フローストーン
バージニア州のルレイ洞窟にあるサラセン人のテントは、世界で最もよく形成されたフローストーンのドレープの一つと考えられています。

フローストーンは、洞窟の壁や底に沿って水が流れ落ちる場所に形成される、方解石などの炭酸塩鉱物のシート状の堆積物です。[ 1 ]フローストーンは、典型的には石灰岩中の「溶解洞窟」で発見され、そこでは最も一般的な鍾乳石です。しかし、溶解した鉱物を吸収した水が流入するあらゆるタイプの洞窟で形成される可能性があります。フローストーンは、不飽和浸透水の脱ガスによって形成されます。[ 2 ]

流石は、コンクリート、石灰、モルタルから水酸化カルシウムが浸出することで、人工構造物上に形成されることもあります。洞窟環境外で形成されたこれらの二次堆積物は、鍾乳石の形状を模倣しており、「カルテマイト」に分類され、コンクリートの劣化と関連しています。[ 3 ]

形成

鍾乳洞構造の図（流石はABと表記）

洞窟底や正傾斜の壁に沿って流れる水膜は、炭酸カルシウム（方解石）、アラゴナイト、石膏[ 4 ] [ 5 ]、その他の洞窟鉱物の層を形成します。これらの鉱物は水中に溶解しており、攪拌によって水中の二酸化炭素が失われ、もはや鉱物を溶解状態に保つことができなくなったときに沈殿します。流石は、これらの堆積物の薄い層が積み重なって形成され、堆積物が厚くなるにつれて、より丸みを帯びた形状になることがあります。

フローストーンには、トゥファとトラバーチンという2つの一般的な形態があります。トゥファは通常、炭酸カルシウムの沈殿によって形成され、スポンジ状または多孔質です。トラバーチンは、小川や河川でよく見られる炭酸カルシウムの堆積物で、層状を呈し、石筍や鍾乳石などの構造を含みます。

堆積物は、壁の張り出した部分から垂れ下がり、 「ドレープ」または「カーテン」と呼ばれる薄いシート状に変化することがあります。ドレープの中には半透明のものもあれば、茶色やベージュ色の層がベーコンのような外観のもの（「洞窟ベーコン」と呼ばれることが多い）もあります。

鋸歯模様のドレープ。（10cmスケール）ブリストル洞窟より

フローストーンは洞窟生成物の中でも最大級のものですが、触れただけで損傷を受ける可能性があります。人間の指の油分によって流水が流れにくくなり、その部分が乾燥してしまうのです。フローストーンは、成長に何らかの形の水を必要とするため、過去の干ばつの時期を示す優れた指標でもあります。長期間にわたる水不足は、フローストーンの有無やその詳細な構造を通して、岩石記録に痕跡を残すことがあります。[ 2 ]

見落とされがちなディテールの一つに、フローストーン、特にドレープによく見られる、鋸の歯のような模様があります。これは方解石の結晶が成長する際に、結晶の長軸がドレープの下端に対して垂直になるという性質によるものです。

コンクリート由来のフローストーン

コンクリート、石灰、モルタルから生成される流石は、天然の洞窟環境よりもはるかに急速に人工構造物上に形成される可能性があります。これは、含まれる化学反応が異なるためです。[ 6 ]コンクリート構造物では、これらの二次堆積物はコンクリートの劣化 の結果であり、[ 7 ] [ 8 ]カルシウムイオンが溶液中のコンクリートから浸出し、構造物の表面に再堆積して流石、鍾乳石、石筍を形成します。[ 6 ]二酸化炭素(CO2 )は、コンクリートから浸出する高アルカリ性の浸出液に吸収されます。これにより化学反応が促進され、垂直面または傾斜面に流石の形で炭酸カルシウム(CaCO3 )が堆積します。 [ 6 ] [ 8 ]

コンクリート由来の二次鉱床は「カルテマイト」に分類されます。[ 8 ]これらの炭酸カルシウム鉱床は、洞窟内で形成された鍾乳石、鍾乳石、流石などの洞窟生成物の形状を模倣しています。カルテマイト流石は、浸出液から方解石として沈殿する可能性が高いと考えられており、 「他のより安定性の低い多形であるアラゴナイトやバテライトよりも優先されます。」[ 8 ]

鉄筋の錆びや配管からの酸化銅などの微量元素も浸出液によって運ばれ、 CaCO3と同時に堆積する可能性がある。[ 8 ]これにより、カルテマイトは浸出した酸化物の色を帯びる可能性がある。[ 9 ] [ 8 ]

用途

洞窟オニキスは、建築装飾に好まれるとされる様々な種類の流石の総称です。「洞窟オニキス」は、19世紀から20世紀初頭にかけて、アメリカ合衆国の一部地域、特にテネシー州、アラバマ州、ジョージア州、そしてオザーク高原でよく使われていました。これは、本物のオニキスを思わせる縞模様の方解石の洞窟生成物を指していました。

米国には、そのような堆積物が存在することから 「オニキス洞窟」と呼ばれる洞窟が数多くあります。

参考文献

  1. ^ Hill, CA, Forti, P, (1997). 世界の洞窟鉱物（第2版）[アラバマ州ハンツビル：全米洞窟学会] p.70
  2. ^ a b Drysdale, Russell; Zanchetta, Giovanni; Hellstrom, John; Maas, Roland; Fallick, Anthony; Pickett, Matthew; Cartwright, Ian; Piccini, Leonardo (2006). 「イタリアの洞窟のフローストーンに記録された、旧世界文明の崩壊の原因となった後期完新世の干ばつ」. Geology . 34 (2): 101. Bibcode : 2006Geo....34..101D . doi : 10.1130/G22103.1 .
  3. ^ Smith, GK, (2016). 「コンクリート構造物から成長する方解石ストロー鍾乳石」, Cave and Karst Science, Vol.43, No.1, p.4-10, (2016年4月), British Cave Research Association, ISSN 1356-191X.
  4. ^ Hill, CA, Forti, P, (1997). 『世界の洞窟鉱物』（第2版）[アラバマ州ハンツビル：全米洞窟学会] pp 193 and 196
  5. ^ Szblyár、P.、(1981)「ウンム・アル・マッサビ洞窟の形態遺伝学 (リビア)」、Karszt és Barlang、No. 1、P27-34。ハンガリー語で。
  6. ^ a b c Hill, CA, Forti, P, (1997). Cave Minerals of the World (第2版). [Huntsville, Alabama: National Speleological Society Inc.] pp. 217 and 225
  7. ^ Macleod, G, Hall, AJ, Fallick, AE (1990). 「主要コンクリート道路橋におけるコンクリート劣化に関する応用鉱物学的調査」Mineralogical Magazine, Vol.54, 637–644
  8. ^ a b c d e f Smith GK, (2016). 「コンクリート構造物から成長する方解石ストロー鍾乳石」, Cave and Karst Science, Vol.43, No.1, p.4-10, (2016年4月), British Cave Research Association, ISSN 1356-191X
  9. ^ White WB, (1997)「洞窟石の色」『世界の洞窟鉱物』（第2版）Hill C.とForti P. [アラバマ州ハンツビル：全米洞窟学会] 239-244
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