进到溶洞里,顶上垂着尖锥,地上立着圆墩,还有几根从顶贯到底。多数人把它们一律叫钟乳石,其实三者是同一滴水的不同段落:悬着的是钟乳石,长着的是石笋,接上以后才叫石柱。定名先落在生长方向上。
先看生长方向:自洞顶向下、下端尖的是钟乳石
含碳酸钙的渗水从洞顶裂隙渗出,二氧化碳逸出、方解石沉淀,逐层累加。挂在洞顶、向下伸长、下端收尖的是钟乳石;滴水落到洞底再沉淀、自下向上堆高、顶端钝圆的是石笋。二者在同一滴水线上上下相对。
现场只认方向与端头。尖端朝下、悬在顶上的是钟乳石,钝顶朝上、坐在地上的是石笋。中段若已连成一根、同时顶着洞顶又接着洞底,便是石柱,三者靠这一条即可分开,不必先认岩石成分。
再看横断面:中空鹅管属钟乳石,实心同心层属石笋
第二条判据看横断面。钟乳石初期是中空的鹅管,中心有直径 4–8 毫米 的细管,壁薄不足 1 毫米,横断面呈同心环;石笋实心无中央管,自下而上层层包裹,底径常比对应钟乳石更粗,横断面同样是同心生长层。
尺度可作参照。鹅管直径 4–8 毫米,钟乳石长 0.3–3 米、直径 3–30 厘米;石笋高 0.5–5 米,底径可达 1–3 米;石柱直径 0.3–2 米。有中空细管的是钟乳石,实心粗底的是石笋。
最硬的判据是上下是否对接与接缝处生长层是否连续
最硬的判据在接缝。石柱由上方钟乳石与下方石笋长到相接而成,中部常留一圈略细或略膨大的接口,上下两段生长层在接缝处不连续;未接的钟乳石下端悬空,未接的石笋顶与洞顶之间留着空隙与滴水线。
滴水点对应关系也帮得上忙。石笋通常正对上方钟乳石的落水点,二者轴线接近;一根石柱若上下明显错位,多半是滴水点迁移后另起一段。本文判断:接缝处生长层的不连续,比外形粗细更能证明两段曾经分开生长。
混进来的还有石幔、石旗、卷曲石与边石坝
容易混进来的有石幔、石旗、卷曲石与边石坝。石幔是水沿洞壁漫流成的片状流石,石旗是薄片垂挂、带褶皱;卷曲石由非重力水形成,生长方向杂乱、可侧伸或上卷;边石坝是池水边缘的弧形埂,与滴水无关。
排除它们靠形态与重力关系。片状、有褶皱的是石幔石旗,方向不服从重力的是卷曲石,呈池埂弧形的是边石坝。沿铅垂方向成对生长、有同心层与中央管的,才是钟乳石—石笋—石柱这一套。
关键数据
下列数值为常见范围,随滴水量、水中碳酸钙浓度与洞内二氧化碳分压变化,实测出入不小。生长速率只作量级参照,不能据此给单根石柱精确定年。
- 鹅管外径 4–8 毫米,管壁常不足 1 毫米
- 钟乳石长 0.3–3 米,直径 3–30 厘米
- 石笋高 0.5–5 米,底径可达 1–3 米
- 石柱直径 0.3–2 米,高 2–10 米
- 方解石生长速率多在每百年数毫米至数厘米
- 一根数米高的石柱常需 0.5–2 万年 甚至更久才能长成
边界:滴水点迁移与非重力水沉积会把方向判据打乱
滴水点会迁移。洞顶裂隙被堵或改道后,旧石笋停止长高、旁边另起新的一段,轴线错位,方向判据随之变模糊;毛细水与气溶胶形成的卷曲石不服从重力,尖端朝上或侧伸,不能套用上下对接的规则。
这套判据适用于仍在滴水、未被破坏的洞穴化学沉积。干涸或被崩塌块砸断的石柱只剩残段,接缝已失;人工水泥修补、或表面被长期触摸磨光后,同心层与鹅管常被抹平,只宜作定性识别。
参考文献
- Ford D. C., Williams P. W. Karst Geomorphology and Hydrology. —— 洞穴方解石沉淀与钟乳石类。
- Jennings J. N. Karst Geomorphology. Blackwell. —— 鹅管、石笋与石柱形态。
- 《中国岩溶》编辑部.《中国岩溶》(期刊). 中国地质科学院岩溶地质研究所. —— 洞穴化学沉积术语。