洞窟石

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洞窟生成物（/ ˈ s p iː l i ə θ ɛ m / ;古代ギリシャ語の σπήλαιον ( spḗlaion )  「洞窟」とθέμα ( théma ) 「堆積物 」に由来）は、自然の洞窟に長い時間をかけて蓄積された鉱床によって形成された地質学的形成物です。^{[1]洞窟生成物は、炭酸塩溶解反応により}石灰質の洞窟で最も一般的に形成されます。堆積の歴史と環境に応じて、さまざまな形をとることができます。その化学組成、緩やかな成長、洞窟内での保存により、洞窟生成物は古気候の有用なプロキシとなります。

洞窟の鉱床には300種類以上が確認されている。^[2]洞窟生成物の大部分は石灰質で、炭酸カルシウム（CaCO ₃）鉱物（方解石またはアラゴナイト）でできている。あまり一般的ではないが、硫酸カルシウム（石膏または芒硝）やオパールでできた洞窟生成物もある。^[2]純粋な炭酸カルシウムまたは硫酸カルシウムの洞窟生成物は半透明で無色である。酸化鉄または銅が存在すると赤褐色になる。酸化マンガンが存在すると、黒や暗褐色などのより暗い色になる。泥やシルトの存在により洞窟生成物が茶色になることもある。^[2]

洞窟生成物の形と色には、岩石と水の化学組成、水の浸透速度、水の流れの方向、洞窟の温度、洞窟の湿度、空気の流れ、地上の気候、地上の植物の被覆など、多くの要因が影響します。流れが弱く移動距離が短いと、より狭い石筍が形成され、流れが強く落下距離が長いと、より広い石筍が形成される傾向があります。

洞窟の化学組成のほとんどは、石灰岩やドロマイトなどの炭酸カルシウム（CaCO _{3 ）を含む岩石で、}方解石やアラゴナイト鉱物で構成されています。炭酸塩鉱物は、二酸化炭素（CO ₂ ）濃度が高く、温度が低いほど溶解しやすくなります。石灰質の洞窟生成物は、炭酸塩溶解反応によって形成されます。この反応では、雨水が土壌のCO ₂と反応して弱酸性の水が生成されます。^[3]

H ₂ O + CO ₂ → H ₂ CO ₃

酸性水が炭酸カルシウムの岩盤を通って地表から洞窟の天井まで移動すると、次の反応によって岩盤が溶解します。

CaCO ₃ + H ₂ CO ₃ → Ca ²⁺ + 2 HCO ₃ ⁻

溶液が洞窟に到達すると、洞窟内の低いpCO ₂により、次の反応によって CaCO _3の沈殿が促進されます。

Ca ²⁺ + 2 HCO ₃ ⁻ → CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂

時間が経つにつれて、これらの沈殿物が蓄積して鍾乳石（石筍、鍾乳石）と流石が形成されます。これらは、洞窟生成物の 2 つの主要な種類です。

洞窟生成物の横断調査は、氷床コアや樹木の年輪と同様の古気候記録を提供することができる。^{[4]洞窟生成物はゆっくりとした幾何学的成長と放射性元素の取り込みにより、}放射性炭素年代測定やウラン-トリウム年代測定によって、第四紀後期の大部分の期間にわたって正確かつ精密に年代測定することができる。ただし、洞窟が閉鎖系であり、洞窟生成物が再結晶化していないことが条件である。 ^[5]酸素（δ18O）と炭素（^δ13C）の安定同位体は、過去約50万年間の降雨温度、降水量、植生変化の変動を追跡するために使用されている。[ ^{6] [7]} Mg/Caプロキシも同様に水分指標として使用されているが、古湿度計としての信頼性は乾季の洞窟換気に影響を受ける可能性がある。^[8]降水量の変動は洞窟生成物のリングの幅を変えます。リングが閉じているほど降雨量が少ないことを示し、リングの間隔が広いほど降雨量が多いことを示し、リングが密集しているほど湿度が高いことを示します。水滴の滴下速度の計測と微量元素分析により、エルニーニョ南方振動（ENSO）などの短期的な気候変動が記録されます。^{[9]例外的に、}ペルム紀初期の気候プロキシデータは、オクラホマ州リチャーズスパー地域で採石によって露出した充填洞窟から採取された2億8900万年前の洞窟生成物から取得されました。^[10]

洞窟生成物は、水が滴り落ちるか、浸透するか、凝縮するか、流れるか、池になるかによって様々な形をとります。多くの洞窟生成物は、人工物や自然物に似ていることから名前が付けられています。洞窟生成物の種類には以下のものがあります。^[11]

• 雫石は鍾乳石または石筍の形をした炭酸カルシウムである。
  • 鍾乳石は洞窟の天井から垂れ下がる尖った形のもので、そこから成長します。
    • ソーダストローは、通常の円錐形の鍾乳石ではなく、細長い円筒形の非常に細い長い鍾乳石です。
    • ヘリクタイトは、重力に逆らっているように見える小枝のようなまたは螺旋状の突起を持つ中央の管を持つ鍾乳石です。
      • リボンヘリクタイト、のこぎり、棒、蝶、手、カーリーフライ、および「虫の塊」として知られる形状が含まれます。
    • シャンデリアは天井の装飾が複雑に集まったものである
    • リボン鍾乳石、または単に「リボン」は、それに応じて形作られます
  • 石筍は鍾乳石の「粉砕された」対応物であり、多くの場合、鈍い丘である。
    • ほうき型の石筍は非常に高くて細い
    • トーテムポールの石筍もその名前の通り高く形も似ている。
    • 目玉焼きの石筍は小さく、通常は高さよりも幅が広い。
  • 鍾乳石と石筍が出会うか、鍾乳石が洞窟の底に達すると鍾乳石が形成される。
• フローストーンはシート状で、洞窟の床や壁に見られます。
  • ドレープやカーテンは、下向きに垂れ下がる方解石の薄い波状のシートである。
    • ベーコンは、シートの中に様々な色の帯があるカーテンです
  • リムストーンダム、またはガウルは、川のさざ波に発生し、水を封じ込める障壁を形成します。
  • 石の滝は凍った滝を模している
• 洞窟の水晶
  • ドッグトゥーススパーは季節の池の近くでよく見られる大きな方解石の結晶です。
  • 霜柱は方解石またはアラゴナイトの針状の成長物である。
  • ムーンミルクは白くてチーズのような
  • アンソダイトはアラゴナイト結晶の花のような塊である。
  • 極低温方解石結晶は、水が凍結する際に溶質が分離して形成された、洞窟の底で見つかる方解石のゆるい粒子です。
• 洞窟形成物（技術的には洞窟生成物とは異なります）は、二次堆積物ではなく、 岩盤の除去によって洞窟内に形成されたものです
  • 柱
  • ホタテ
  • ボーンヤード
  • ボックスワーク
• その他
  • 洞窟ポップコーンは、「サンゴ状岩」または「洞窟サンゴ」としても知られ、方解石の小さな塊である。
  • 洞窟真珠は、高いところから滴り落ちる水によって小さな「種」結晶が何度も回転し、炭酸カルシウムのほぼ完璧な球体を形成することで作られます。
  • スノッティットは主に硫黄酸化細菌のコロニーであり、「鼻水」または粘液のような粘性を持っています。
  • 方解石筏は、洞窟の池の表面に現れる方解石の薄い集積物である。
  • ヘルズベルは、ユカタン半島のエルサポテセノーテで発見された、水中に沈んだ鐘のような形の洞窟生成物である。
  • 溶岩洞には硫酸塩、芒硝、オパールからなる洞窟生成物が含まれています。溶岩が冷えると沈殿が起こります。

洞窟生成物の通常の定義には、洞窟環境外または人工洞窟（鉱山、トンネルなど）内のコンクリート、石灰、モルタル、またはその他の石灰質物質（石灰岩やドロマイトなど）から生成された二次鉱床は含まれません。これらは洞窟生成物と形状が似ていることがあります。人工構造物内のこのような二次鉱床は、石灰岩と呼ばれます。石灰岩は、コンクリートの劣化、または石灰、モルタル、またはその他の石灰質物質の 浸出に伴って発生することがよくあります。

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  イギリス、南ウェールズ、オゴフ・クレイグ・ア・フィンノンの山の王のホールにあるさまざまな構成
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  テキサス州ナチュラルブリッジ洞窟の鍾乳石と鍾乳石柱
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  テキサス州ナチュラルブリッジ洞窟のその他の地形
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  北アイルランド、ファーマナ州、マーブル アーチ洞窟の洞窟カーテンの形成
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  カリフォルニア洞窟、カリフォルニア州カラベラス郡。カリフォルニア州シエラ山脈の麓にある多くの洞窟の 1 つ。
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  ビセルイカ洞窟、ドブリンジ、クルク島 、クロアチアの鍾乳石 (柱)
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  ベルギー、アイワイユのルムシャン洞窟のさまざまな地形
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  ベルギー、アイワイユ、ルムシャン洞窟の石柱
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  洞窟真珠の形成の画像
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  ケンタッキー州マンモスケーブのフローストーンの画像

• 石化井戸

ウィキメディア・コモンズには、洞窟生成物に関連するメディアがあります。

• バーチャル洞窟：洞窟生成物のオンラインガイド
• 毛細管膜溶液中に形成されたカルスト洞窟の鉱物集合体
• NPS洞窟・カルスト プログラムからの洞窟生成物のギャラリー(2013 年 1 月 23 日アーカイブ)