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yexuqing木蟲(chóng)之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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[交流]
秦燕、范昌福等——廣西大石圍天坑中洞洞穴硝石的成因
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秦燕、范昌福等——廣西大石圍天坑中洞洞穴硝石的成因 來(lái)源:地調(diào)局資源所 發(fā)布時(shí)間:2026-02-16 我國(guó)巖溶洞穴硝石數(shù)量多、分布廣，是古代采硝制作火藥的主要對(duì)象，在古代戰(zhàn)爭(zhēng)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。雖然巖溶洞穴硝石的開(kāi)采歷史悠久，但研究程度低，成礦機(jī)制不明。本文對(duì)廣西大石圍天坑中洞正在形成的洞穴硝石開(kāi)展野外地質(zhì)調(diào)查和氮、三氧同位素研究。發(fā)現(xiàn)中洞下部連接地下暗河，地面和洞壁上發(fā)育很多與下部洞穴連通的噴氣孔，白色硝石粉末均圍繞這些噴氣孔集中分布，硝酸鹽等氣溶膠正從這些氣孔中噴發(fā)出來(lái)。硝石的氮氧同位素具有土壤銨硝化形成硝酸鹽的典型特征，提出這些硝酸鹽來(lái)自地下暗河河水。河水中部分硝酸鹽等易溶鹽類(lèi)組分隨著河水蒸發(fā)進(jìn)入水汽中以氣態(tài)形式在洞穴中遷移。該硝石洞由一系列巨大洞廳和狹窄洞道組成，這種天然的多級(jí)氣體壓縮制冷系統(tǒng)是形成洞穴硝石的關(guān)鍵。當(dāng)溶洞內(nèi)氣流由容積巨大的洞廳進(jìn)入狹窄的洞道時(shí)，壓力增大，流速加快，溫度升高；相反，當(dāng)氣流穿過(guò)狹窄的洞道進(jìn)入容積巨大的洞廳時(shí)，由于壓力突然釋放，氣體溫度快速下降，水汽中溶解的硝酸鹽等鹽類(lèi)組分逐漸達(dá)到過(guò)飽和，析出形成鹽類(lèi)氣溶膠沉降。鹽類(lèi)飽和析出的先后順序與其溶解度大小相反，溶解度最小的硫酸鹽類(lèi)首先析出沉降，在洞穴系統(tǒng)下部的洞廳富集；然后是溶解度較大的氯化物類(lèi)，在中部的洞廳聚集；溶解度最大的硝酸鹽類(lèi)，最后在上部洞廳/洞口聚集成礦。地下暗河與上部洞口的距離越大，洞廳數(shù)量越多，不同溶解度的鹽類(lèi)分離得越徹底，形成的硝石品位越高；積累時(shí)間越長(zhǎng)，形成的洞穴硝石規(guī)模越大。 |
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