溶洞是怎样形成的:
caco3
碳酸钙有这样一种性质:当它遇到溶有co2的水时就会变成可溶性的碳酸氢钙[ca(hco3)2]
caco3+co2+h2o=ca(hco3)2
溶有碳酸氢钙的水如果受热或遇压强突然变小时溶在水中的碳酸氢钙就会分解,重新变成碳酸钙沉积下来。同时放出二氧化碳。
ca(hco3)2
=caco3+co2↑+h2o
在自然界中不断发生上述反应于是就形成了溶洞中的各种景观。
人们在过去认为,溶洞是地下水溶蚀和沉淀的结果。溶洞都是由碳酸盐质的石灰岩形成,十分坚硬,但长期沉浸在地下水中而被溶解,尤其当水中含有二氧化碳时,岩石的溶解速度更快。这样年复一年,在坚硬的岩层中便被溶蚀出一个个洞穴。当溶有碳酸盐质的地下水重新滴入洞中时,由于环境中温度降低、压力减小,水中的二氧化碳又溢出,于是水对石灰岩的溶解力降低,于是原本溶解在水中的部分碳酸盐因过饱和而沉淀析出,日积月累,一根根形态各异的石钟乳、石笋和石柱便形成了。
但是近年来,这种传统的观点受到了我国溶洞科学家的质疑。他们经过5年的考察研究发现,藻类生物与溶洞的形成有着十分密切的关系,从而提出了“生物建造学说”,即溶洞形成的新理论。
这种学说认为,藻类是地球上最早出现、至今仍广泛分布的一种原始植物,它们虽然低级,但和其他植物一样具有光合作用的能力和趋光生长的特点。由于在生长发育过程中,它们会分泌钙质,还能收集、粘接微细的碳酸盐质颗粒,并且一般营集群生活,一代又一代的藻类共同生长在一起,许多海洋生物礁因此形成。
溶洞中的石钟乳几乎都是冲着光线向上弯曲生长,这与藻类趋光生长的特性吻合;石钟乳、石笋内部还有类似树木年轮的同心圆状构造,这是藻类逐年生长、分泌、收集和粘接碳酸盐质微粒的结果。还有,在有些溶洞的岩石中,科学家们发现了类似古代藻类的层状化石结构;在有些溶洞的表层,则找到了仍在生长的多种多样的藻类。
所以,生物建造学说认为,溶洞的洞穴空间的形成虽与水的溶蚀作用有关,但溶洞中那些千奇百怪的石钟乳、石笋和石柱的形成,应该主要是藻类生物在漫长的岁月中逐渐建造起来的,然后经过石化作用,最后才呈现出今天的面貌。
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