鈣華，又稱(chēng)石灰華，是含碳酸氫鈣的地下水接近和出露于地表時(shí)，因二氧化碳大量逸出而形成碳酸鈣的化學(xué)沉淀物。鈣華礦物成分主要為方解石和文石，具有多種形態(tài)和結(jié)構(gòu)。鈣華礦物質(zhì)硬，致密，細(xì)晶質(zhì)，塊狀，空心或?qū)嵭那驙睿癜寤虮樱呃w維或同心圓狀結(jié)構(gòu)。鈣華體形態(tài)異離多變，常見(jiàn)鈣華錐、丘、扇、鐘乳石等。
形成與分布
鈣華又稱(chēng)石灰華，是在地表由巖溶泉、河、湖水沉積形成的大孔隙次生碳酸鈣，一般具有多孔隙的海綿狀結(jié)構(gòu)，以及薄層殼狀、塊狀構(gòu)造。鈣華的形成是由于巖溶地區(qū)的地下水或地表水在適宜的環(huán)境下，且往往是在植物作用影響下，導(dǎo)致碳酸鈣過(guò)飽和而沉積。一些地區(qū)的地下熱水以溫泉的形式出露地表后，由于壓力和溫度等環(huán)境條件的改變，溶解在熱水中的某些化學(xué)物質(zhì)沉淀物常在泉口附近形成泉華，其中以CaCO3沉淀物形成的鈣華最為常見(jiàn)。
鈣華在世界多地都有分布，如美國(guó)黃石公園的Mammath溫泉、美國(guó)內(nèi)華達(dá)州金字塔湖、大蘇打湖、加利福尼亞州莫諾湖，英國(guó)德比郡馬特洛克巴斯、石灰華北碼頭，克羅地亞普利特維采湖群國(guó)家公園，西澳大利亞西南海岸線，南非西北省格魯特馬里科附近，普馬蘭加省布萊德河峽谷Kadishi Tufa，以及中國(guó)四川省黃龍風(fēng)景名勝區(qū)等。在我國(guó)西藏自治區(qū)和云南省也分布有大量高溫溫泉形成的。
分類(lèi)
鈣華按照其成因可以分為兩大類(lèi)：一是沒(méi)有深部CO2來(lái)源的條件下，在氣候溫暖濕潤(rùn)和植被良好的地區(qū)，沉積形成的鈣華，稱(chēng)之為冷水型鈣華(Tufa)；二是有深部CO2來(lái)源條件下，由于地質(zhì)構(gòu)造等作用，沉積形成的鈣華，稱(chēng)之為熱成因型鈣華(Travertine)。
成分
羌塘高原的龍馬爾熱泉區(qū)的“鈣華石林”是一個(gè)地質(zhì)特征顯著的區(qū)域。這些鈣華柱的高度可達(dá)7米，構(gòu)成了該地區(qū)獨(dú)特的地質(zhì)景觀。鈣華一般為低溫地?zé)犸@示。鈣華礦物以方解石最普遍，當(dāng)結(jié)晶速度較快時(shí)，才能產(chǎn)出文石型鈣華。泉水中鍶[sī]離子濃度增加將有利于文石鈣華的形成，而堿金屬氯化物則不利于文石的形成。高溫?zé)崛话愠恋砦氖?a href="/hebeideji/7243191047270416436.html">二氧化碳不大量逸出，則僅形成方解石。天然鈣華中未發(fā)現(xiàn)球霰石。鈣藻的活動(dòng)對(duì)鈣華的形成也有一定的影響。
沉積模式
鈣華的沉積模式包括：泉水、河流障、湖泊以及沼澤鈣華沉積。
影響因素
以CaCO3為主要成分的鈣華沉積，是碳酸根溶液系統(tǒng)中多個(gè)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)態(tài)平衡的綜合反映，受到氣候、地質(zhì)地貌、水動(dòng)力條件和生物等多方面物理化學(xué)因素的影響。
氣候
氣候?qū)︹}華的形成速度和形態(tài)具有重要的作用，特別是溫度對(duì)鈣華的形成有直接的影響。受局部環(huán)境氣候的影響,不同的地區(qū)鈣華沉積模式也不盡相同,特別是溫度對(duì)鈣華的形成有直接的影響。CaCO3結(jié)晶是吸熱反應(yīng),溫度升高有利于碳酸鈣的沉積。流水在向下流動(dòng)過(guò)程中不斷增溫,水中CO2的溶解量隨著溫度的升高而降低,導(dǎo)致CaCO3溶解度降低,過(guò)飽和的CaCO3結(jié)晶析出形成鈣華。
地質(zhì)地貌
不同的地質(zhì)地貌特征也控制著鈣華的形成。在鈣華分布區(qū)基巖多為碳酸鹽巖類(lèi),構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖溶作用強(qiáng)烈,斷裂較發(fā)育。這為巖溶水提供了良好的徑流通道,而且為鈣華的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。我國(guó)岷山地區(qū)出露有大片的碳酸鹽巖地層,質(zhì)純而層厚,在高山地形和典型的山地氣候條件下,發(fā)育了獨(dú)特的高寒巖溶鈣華。而在我國(guó)北方和貴州省等一些含蒸發(fā)巖的碳酸鹽巖分布區(qū),其泉水和地表河水中含有較高的硫酸鈣,同離子效應(yīng)也促進(jìn)了鈣華沉積的形成。
水動(dòng)力條件
（1）壓力效應(yīng)
水中CO2的分壓與大氣CO2的分壓以及水面大氣壓強(qiáng)有一定的平衡關(guān)系。巖溶地下水中CO2的分壓隨深度的增加而增大,CO2的溶解量也隨著深度的增加而增大。因此,當(dāng)泉水出露,系統(tǒng)環(huán)境壓力降低時(shí),CO2逸出,濃度降低,引起水體pH值升高,導(dǎo)致CaCO3溶解度降低,促成CaCO3沉淀析出形成鈣華。
（2）水動(dòng)力效應(yīng)
鈣華沉積的水動(dòng)力效應(yīng)主要是水力狀態(tài)(飛濺或紊流)和水的流速，其原理屬于壓力效應(yīng)范疇。大量的事實(shí)表明，鈣華的沉積多出現(xiàn)在瀑布，急流和裂點(diǎn)地帶。
生物效應(yīng)
生物在鈣華沉積過(guò)程中也具有重要的作用。具有普遍性的促進(jìn)機(jī)制是各種水生生物對(duì)水體CO2的同化作用，該過(guò)程在植物體內(nèi)則為光合作用。在水流比較緩慢的地方,光合作用活躍時(shí)期，短期內(nèi)CO2的消耗可使水體飽和而發(fā)生鈣華沉積。
鈣華沉積過(guò)程中通常有灌草、苔蘚植物以及硅藻、藍(lán)藻等的參與。灌草類(lèi)植物可以通過(guò)被動(dòng)促進(jìn)過(guò)程來(lái)影響鈣華沉積或者改變水動(dòng)力條件導(dǎo)致鈣華沉積。野外可見(jiàn)鈣華附生于樹(shù)干基部和倒木上,形成鈣華圈。苔蘚類(lèi)可以在其表面形成CaCO3結(jié)殼。另外苔蘚體還可以通過(guò)毛管作用輸送水體到表面并擴(kuò)大其CO2散逸面而形成CaCO3沉淀。藻類(lèi)在鈣華沉積形成過(guò)程中起著非常重要的生物控制作用。硅藻中一些小型種屬依靠膠質(zhì)管、膠質(zhì)柄這些粘附結(jié)構(gòu)在小突起、陡坎及障礙物上附生，而后通過(guò)光合、粘結(jié)、分泌、結(jié)殼和捕獲等生物巖溶沉積作用，直接在藻體表面進(jìn)行碳酸鈣原位沉積。藍(lán)藻具有和硅藻相似的粘結(jié)性結(jié)構(gòu)，可直接附生在巖石上。同時(shí)后期形成的硅藻和藍(lán)藻藻席也為其他的生物入侵和生長(zhǎng)提供了良好的附著面。生物構(gòu)架作用是苔蘚植物及藻類(lèi)乃至草叢等植物所共有的一種重要的作用，在此過(guò)程中，植物本身作為鈣華沉積的重要組分而又同時(shí)作為方解石沉積依附的骨架形成疏松多空隙的鈣華。同時(shí)也有研究表明,植物體內(nèi)含有的碳酸酐酶(CA)對(duì)碳酸鹽巖溶解具有一定的催化作用，CA的存在一定程度上影響了碳酸鈣的沉積。
應(yīng)用
由于鈣華和石筍的紋層比其他地質(zhì)記錄較為精確，所以利用鈣華和石筍的紋層來(lái)恢復(fù)古氣候的變化已經(jīng)成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。
鈣華在重建古環(huán)境方面有著自己的優(yōu)點(diǎn)：①分辨率高。鈣華沉積速度快，一年可以沉積1～20mm。用鈣華進(jìn)行古環(huán)境重建研究可以將分辨率提高到年級(jí)變化和季節(jié)變化。②靈敏度高。鈣華中地區(qū)的一水碳酸鈉同位素蘊(yùn)涵的古環(huán)境信息直接反映的主要是地表的環(huán)境信息變化，比如鈣華中的氧同位素反映的古溫度可能就是當(dāng)時(shí)地表的溫度，而石筍反映的則可能是當(dāng)?shù)氐哪昃鶞囟取５亲鳛檠芯库}華紋層的基礎(chǔ)—鈣華的沉積及成巖作用長(zhǎng)期并未得到重視。
參考資料 >
[科普中國(guó)]-鈣華.科普中國(guó)網(wǎng).2024-08-26
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鈣華的形成環(huán)境與特征及在油氣儲(chǔ)集方向的探討.沉積學(xué)報(bào).2024-08-26
微型生物在巖溶碳循環(huán)中的作用研究回顧與展望.中國(guó)巖溶.2024-08-26
西南科大建立國(guó)內(nèi)首個(gè)鈣華展館，曾參與九寨溝震損鈣華點(diǎn)修復(fù).澎湃新聞.2024-08-26