钟乳石是怎么长高的 钟乳石的生长速度怎么测量？

　　（图片来源：网易新闻）

　　近日，钟乳石家族的宁静被再次打破了。继今年四月份在山东临沂沂水地下画廊景区的“比翼鸟”钟乳石被破坏后，湖北宜昌市远安县太清洞景区又遭到游客攻击，一百年才生长13毫米的钟乳石被硬生生掰断了。如果再这样下去，以钟乳石的生长速度，那可真是伤不起啊！

　　钟乳石的生长速度到底有多“慢”？

　　钟乳石可以说是时光里的老顽童了，它生长太——太——太缓慢，它的“生长速度”（用专有名词叫做“沉积速率”）有多慢？

　　举个栗子，近日成为“网红”的湖北省宜昌市太清洞的钟乳石沉积速率大约是0.13毫米/年，也就是说平均每一百年才增长1厘米左右，你是不是仿佛看见了时间静止的模样？

　　但是，这个数据并不能一概而论。一方面，钟乳石的沉积速率受气候冷暖、降水量、碳酸盐成分、断裂裂隙发育、水文地质条件等多方面影响，环境不同，沉积速率也不同；另一方面，不同类型的钟乳石沉积速率也不一样。比如，在相同条件下石笋的沉积速率是钟乳石类中最快的，大约一万年增高0.6-1.2米左右，相比其它钟乳石，石笋接受的沉积物更多，也更容易沉积。

　　贵州织金溶洞

　　一般来说，钟乳石的沉积速率最小值只有零点几毫米每一百年，较大的值可以达到10毫米/百年，这与全球气候变化密不可分。就拿全新世间冰期来说，由于气候温暖，钟乳石的沉积速率非常快，以大约10毫米/百年的沉积速率为主，而在晚更新世冰期，钟乳石沉积速率非常小，甚至出现一万年都难以生长1毫米的现象。 这时，“时间是把杀猪刀”这句在人类面前屡试不爽的话，在钟乳石面前基本没有存在感。

　　总之，钟乳石的生长速度非常缓慢，一旦被破坏，后果很严重！！！这也是钟乳石为何如此珍贵的原因之一。

　　钟乳石的生长速度怎么测量？

　　既然钟乳石的生长速度肉眼几不可见，那笔者和专家，你们凭啥说它们生长速度是每百年几毫米呢？你们靠猜的？当然不是！

　　测算方法还是有的，主要有以下三种：

　　方法一：利用微量元素密度测试 ，如TIMS-U系测年法。

　　方法二：利用放射性同位素“C”测定法，用C14测定钟乳石横向增厚速度以及沉积速率，可以算出钟乳石较为准确的年龄；

　　方法三：利用历史计算法测定，根具历史古人所做的标记，推算钟乳石平均每年的增长速度。

　　钟乳石是怎么“长高”的？

　　钟乳石是特殊的地下岩溶地貌景观，它其实没有生命特征，所以并不能真正地“生长”。不过，钟乳石是凭借什么长高的呢？

　　在古代，徐霞客就曾描述过钟乳石的成因：“崖间有悬于虬枝为水所淋漓者，其外皆结构为石, 盖石膏日久凝胎而成”。所以，钟乳石的形成离不开两位大功臣——水和二氧化碳，它们如同钟乳石喂养者，把“Ca”（钙）这种元素以一种形态转化另一种形态喂养钟乳石，使它慢慢长大。

　　滴水沉积　　

　　为了喂养钟乳石，地表水在通过土壤等物质的时候与二氧化碳达成联盟，形成弱酸性溶液 。之后，它们在流经岩层裂隙过程中攻克坚硬的碳酸岩的阻挡，把岩石中的钙离子偷偷携带出来，形成碳酸氢钙溶液（反应方程式：H2O+CO2+CaCO3=Ca(HCO3)2），当它们克服重重关卡终于快逃出狭小的裂隙时，由于受外界压力突然变小或温度的变化，部分二氧化碳不适应环境的改变，被迫与原溶液分离，部分水也被蒸发为水蒸气，联盟就此解散。地表水与二氧化碳完成使命后，它们携带出的钙离子沉淀下来形成碳酸钙沉淀，被钟乳石食用（Ca(HCO3)2=H2O+CO2↑+CaCO3↓），钟乳石得到营养的补充，日积月累，便慢慢长高了. 

　　钟乳石为何千姿百态？

　　我们常见的钟乳石有石笋、石钟乳、石柱、石瀑布等，但要想真正地了解钟乳石的形态成因，还得从各种水文机制说起，如：滴水、流水、池水、溅水、毛细水等，它们既可以单独行动，又可以相互作用。

　　壁流石：石瀑布（图片来源：侠客地理）

　　我们以重力水沉积中的滴水为例，当溶液从溶洞顶部渗出，如果滴水的速度很慢，二氧化碳在洞顶附着阶段就逸出了，这时有利于碳酸钙在洞顶沉积，形成由上向下生长的石钟乳。如果水滴滴落速度过快，则有利于碳酸钙在洞底沉积，形成从下往上生长的石笋，石钟乳和石笋宛如一对同孪兄弟，在溶洞 同生长发育，当兄弟俩儿生长到一定程度便齐心连在一起，形成坚固的石柱。

　　石柱形成（图片来源：觅 ，文字由作者标注）

　　又比如溅水沉积，滴水从高处落下溅起的水滴或水雾，携带着碳酸钙沉积在之前的沉积物表面上，在岩壁上形成像珍珠一样的石葡萄，你可以想像一下“大珠小珠落玉盘”的感觉，不过请把这个画面放慢千万倍。

　　溅水沉积：石葡萄（来源：侠客地理）

　　钟乳石形态各异，有的在非重力水沉积下形成卷曲石、石花。还有的在协同性沉积下形成莲花盆、穴珠等。它们千姿百态，至今人们都还没完全搞清某些形态形成的原因。

　　卷曲石　　

　　莲花盆　　

　　钟乳石为什么这么珍贵？

　　钟乳石生长速度缓慢，拥有奇特的形态，一旦遭到损坏基本不能修复。除此以外，人家还是重要的科学研究对象，钟乳石的横截面环带犹如树木的年轮，生长在中心部分的年代相对较老，边缘较新，环带记录了过去的气候历程，我们可以根据环带的宽度变化来推测气候周期变化。所以，钟乳石是研究第四纪全球低纬度地区气候变化的重要途径，对恢复古地理环境、指导找矿都具有重要意义。

　　钟乳石环带（图片来源：博物）

　　另外，钟乳石还具有一系列的药用价值，据《本草纲目》记载“石钟乳，其气熛急，令阳气暴冲，饮食倍增，而体型壮盛。”

　　钟乳石在古代又称药石、石髓等，用于治疗阳虚冷喘、腰膝冷痛、胃病泛酸、乳汁不通等病症。在现代，钟乳石的药用价值依然在挖掘之中。

　　Tips：

　　全新世间冰期：是指自晚更新世冰期结束后，气温转暖，冰川消融，冰雪覆盖面积大大缩小的一段时期，开始于12000-10000年前一直持续至今，整个时段又被称为冰后期。

　　晚更新世冰期：第四纪更新世最后阶段，冰川作用占主导地位，气候寒冷，冰雪覆盖了北半球大部分陆地，猛犸象、剑齿虎和智人等动物共同生活在一起。

　　TIMS-U系测年法：在钟乳石形成过程中，会有极低的放射性物质U（铀）与碳酸钙一同被沉淀，因其放射性特性，铀会衰变成另一种元素Th(钍),利用高精度热电离质谱仪对放射性元素进行分析，以此确定钟乳石年龄，推算出沉积速率。