基于实验分析的乳房状石钟乳成因机理初步研究--以湖北阳新地心大峡谷洞穴沉积形态为例

目前,关于乳房状石钟乳成因的研究仍然停留在“科学猜想”阶段。通过对湖北阳新“地心大峡谷”洞穴内采集的一对孪生乳房状石钟乳样品进行矿物构成、晶体形态以及年代学分析,获得如下新认识:①乳房状石钟乳由致密—疏松互层递序生长的方解石构成。②致密层方解石呈菱面体晶型,无色透明,垂直向下生长,没有横向扩张;疏松层方解石呈细小颗粒状,乳白色不透明,呈“皮壳”状聚集,有一定程度的横向扩张,是乳房状石钟乳基部和主干部位膨胀的主要原因。③致密层和疏松层之间并不是连续生长的,存在显著的沉积间断。疏松层的232Th含量普遍比致密层高1~2个数量级,说明疏松层中不溶于水的杂质含量显著高于致密层。结合以上实验结果,以及洞内“皮壳”状沉积物可以在洞壁、洞顶分布的特征,推测:①“皮壳”沉积的溶液是从围岩或相关沉积物(石钟乳)基底以面状缓慢渗出的。②当溶液过饱和析出碳酸钙后,溶剂以水分蒸发的形式离开沉积界面。③“皮壳”沉积结构疏松的原因可能是由于地下河改道,洞穴密闭度变差,洞穴空气CO_(2)浓度降低,方解石结晶速率加快,从而造成方解石晶体缺陷增多,并以微晶集合体堆积。