سبيليوثيم

التكوينات الكهفية ( تُلفظ / ˈspiːliəθɛm / ؛ من اليونانية القديمة σπήλαιον ( spḗlaion ) بمعنى " كهف " و θέμα ( théma ) بمعنى " رواسب " ) هي تكوينات جيولوجية تتشكل من رواسب معدنية تتراكم بمرور الزمن في الكهوف الطبيعية . ^{[ 1} ] وتتخذ هذه التكوينات أشكالًا متنوعة ، تبعًا ^لتاريخ ترسبها وبيئتها. ومن الأشكال الشائعة الصواعد والهوابط والرواسب الكلسية .  

تتشكل التكوينات الكهفية في الغالب في الكهوف الكلسية نتيجة لتفاعلات ذوبان الكربونات. ويجعل تركيبها الكيميائي ونموها التدريجي وحفظها في الكهوف منها مؤشرات مناخية قديمة مفيدة.

تم تحديد أكثر من 300 نوع من الرواسب المعدنية في الكهوف. ^{[ 2 ]} تتكون الغالبية العظمى من هذه الرواسب من معادن كربونات الكالسيوم (CaCO3 _{) (} الكالسيت أو الأراغونيت ). وفي حالات أقل شيوعًا، تتكون الرواسب من كبريتات الكالسيوم ( الجبس أو الميرابيليت ) أو الأوبال . ^{[ 2 ]} تكون الرواسب المكونة من كربونات الكالسيوم أو كبريتات الكالسيوم النقية شفافة وعديمة اللون. ويضفي وجود أكسيد الحديد أو النحاس لونًا بنيًا محمرًا. كما يمكن أن يُضفي وجود أكسيد المنغنيز ألوانًا داكنة مثل الأسود أو البني الداكن. وقد تكون الرواسب بنية اللون أيضًا بسبب وجود الطين والطمي . ^{[ 2 ]}

تؤثر عوامل عديدة على شكل ولون التكوينات الكهفية، بما في ذلك التركيب الكيميائي للصخور والمياه، ومعدل تسرب المياه، واتجاه تدفقها، ودرجة حرارة الكهف، ورطوبته، والتيارات الهوائية، والمناخ فوق سطح الأرض، والغطاء النباتي فوق سطح الأرض. تؤدي التدفقات الأضعف ومسافات السقوط القصيرة إلى تكوين صواعد أضيق، بينما تميل التدفقات الأقوى ومسافات السقوط الأطول إلى تكوين صواعد أعرض.

تتضمن معظم التركيبات الكيميائية للكهوف صخورًا تحتوي على كربونات الكالسيوم (CaCO3 ₎ ، مثل الحجر الجيري أو الدولوميت ، والمكونة من معادن الكالسيت أو الأراغونيت . وتكون معادن الكربونات أكثر قابلية للذوبان في وجود تركيزات أعلى من ثاني أكسيد الكربون (CO2 ₎ ودرجات حرارة منخفضة. تتشكل التكوينات الكهفية الكلسية عبر تفاعلات ذوبان الكربونات، حيث يتفاعل ماء المطر مع ثاني أكسيد الكربون الموجود في التربة _لتكوين ماء حمضي ضعيف من خلال التفاعل التالي: ^{[ 3 ]}

H₂O + _CO₂ → H₂CO₃_​​​_​

بينما تنتقل المياه الحمضية عبر الصخور الأساسية المكونة من كربونات الكالسيوم من السطح إلى سقف الكهف، فإنها تذيب الصخور الأساسية من خلال التفاعل التالي:

CaCO ₃ + H ₂ CO ₃ → Ca ²⁺ + 2 HCO ₃ ⁻

عندما يصل المحلول إلى كهف، فإن انخفاض ضغط ثاني أكسيد الكربون (pCO2 ₎ في الكهف يدفع ترسيب كربونات الكالسيوم (CaCO3 ₎ عبر التفاعل التالي:

Ca ²⁺ + 2 HCO ₃ ⁻ → CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂

بمرور الوقت، يتراكم هذا الراسب مكونًا أحجارًا متدلية ( صواعد ، هوابط )، وأحجارًا جارية ، وهما نوعان رئيسيان من أنواع التكوينات الكهفية.

يمكن أن توفر مقاطع التشكيلات الكهفية سجلات مناخية قديمة مماثلة لتلك المستخرجة من لباب الجليد أو حلقات الأشجار . ^{[ 4 ]} يُمكّن النمو الهندسي البطيء ودمج العناصر المشعة من تحديد عمر التشكيلات الكهفية بدقة عالية خلال معظم العصر الرباعي المتأخر باستخدام التأريخ بالكربون المشع والتأريخ باليورانيوم-الثوريوم ، شريطة أن يكون الكهف نظامًا مغلقًا ولم تخضع التشكيلات الكهفية لإعادة التبلور. ^{[ 5 ] تُستخدم النظائر المستقرة} للأكسجين ( δ18O ) والكربون ( δ13C ) لتتبع التغيرات في درجة حرارة الأمطار، والهطول، والتغيرات النباتية على مدى الـ 500,000 سنة الماضية تقريبًا. ^{[ 6 ] [ 7 ] كما} استُخدم مؤشر المغنيسيوم/الكالسيوم كمؤشر للرطوبة، على الرغم من أن موثوقيته كمقياس للرطوبة القديمة قد تتأثر بتهوية الكهف خلال المواسم الجافة. ^{[ ٨ ]} تؤدي التغيرات في هطول الأمطار إلى تغيير عرض حلقات التكوينات الكهفية: تشير الحلقات المتقاربة إلى قلة الأمطار، بينما تشير الحلقات المتباعدة إلى هطول أمطار غزيرة، وتشير الحلقات الأكثر كثافة إلى رطوبة أعلى. يسجل عدّ معدل التقطير وتحليل العناصر النزرة في قطرات الماء تغيرات مناخية قصيرة المدى، مثل ظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي (ENSO). ^{[ ٩ ]} في حالات استثنائية، تم استخلاص بيانات مناخية غير مباشرة من العصر البرمي المبكر من تكوينات كهفية يعود تاريخها إلى ٢٨٩ مليون سنة، مصدرها كهوف مملوءة انكشفت بفعل أعمال المحاجر في منطقة ريتشاردز سبير في أوكلاهوما. ^{[ ١٠ ]}

تتخذ التكوينات الكهفية أشكالاً متنوعة، تبعاً لطريقة تدفق المياه فيها، سواءً كانت تقطر، أو تتسرب، أو تتكثف، أو تتدفق، أو تتجمع. وقد سُميت العديد من هذه التكوينات نسبةً إلى تشابهها مع أجسام من صنع الإنسان أو أجسام طبيعية. ومن أنواع التكوينات الكهفية: ^{[ 11 ] [ 12 ]}

• الصواعد الكلسية هي كربونات الكالسيوم على شكل صواعد أو هوابط.
  • الصواعد هي نتوءات مدببة تتدلى من سقف الكهف، وتنمو منها
    • قشات الصودا عبارة عن صواعد رقيقة جدًا ولكنها طويلة ذات شكل أسطواني ممدود بدلاً من الشكل المخروطي المعتاد للصواعد
  • الصواعد هي النظائر "الصاعدة" للهوابط، وغالبًا ما تكون تلالًا غير حادة.
    • تتميز الصواعد الكلسية التي تشبه عصا المكنسة بطولها، وتحافظ على قطر ثابت تقريبًا على امتدادها.
    • تتميز الصواعد الطوطمية أيضاً بطولها وشكلها الذي يشبه شكل أعمدة الطوطم.
    • تكون الصواعد الكلسية التي تشبه البيض المقلي صغيرة، وعادة ما يكون عرضها أكبر من طولها.
    • تتكون الصواعد عندما تلتقي الهوابط والصواعد أو عندما تصل الهوابط إلى أرضية الكهف
  • تُعرف التكوينات المخروطية الشكل، والتي تُسمى أيضاً "أكواب الطين"، بأنها تكوينات على شكل مخروط الآيس كريم تتشكل عندما يتساقط الماء في الرواسب الناعمة.
  • تتشكل حلقات الكهوف عندما تتناثر قطرات الماء من الصواعد وتسقط حولها، مما يخلق حلقة مثالية تقريبًا
• تنمو الهيليكتيتات بفعل الضغط الهيدروستاتيكي الذي يدفع الماء عبر مسام في كل من الصخور الأساسية وقشرة الكهف. يؤدي هذا النمط إلى ترسب الكالسيت على حافتها، مما يحافظ على قناة شعرية مركزية تسمح لها بالنمو من السقف أو الجدران أو الأرضية. ويتحدد اتجاه النمو بفعل التوتر السطحي أو البنية البلورية وليس بفعل الجاذبية.
  • وتشمل الأشكال المعروفة باسم الهيليكتيتات الشريطية، والمناشير، والقضبان، والفراشات، والأيدي، والبطاطس المجعدة، و"كتل الديدان".
    • الثريات عبارة عن مجموعات معقدة من زخارف السقف
    • تتخذ الصواعد الشريطية، أو ببساطة "الأشرطة"، شكلاً مناسباً.
• الحجر المتدفق يشبه الصفائح ويوجد على أرضيات وجدران الكهوف
  • ستائر الكهوف أو الستائر هي عبارة عن صفائح رقيقة ومتموجة من الكالسيت تتدلى إلى الأسفل، وغالبًا ما تنتهي بتكوين صواعد.
    • بيكون عبارة عن ستارة ذات أشرطة ملونة مختلفة داخل الملاءة
  • تتشكل السدود الحجرية ، أو ما يُعرف بالخنادق، على المنحدرات غير المنتظمة للصخور الجيرية المتدفقة أو حيث يفيض الماء عن حواف البرك.

    

  • تنمو أكواب الكهوف في برك فائقة التشبع من القمة إلى الأعلى
  • تتشكل أغطية الكهوف عندما تترسب الصخور الجيرية (أو الطبقة/القشرة) على رواسب ناعمة يتم جرفها لاحقًا، تاركة التكوين قائمًا بذاته.
• تشكيلات متنوعة: جميع التشكيلات التي لا تتناسب بشكل جيد مع الفئات الأخرى.
  • تُعدّ الدروع الكهفية تكوينات مسطحة مستديرة تنمو بزوايا مختلفة تبعًا للصخور الأساسية. وتنشأ من شق شعري وسطي، وقد تحتوي على صواعد تنمو من أسفلها.
  • تنمو فطريات الكهوف عندما تترك بركة متذبذبة الكالسيت (أو الطين) على السقف أو الجدار؛ ويسمح التذبذب المستمر بمزيد من النمو.
  • تُعدّ أغطية الكهوف تكوينات صغيرة غالباً ما توجد تغطي الحصى في الكهوف.
  • تغطي طبقات الكهوف الجدران برواسب رقيقة من الكالسيت، مما يسمح بتكوين تشكيلات كهفية أخرى.
    • تبدو بثور الكهوف كفقاعات بيضاء صغيرة على طبقة جدران الكهوف
  • تغطي قشور الكهوف بشكل رئيسي أرضيات الكهوف، وغالبًا ما تحتوي على المغنيسيوم والمنغنيز.
  • تتشكل الجيزيرنيتات بنفس طريقة تشكل الجيزيرات، من المياه الحرارية المائية.
  • تُعرف "أصابع البركة" بأنها تكوينات تشبه الأصابع تتشكل في برك المياه.
  • تُعدّ البلورات المتراصة تكوينات بلورية كبيرة يمكن فيها رؤية البلورات الفردية بالعين المجردة. وغالبًا ما توجد بالقرب من برك الكهوف أو داخلها.
    • فولاذ أسنان الكلاب هو نوع من أنواع الفولاذ يتكون من الكالسيت
  • تتكون أعمال الصقيع من عناقيد تشبه الزهور من الأنثوديت ، ونموات إبرية الشكل من الأراغونيت
  • حليب القمر أبيض اللون، وعندما يكون رطباً يكون قوامه مثل الجبن الكريمي، وعندما يكون جافاً يكون مسحوقياً.
    • تتشكل فقاعات الكهوف عندما يخرج الغاز أو السائل من الجدار خلف رواسب حليب القمر الرطبة.
  • بلورات الكالسيت المبردة هي حبيبات فضفاضة من الكالسيت توجد على أرضيات الكهوف وتتشكل عن طريق فصل المواد المذابة أثناء تجميد الماء.
  • الفشار الكهفي ، المعروف أيضًا باسم "الكورالويد" أو "المرجان الكهفي"، عبارة عن تجمعات صغيرة وعقدية من الكالسيت
  • تتشكل لآلئ الكهوف عندما تتساقط قطرات الماء من أعلى، مما يؤدي إلى تحريك البركة بحيث تتقلب الجزيئات الصغيرة وتغطى من جميع جوانبها بكربونات الكالسيوم، مما يؤدي أحيانًا إلى تكوين كرات شبه مثالية.
  • تُعدّ المخاطيات عبارة عن مستعمرات من البكتيريا المؤكسدة للكبريت بشكل أساسي، ولها قوام يشبه "المخاط" أو المخاط.
  • تُعدّ طبقات الكالسيت تجمعات رقيقة من الكالسيت تظهر على سطح برك الكهوف.
    • تنمو المخاريط الكهفية عندما تسقط المياه في بركة في مكان واحد وتقتل طوافات الكالسيت، مما يجبرها على الاستقرار في قاع البركة.
  • أجراس الجحيم ، وهي نوع معين من التكوينات الكهفية الموجودة في سينوتي إل زابوت في يوكاتان ، وتأتي على شكل أشكال مغمورة تشبه الأجراس.
  • تحتوي أنابيب الحمم البركانية على تكوينات كهفية تتكون من الكبريتات أو الميرابيليت أو الأوبال. وعندما تبرد الحمم البركانية، يحدث الترسيب.
• التكوينات الكهفية (وهي تختلف تقنياً عن التكوينات الكهفية التقليدية) هي تكوينات داخل الكهوف تتشكل نتيجة إزالة الصخور الأساسية ، وليس كترسبات ثانوية. وتشمل هذه التكوينات ما يلي:

  

  • قلادات
  • القمم ^{[ 13 ]}
  • الإسكالوب
  • مقبرة العظام
  • صندوق العمل الفني

يستثني التعريف المعتاد للرواسب الكهفية (speleothem) الرواسب المعدنية الثانوية المشتقة من الخرسانة أو الجير أو الملاط أو غيرها من المواد الكلسية (مثل الحجر الجيري والدولوميت) خارج بيئة الكهف أو في الكهوف الاصطناعية (مثل المناجم والأنفاق)، والتي قد تتخذ أشكالًا وتكوينات مشابهة للرواسب الكهفية. تُسمى هذه الرواسب الثانوية في المنشآت التي صنعها الإنسان بالرواسب الكلسية (calthemites ). غالبًا ما ترتبط الرواسب الكلسية بتدهور الخرسانة ، أو بتسرب الجير أو الملاط أو غيرها من المواد الكلسية.

• 
  تشكيلات متنوعة في قاعة ملوك الجبال، أوغوف كريغ أ فيننون ، جنوب ويلز ، بريطانيا العظمى
• 
  الصواعد والأعمدة في كهوف الجسر الطبيعي ، تكساس
• 
  المزيد من التكوينات في كهوف الجسر الطبيعي ، تكساس
• 
  تكوينات ستائر الكهوف في كهوف قوس الرخام ، مقاطعة فيرماناغ ، أيرلندا الشمالية
• 
  كهوف كاليفورنيا ، مقاطعة كالافيراس، كاليفورنيا؛ أحد الكهوف العديدة الواقعة في سفوح جبال سييرا في كاليفورنيا
• 
  الركود (الأعمدة) في كهف بيسروجكا ، دوبرينج ، جزيرة كرك ، كرواتيا
• 
  تشكيلات متنوعة في كهف ريموشامب، أيويل ، بلجيكا
• 
  عمود صخري متدلي في كهف ريموشامب، أيويل ، بلجيكا
• 
  صورة لتكوين لؤلؤة الكهف
• 
  صورة لتكوينات صخرية متدفقة في كهف ماموث، كنتاكي
• 
  حجر الحافة ذو المقياس
• 
  بركة من الحجر الجيري مع مرجانيات تحت الماء وأراغونيت
• 
  حوض سباحة مزود بمقياس 10 سم
• 
  لحم مقدد كهفي بنمط مسنن. (مقياس 10 سم)

• بئر متحجر

• الكهف الافتراضي: دليل إلكتروني للتكوينات الكهفية
• تجمعات معدنية من كهوف كارستية، تتشكل في محاليل الأغشية الشعرية
• معرض للتكوينات الكهفية من برنامج الكهوف والكارست التابع لهيئة المتنزهات الوطنية (تمت أرشفته في 23 يناير 2013)