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钟乳石的微观特征

(2014-10-21 09:55:36)
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地质


钟乳石是喀斯特地区溶洞中的常见现象。其形成原因是由于水对石灰岩的长期溶解和侵蚀。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发生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,重新生成碳酸钙沉淀下来,同时放出二氧化碳

地表水(河流)或者地下水沿着石灰岩为主的岩石间隙慢慢向下渗透,不断地溶解着其中的碳酸钙。水在以很小流量甚至是在滴落的过程中,溶解在水中的碳酸氢钙会因温度或压力发生改变而重新析出,日积月累就形成钟乳石。喀斯特地区的溶洞顶部常有很多裂隙,每一处裂隙里都有水滴不断渗出来,每当水介质条件发生改变就发生碳酸钙的沉淀。一滴、两滴、三滴……水不断地向下渗漏,碳酸钙的这种沉积作用就不断地发生,洞顶上的石灰质愈积越多,便生成一个个乳头——这就是钟乳石。钟乳石是从高处向下长的,乳头外面不断地包上一层层石灰质,便会使其越垂越长,有的钟乳石的长度能达到好几米。石笋是从低处向上长,当洞顶上的水滴落下来时,石灰质也在地面上沉积起来,形成对着钟乳石向上长的石笋。石笋底盘较大,比较稳定,不容易折断,它的生长速度常比钟乳石要快。石笋的最大高度能达30米,像是一座平地里长出来的石塔。不断向下生长的钟乳石,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,很像是人工凿出来的一般。在许多石灰岩洞里,钟乳石和石笋多数不是连在一起的,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。


 钟乳石的形成往往需要上万年或几十万年的时间。由于形成时间漫长,钟乳石对地质考察有着重要的研究价值。 钟乳石多色泽美丽,晶莹剔透,常见的有乳白、浅红、淡黄、红褐,有的多种颜色间杂,形成奇彩纷呈的图案。钟乳石和石笋每年只增长1毫米左右。随着时间的推移,就会形成千姿百态、十分壮观的天然建筑物,像笋状、柱状、帘状、葡萄状,还有的似各种各样的花朵、动物、人物等,清晰逼真,栩栩如生,因此它的观赏价值很高,可做上等观赏石。

 几年前,有人曾将钟乳石切片拿来鉴定,我便有幸在显微镜下看到钟乳石的微观特征。虽然看上去没有溶洞里的钟乳石壮观,但镜下方解石独特的结构特征依然很美。组成钟乳的矿物以方解石为主,方解石的晶形大部分为纤维状、纤柱状或晶粒状。方解石多呈圈层状分布,每一圈层可能代表着一个生长周期。方解石纤维一般与钟乳生长方向平行,这种生长习性可能是由于富含碳酸钙的洞穴水总是沿钟乳向下缓慢渗流,致使晶体沿垂向矿物质供应始终较为充分造成的吧。组成钟乳的方解石圈层厚度不一,形状也不十分规则,这些大概与其生长过程中水的渗滤不规则有关。


下面是一组来自网络的钟乳石图片:

钟乳石的微观特征
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钟乳石的微观特征
2钟乳石的微观特征
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钟乳石的微观特征
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钟乳石的微观特征
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钟乳石的微观特征
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下面是我在显微镜下拍到的一组钟乳石的微观照片:

钟乳石的微观特征
34       这是切片时的手标本,样品采自湖南张家界某溶洞(黑色方框是切片位置)

钟乳石的微观特征
35       拍自钟乳石切片2     钟乳内部具明显的圈层构造,圈层由方解石为主的碳酸盐矿物所组成,圈层之间由富含杂质的碳酸盐层所分割,可能反映着一期生长间断。受切片方位与钟乳方向的影响,部分钟乳内方解石呈纤维状、纤柱状,部分则呈分布杂乱的晶粒状。(单偏光)


钟乳石的微观特征
36     拍自钟乳石切片2    系垂直钟乳石生长切面,方解石呈半自形或他形晶粒镶嵌状,圈层构造明显,没一圈层的宽度不同 (单偏光)

钟乳石的微观特征

37      拍自钟乳石切片2    可见很多个圈层结构,每个圈层代表着一个钟乳,钟乳内方解石呈不规则晶粒镶嵌状,钟乳之间杂质含量明显较高(单偏光)
钟乳石的微观特征

38       拍自钟乳石切片2    由很多个圈层组成的钟乳,每一层富含杂质呈同心层代表着一个短暂的生长周期,钟乳由晶粒状或纤柱状方解石组成(单偏光) 
  
钟乳石的微观特征
39     拍自钟乳石切片1    一个小钟乳的内部结构,由若干同心圈层所组成,不同圈层间由富含杂质的圈层相隔。每一圈层内的方解石晶体均具有长轴垂直底质表面的优选方位,近底部的方解石生长速度较快,其晶粒细小;而近顶部的方解石生长速度比较缓慢,晶体则相对粗大(单偏光)

钟乳石的微观特征
40     拍自钟乳石切片1    由若干同心圈层所组成钟乳,纹层宽窄不一,呈不规则状,不同圈层间由富含杂质的圈层相隔。每一圈层内的方解石晶体均具有长轴垂直底质表面的优选方位,近底部的方解石生长速度较快,其晶粒细小;而近顶部的方解石生长速度比较缓慢,晶体则相对粗大
(单偏光)

钟乳石的微观特征
41      拍自钟乳石切片1     两个钟乳之间由对壁生长的晶粒镶嵌状方解石所充填(单偏光)

钟乳石的微观特征
42       拍自钟乳石切片1     钟乳内部圈层宽度不一,部分钟乳之间呈不规则状接触
(单偏光)

钟乳石的微观特征
43      拍自钟乳石切片1     一个小钟乳的内部结构,由若干同心圈层所组成,不同圈层间由富含杂质的圈层相隔。每一圈层内的方解石晶体均具有长轴垂直底质表面的优选方位,近底部的方解石生长速度较快,其晶粒细小;而近顶部的方解石生长速度比较缓慢,晶体则相对粗大(正交偏光)

钟乳石的微观特征
44       拍自钟乳石切片1      一个小钟乳的内部结构,由若干同心圈层所组成,不同圈层间由富含杂质的圈层相隔。每一圈层内的方解石晶体均具有长轴垂直底质表面的优选方位,近底部的方解石生长速度较快,其晶粒细小;而近顶部的方解石生长速度比较缓慢,晶体则相对粗大;略宽的纹层中,方解石呈半自形晶粒镶嵌状(正交偏光)

钟乳石的微观特征
45      钟乳石切片1-7     部分钟乳内部呈空心状,红色为注入的有机玻璃(单偏光)

钟乳石的微观特征
46        拍自钟乳石切片1    单个钟乳内部呈空心状(红色为注入的有机玻璃),在邻孔洞一侧
碳酸盐结晶相对较好(单偏光)

钟乳石的微观特征
47        拍自钟乳石切片2    圈层呈不规则状,碳酸盐矿物呈纤柱状垂直杂质纹层生长(单偏光)

钟乳石的微观特征
48     拍自钟乳石切片2    方解石呈纤柱状,圈层宽窄不一,每一圈层内的方解石晶体均具有长轴垂直底质表面的优选方位,近底部的方解石生长速度较快,其晶粒细小;而近顶部的方解石生长速度比较缓慢,晶体则相对粗大(单偏光)

钟乳石的微观特征
49      拍自钟乳石切片2     由很多细而密的圈层组成,不同圈层间方解石晶体呈连生状 ,染色后部分未染上色,可能不全是由方解石组成,大部分可能为文石(?)(单偏光)

钟乳石的微观特征
50     拍自钟乳石切片2    可能为斜交钟乳的切面,方解石呈纤柱状、晶粒状交织状生长
(单偏光)

钟乳石的微观特征
51       拍自钟乳石切片2       由若干同心圈层所组成的钟乳,不同圈层间由富含杂质的圈层相隔。每一圈层内的方解石晶体均具有长轴垂直底质表面的优选方位,近底部的方解石生长速度较快,其晶粒细小;而近顶部的方解石生长速度比较缓慢,晶体则相对粗大(单偏光)

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