Stalaktiten - Stalactite

Bild mit den sechs gängigsten Speläothemen mit Beschriftungen. Vergrößern, um Etiketten anzuzeigen.

A Stalaktiten ( UK : / s t æ l . Ə k ˌ t t / , US : / s t ə l æ k ˌ t t / ; vom griechischen 'stalaktos' ( 'tropft') über stalassein ( 'zu tropfen'), ist eine mineralische Formation, die von der Decke von Höhlen , heißen Quellen oder von Menschenhand geschaffenen Strukturen wie Brücken und Bergwerken hängt . Jedes Material, das löslich ist und als Kolloid abgelagert werden kann oder in Suspension ist oder die in der Lage ist , geschmolzen , kann eine Stalaktiten bilden. Stalaktiten können zusammengesetzt sein aus Lava , Mineralstoffen , Schlamm , Torf , Pech , Sand , Sinter und amberat (kristallisiertes Urin von Packung Ratten ). A Stalaktiten ist nicht unbedingt ein Höhlensinter , Obwohl Speläotheme aufgrund der Fülle an Kalksteinhöhlen die häufigste Form von Stalaktiten sind.

Die entsprechende Formation am Boden der Höhle wird als Stalagmit bezeichnet . Es wurden Mnemoniken entwickelt, für welches Wort sich auf welche Formation bezieht; Einer ist, dass Stalaktiten ein C für "Decke" und Stalagmit ein G für "Boden" haben.

Bildung und Typ

Demonstration der Tropfsteinbildung in einem Labor. Die blaue Farbe ist auf die Zugabe von Kupfer(II)-Ionen (Cu 2+ ) zur Mutterlösung zurückzuführen .

Stalaktiten aus Kalkstein

Die häufigsten Stalaktiten sind Speläotheme , die in Kalksteinhöhlen vorkommen . Sie bilden durch Ablagerung von Kalziumkarbonat und anderen Mineralien, welche präzipitiert aus mineralisiertem Wasser - Lösungen . Kalkstein ist die Hauptform von Kalziumkarbonat Gestein welches gelöst durch Wasser , das enthält Kohlendioxid , eine Form Calciumbicarbonat in Kavernen Lösung. Die chemische Formel für diese Reaktion lautet:

CaCO(s)
3
+ H
2
Ö
(l)
+ CO(wässrig)
2
Ca(HCO
3
)(wässrig)
2

Diese Lösung wandert durch den Fels, bis sie einen Rand erreicht, und wenn sie sich auf dem Dach einer Höhle befindet , tropft sie herunter. Wenn die Lösung mit Luft in Kontakt kommt, wird die chemische Reaktion , die sie verursacht hat, umgekehrt und es lagern sich Kalziumkarbonatpartikel ab. Die umgekehrte Reaktion ist:

Ca(HCO
3
)(wässrig)
2
CaCO(s)
3
+ H
2
Ö
(l)
+ CO(wässrig)
2

Eine durchschnittliche Wachstumsrate beträgt 0,13 mm (0,0051 Zoll) pro Jahr. Die am schnellsten wachsenden Stalaktiten werden durch eine konstante Zufuhr von langsam tropfendem Wasser gebildet, das reich an Kalziumkarbonat (CaCO 3 ) und Kohlendioxid (CO 2 ) ist und mit 3 mm (0,12 Zoll) pro Jahr wachsen kann. Die Tropfgeschwindigkeit muss langsam genug sein, damit das CO 2 aus der Lösung in die Höhlenatmosphäre entgasen kann, was zu einer Ablagerung von CaCO 3 auf dem Stalaktiten führt. Eine zu schnelle Tropfrate und die Lösung, die immer noch den größten Teil des CaCO 3 enthält , fällt auf den Höhlenboden, wo eine Entgasung stattfindet und CaCO 3 als Stalagmit abgelagert wird.

Alle Kalksteinstalaktiten beginnen mit einem einzigen mineralbeladenen Wassertropfen. Wenn der Tropfen fällt, lagert er den dünnsten Calcitring ab. Jeder nachfolgende Tropfen, der sich bildet und fällt, lagert einen weiteren Calcitring ab. Schließlich bilden diese Ringe einen sehr schmalen (≈4 bis 5 mm Durchmesser), Hohlrohr üblicherweise als „bekannten Trinkhalm “ Stalaktiten. Soda-Strohhalme können ziemlich lang werden, sind aber sehr zerbrechlich. Wenn sie durch Schmutz verstopft werden, beginnt Wasser über die Außenseite zu fließen, lagert mehr Calcit ab und erzeugt den bekannteren kegelförmigen Stalaktiten.

Die Bildung von Stalaktiten beginnt im Allgemeinen über ein großes Gebiet, mit mehreren Wegen, auf denen das mineralreiche Wasser fließen kann. Da Mineralien in einem Kanal etwas mehr aufgelöst werden als in anderen konkurrierenden Kanälen, beginnt der dominante Kanal, immer mehr des verfügbaren Wassers zu ziehen, was sein Wachstum beschleunigt und letztendlich dazu führt, dass alle anderen Kanäle abgewürgt werden. Dies ist ein Grund dafür, dass Formationen tendenziell Mindestabstände voneinander aufweisen. Je größer die Formation, desto größer der Abstand zwischen den Formationen.

Säulen

Säulen in den Höhlen von Nerja , Spanien

Dieselben Wassertropfen, die von der Spitze eines Stalaktiten fallen, lagern mehr Calcit auf dem Boden darunter ab, was schließlich zu einem runden oder kegelförmigen Stalagmit führt . Im Gegensatz zu Stalaktiten beginnen Stalagmiten nie als hohle "Soda-Strohhalme". Bei ausreichender Zeit können sich diese Formationen treffen und verschmelzen, um ein Speläothem aus Kalziumkarbonat zu bilden, das als Säule, Säule oder Stalagnat bekannt ist.

Lavastalaktiten

Eine andere Art von Stalaktiten wird in Lavaröhren gebildet, während geschmolzene und flüssige Lava im Inneren noch aktiv ist. Der Entstehungsmechanismus ist die Ablagerung von geschmolzenem, tropfendem Material an den Decken von Höhlen, jedoch geschieht die Bildung bei Lavastalaktiten sehr schnell in nur Stunden, Tagen oder Wochen, während Kalksteinstalaktiten bis zu Tausenden von Jahren dauern können. Ein wesentlicher Unterschied zu Lavastalaktiten besteht darin, dass, sobald die Lava aufgehört hat zu fließen, auch die Stalaktiten aufhören zu wachsen. Dies bedeutet, dass der Stalaktit, wenn er zerbrochen würde, nie wieder nachwachsen würde.

Der Oberbegriff Lavazapfen wurde wahllos auf Lavastalaktiten und -stalagmiten angewendet und hat sich aus dem Wort Eiszapfen entwickelt.

Wie Kalksteinstalaktiten können sie Lavatropfen auf dem Boden hinterlassen, die sich in Lavastalagmiten verwandeln und schließlich mit dem entsprechenden Stalaktiten zu einer Säule verschmelzen.

Stalaktiten von Haifischzähnen

Haifischzahn-Stalaktiten Der Haifischzahn-Stalaktit ist breit und spitz zulaufend. Es kann als kleiner Lavatröpfel von einer halbfesten Decke beginnen, wächst aber dann, indem er sich Schichten ansammelt, während aufeinanderfolgende Lavaströme in der Lavaröhre auf- und absteigen und den Stalaktiten mit mehr Material überziehen und wieder überziehen. Sie können von wenigen Millimetern bis über einen Meter lang sein.

Stalaktiten spritzen Wenn Lava durch eine Röhre fließt, wird Material an die Decke gespritzt, sickert wieder nach unten und verhärtet sich zu einem Stalaktiten. Diese Formation führt zu einem unregelmäßig geformten Stalaktiten, der ein bisschen wie gestreckter Toffee aussieht. Oft können sie eine andere Farbe haben als die ursprüngliche Lava, aus der die Höhle geformt wurde.

Röhrenförmige Lavastalaktiten Wenn das Dach einer Lavaröhre abkühlt, bildet sich eine Haut, die halbgeschmolzenes Material im Inneren einschließt. Die Expansion der eingeschlossenen Gase zwingt Lava dazu, durch kleine Öffnungen herauszutreten, die zu hohlen, röhrenförmigen Stalaktiten führen, analog zu den Soda-Strohhalmen, die als Ablagerungs- Speläotheme in Lösungshöhlen gebildet werden. Die längste bekannte ist fast 2 Meter lang. Diese sind in hawaiianischen Lavaröhren üblich und werden oft mit einem Tropf-Stalagmit in Verbindung gebracht, der sich unten bildet, wenn Material durch den röhrenförmigen Stalaktiten getragen wird und sich auf dem Boden darunter ansammelt. Manchmal kollabiert die röhrenförmige Form in der Nähe des distalen Endes, am wahrscheinlichsten, wenn der Druck der entweichenden Gase abnahm und noch geschmolzene Teile der Stalaktiten entleert und abgekühlt wurden. Oft erhalten diese röhrenförmigen Stalaktiten ein verdrehtes, wurmförmiges Aussehen, wenn Lavastücke kristallisieren und den Fluss in verschiedene Richtungen zwingen. Diese röhrenförmigen Lavahelictiten können auch durch Luftströmungen durch eine Röhre beeinflusst werden und zeigen in Windrichtung.

Eisstalaktiten

Eisstalaktiten auf der Dachrinne eines Hauses
Eisstalaktiten an einem zugefrorenen Strand in Bete Grise, Michigan

Ein häufiger Stalaktit, der saisonal oder ganzjährig in vielen Höhlen gefunden wird, ist der Eisstalaktit, der allgemein als Eiszapfen bezeichnet wird , insbesondere an der Oberfläche. Wasser Versickerung von der Oberfläche wird in eine Höhle eindringt und wenn Temperaturen unterhalb sind Einfrieren , wird das Wasser Stalagmiten bilden. Sie können auch durch das Gefrieren von Wasserdampf entstehen . Ähnlich wie Lavastalaktiten bilden sich Eisstalaktiten sehr schnell innerhalb von Stunden oder Tagen. Im Gegensatz zu Lavastalaktiten können sie jedoch nachwachsen, solange Wasser und Temperaturen geeignet sind.

Eisstalaktiten können sich auch unter Meereis bilden, wenn salzhaltiges Wasser in Meerwasser eingeleitet wird. Diese speziellen Stalaktiten werden als Brinicles bezeichnet .

Eisstalaktiten können auch unter ihnen entsprechende Stalagmiten bilden und mit der Zeit zu einer Eissäule zusammenwachsen.

Konkrete Stalaktiten

Konkrete Stalaktiten
Calthemite Soda Stroh Stalaktiten unter einer Betonplatte

Stalaktiten können sich auch auf Beton und in Rohrleitungen bilden, wo ein langsames Leck und Kalzium, Magnesium oder andere Ionen in der Wasserversorgung vorhanden sind, obwohl sie sich dort viel schneller bilden als in der natürlichen Höhlenumgebung. Diese sekundären Ablagerungen, wie Stalaktiten, Stalagmiten, Sinter und andere, die sich aus dem Kalk, Mörtel oder andere kalkhaltige Material in Beton, außerhalb der „Höhle“ Umwelt abgeleitet werden, können nicht als „klassifiziert werden speleothems “ aufgrund der Definition von der Begriff. Der Begriff " Calthemit " wird verwendet, um die sekundären Ablagerungen zu umfassen, die die Formen und Formen von Speläothemen außerhalb der Höhlenumgebung nachahmen.

Die Art und Weise, wie sich Stalaktiten auf Beton bilden, ist auf eine andere Chemie zurückzuführen als die, die sich natürlich in Kalksteinhöhlen bildet, und ist auf das Vorhandensein von Kalziumoxid im Zement zurückzuführen. Beton wird aus Zuschlagstoffen, Sand und Zement hergestellt. Wenn der Mischung Wasser zugesetzt wird, reagiert das Calciumoxid im Zement mit Wasser zu Calciumhydroxid (Ca(OH) 2 ). Die chemische Formel dafür lautet:

CaO
(S)
+ H
2
Ö
(l)
Ca(OH)
2

(wässrig)

Im Laufe der Zeit trägt Regenwasser, das in Risse in abgebundenem (hartem) Beton eindringt, freies Calciumhydroxid in Lösung zum Rand des Betons. Stalaktiten können sich bilden, wenn die Lösung an der Unterseite der Betonkonstruktion austritt, wo sie beispielsweise an einer Decke oder einem Balken in der Luft hängt. Wenn die Lösung an der Unterseite der Betonkonstruktion mit Luft in Kontakt kommt , findet eine weitere chemische Reaktion statt. Die Lösung reagiert mit Kohlendioxid in der Luft und fällt Calciumcarbonat aus .

Ca(OH)
2

(wässrig)
+ CO
2

(g)
CaCO
3

(S)
+ H
2
Ö
(l)

Wenn diese Lösung heruntertropft, hinterlässt sie Partikel von Kalziumkarbonat und diese bilden mit der Zeit einen Stalaktiten. Sie sind normalerweise einige Zentimeter lang und haben einen Durchmesser von etwa 4 bis 5 mm (0,16 bis 0,20 Zoll). Die Wachstumsrate der Stalaktiten wird maßgeblich durch die Versorgungskontinuität von Ca . beeinflusst2+
gesättigte Lösung und die Tropfrate. Ein strohförmiger Stalaktit, der sich unter einer Betonstruktur gebildet hat, kann bis zu 2 mm pro Tag in die Länge wachsen, wenn die Tropfrate zwischen den Tropfen etwa 11 Minuten beträgt. Änderungen in Sickerwasser Lösung pH - Wert können zusätzliche chemische Reaktionen erleichtern, die auch beeinflussen können calthemite Stalaktiten Wachstumsraten.

Aufzeichnungen

Die Weiße Kammer in der oberen Höhle der Jeita-Grotte im Libanon enthält einen 8,2 m (27 ft) langen Kalksteinstalaktiten, der für Besucher zugänglich ist und als der längste Tropfstein der Welt gilt. Eine weitere solche Behauptung wird für einen 20 m (66 ft) langen Kalksteinstalaktit aufgestellt, der in der Raritätenkammer in der Gruta Rei do Mato ( Sete Lagoas , Minas Gerais , Brasilien) hängt . Allerdings cavers begegnet oft länger Stalaktiten während ihrer Erkundungen. Einer der längsten für die Öffentlichkeit sichtbaren Stalaktiten befindet sich in Pol an Ionain (Doolin-Höhle), County Clare , Irland, in einer Karstregion, die als The Burren bekannt ist ; was es noch beeindruckender macht, ist die Tatsache, dass der Stalaktit von einem Kalzitabschnitt von weniger als 0,3 m 2 (3,2 sq ft) gehalten wird.

Etymologie

Stalaktiten werden erstmals (wenn auch nicht namentlich) von dem römischen Naturhistoriker Plinius in einem Text erwähnt, der auch Stalagmiten und Säulen erwähnt und auf ihre Entstehung durch das Tropfen von Wasser verweist. Der Begriff „Stalaktiten“ wurde im 17. Jahrhundert von dem dänischen Arzt geprägt Ole Worm , der das Wort aus dem geprägten griechischen Wort σταλακτός (stalaktos „tropft“) und dem griechischen Suffix -ίτης (-ites, verbunden mit oder die Zugehörigkeit zu) .

Fotogallerie

Siehe auch

Verweise

  • Tropfstein im Zeitraffer ("Tropfsteine ​​im Zeitraffer") - Schmidkonz, B.; Wittke, G.; Chemie Unserer Zeit , 2006, 40, 246. doi : 10.1002/ciuz.200600370

Externe Links