钟乳石是指碳酸盐岩地区洞穴内在漫长地质历史中和特定地质条件下形成的石钟乳、石笋、石柱等不同形态碳酸钙沉淀物的总称, 钟乳石的形成往往需要上万年或几十万年时间。在石灰岩里面,含有二氧化碳的水,渗入到石灰岩缝隙中,会溶解其中的碳酸钙。这溶解了碳酸钙的水,从洞顶上滴下来时,由于水分蒸发、二氧化碳逸出,使被溶解的钙质又变成固体(称为固化)。 钟乳石由碳酸钙和其他矿物质的沉积形成。石灰石是一种碳酸钙岩石,被含有二氧化碳的水分解后,生成碳酸氢钙溶液。这个反应的化学方程式为 CaCO3+ H2O + CO2 → Ca(HCO3)2 水溶液顺岩石而下,直到抵达边缘。如果岩石在洞穴顶部,水将滴下。当溶液和空气接触,产生逆向的化学反应,碳酸钙被沉淀出来。
碳酸钙遇到溶有二氧化碳的水时,会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,重新生成碳酸钙沉积下来,同时放出二氧化碳。
洞顶的水在慢慢向下渗漏时,水中的碳酸氢钙发生上述反应,有的沉积在洞顶,有的沉积在洞底,日久天长洞顶的形成石钟乳,洞底的形成石笋。
还有是因为由于地壳不断运动,海水退去,出现了绵延不断的喀斯特岩溶地貌石灰岩山峰。这些露出来的石山,长期受雨水风霜冲刷,顶部变成刀山剑石状了。石峰底座,由于地史时期地下水的长期溶蚀,河水的长期冲击,渐渐地形成了溶洞。溶洞继续被溶蚀扩大,而溶于水中的石灰岩溶液,从洞顶往下滴,甚至往下流,促进二氧化碳进一步扩散,同时溶液受蒸发作用,形成饱和,剩余的碳酸氢钙沉淀,就形成了自下而上生长的石笋。石钟乳的形成,同石笋形成的过程是一样的。只不过石钟乳从上往下长就是了。那些顶天立地的“灵芝柱”,就是石笋和石钟乳对接起来之后形成的。据说,石笋和石钟乳,每百年才长高一厘米,长一米,就是一万年了。在地上长成一个尖锥体,很像竹笋,故名石笋。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,重新生成碳酸钙沉积下来,同时放出二氧化碳。洞顶的水在慢慢向下渗漏时,水中的碳酸氢钙发生上述反应,有的沉积在洞顶,有的沉积在洞底,日久天长洞顶的形成钟乳石,洞底的形成石笋,当钟乳石与石笋相连时就形成了石柱。
1、溶洞里的钟乳石,也是岩溶作用的产物,是水制造出来的。
因为钟乳石的形成过程,实质是碳酸钙的沉淀结晶。在溶解了碳酸氢钙的水溶液升温或减压时,碳酸氢钙会分解成碳酸钙。又因为既有的钟乳石、石笋可以构成凝结核,所以当水溶液浸润钟乳石、石笋时,碳酸钙可以直接在它们外表沉淀结晶。 钟乳石刚开始形成时是中空管状的,称为鹅管。而溶洞中与钟乳石相对的位置,可以形成石笋。随着钟乳石增长,石笋增高,最终连接会形成石柱。由于季节变化会导致溶洞环境升温与减压呈现周期规律的变化,固然不难推断,连续“生长”的钟乳石、石笋横切面上,内层老,外层新,且在钟乳石不断裂不溶蚀的前提下,同一条纹可以视为等时线,像树木的年轮一样。这一特征可以用于定年和研究古代气候。