洞顶上垂着一根根半透明的细管,粗如麦秆,末端挂着一滴将落未落的水。多数人把它当成刚长出来的钟乳石,其实它的加长方式完全不同:水在管子里走,沉淀只在管口那一圈发生,管子因此保持中空。
中空、壁薄、能透光的,是鹅管而不是细钟乳石
鹅管外径 4–8 毫米,内径 1–3 毫米,壁厚常不足 1 毫米,长 0.1–3 米,个别超过 5 米。管壁半透明,手电贴着一照,整根发亮,中心有一条通畅的暗管。细钟乳石则实心,透光差,断面看不到通孔。
观察从末端开始。管口正下方悬着一滴水,水滴直径与管口接近,约 4–6 毫米;管口边缘略微外翻,像一圈加厚的唇。中空、透光、末端挂水、口缘外翻的,是鹅管。四条同时成立,基本不会错。
加长发生在管口那一圈,不在管身
渗水从洞顶裂隙进入管内,沿管壁流到末端,在口缘形成一圈薄水膜。水膜与洞内空气接触,二氧化碳逸出,方解石在口缘沉淀,管口便向前推进一步。管身外壁只靠凝结水膜加厚,速率低一个量级。
因此管径由水滴大小控制,不由水量控制。水滴能挂住的最大直径决定了管口尺寸,超过就滴落,管口不再加宽。管径稳定在 4–8 毫米、长期不变,是管口沉淀机制的直接结果。这一点用断面内外径之比也能验证。
管口一旦堵塞或水量变大,鹅管就转成钟乳石
两种转折最常见。管口被杂质或晶芽堵住,水改从外壁流下,沉淀包裹整根,中空管被填实;滴水量增大到管口挂不住,水同样溢到外壁。两种情况下,管的下段都会迅速变粗,形成锥形。
转折点留在形态上。鹅管与钟乳石的过渡段常有一圈明显的膨大,膨大以下为实心锥,以上仍为中空管。看到上管下锥的结构,就能读出水文条件改变的位置。本文判断:这类过渡段比单纯的鹅管更能说明洞顶渗水的变化。
混进来的是石发、细石笋与钙华管,看有没有通孔
石发是石膏或文石的细纤维,直径可小于 0.1 毫米,柔软,没有通孔;细石笋长在洞底,向上生长,实心;洞壁上偶尔出现的钙华管则是流水沿管状通道沉淀的外壳,管壁厚、内壁粗糙。三者外形都细。
分开靠通孔与位置。能透光见通孔、垂在洞顶的是鹅管;实心向上的是石笋;管壁厚且内壁有流水磨痕的是钙华管。通孔是最硬的一条,没有通孔就不算鹅管。折断的残段也能靠内壁的光滑程度判断。
关键数据
下列数值为常见范围,随洞顶渗水量与滴速变化,管径与管长的组合可以差出数倍。
- 鹅管外径 4–8 毫米,内径 1–3 毫米
- 管壁厚常不足 1 毫米,半透明
- 常见长度 0.1–3 米,个别超过 5 米
- 末端水滴直径约 4–6 毫米,与管口相当
- 管口纵向伸长多为每百年数毫米至数厘米
- 管身外壁加厚速率比管口低约一个量级
边界:管长有上限,强蒸发会让中空段消失
管长有上限。超过数米后,管壁承受的弯矩接近方解石的抗折强度,稍有气流或震动就会折断;洞顶留下的断口是一圈整齐的环,容易被误认为管口。断口没有外翻的唇,也没有挂水,可据此排除。
强蒸发环境会改变形态。洞口段空气干燥,管外壁凝结水蒸发快,沉淀加厚,鹅管很快变成实心细锥;此时中空段只剩最末端几厘米。判断应看末端是否仍有通孔,不能因为整根粗就否定。
参考文献
- Ford D. C., Williams P. W. Karst Hydrogeology and Geomorphology. Wiley. —— 鹅管与滴石生长机制。
- Hill C. A., Forti P. Cave Minerals of the World. National Speleological Society. —— 管状沉积形态。
- 袁道先 等.《中国岩溶学》. 地质出版社. —— 洞穴滴水沉积类型。