鐘乳石非石灰巖產物是巖漿噴發形成

尹民生*

中國濟南市 濟南自然歷史博物館

摘要：

鐘乳石是地表水溶解瞭石灰巖，然後，水裡面的碳酸氫鈣又固化成鐘乳石，這個結論是錯誤的。以幹旱的中國濟南市的一個鐘乳石剖面為例，鐘乳石的頂端距離山頂的地表隻有

10米，形成於一個幾乎封閉的裂隙裡面，一直垂直延伸到地下100多米還沒有終止，地表明顯的裂隙也看不到，能夠進入裂隙的水很少，鐘乳石形成的時期山,體表面覆蓋著厚厚的泥土，雨水與石灰巖接觸的面積很少，石灰巖溶解的量很少。鐘乳石的基礎部位有巖漿流淌的特征，隻有表面具有水揮發凝固的特征。發現所有鐘乳石都是在斷裂帶上，當初地殼斷裂後地表水流進裂隙，水與巖漿混合發生水爆炸，巖漿與水的混合物沿著裂隙上升，達到頂部後在重力作用下又流進其它裂隙，因為水與巖漿的混合物也含有碳酸氫鈣，所以，鐘乳石具有3種形成的方式：早期的巖漿凝固體、中期蒸汽結晶物，後期水揮發凝固物。

關鍵詞：

鐘乳石；水爆；水爆巖； 噴發

引文：

巖溶地貌主要特征是溶洞、鐘乳石，鐘乳石是怎麼現成的？過去認為是溶解在水裡面的石灰巖水揮發後形成的鐘乳石，可是在剖開的鐘乳石裡面發現瞭巖漿流淌的特征，有流紋、有包裹進去的礫石、氣泡和水，水裡面的溶解物，間斷性的出現結晶體（圖d）。中國濟南市雨水少，在一個山頂的下方發現大量的鐘乳石，沒有洞口，鐘乳石分佈在裂隙裡面，能夠進入裂隙的水都是透過泥土滲人的，量很少，過去山體表面覆蓋著厚厚的泥土，雨水與巖石接觸的機會很少，碳酸鈣溶解於水的機會很少，而且這裡的巖石不是白色石灰巖是灰黑色碳酸鈣鹽巖，很難溶解於水。但是鐘乳石的分佈從山頂10米處開始，一直延伸地下100米還沒有斷（圖g），在鐘乳石的表面有泥漿化石（圖f），能夠讓泥漿石化，需要有足夠的碳酸鈣，含量這麼高的碳酸鈣絕對不是來自地表，既然，碳酸鈣不是來自地表，又是從哪裡來的？

1材料與方法

1.1鐘乳石裡面的流紋與氣泡

圖a是一段4米高的鐘乳石，表面是白色石瀑，石瀑上面又散落一些灰色石灰渣，已經與石瀑凝固在一起，如同水泥噴漿，它不是從水裡面固化出來的，具有噴漿的特征，明顯是從從空中散落的。為什麼在同樣的環境出現2種不同的凝固物? 在流水的表面怎麼出現散落的泥渣？看外表是流水沖刷的特征，那麼內部又是什麼樣子？圖b是此鐘乳石的側面剖面，左下方是一個整體，具有巖漿流紋，裡面有空洞（圖e），具備巖漿巖的特征，右上方是有層理的結晶體，而且，層理之間有空隙，顯然，是2種不同的環境形成的。一根根的石筍密密麻麻地排列著，這種石筍的結構不是樹的那種年輪一圈圈的，而是如同一疊盤子，底面朝上，是洞頂滴落的巖漿堆積起來的，因為，巖漿粘度大，隻是一層層的壓扁，並沒有流淌的機會就凝固瞭，才能夠堆積的又細又高，後期含水的巖漿噴發出來，就改變瞭石筍堆積的方式，成瞭a表面那樣流淌的石瀑，顏色也發生瞭變化，從橘紅色到米黃色又到白色。而且都不是在水裡面形成的固化物。圖e是圖a的背面剖面圖，在一個整體的鐘乳石裡面有許多空洞，從洞的形狀和排列姿態看，是巖漿流淌過程包裹進去的，而不具備從水裡面結晶和固化的特征，是粘稠的流體滴落過程凝固的，圖c是圖e中圓圈部位放大圖，是巖漿流淌過程包裹的一個氣泡，這個洞內光滑，如果鐘乳石是結晶或固化形成的固體，洞內壁會有細小顆粒。從圖c巖石的剖面可以看到流淌的流紋，這種流紋是巖漿多次流動形成的紋理，紋理復雜，如果是結晶或固化形成的巖石紋理，應該隻有一種姿態，從上向下流淌，圖c的巖石紋理扭曲復雜，明顯是一種揉搓過的運動紋理。從巖石的分子結構看是熔融結構，不是結晶或固化結構。圖e右邊大部分是一個整體，沒有層理，在看左邊3個巨大的石鐘乳，沒有年輪一樣的層理，它們所處的位置水流不到，說明它們不是水揮發固化的，而是一種膠一樣的物質在滴落的過程一次性凝固的，一定是巖漿形成的產物。

1.2鐘乳石包裹進去的水與結晶體

圖d是圖e中矩形框部位放大圖，有4排方解石晶族，從晶族排列的特征看，是在水面結晶形成的晶體，當時在洞穴內部充滿瞭水和巖漿混合物，後來水裡面的巖漿慢慢結晶形成晶體族，結晶出來大米粒大小的晶體。為什麼晶體族是4排，而不是均勻分佈在整個洞穴表面？在說明洞裡面的水分4此間歇性地減少，而不是逐漸減少。能夠讓洞裡面的水減少的原因就是高溫蒸發，說明鐘乳石經歷瞭4次高溫，高溫來自哪裡？山洞內部產生高溫，隻有來自地下。地殼突然斷裂，如果是切殼裂隙，地表水流進裂隙與巖漿接觸，水迅速變成水蒸氣，就是水爆炸，簡稱水爆。水蒸氣裹脅著巖漿和水推進裂隙，凝固後堆積在裂隙裡面就是鐘乳石。巨大的裂隙塌陷後露出地表就是天坑或山洞。每一次水爆噴發都會把巖漿的熱量傳遞給凝固的鐘乳石。

水裡面的巖漿在結晶的時候，像水面結冰一樣，在水面上的巖壁慢慢生長，當晶體長大後，水面下降，晶體離開水面太遠就不能把水裡面的巖漿吸上來瞭，於是又重新生長一排，兩排的距離很近，甚至是晶體交錯排列形成晶族。此時，下一次巖漿又噴發瞭，高溫的巖漿加熱瞭這個石筍，於是，這個洞穴裡面的水就沸騰瞭，變成高壓水蒸氣擠出洞穴，於是，洞穴裡面的水位就下降瞭一些，巖漿停止噴發後，石筍的溫度降下來瞭，洞穴的水位停留在一定高度，又開始結晶晶族，然後，又一次巖漿噴發，水位又下降一次，噴發瞭4次巖漿，洞穴裡面的水就全部蒸發幹凈瞭，再看看洞穴外面石筍其它部位結晶的晶體沒有一排排的特征。這些晶體是4方形晶體，就是方解石。為什麼現在的水裡面不能夠形成晶族？因為沒有一個高溫高壓的環境，在低溫低壓下形成是固化結構，沒有解理。再仔細看圖d左下方的洞壁上面有成片的噴漿物，是後期蒸汽噴發的通道，同樣是碳酸鈣但是後來的溫度低瞭，凝固的就不是晶體瞭。幾個洞內的晶族是水平的，說明幾個洞是連通的，噴漿物隻有左下方一個洞有，說明沒有水，隻有低壓氣流。

圖b，是圖a的剖面圖圖c，d，是圖e的局部放大圖

(a)石瀑表面散落著噴漿物， (b)巖漿滴落疊起的石筍林 (d)洞穴內長著4排晶族。

1.3鐘乳石產生的環境

圖f中的鐘乳石表面有一片泥，已經石化，按照現在科學解釋，是沉積形成的，為什麼隻有這一片泥沉積成石化，其他的泥沒有沉積成化石？這是國際上目前第一次發現沉積在鐘乳石表面的泥化石。沉積科學是有待驗證的科學。這裡的鐘乳石還有一個特點，有的透光性極高，有的不透光，那是因為有大量的泥土混合在鐘乳石裡面，說明鐘乳石形成的時候，山體表面還有泥土覆蓋，就是說地表水與巖石沒有接觸，中間隔著泥土，巖石沒有機會溶解到水裡，水裡面的碳酸氫鈣很少。從泥化石形成以後，鐘乳石就再也沒有生長，為什麼以後鐘乳石停止生長？圖g是中國濟南市有鐘乳石的山體，這塊鐘乳石形成的環境是在山體狹窄裂隙裡面，並不是在空曠的溶洞裡面，能夠容納水的空間很小，上面沒有明顯的入水口，下面沒有暗河也就是說進入裂隙的水是死水，水不能揮發碳酸鈣不能固化，鐘乳石怎麼形成的？在中國濟南市這個幹旱少雨的地方，鐘乳石又是位於山頂，能夠進入裂隙的地表水很少，可是鐘乳石的分佈量很大，圖g中紅色箭頭地方就是鐘乳石分佈的地方，從山頂往下10米處開始，一直延伸到100米處還沒有終止，在修建圖中的隧道時，挖掘出來的鐘乳石有幾百噸。混合泥土的鐘乳石都是結晶體，說明是氣體環境裡面有大量的塵土，在裂隙裡面塵土不斷飛揚，一定是有氣流，而且氣流裡面含有大量的碳酸鈣分子，從圖h裂隙巖石的表面可以看出來，氣流沖擊的痕跡是從下向上的，說明巖漿蒸汽都是來自地下。

1.4穴環的來歷

中國廣西鳳山縣的萬壽谷坡心河流域的一個山洞裡面有穴環，如圖i，過去有人認為是洞頂水滴落的時候，帶動氣流旋轉，卷起的塵土形成的。尹民生發現是：圖i中的穴環位於左邊裂隙的延長線上，由於在穴環中心的洞口噴發的泥漿淹沒瞭右邊裂隙，裂隙淹沒瞭，但是，地下的巖漿泥石流和蒸汽還在噴發，隻能以點的方式噴發，圖中紅色箭頭是高鈣泥石流從洞口出來然後流進裂隙，從圖中的流淌痕跡可以看出來，這是流體流淌的痕跡，到瞭後期，沒有瞭泥石流，隻有蒸汽，而且夾雜可燃物的煙氣和灰塵，所以，洞口是黑色的，如果說是滴水形成的，為什麼會出現不同的顏色的物質？從凸起的泥漿裡面可以看到有許多顆粒較大的砂粒，這些砂粒是不能懸浮在空氣中的，從堆積的形狀可以看出來是流體堆積的特征，藍色的圈內還有一個凸臺。氣體吹動的塵土墜落形成的堆積是錐形的。所以，氣體吹動塵土形成凸起的說法是不成立裡的。圖j是同一個山洞內，地勢高處的一個凸起，頂部有3個緊挨著的洞，這是水蒸氣噴發的洞口，這個凸起也是噴發形成的鐘乳石，因為泥土含量太高，看不出來鐘乳石的面貌瞭。這2個圖說明瞭地下噴發於鐘乳石有關系。

E，是圖a鐘乳石的後面平面圖，f，是中國濟南市的鐘乳石，g，h，是發現鐘乳石的山體平面圖，

（e）巖漿凝固前滴落形成的石筍和包裹進去的氣泡，（f）鐘乳石表面有泥化石，

（g）箭頭是鐘乳石分佈的地方，（h）鐘乳石旁邊的巖石，從下向上沖擊形成的熔蝕凹坑，

1.5燧石與鐘乳石同時出現

圖k是中國江西省興國縣三僚村洞穴內的鐘乳石，圖l是與k洞相連的洞穴，同一個地方，甚至洞穴相連，為什麼這個洞穴裡面沒有鐘乳石？卻發現瞭燧石，不能說燧石也是來自地表水固化的吧，燧石是來自地下深部的巖漿形成的，硬度高，密度大，是在鐘乳石巖漿下面的巖漿，燧石的出現，證明瞭巖漿噴發，在鐘乳石巖漿噴發完後把燧石巖漿被推出裂隙，有意思的是這些燧石是粘粘在豎直的洞壁表面，從圖中可以看到洞壁上面的裂隙，從燧石分佈的軌跡可以看出來，正是從這些裂隙噴發出來的。是什麼力量把燧石從地下推出來的？

I，j，中國廣西發現的穴環，k，l，中國江西發現的山洞面貌，

（i）穴環位於裂隙上，中心的黑色洞是巖漿與水混合物的噴發口，

（j）穴環旁邊地勢較高的一個蒸汽噴發口，因為水少噴發的是粘稠的巖漿，形成的堆積物高大。

（k）鐘乳石溶洞，

（l）與k同一個地方的山洞，沒有鐘乳石，出現瞭燧石，從燧石的分佈規律可確定是從左邊的裂隙噴發出來的。

2結果與分析

2.1

鐘乳石的形成過程

鐘乳石是地表水流進切殼裂隙與巖漿混合，引起水爆（水爆炸簡稱），巖漿與水蒸氣及水被噴發進入裂隙形成的巖漿凝固物、水揮發固化物、蒸汽結晶物。

裂隙的通道各不相同，水在一個地方流進裂隙，會在不同的地方同時噴發，每個地方流出來狀況不同，根據出口的高低位置不同，出口大小不同，低出口最先流出巖漿，然後是含有水的混合物，碳酸鈣的特點就是易溶於水，此時的水是高於100度，巖漿的溫度幾百度以上，巖漿裡面的水很快就氣化瞭，碳酸鈣在凝結的固體就是晶體，巖石斷面有解理，因為碳酸鈣含有水，巖漿凝固過程一些水分子與碳酸鈣形成瞭結晶水，巖漿形成的鐘乳石透光性好，因為水裡面含有鐵原子顏色就是金黃色，斷面有晶體反光面顆粒，鐘乳石是在水流淌過程凝固的，形狀如同瀑佈，而且是從高處流下來，感覺是來自地表水，後期低溫環境水揮發形成的鐘乳石不透光，白色，有雜質混入會有其它顏色，就像肥豬肉，熱的時候是透明的，冷瞭以後就是白色的，因為分子結構發生瞭變化，水揮發後在碳酸鈣分子之間的空隙還在，光線就會散射，斷面沒有反光面晶體顆粒。

因為水不停的進入裂隙，隻要巖漿還有，水蒸氣就不停噴發，但是水不是恒定的，隻有下雨的時候才會有水進入裂隙，巖漿會越來越少，後期水蒸氣裡面碳酸鈣分子的含量越來越少，水蒸氣噴發瞭很長的時間。蒸汽結晶的鐘乳石透光性好，金黃色，斷面有晶體反光面顆粒。碳酸鈣分子在高溫熔融狀態或結晶體狀態分子間沒有空隙，光線不能散射，所以透光性好。那個時期水裡面的鈣化物是巖漿與水的混合物，不是石灰巖溶解在水裡面。

水爆不僅發生在山洞內，水爆的裂隙不穿過山洞會直接噴發到地表，形成石林，如中國海南鬼山的劍狀石林。沒有噴發出地面的巖漿就是侵入巖。這種巖漿與水的混合物流淌過的河床會凝結形成凝結巖，礫石也被凝結在裡面，這種含有巖漿的泥石流包裹的動物和植物都會成為化石。恐龍化石、恐龍蛋化石、樹化石都是這樣形成的。鐘乳石是水爆的結果，水爆的過程是十分可怕的災害，水蒸氣噴發到地表，造成高溫、缺氧，附近的動物都會死亡，許多恐龍曾經死於水爆。在《恐龍滅絕之謎》論文裡面有詳細描述。

2.2鐘乳石誕生的大環境

方解石、大理石、鐘乳石、石灰巖、碳酸鈣巖石都是碳酸鈣形成的，因為形成的溫度與壓力不同，方式不同，就有瞭不同的形態。研究發現所有鐘乳石都在斷裂帶上面，溶洞不是水溶解的，看看圖h表面的熔蝕凹坑，碳酸鈣巖石表面的熔蝕坑是怎麼形成的？水平的紋理是說明有水在不斷減少，是的表面有一層可以溶解碳酸鈣巖石的酸。紅色橢圓內部凹坑的形狀看，是水或氣流從下向上沖擊形成的，地下一定有事故。凹坑內部還有水平紋理，說明先噴發後積水，水或氣流是從下面進入這個裂隙的，然後進入旁邊的裂隙從上面流進來。我們隻看到鐘乳石流下來的地方，就誤以為鐘乳石是來自地表水裡面的碳酸鈣，鐘乳石是因為地表水流入裂隙造成的水爆噴發，是造成鐘乳石的誘因，但是，不是地表水裡面的碳酸鈣固化形成的。水流的路線並不是直接流下去就產生鐘乳石，而是流下去又噴發上來，再流下去產生鐘乳石。紅色圓圈內部是斷面，顏色發紫，是什麼給巖石染色？是下一步研究的內容,水能夠溶解碳酸鈣巖石嗎？溶洞是斷裂產生的裂隙，後來地下噴發物再次熔蝕，具體是什麼物體熔融的？為什麼發生斷裂？另有論文解釋。

3結論與討論

今天水裡面的碳酸氫鈣也能夠形成固體，沉積在鐘乳石表面，不能因為下面的鐘乳石也是碳酸鈣，就說鐘乳石是水揮發的固化物，應該說水裡面的碳酸鈣離子是還沒有形成鐘乳石的殘餘物或相同物。碳酸鈣溶解在水裡面的方式有許多種，氧化鈣能夠溶解在水裡面，也就是石灰巖溶解的，石灰巖是碳酸鈣巖石高溫後形成的，碳酸鈣巖石不能直接溶解在水裡面，其實碳酸鈣巖漿在高溫環境下，更容易溶解在水裡面，隻是過去人類沒有想到有水爆這種自然現象。

其實鐘乳石是在不同環境下形成的，仔細觀察就能夠發現有3種結構：巖漿凝固物、蒸汽凝結物、水揮發固化物，其中水揮發包括高溫揮發和低溫揮發2中情況。

鐘乳石隻是水爆巖的一種，裂隙貫穿瞭山洞，在山洞裡面特殊的環境噴發的巖漿凝固產物。水爆產生的巖石多種多樣，

後續

有專門的論文報道《水爆巖原理》

。

通過研究鐘乳石揭開瞭這麼多秘密，這才是研究鐘乳石的目的。

參考文獻：

圖i，圖j，圖k，圖l是中國中央電視臺科教頻道的《地理中國》欄目的《坡心奇窟》和《探秘三僚村》視頻截圖，

作者簡介：

尹民生，1968- ，中國濟南市， 濟南自然歷史博物館（籌建），館長，職業地球科學傢。我對於前人的科學不是附和而是懷疑，有些科學前人解釋的十分牽強，如，沉積巖，為什麼泥土或礫石時間久瞭就能夠變成沉積巖？有的卻不能？巖石久瞭就能夠風化成泥土，泥土久瞭不是風化卻石化瞭，究竟是先有的石頭還是先有的泥土？沉積過程是什麼樣的？沒有讓我信服的答案。於是開始尋找正確的答案。研究科學容易，推廣科學難，提出與現有科學不同的答案，哪個編輯敢錄取這樣的論文？面對一次次退稿，我還是不停地研究我的科學，至於能不能發表不重要，讓時光來評判吧。如果因為理論出於名人而不敢懷疑，真理來自平民不敢承認，那是編輯的問題。活著必須為真理奮鬥，如果我的研究不是真理，讓後人來推翻吧，人類的進步就是不斷創造真理，在浩瀚的宇宙隻有地球誕生瞭生命，隻有人才有智慧，隻有我發現瞭地球的這個秘密，我來自自然，喜愛自然，回歸自然，認識自然是我的使命。

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