Үңгір едебінде пайда болған созылған минералдық құрылымдар

Кіріспе

Үңгір еденінде кездесетін созылған минералдық түзілім.

Сталагмит (stalagmite) – үңгірдің төбесінен тамған материалдың еденде жиналуынан пайда болатын тау жынысының бір түрі. Сталагмиттер көбінесе кальций карбонатынан тұрады, бірақ лава, саз, торф, битум, құм, синтер және амбараттан (құралайдың кристалдасқан зәрі) да құралуы мүмкін. Үңгірдің төбесінен төмен ілінгенге ұқсас түзілім – сталактит.

Тас-тасты сталагмиттер

Ең көп таралған сталагмиттер – спелеотемдер, олар көбінесе әк тас үңгірлерінде пайда болады. Сталагмиттердің қалыптасуы тек үңгір ішіндегі белгілі бір pH деңгейінде ғана жүзеге асады. Олар минералды су ерітінділерінен кальций карбонаты және басқа минералдардың шөгуі арқылы пайда болады. Әк тас – кальций карбонатының басты түрі, ол көмірқышқыл газын қамтитын сумен ерітіліп, үңгірлерде кальций бикарбонаты ерітіндісін құрайды. Сталагмиттердің қалыпты өсуі үшін судағы көмірқышқыл газының жартылай қысымы үңгір қуысының көмірқышқыл газының жартылай қысымынан жоғары болуы керек. Егер сталактиттер – төбедегі құрылымдар – едендегі сталагмиттерге жете берсе, олар бағанды құрайды. Сталагмиттерге тиіспеу керек, себебі тау жынысының қалыптасуы су ерітіндісінен тұнған минералдар арқылы жүреді; тері майлары минералды судың жабысуын немесе ағуын қамтамасыз ететін беттік кернеуді өзгерте алады, соның салдарынан құрылымның өсуына әсер етеді. Адам тигізген зияннан пайда болған майлар мен кір (балшық, саз) тағы да осы құрылымды бояп, оның түсін түгелдей өзгерте алады.

Лавалық сталагмиттер

Лава түтіктерінде лаваның балқыған және сұйық күйінде әлі де белсенділігі сақталады. Олардың минералдық құрамы, негізінен базальтта (мысалы, обсидианда) кездесетін кремнийлі минералдарға жақын, вулканиктік шынының негізгі құрауышы – одан өзгеше. Олардың қалыптасу/кристалдану механизмі де әктас сталагмиттерінен ерекшеленеді, бірақ олардың ортақ тұсы – гравитациялық күшпен қозғалатындығы. Лаваның балқыған тамшылары (кремнийлі материал) лава түтігінің еденіне қатып, негізгі лава ағыны өткеннен кейін және толық тазарғаннан кейін температура жеткілікті түрде төмендегенде пайда болады. Бұл, по сути, үңгірдің (немесе кеңістіктің) еденіне материалдың ауырлық күшімен жиналуы. Бірақ, әктас сталагмиттерінен айырмашылығы – кремнийлі материал балқыған күйде тасымалданады, сулы ерітіндіде еритілмейді; газ шығару процесі маңызды рөл атқармайды. Лава сталагмиттерінің қалыптасуы өте жылдам өтеді – бірнеше сағат, күн немесе апта ішінде, ал әктас сталагмиттерінің қалыптасуы мыңдаған, тіпті жүздеген мың жылға созылуы мүмкін. Лава сталагмиттерінен басты ерекшелік – балқыған лава ағыны тоқтағанда, сталагмиттердің өсуі де тоқтатылады. Яғни, лава сталагмиті сынған жағдайда, ол қайтадан өспейді. Жер бетінен сіңіп кіретін су үңгірге еніп, температура нөлден төмен болса, еденде жиналып, сталагмиттерге айналады. Шөгінді су буының тікелей қатуы арқылы да пайда болуы мүмкін. Лава сталагмиттері сияқты, мұз сталагмиттері де бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін өте тез қалыптасады. Бірақ, лава сталагмиттерінен айырмашылығы, су мен температура қолайлы болған жағдайда олар қайтадан өсе алады. Мұз сталагмиттері сталактиттерге қарағанда жиі кездеседі, себебі жылы ауа үңгірлердің төбесіне көтеріліп, температураны нөлден жоғарылатады. Мұз сталактиттері де олардың астында сәйкес сталагмиттерді құрауы мүмкін, және уақыт өте келе олар бірігіп, мұз бағанасын қалыптастыруы мүмкін.

Another type of stalagmite is formed in lava tubes while molten and fluid lava is still active inside. Their mineralogical composition, close to that of siliceous minerals commonly found in basalt (for example, obsidian), the main constituent of volcanic glass, is different. Their mechanism of formation/crystallization is also notably different from that of limestone stalagmites but the common point is that it remains driven by gravity. Drops of molten lava (siliceous material, ) solidify onto the floor of the already emptied lava tube, when the lava temperature sufficiently decreases after the passage and the complete purge of the main lava flow. Essentially, it is still the gravity deposition of material onto the floor of a cave (or a void). However the difference from calcareous stalagmites is that the transport of siliceous material occurs in the molten state and not dissolved in aqueous solution; degassing does not play any significant role. With lava stalagmites, their formation also happens very quickly in only a matter of hours, days, or weeks, whereas limestone stalagmites may take up to thousands or hundred thousands of years. A key difference with lava stalagmites is that once the molten lava has ceased flowing, so too will the stalagmites cease to grow. This means that if the lava stalagmites were to be broken, they would never grow back. Water seepage from the surface will penetrate into a cave and if temperatures are below freezing temperature, the water will collect on the floor into stalagmites. Deposition may also occur directly from the freezing of water vapor. Similar to lava stalagmites, ice stalagmites form very quickly within hours or days. Unlike lava stalagmites however, they may grow back as long as water and temperatures are suitable. Ice stalagmites are more common than their stalactite counterparts because warmer air rises to the ceilings of caves and may raise temperatures to above freezing. Ice stalactites may also form corresponding stalagmites below them, and given time, may grow together to form an ice column.

Бетоннан жасалған сталагмиттер

Сталактиттер мен сталагмиттер бетон төбелер мен едендерде де пайда болуы мүмкін, бірақ олар табиғи үңгір ортасына қарағанда онда әлдеқайда жылдам түзіледі. Бетоннан түзілген екіншілік шөгінділер бетонның бұзылуының нәтижесі болып табылады, онда кальций иондары ерітіндіге өтіп, бетон құрылысының астыңғы жағына қайта орналасып, сталактиттер мен сталагмиттерді құрайды. Бұл химиялық реакцияларды жеңілдетеді, нәтижесінде кальций карбонаты сталагмит ретінде шөгеді. Бұл сталагмиттер көбінесе бірнеше сантиметрден аспайды. Табиғи үңгір ортасынан тыс жерде сталагмиттер, сталактиттер, ағын тас сияқты екіншілік шөгінділер "кальтемиттер" деп аталады. Иранның оңтүстігіндегі Загрос тауларында, ежелгі Бишапур қаласынан шамамен бес террасаның төртіншісіндегі Шапур үңгірінде Сасанид империясының екінші билеушісі Шапур I-нің 3 ғасырдағы алып мүсіні орналасқан. Мүсін бір сталагмиттен қашалған және шамамен 5 метр биіктікте.