reagerar med CO2 i jorden för att skapa lätt surt vatten genom reaktionen:

H2O + CO2 → H2CO3

När vattnet med lägre pH färdas genom kalciumkarbonatet från ytan till taket i grottan löser det upp basen genom reaktionen:

CaCO3 + H2CO3 → Ca2 + + 2 HCO3-

När lösningen når grottan, orsakar avgasning på grund av den lägre pCO2-grottan CaCO3 att fällas ut:

Ca2 + + 2 HCO3- → CaCO3 + H2O + CO2

Med tiden producerar ackumuleringen av dessa sediment stalagmiter, stalaktiter och kåpor, som utgör huvudkategorierna av formationer.

Kaltemiterna som finns på betongkonstruktioner skapas av en helt annan kemi än speleotemerna.

Typer och kategorier

Speleotem tar olika former, beroende på om vattnet droppar, sipprar, kondenserar, rinner eller står. Många formationer är uppkallade efter sin likhet med konstgjorda eller naturliga egenskaper. Formationstyper inkluderar: [2]

• Teardrop är kalciumkarbonat i form av stalaktiter eller stalagmiter.
  • Stalaktiter är vassa istappar som hänger från taket i grottan där de växer.
    • Sodastrån är mycket tunna men långa stalaktiter, med en långsträckt cylindrisk form snarare än den vanliga mer koniska formen av stalaktiter.
    • Heliktiter är stalaktiter med en central kanal med grenade eller spiralformade avsatser som verkar trotsa gravitationen.
      • Inkluderar former som kallas bandheliktiter, sågar, stavar, fjärilar, händer, lockig potatis och "maskar".
    • Ljuskronor är komplexa kluster av takdekorationer.
    • Bandstalaktiter, eller helt enkelt "band", är formade för att matcha.
  • Stalagmiter är "malda" motsvarigheter till stalaktiter, ofta trubbiga högar.
    • Kvaststalagmiter är mycket höga och smala
    • Stalagmiterna i totemfältet är också höga och formade som sina namne.
    • Kolumner visas när stalaktiter och stalagmiter möts eller när stalaktiter når botten av en grotta
• Spillsten är ett skiktmaterial som finns på grottgolv och väggar.
  • Draperier eller gardiner är tunna, vågiga ark av kalcit som hänger ner
    • Bacon är ett draperi med flerfärgade ränder inuti bladet.
  • Dammar eller steniga bågar bildas i flodernas krusningar och bildar barriärer som kan innehålla vatten
  • Stenvattenfallsformationer imiterar frusna kaskader
• grottkristaller
  • Hundbete är stora kalcitkristaller som ofta finns nära säsongsbetonade pooler.
  • Det frostiga mönstret är nålliknande utväxter av kalcit eller aragonit
  • Moon milk kommer i vitt och ostliknande
  • Antoditer är blomliknande kluster av aragonitkristaller.
  • Kryogena kalcitkristaller är lösa korn av kalcit som finns på grottgolv och bildas som ett resultat av separation av lösta ämnen när vatten fryser [8]
• Speleogener (tekniskt skilda från speleothemes) är formationer i grottor som skapas genom att ta bort berggrunden snarare än som sekundära avlagringar.
• Övrig
  • Grottpopcorn, även känd som 'korall' eller 'grottkorall', är små, ojämna klumpar av kalcit.
  • Grottpärlor är resultatet av vatten som droppar från en höjd, vilket gör att de små "frö"-kristallerna vänder sig så ofta att de förvandlas till nästan perfekta sfärer av kalciumkarbonat.
  • Mikrobiella mattor är kolonier av övervägande svaveloxiderande bakterier och har konsistensen av "snört" eller slem [9]
  • Kalcitflottar är tunna ansamlingar av kalcit som uppträder på ytan av grottpooler.

Speleotem av sulfater, karbonater, mirabilitet eller opal förekommer i vissa lavarör. [10] Även om det ibland liknar speleothems i grottor som bildas genom upplösning, bildas lavastalaktiter genom att kyla av kvarvarande lava i ett lavarör.

1. ↑ Moore, G W. Speleothems - en ny grotta term. — Volym 10(6). - National Speleological Society News, 1952. - S. 2.
2. ↑ 1 2 Hill, CA och Forti, P. Cave Minerals of the World. — 2:a upplagan. - Huntsville, Alabama: National Speleological Society Inc., 1997. - S. 217, 225.
3. ↑ Hill, CA, och Forti, P. Cave Minerals of the World. — 2:a upplagan. - Huntsville, Alabama: National Speleological Society Inc., 1997. - S. 13.
4. ↑ Onac, Bogdan; Forti, Paolo. Toppmoderna och utmaningar i grottmineralstudier. - Studia Universitatis Babes-Bolyai, Geologia, 2011. - S. 33–42. — ISBN 1937-8602.
5. ↑ Hendy, CH Speleothemernas isotopgeokemi—I. Beräkning av effekterna av olika bildningssätt på speleotems isotopsammansättning och deras tillämpbarhet som paleoklimatiska indikatorer. - Geochimica et Cosmochimica Acta, 1971-08-01. — S. 801–824.
6. ↑ White, William. Speleothem mikrostruktur/speleothem ontogeni: en översyn av västerländska bidrag. - International Journal of Speleology, 2012. - S. 329-358. — ISBN 0392-6672.
7. ↑ White, William. Kemi och Karst. — Acta Carsologica, 2016-02-09. — ISBN 0583-6050.
8. ↑ Zak Karel, Karel; Urban, Jan; Cilek Vaclav, Cilek; Hercman, Helena. Kryogen grottkalcit från flera centraleuropeiska grottor: ålder, kol- och syreisotoper och ett genetiskt läge. — Speleogenesis Scientific Network.
9. ↑ Macalady, Jones och Lyon. miljömikrobiologi. - 2008. - S. 1402-1414.
10. ↑ Larson, Charles V. Nomenclature of Lava Tube Features. - Sjätte internationella symposiet om Vulcanospeleology, National Speleological Society, 1992. - S. 246.