Mağara çökelleri

Mağara ortamı dışında beton, kireç veya harçtan elde edilen ikincil birikintiler için bkz. akma taşı .

mağara çökeli (pronunciation: /ˈspiːliːəθɛm/ ; Eski Yunanca : "mağara yatağı"), genellikle mağara oluşumları olarak bilinir, bir mağarada oluşan ikincil maden yataklarıdır. mağara çökelleri tipik olarak kireçtaşı veya dolomit çözelti mağaralarında oluşur . İlk olarak Moore (1952) ^[1] tarafından ortaya atılan "mağara çökeli" terimi, Yunanca "mağara" + " yatak " sözcüklerinden türetilmiştir. Çoğu yayındaki mağara çökeli" tanımı, özellikle madenlerde, tünellerde ve diğer insan yapımı yapılardaki ikincil maden yataklarını hariç tutar.^[2] tepe ve kuvvetli mağaralarda mağara çökelleri oluşturan "ikincil mineralleri" daha net bir şekilde tanımladı:

"İkincil" bir mineral, ana kaya veya döküntüdeki bir birincil mineralden bir fizikokimyasal reaksiyonla türetilen ve / veya bir mağaradaki benzersiz bir dizi koşul nedeniyle biriken bir mineraldir; yani, mağara ortamı mineralin çökelmesini etkilemiştir.^[3]

Kökeni ve kompozisyon

300'den fazla mağara maden yatağı varyasyonu tanımlanmıştır.^[4] mağara çökelleri büyük çoğunluğu kalkerli olup, kalsit veya kalsiyum formunda kalsiyum karbonat veya alçı formunda kalsiyum sülfattan oluşur. Kalkerli mağara çökelleri, karbonat çözünme reaksiyonları yoluyla oluşur.^[5]^[6]^[7] Toprak bölgesindeki yağmur suyu, reaksiyon yoluyla zayıf asidik su oluşturmak için toprak CO ₂ ile reaksiyona girer:

H ₂ O + CO ₂ → H ₂ CO ₃

Düşük pH'lı su, kalsiyum karbonat anakayasından yüzeyden mağara tavanına geçerken, ana kayayı reaksiyon yoluyla çözer:

CaCO ₃ + H ₂ CO ₃ → Ca ²⁺ + 2 HCO ₃ ^-

Çözelti bir mağaraya ulaştığında, aşağı mağara pCO ₂ nedeniyle gaz giderme CaCO ₃ çökelmesine neden olur :

Ca ²⁺ + 2 HCO ₃ ^- → CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂

Zamanla bu çökeltilerin birikimi, ana speleothem kategorilerini oluşturan dikitler, sarkıtlar ve sütun oluşturur.

Beton yapılar üzerinde meydana gelen akma taşı, speleothemlerden tamamen farklı bir kimya ile yaratılmıştır.

Türler ve kategoriler

* A Stalactite * B Soda straws * C Stalagmites * D Coned stalagmite * E Stalagnate or column * F Drapery * G Drapery * H Helictites * I Moonmilk * J Sinter pool, rimstone * K Calcite crystals * L Sinter terrace * M Karst * N Body of water * O Shield * P Cave clouds * Q Cave pearls * R Tower cones * S Shelfstones * T Baldacchino canopy * U Bottlebrush stalactite * V Conulite * W Flowstone * X Trays * Y Calcite rafts * Z Cave popcorn or coralloids * AA Frostworks * AB Flowstone * AC Splattermite * AD Speleoseismites * AE Boxworks * AF Oriented stalactite * AG collapsed rubble

Speleothems, suyun damlamasına, sızmasına, yoğunlaşmasına, akmasına veya gölet olmasına bağlı olarak çeşitli biçimler alır. Birçok speleothem, insan yapımı veya doğal nesnelere benzerliklerinden dolayı adlandırılır. Speleothem türleri şunları içerir:^[2]

Damlataş, sarkıt veya dikit şeklinde kalsiyum karbonattır.
- Sarkıtlar, büyüdükleri mağara tavanından sarkan sivri uçlu sarkıtlardır. soda samanı, sarkıtların olağan daha konik şekli yerine uzun silindirik bir şekle sahip çok ince ancak uzun sarkıtlardır.
  - heliktit yerçekimine meydan okur gibi görünen dal benzeri veya spiral çıkıntılara sahip merkezi bir kanala sahip sarkıtlardır.
    - Şerit sarmallar, testereler, çubuklar, kelebekler, eller, kıvırcık patates kızartmaları ve "solucan kümeleri" olarak bilinen formları dahil edin
  - Avizeler, tavan süslemelerinin karmaşık kümeleridir
  - Şerit sarkıtlar veya basitçe "şeritler", buna göre şekillendirilir
- Dikitler "zemin-up" sarkıtların meslektaşları, genellikle künt höyüklerdir
  - Süpürge sopası dikitleri çok uzun ve cılız
  - Totem direği dikitleri de uzun ve adaşları gibi şekilleniyor
  - Kızarmış yumurta dikitleri küçüktür, tipik olarak uzun olduklarından daha geniştir.
- Sarkıt ve dikitler birleştiğinde veya sarkıtlar mağaranın tabanına ulaştığında sütunlar oluşur.akış taşı, tabaka gibidir ve mağara zeminlerinde ve duvarlarında bulunur.
- Perdeler veya perdeler ince, aşağı doğru sarkan dalgalı kalsit tabakalarıdır
  - Bacon, tabaka içinde çeşitli renkte bantlara sahip bir perdeli kükürt taşları veya su birikintileri, nehir dalgalarında meydana gelir ve su içerebilecek bariyerler oluşturur.
- Taş şelale oluşumları donmuş şelaleleri simüle eder
Mağara kristalleri
- speleothemdir genellikle mevsimlik havuzların yakınında bulunan büyük kalsit kristalleridir.
- Donma kalsit veya aragonitin iğne benzeri büyümeleridir.
- Ay sütü beyaz ve peynir gibidir
- Antodit, çiçek benzeri aragonit kristal kümeleridir.
- Kriyojenik kalsit kristalleri, mağaraların tabanlarında bulunan gevşek kalsit taneleri olup, suyun donması sırasında çözünen maddelerin ayrılmasıyla oluşur.^[8]
Speleojenler (speleothemlerden teknik olarak farklı), ikincil çökeltiler yerine ana kayaların kaldırılmasıyla oluşturulan mağaralar içindeki oluşumlardır. Bunlar şunları içerir:
- Sütunlar
- Deniz tarağı
- Boneyard
- Kutu işi
Diğerleri
- "Koraloidler" veya "mağara mercanı" olarak da bilinen mağara patlamış mısır, küçük, yumrulu kalsit kümeleridir.
- Mağara incileri, yüksekten damlayan suyun bir sonucudur ve küçük "tohum" kristallerinin sık sık dönerek mükemmele yakın kalsiyum karbonat kürelerine dönüşmesine neden olur.
- Snottitler, ağırlıklı olarak kükürt oksitleyen bakteri kolonileridir ve "sümük" veya mukus kıvamındadır ^[9]
- Kalsit salları, mağara havuzlarının yüzeyinde oluşan ince kalsit birikintileridir.
- Yucatan'ın El Zapote cenotunda batık, çan benzeri şekiller şeklinde bulunan özel bir speleothem olan cehennem çanları

Bazı lav tüplerinde sülfatlardan, karbonatlardan, kristal sistem veya opalden yapılmış speleotemler oluşur.^[10] Bazen çözünmeyle oluşan mağaralardaki speleothemlere benzer görünseler de, lav tüpü içindeki artık lavların soğuması ile lav sarkıtları oluşur.

Tuz, kükürt ve diğer minerallerden oluşan speleothemler de bilinmektedir.

Saf kalsiyum karbonattan yapılan speleothemler yarı saydam beyaz renktedir, ancak genellikle speleothemler demir oksit, bakır veya manganez oksit gibi kimyasallarla renklendirilir veya çamur ve silt partikül kapanımları nedeniyle kahverengi olabilir.

Kimya

Speleothem oluşumlarının şeklini ve rengini, su sızıntısının hızı ve yönü, sudaki asit miktarı, bir mağaranın sıcaklığı ve nem içeriği, hava akımları, yer üstü iklimi, yıllık yağış miktarı ve bitki örtüsünün yoğunluğu. Çoğu mağara kimyası, kireçtaşı ve dolomitte birincil mineral olan kalsiyum karbonat (CaCO ₃) etrafında döner. Karbondioksit (CO ₂) eklenmesi ile çözünürlüğü artan, az çözünür bir mineraldir. Çözünmüş katıların büyük çoğunluğunun aksine, sıcaklık arttıkça çözünürlüğünün azalması paradoksaldır. Bu azalma, yüksek sıcaklıklar ile çözünürlüğü azalan karbon dioksit ile etkileşimlerden kaynaklanmaktadır; karbondioksit salınırken kalsiyum karbonat çökelir.

Kireçtaşı veya dolomitten oluşmayan diğer çözelti mağaralarının çoğu, çözünürlüğü sıcaklık ile pozitif korelasyonlu olan alçıdan (kalsiyum sülfat) oluşur.

İklim vekilleri olarak

Speleothems, iklim vekilleri olarak incelenir çünkü mağara ortamlarındaki konumları ve büyüme modelleri, çeşitli iklim değişkenleri için arşiv olarak kullanılmalarına izin verir. Ölçülen temel proxy'ler oksijen ve karbon izotopları ve iz katyonlarıdır . Bu göstergeler, tek başına ve diğer iklim vekil kayıtlarıyla birlikte, son ~ 500.000 yıldaki geçmiş yağış, sıcaklık ve bitki örtüsü değişikliklerine ilişkin ipuçları sağlayabilir.^[11]

Bu bağlamda speleothemlerin özel bir gücü, uranyum-toryum tarihleme tekniğini kullanarak geç Kuaterner döneminin çoğunda doğru bir şekilde tarihlendirilme yetenekleridir.^[12] Kararlı oksijen (δ <sup id="mwyg">18</sup> O) ve karbon (δ ¹³ C) izotopları, speleothemlerde iyi bir şekilde kaydedilir ve sıcaklıkta yıllık değişimi (oksijen izotopları öncelikle yağış sıcaklığını yansıtır) ve yağışta (karbon izotopları öncelikle C3'ü yansıtır) gösterebilen yüksek çözünürlüklü veriler verir. / C4 bitki bileşimi ve bitki verimliliği, ancak yorumlama genellikle karmaşıktır).^[13]^[14] Bir speleothem'in tarihli bir kesiti boyunca örnekleme yaparak, bu izotop değerleri ve speleothem büyüme oranları, buz çekirdeklerindekilere benzer paleoiklim kayıtları sağlar. Yağıştaki varyasyonlar, yakın halka oluşumunun az yağış gösterdiği ve daha geniş aralıkların daha fazla yağış gösterdiği yeni halka oluşumunun genişliğini değiştirir.^[15]

Suyun düştüğü yüksekliğe ve akış hızına göre değişen dikitlerin büyüdüğü geometrik yol, paleoiklim uygulamalarında da kullanılmaktadır. Daha zayıf akışlar ve kısa seyahat mesafeleri daha dar dikitler oluştururken, daha ağır akış ve daha büyük düşme mesafesi daha geniş olanlar oluşturma eğilimindedir.^[11] Ek olarak, su damlalarının kendileri üzerindeki damla oranı sayımı ve iz element analizinin, El Niño-Güney Salınımı (ENSO) iklim olaylarına atfedilen kuraklık koşulları gibi, yüksek çözünürlükte iklimde daha kısa vadeli varyasyonları kaydettiği gösterilmiştir.^[16]

Yeni bir teknik, yoğunluğu analiz etmek için sağlam örnekler üzerinde CT taramasının kullanılmasıdır; burada daha yoğun speleothem gelişimi, daha yüksek nem kullanılabilirliğini gösterir.^[17]

Mutlak Tarihlendirme

Elektron spin rezonansını (ESR) kullanan başka bir tarihleme yöntemi - elektron paramanyetik rezonans (EPR) olarak da bilinir - doğal radyasyona maruz kalan CaCO ₃ kristal kafesinde zamanla biriken elektron deliği merkezlerinin ölçülmesine dayanır. Prensip olarak, daha uygun durumlarda ve bazı basitleştirici hipotezler varsayıldığında, bir speleothemin yaşı, numunenin biriktirdiği toplam radyasyon dozundan ve maruz kaldığı yıllık doz oranından türetilebilir. Ne yazık ki, tüm numuneler ESR tarihlendirmesi için uygun değildir: aslında, Mn ²⁺, Fe ²⁺ veya Fe ³⁺ gibi katyonik safsızlıkların ve hümik asitlerin (organik madde) varlığı ilgili sinyali maskeleyebilir veya müdahale edebilir. Bununla. Dahası, radyasyon merkezleri tarihlemeyi mümkün kılmak için jeolojik zamanda stabil olmalıdır, yani çok uzun bir ömre sahip olmalıdır. Örneğin, örneğin öğütülmesinden kaynaklanan yüzey kusurları gibi diğer birçok yapaylık da doğru bir tarihlemeyi engelleyebilir. Aslında test edilen örneklerin sadece yüzde birkaçı tarihlendirme için uygundur. Bu, tekniği genellikle deneyciler için hayal kırıklığına uğratır. Tekniğin ana zorluklarından biri, radyasyona bağlı merkezlerin ve bunların doğası ve numunenin kristal kafesinde bulunan safsızlıkların değişken konsantrasyonuyla ilgili büyük çeşitliliğinin doğru tanımlanmasıdır. ESR tarihlemesi yanıltıcı olabilir ve muhakeme ile uygulanmalıdır. Hiçbir zaman tek başına kullanılamaz: "Yalnızca bir tarih tarih değildir" veya başka bir deyişle, "mutlak tarihlemede birden çok kanıt satırı ve birden çok mantık gereklidir". Bununla birlikte, tüm seçim kriterleri karşılanırsa "iyi numuneler" bulunabilir.^[18]

Kaltemitler: mağaralarda oluşmayan ikincil çökeltiler

Mağara ortamının dışındaki insan yapımı yapılarda veya yapay mağaralarda (ör. Madenler ve tüneller) bulunan beton, kireç, harç veya kalkerli malzemeden türetilen ikincil birikintiler, speleothemlerin şekillerini ve biçimlerini taklit edebilir,^[2] ve kaltemit olarak tanımlanırlar: .^[19] Kaltemitlerin oluşumu genellikle beton bozunması ile ilişkilidir,^[20] ancak kireç, harç veya diğer kalkerli malzemelerin (örneğin kireçtaşı ve dolomit) sızmasına da bağlanabilir. Benzer görünümlere rağmen, "kaltemitler" (mağara ortamı dışında gelişmiş/depolanmış) "speleothem" (mağara ortamında gelişmiş/depolanmış) olarak kabul edilmez.^[1]

Fotoğraf Galerisi

Dağ Kralları Salonu'nda çeşitli oluşumlar , Ogof Craig a Ffynnon, Güney Galler, Büyük Britanya .
Doğal Köprü Mağaraları, Teksas'taki sarkıtlar ve sütunlar.
Natural Bridge Caverns, Teksas'taki Diğer Oluşumlar.
Kuzey İrlanda, Fermanagh İlçesi, Mermer Kemer Mağaralarında mağara perdesi oluşumu.
California Caverns, Calaveras County, California; California Sierra Foothills'de bulunan birçok mağaradan biri.
Mağarada Stalagnates (sütunlar) Biserujka, Dobrinj, Ada Krk, Hırvatistan .

Kaynakça

^ ^a ^b Moore, G W. (1952). "Speleothems – a new cave term". National Speleological Society News, Vol. 10(6), p. 2.
^ ^a ^b ^c Hill, C A, and Forti, P, (1997). Cave Minerals of the World, (2nd edition). [Huntsville, Alabama: National Speleological Society Inc.] pp. 217, 225
^ Hill, C A, and Forti, P, (1997). Cave Minerals of the World, (2nd edition). [Huntsville, Alabama: National Speleological Society Inc.] p. 13
^ Onac (2011). "State of the art and challenges in cave minerals studies". Studia Universitatis Babeş-Bolyai, Geologia (İngilizce). 56 (1): 33-42. doi:10.5038/1937-8602.56.1.4. ISSN 1937-8602. 14 Haziran 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Kasım 2020.
^ Hendy (1 Ağustos 1971). "The isotopic geochemistry of speleothems–I. The calculation of the effects of different modes of formation on the isotopic composition of speleothems and their applicability as palaeoclimatic indicators". Geochimica et Cosmochimica Acta. 35 (8): 801-824. doi:10.1016/0016-7037(71)90127-X.
^ White (2012). "Speleothem microstructure/speleothem ontogeny: a review of Western contributions". International Journal of Speleology (İngilizce). 41 (2): 329-358. doi:10.5038/1827-806x.41.2.18. ISSN 0392-6672.
^ White (9 Şubat 2016). "Chemistry and karst". Acta Carsologica (İngilizce). 44 (3). doi:10.3986/ac.v44i3.1896. ISSN 0583-6050.
^ "Cryogenic cave calcite from several Central European caves: age, carbon and oxygen isotopes and a genetic model". Speleogenesis Scientific Network. 2 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Ocak 2016.
^ Macalady, Jones and Lyon, 2008, Environmental Microbiology 9(6):1402-1414
^ Larson, Charles V. (1992) Nomenclature of Lava Tube Features, Sixth International Symposium on Vulcanospeleology, National Speleological Society, page 246. http://www.vulcanospeleology.org/sym06/ISV6x35.pdf 28 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
^ ^a ^b Fairchild (1 Mart 2006). "Modification and preservation of environmental signals in speleothems" (PDF). Earth-Science Reviews. ISOtopes in PALaeoenvironmental reconstruction (ISOPAL). 75 (1-4): 105-153. doi:10.1016/j.earscirev.2005.08.003. 28 Eylül 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 21 Kasım 2020. Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: ":0" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: )
^ Richards (1 Ocak 2003). "Uranium-series Chronology and Environmental Applications of Speleothems". Reviews in Mineralogy and Geochemistry (İngilizce). 52 (1): 407-460. doi:10.2113/0520407. ISSN 1529-6466.
^ McDermott (1 Nisan 2004). "Palaeo-climate reconstruction from stable isotope variations in speleothems: a review". Quaternary Science Reviews. Isotopes in Quaternary Paleoenvironmental reconstruction. 23 (7): 901-918. doi:10.1016/j.quascirev.2003.06.021.
^ Li (1 Nisan 2014). "A multiple cave deposit assessment of suitability of speleothem isotopes for reconstructing palaeo-vegetation and palaeo-temperature". Sedimentology (İngilizce). 61 (3): 749-766. doi:10.1111/sed.12078. ISSN 1365-3091.
^ "Picture Climate: What Can We Learn From Caves? | NOAA Climate.gov". www.climate.gov. 22 Şubat 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Nisan 2017.
^ McDonald (1 Kasım 2004). "The 2002-2003 El Niño recorded in Australian cave drip waters: Implications for reconstructing rainfall histories using stalagmites". Geophysical Research Letters (İngilizce). 31 (22): L22202. doi:10.1029/2004gl020859. ISSN 1944-8007.
^ Walczak (1 Kasım 2015). "Reconstructing high-resolution climate using CT scanning of unsectioned stalagmites: A case study identifying the mid-Holocene onset of the Mediterranean climate in southern Iberia". Quaternary Science Reviews. Novel approaches to and new insights from speleothem-based climate reconstructions. 127: 117-128. doi:10.1016/j.quascirev.2015.06.013.
^ ESR dating: Speleothems are similar to travertine in the way they form and in their composition but there are differences.
^ Smith, G.K., (2016).
^ Macleod, G., Hall, A. J. and Fallick, A. E. (1990).

VAMaltsev, CASelf. Cupp-Coutunn mağara sistemi, Türkmenistan, SSCB // Bristol Üniversitesi speleoloji topluluğu tutanakları, 1992, cilt 19, s. 117-150.
Self (2003). "How speleothems grow: An introduction to the ontogeny of cave minerals" (PDF). Journal of Cave and Karst Studies. 65 (2): 130-151. ISSN 1090-6924. 20 Haziran 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 30 Haziran 2010.
Viktor A. Slyotov. Güney Fergana'daki karst mağaralarından kalsit ve aragonitin kristalitit ve heliktit agregalarının ontogenisi ile ilgili. Mağara Jeolojisi, cilt. 2, Sayı 4, Mart 1999, s. 197-207, Petersburg, PA