科学甲之钟乳石是怎么形成的

2021-03-06 16:35阅读：

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钟乳石非石灰岩产物是岩浆喷发形成
尹民生*
中国济南市济南自然历史博物馆
摘要：
钟乳石是地表水溶解了石灰岩，然后，水里面的碳酸氢钙又固化成钟乳石，这个结论是错误的。以干旱的中国济南市的一个钟乳石剖面为例，钟乳石的顶端距离山顶的地表只有
10米，形成于一个几乎封闭的裂隙里面，一直垂直延伸到地下100多米还没有终止，地表明显的裂隙也看不到，能够进入裂隙的水很少，钟乳石形成的时期山,体表面覆盖着厚厚的泥土，雨水与石灰岩接触的面积很少，石灰岩溶解的量很少。钟乳石的基础部位有岩浆流淌的特征，只有表面具有水挥发凝固的特征。发现所有钟乳石都是在断裂带上，当初地壳断裂后地表水流进裂隙，水与岩浆混合发生水爆炸，岩浆与水的混合物沿着裂隙上升，达到顶部后在重力作用下又流进其它裂隙，因为水与岩浆的混合物也含有碳酸氢钙，所以，钟乳石具有3种形成的方式：早期的岩浆凝固体、中期蒸汽结晶物，后期水挥

发凝固物。
关键词：
钟乳石；水爆；水爆岩；喷发
引文：
岩溶地貌主要特征是溶洞、钟乳石，钟乳石是怎么现成的？过去认为是溶解在水里面的石灰岩水挥发后形成的钟乳石，可是在剖开的钟乳石里面发现了岩浆流淌的特征，有流纹、有包裹进去的砾石、气泡和水，水里面的溶解物，间断性的出现结晶体（图d）。中国济南市雨水少，在一个山顶的下方发现大量的钟乳石，没有洞口，钟乳石分布在裂隙里面，能够进入裂隙的水都是透过泥土渗人的，量很少，过去山体表面覆盖着厚厚的泥土，雨水与岩石接触的机会很少，碳酸钙溶解于水的机会很少，而且这里的岩石不是白色石灰岩是灰黑色碳酸钙盐岩，很难溶解于水。但是钟乳石的分布从山顶10米处开始，一直延伸地下100米还没有断（图g），在钟乳石的表面有泥浆化石（图f），能够让泥浆石化，需要有足够的碳酸钙，含量这么高的碳酸钙绝对不是来自地表，既然，碳酸钙不是来自地表，又是从哪里来的？
1材料与方法
1.1钟乳石里面的流纹与气泡
图a是一段4米高的钟乳石，表面是白色石瀑，石瀑上面又散落一些灰色石灰渣，已经与石瀑凝固在一起，如同水泥喷浆，它不是从水里面固化出来的，具有喷浆的特征，明显是从从空中散落的。为什么在同样的环境出现2种不同的凝固物? 在流水的表面怎么出现散落的泥渣？看外表是流水冲刷的特征，那么内部又是什么样子？图b是此钟乳石的侧面剖面，左下方是一个整体，具有岩浆流纹，里面有空洞（图e），具备岩浆岩的特征，右上方是有层理的结晶体，而且，层理之间有空隙，显然，是2种不同的环境形成的。一根根的石笋密密麻麻地排列着，这种石笋的结构不是树的那种年轮一圈圈的，而是如同一叠盘子，底面朝上，是洞顶滴落的岩浆堆积起来的，因为，岩浆粘度大，只是一层层的压扁，并没有流淌的机会就凝固了，才能够堆积的又细又高，后期含水的岩浆喷发出来，就改变了石笋堆积的方式，成了a表面那样流淌的石瀑，颜色也发生了变化，从橘红色到米黄色又到白色。而且都不是在水里面形成的固化物。图e是图a的背面剖面图，在一个整体的钟乳石里面有许多空洞，从洞的形状和排列姿态看，是岩浆流淌过程包裹进去的，而不具备从水里面结晶和固化的特征，是粘稠的流体滴落过程凝固的，图c是图e中圆圈部位放大图，是岩浆流淌过程包裹的一个气泡，这个洞内光滑，如果钟乳石是结晶或固化形成的固体，洞内壁会有细小颗粒。从图c岩石的剖面可以看到流淌的流纹，这种流纹是岩浆多次流动形成的纹理，纹理复杂，如果是结晶或固化形成的岩石纹理，应该只有一种姿态，从上向下流淌，图c的岩石纹理扭曲复杂，明显是一种揉搓过的运动纹理。从岩石的分子结构看是熔融结构，不是结晶或固化结构。图e右边大部分是一个整体，没有层理，在看左边3个巨大的石钟乳，没有年轮一样的层理，它们所处的位置水流不到，说明它们不是水挥发固化的，而是一种胶一样的物质在滴落的过程一次性凝固的，一定是岩浆形成的产物。
1.2钟乳石包裹进去的水与结晶体
图d是图e中矩形框部位放大图，有4排方解石晶族，从晶族排列的特征看，是在水面结晶形成的晶体，当时在洞穴内部充满了水和岩浆混合物，后来水里面的岩浆慢慢结晶形成晶体族，结晶出来大米粒大小的晶体。为什么晶体族是4排，而不是均匀分布在整个洞穴表面？在说明洞里面的水分4此间歇性地减少，而不是逐渐减少。能够让洞里面的水减少的原因就是高温蒸发，说明钟乳石经历了4次高温，高温来自哪里？山洞内部产生高温，只有来自地下。地壳突然断裂，如果是切壳裂隙，地表水流进裂隙与岩浆接触，水迅速变成水蒸气，就是水爆炸，简称水爆。水蒸气裹胁着岩浆和水推进裂隙，凝固后堆积在裂隙里面就是钟乳石。巨大的裂隙塌陷后露出地表就是天坑或山洞。每一次水爆喷发都会把岩浆的热量传递给凝固的钟乳石。
水里面的岩浆在结晶的时候，像水面结冰一样，在水面上的岩壁慢慢生长，当晶体长大后，水面下降，晶体离开水面太远就不能把水里面的岩浆吸上来了，于是又重新生长一排，两排的距离很近，甚至是晶体交错排列形成晶族。此时，下一次岩浆又喷发了，高温的岩浆加热了这个石笋，于是，这个洞穴里面的水就沸腾了，变成高压水蒸气挤出洞穴，于是，洞穴里面的水位就下降了一些，岩浆停止喷发后，石笋的温度降下来了，洞穴的水位停留在一定高度，又开始结晶晶族，然后，又一次岩浆喷发，水位又下降一次，喷发了4次岩浆，洞穴里面的水就全部蒸发干净了，再看看洞穴外面石笋其它部位结晶的晶体没有一排排的特征。这些晶体是4方形晶体，就是方解石。为什么现在的水里面不能够形成晶族？因为没有一个高温高压的环境，在低温低压下形成是固化结构，没有解理。再仔细看图d左下方的洞壁上面有成片的喷浆物，是后期蒸汽喷发的通道，同样是碳酸钙但是后来的温度低了，凝固的就不是晶体了。几个洞内的晶族是水平的，说明几个洞是连通的，喷浆物只有左下方一个洞有，说明没有水，只有低压气流。

科学甲之钟乳石是怎么形成的

图b，是图a的剖面图

科学甲之钟乳石是怎么形成的

图c，d，是图e的局部放大图，
(a)石瀑表面散落着喷浆物， (b)岩浆滴落叠起的石笋林 (d)洞穴内长着4排晶族。
1.3钟乳石产生的环境
图f中的钟乳石表面有一片泥，已经石化，按照现在科学解释，是沉积形成的，为什么只有这一片泥沉积成石化，其他的泥没有沉积成化石？这是国际上目前第一次发现沉积在钟乳石表面的泥化石。沉积科学是有待验证的科学。这里的钟乳石还有一个特点，有的透光性极高，有的不透光，那是因为有大量的泥土混合在钟乳石里面，说明钟乳石形成的时候，山体表面还有泥土覆盖，就是说地表水与岩石没有接触，中间隔着泥土，岩石没有机会溶解到水里，水里面的碳酸氢钙很少。从泥化石形成以后，钟乳石就再也没有生长，为什么以后钟乳石停止生长？图g是中国济南市有钟乳石的山体，这块钟乳石形成的环境是在山体狭窄裂隙里面，并不是在空旷的溶洞里面，能够容纳水的空间很小，上面没有明显的入水口，下面没有暗河也就是说进入裂隙的水是死水，水不能挥发碳酸钙不能固化，钟乳石怎么形成的？在中国济南市这个干旱少雨的地方，钟乳石又是位于山顶，能够进入裂隙的地表水很少，可是钟乳石的分布量很大，图g中红色箭头地方就是钟乳石分布的地方，从山顶往下10米处开始，一直延伸到100米处还没有终止，在修建图中的隧道时，挖掘出来的钟乳石有几百吨。混合泥土的钟乳石都是结晶体，说明是气体环境里面有大量的尘土，在裂隙里面尘土不断飞扬，一定是有气流，而且气流里面含有大量的碳酸钙分子，从图h裂隙岩石的表面可以看出来，气流冲击的痕迹是从下向上的，说明岩浆蒸汽都是来自地下。
1.4穴环的来历
中国广西凤山县的万寿谷坡心河流域的一个山洞里面有穴环，如图i，过去有人认为是洞顶水滴落的时候，带动气流旋转，卷起的尘土形成的。尹民生发现是：图i中的穴环位于左边裂隙的延长线上，由于在穴环中心的洞口喷发的泥浆淹没了右边裂隙，裂隙淹没了，但是，地下的岩浆泥石流和蒸汽还在喷发，只能以点的方式喷发，图中红色箭头是高钙泥石流从洞口出来然后流进裂隙，从图中的流淌痕迹可以看出来，这是流体流淌的痕迹，到了后期，没有了泥石流，只有蒸汽，而且夹杂可燃物的烟气和灰尘，所以，洞口是黑色的，如果说是滴水形成的，为什么会出现不同的颜色的物质？从凸起的泥浆里面可以看到有许多颗粒较大的砂粒，这些砂粒是不能悬浮在空气中的，从堆积的形状可以看出来是流体堆积的特征，蓝色的圈内还有一个凸台。气体吹动的尘土坠落形成的堆积是锥形的。所以，气体吹动尘土形成凸起的说法是不成立里的。图j是同一个山洞内，地势高处的一个凸起，顶部有3个紧挨着的洞，这是水蒸气喷发的洞口，这个凸起也是喷发形成的钟乳石，因为泥土含量太高，看不出来钟乳石的面貌了。这2个图说明了地下喷发于钟乳石有关系。

科学甲之钟乳石是怎么形成的

E，是图a钟乳石的后面平面图，f，是中国济南市的钟乳石，

科学甲之钟乳石是怎么形成的

g，h，是发现钟乳石的山体平面图，
（e）岩浆凝固前滴落形成的石笋和包裹进去的气泡，（f）钟乳石表面有泥化石，
（g）箭头是钟乳石分布的地方，（h）钟乳石旁边的岩石，从下向上冲击形成的熔蚀凹坑，
1.5燧石与钟乳石同时出现
图k是中国江西省兴国县三僚村洞穴内的钟乳石，图l是与k洞相连的洞穴，同一个地方，甚至洞穴相连，为什么这个洞穴里面没有钟乳石？却发现了燧石，不能说燧石也是来自地表水固化的吧，燧石是来自地下深部的岩浆形成的，硬度高，密度大，是在钟乳石岩浆下面的岩浆，燧石的出现，证明了岩浆喷发，在钟乳石岩浆喷发完后把燧石岩浆被推出裂隙，有意思的是这些燧石是粘粘在竖直的洞壁表面，从图中可以看到洞壁上面的裂隙，从燧石分布的轨迹可以看出来，正是从这些裂隙喷发出来的。是什么力量把燧石从地下推出来的？

科学甲之钟乳石是怎么形成的

I，j，中国广西发现的穴环，

科学甲之钟乳石是怎么形成的

k，l，中国江西发现的山洞面貌，
（i）穴环位于裂隙上，中心的黑色洞是岩浆与水混合物的喷发口，
（j）穴环旁边地势较高的一个蒸汽喷发口，因为水少喷发的是粘稠的岩浆，形成的堆积物高大。
（k）钟乳石溶洞，
（l）与k同一个地方的山洞，没有钟乳石，出现了燧石，从燧石的分布规律可确定是从左边的裂隙喷发出来的。
2结果与分析
2.1
钟乳石的形成过程
钟乳石是地表水流进切壳裂隙与岩浆混合，引起水爆（水爆炸简称），岩浆与水蒸气及水被喷发进入裂隙形成的岩浆凝固物、水挥发固化物、蒸汽结晶物。
裂隙的通道各不相同，水在一个地方流进裂隙，会在不同的地方同时喷发，每个地方流出来状况不同，根据出口的高低位置不同，出口大小不同，低出口最先流出岩浆，然后是含有水的混合物，碳酸钙的特点就是易溶于水，此时的水是高于100度，岩浆的温度几百度以上，岩浆里面的水很快就气化了，碳酸钙在凝结的固体就是晶体，岩石断面有解理，因为碳酸钙含有水，岩浆凝固过程一些水分子与碳酸钙形成了结晶水，岩浆形成的钟乳石透光性好，因为水里面含有铁原子颜色就是金黄色，断面有晶体反光面颗粒，钟乳石是在水流淌过程凝固的，形状如同瀑布，而且是从高处流下来，感觉是来自地表水，后期低温环境水挥发形成的钟乳石不透光，白色，有杂质混入会有其它颜色，就像肥猪肉，热的时候是透明的，冷了以后就是白色的，因为分子结构发生了变化，水挥发后在碳酸钙分子之间的空隙还在，光线就会散射，断面没有反光面晶体颗粒。
因为水不停的进入裂隙，只要岩浆还有，水蒸气就不停喷发，但是水不是恒定的，只有下雨的时候才会有水进入裂隙，岩浆会越来越少，后期水蒸气里面碳酸钙分子的含量越来越少，水蒸气喷发了很长的时间。蒸汽结晶的钟乳石透光性好，金黄色，断面有晶体反光面颗粒。碳酸钙分子在高温熔融状态或结晶体状态分子间没有空隙，光线不能散射，所以透光性好。那个时期水里面的钙化物是岩浆与水的混合物，不是石灰岩溶解在水里面。
水爆不仅发生在山洞内，水爆的裂隙不穿过山洞会直接喷发到地表，形成石林，如中国海南鬼山的剑状石林。没有喷发出地面的岩浆就是侵入岩。这种岩浆与水的混合物流淌过的河床会凝结形成凝结岩，砾石也被凝结在里面，这种含有岩浆的泥石流包裹的动物和植物都会成为化石。恐龙化石、恐龙蛋化石、树化石都是这样形成的。钟乳石是水爆的结果，水爆的过程是十分可怕的灾害，水蒸气喷发到地表，造成高温、缺氧，附近的动物都会死亡，许多恐龙曾经死于水爆。在《恐龙灭绝之谜》论文里面有详细描述。
2.2钟乳石诞生的大环境
方解石、大理石、钟乳石、石灰岩、碳酸钙岩石都是碳酸钙形成的，因为形成的温度与压力不同，方式不同，就有了不同的形态。研究发现所有钟乳石都在断裂带上面，溶洞不是水溶解的，看看图h表面的熔蚀凹坑，碳酸钙岩石表面的熔蚀坑是怎么形成的？水平的纹理是说明有水在不断减少，是的表面有一层可以溶解碳酸钙岩石的酸。红色椭圆内部凹坑的形状看，是水或气流从下向上冲击形成的，地下一定有事故。凹坑内部还有水平纹理，说明先喷发后积水，水或气流是从下面进入这个裂隙的，然后进入旁边的裂隙从上面流进来。我们只看到钟乳石流下来的地方，就误以为钟乳石是来自地表水里面的碳酸钙，钟乳石是因为地表水流入裂隙造成的水爆喷发，是造成钟乳石的诱因，但是，不是地表水里面的碳酸钙固化形成的。水流的路线并不是直接流下去就产生钟乳石，而是流下去又喷发上来，再流下去产生钟乳石。红色圆圈内部是断面，颜色发紫，是什么给岩石染色？是下一步研究的内容,水能够溶解碳酸钙岩石吗？溶洞是断裂产生的裂隙，后来地下喷发物再次熔蚀，具体是什么物体熔融的？为什么发生断裂？另有论文解释。
3结论与讨论
今天水里面的碳酸氢钙也能够形成固体，沉积在钟乳石表面，不能因为下面的钟乳石也是碳酸钙，就说钟乳石是水挥发的固化物，应该说水里面的碳酸钙离子是还没有形成钟乳石的残余物或相同物。碳酸钙溶解在水里面的方式有许多种，氧化钙能够溶解在水里面，也就是石灰岩溶解的，石灰岩是碳酸钙岩石高温后形成的，碳酸钙岩石不能直接溶解在水里面，其实碳酸钙岩浆在高温环境下，更容易溶解在水里面，只是过去人类没有想到有水爆这种自然现象。
其实钟乳石是在不同环境下形成的，仔细观察就能够发现有3种结构：岩浆凝固物、蒸汽凝结物、水挥发固化物，其中水挥发包括高温挥发和低温挥发2中情况。
钟乳石只是水爆岩的一种，裂隙贯穿了山洞，在山洞里面特殊的环境喷发的岩浆凝固产物。水爆产生的岩石多种多样，
后续
有专门的论文报道《水爆岩原理》
。
通过研究钟乳石揭开了这么多秘密，这才是研究钟乳石的目的。
参考文献：
图i，图j，图k，图l是中国中央电视台科教频道的《地理中国》栏目的《坡心奇窟》和《探秘三僚村》视频截图，
作者简介：
尹民生，1968- ，中国济南市，济南自然历史博物馆（筹建），馆长，职业地球科学家。我对于前人的科学不是附和而是怀疑，有些科学前人解释的十分牵强，如，沉积岩，为什么泥土或砾石时间久了就能够变成沉积岩？有的却不能？岩石久了就能够风化成泥土，泥土久了不是风化却石化了，究竟是先有的石头还是先有的泥土？沉积过程是什么样的？没有让我信服的答案。于是开始寻找正确的答案。研究科学容易，推广科学难，提出与现有科学不同的答案，哪个编辑敢录取这样的论文？面对一次次退稿，我还是不停地研究我的科学，至于能不能发表不重要，让时光来评判吧。如果因为理论出于名人而不敢怀疑，真理来自平民不敢承认，那是编辑的问题。活着必须为真理奋斗，如果我的研究不是真理，让后人来推翻吧，人类的进步就是不断创造真理，在浩瀚的宇宙只有地球诞生了生命，只有人才有智慧，只有我发现了地球的这个秘密，我来自自然，喜爱自然，回归自然，认识自然是我的使命。
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