洞口岩壁上糊着一层灰白色的壳,掰开里面嵌着苔藓的印痕、细根和落叶的轮廓。它和洞内流石成分相同,成因却多了一道生物环节。分辨的关键不在矿物,而在壳里有没有留下生物的形迹。
壳内有苔藓印痕与直立细管的是苔藓钙华
苔藓钙华由洞口泉水或渗水在苔藓丛中沉淀形成。水绕过苔藓茎叶,二氧化碳逸出,方解石在植物表面结晶,植物死后腐烂,留下直立的细管与叶片印痕。壳厚 1–50 厘米,表面呈海绵状孔洞。
看断面最清楚。断面里有一根根垂直的细管,管径 0.5–3 毫米,管壁是致密方解石,管心空或充填泥土。有直立细管、有叶片印痕、表面多孔的,是苔藓钙华。这套结构在洞内流石里不会出现。
包着根系与树干轮廓的是根系铸型钙华
树根伸进洞口的钙华体,水在根表面沉淀,根腐烂后留下管状空洞,形成根系铸型。铸型直径 1–20 厘米,可分枝、可向下延伸数米,内壁常留树皮的印痕。它记录的是当时根系的走向与洞口的位置。
识别靠形状与内壁。管状、分枝、内壁有纵向纹理的是根铸型;管径忽粗忽细、末端收尖,符合根的形态。分枝管状、内壁有树皮印痕的,判为根系铸型。本文判断:铸型的延伸方向常指向当时的洞外,可用来复原洞口位置。
有明暗纹层且向上拱起的,是生物岩而非普通流石
洞口的光照带里,藻类与蓝细菌在浅水面上生长,一层藻膜一层方解石交替堆积,形成毫米级的明暗纹层,纹层向上拱起成小穹隆。这与洞内流石的层纹不同:后者顺壁或顺坡,不形成穹隆。
纹层尺度可作参照。单层厚 0.1–2 毫米,穹隆直径 1–30 厘米,表面常见被风雨打磨的凹坑。明暗成对、向上拱起、产在洞口光照带的,是生物岩。这三条同时成立时,不必做显微观察也能定案。
混进来的是洞内流石与泉华,看有没有生物结构
洞内流石也是方解石,层纹规则,内部致密,没有管状孔洞与叶片印痕;泉华产在地表泉口,常包着树叶、苔藓,但位置在露天,颜色偏黄褐,孔洞更大。三者成分一致,结构不同。
分开靠内部结构与位置。有直立细管与叶片印痕、位于洞口 0–20 米 光照带的是苔藓钙华;内部致密、层纹顺壁的是流石;包着大型落叶、产在泉口的是泉华。先看内部有无生物铸型,再看产出位置。
关键数据
下列数值为常见范围,随渗水量、光照强度与植物生长速度变化,同一洞口的内外两侧也能差出数倍。
- 苔藓钙华厚 1–50 厘米,内部直立细管径 0.5–3 毫米
- 根系铸型直径 1–20 厘米,可延伸数米
- 生物岩明暗纹层单层厚 0.1–2 毫米
- 纹层穹隆直径 1–30 厘米,向上拱起
- 典型生物岩产出在洞口 0–20 米 光照带内
- 苔藓钙华垂向生长速率可达每年 0.1–3 毫米
边界:重结晶与光照带迁移会抹掉生物证据
重结晶会抹掉生物结构。老的钙华体经过雨水淋滤,方解石重结晶变粗,细管被填实,叶片印痕消失,只剩团块状方解石;此时与普通流石难以区分,只能靠产出位置与孔洞的残余分布推测。
光照带会移动。洞口被崩塌堵塞或植被遮挡后,藻类死亡,生物岩停止生长,表面被尘土与落叶覆盖;判据中的光照带位置随之失效。应改看纹层是否成对、穹隆是否向上拱起,而不只看离洞口的距离。
参考文献
- Ford D. C., Williams P. W. Karst Hydrogeology and Geomorphology. Wiley. —— 钙华与生物参与沉积。
- Hill C. A., Forti P. Cave Minerals of the World. National Speleological Society. —— 洞口次生沉积。
- 袁道先 等.《中国岩溶学》. 地质出版社. —— 钙华类型与成因。