融解洞窟の特徴
堆積材料と特徴
洞窟に見られる堆積材料は、大別すると、河川によって運ばれ、表面から浸透した砕屑物、地元の岩盤から得られたブロック、スラブ、破壊片、浸透水によって洞窟内に堆積した化学堆積物、の3種類である。 化学的堆積物は最も多様で、多くの洞窟の装飾美の原因となっている。
二次化学的堆積物のうち最も一般的なものは方解石、炭酸カルシウムである。 また、あまり一般的でないアラゴナイトという炭酸カルシウムの鉱物も存在する。 二番目に多い洞窟鉱物は石膏で、硫酸カルシウムの二水和物である。 その他の炭酸塩、硫酸塩、酸化物の鉱物も洞窟内で見つかることがある。 これらの多くは、洞窟が鉱床やその他の特殊な地質環境と関連していることが必要である。 このため、洞窟に存在することが知られている200種以上の鉱物のうち、広く発見されているのは20種程度である。
洞窟鉱物の沈殿物は、滴る水、流れる水、滲む水、水たまりの中で堆積したかによって、その形はさまざまである。
洞窟の天井の継ぎ目から出た水は、ペンダントドロップとしてしばらく垂れ下がります。 この間、水滴が天井に接している部分に少量の炭酸カルシウムがリング状に沈殿する。 そして、その滴が落ちると、また新しい滴が落ちてきて、小さなリング状の炭酸カルシウムが付着する。 こうして、鍾乳石と呼ばれる氷柱のようなものができあがる。 鍾乳石の形は、細いストロー状のものから、巨大なペンダント型、襞のあるものなどさまざまである。 鍾乳石は、中央部に水路があり、給水口から鍾乳石の先端まで水を運んでいる。 その水滴が洞窟の底に落ちると、さらに鉱物が沈殿し、石筍が積み重なる。 また、石筍は細長いほうきの柄のようなものから、塚のようなもの、塔のようなものなど、さまざまな形をしている。 石筍はキャップや層が重なり合ってできており、中心管はない。 鍾乳石は自重を支えられないほど大きくなることもあり、洞窟内では大きな鍾乳石の破片が見つかることもある。 石筍はそれほど大きくならず、高さ数十メートルに達することもある。
Peter Jones/National Park Service
Peter Jones/NPS Photo
ほとんどのフローストーン堆積物はカルサイトで構成されていますが、他の鉱物が存在する場合もあります。 方解石は通常粗い結晶で、密に詰まっており、褐色、橙色、褐色などのさまざまな色をしている。 色素の一部は、浸透水によって運ばれた酸化鉄によるものであるが、より一般的な着色剤は、上層の土壌に由来する腐植物質である。 腐植物質は植物の腐敗による有機生成物で、一部の土壌の褐色や、沼や湖の水の茶色と同様の色の原因ともなっています。 石灰質岩石は、岩盤と土壌の境界付近の石灰岩に由来する。 土壌に浸透した雨水は、二酸化炭素を多く含む土壌から二酸化炭素を吸収し、炭酸の希薄な溶液を形成する。 この酸性水が土壌の底に到達すると、石灰岩の岩盤に含まれる方解石と反応し、その一部が溶液化される。 この水は、不飽和帯の狭い目地や割れ目を通って、それ以上ほとんど化学反応を起こすことなく、下降を続ける。 洞窟の屋根から水が出るとき、二酸化炭素は洞窟の大気中に失われ、炭酸カルシウムの一部が沈殿する。 浸透した水はカルサイトポンプとして働き、岩盤の上部からカルサイトを取り除き、下の洞窟に再堆積させるのである。
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洞窟は、温度と相対湿度が何千年も一定である可能性がある、非常に安定した環境を提供します。 結晶のゆっくりとした成長が妨げられることはなく、いくつかの鍾乳石は、水の滴下や流れの制約ではなく、結晶成長の力によって形状が制御されています。 ヘリクタイトと呼ばれる鍾乳石は、中央に水路を持ち、長い管状に成長する点で鍾乳石とよく似ている。 しかし、水滴の重力に支配されることなく、縦横無尽に回転している。 また、針状結晶が放射状に集まったアントダイトも、スペレオテムの一種である。 炭酸カルシウムの代表格である方解石とは異なる晶癖（結晶の粒の形）を持つアラゴナイトで構成されていることが多い。 洞窟の壁面には層状のビーズやサンゴのようなものがあり、洞窟内のプールには複雑な結晶の配列が見られる。
石膏やエプソマイト（硫酸マグネシウム七水和物）、ミラビライト（硫酸ナトリウム十水和物）などの水溶性の硫酸鉱物は、乾燥した洞窟内の浸透水から成長します。 硫酸塩鉱物の堆積は、鉱物を含む溶液の蒸発によるものである。 これらの鉱物は、地殻として、また石膏の花と呼ばれる放射状に湾曲した繊維状の結晶の塊として存在する。 硫酸塩は溶解度が高いので、湿った洞窟では発生しないか、破壊されてしまう
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