الصواعد

أكثر أنواع الصواعد شيوعًا هي الصواعد الكلسية ، التي تتواجد في الكهوف الجيرية . تتشكل هذه الصواعد من خلال ترسب كربونات الكالسيوم ومعادن أخرى، تترسب من محاليل المياه المعدنية . يُعد الحجر الجيري الشكل الرئيسي لصخور كربونات الكالسيوم التي تذوب في الماء المحتوي على ثاني أكسيد الكربون ، مكونةً محلول بيكربونات الكالسيوم في الكهوف. ^{[ 5 ]} الصيغة الكيميائية لهذا التفاعل هي: ^{[ 6 ]}

CaCO3 ₍ s) + H2O (l) + _{CO2 (} aq) → Ca( _HCO3 ) ₂ ( aq )

ينتقل هذا المحلول عبر الصخر حتى يصل إلى حافته، وإذا كان ذلك على سقف كهف، فإنه سيتساقط. وعندما يلامس المحلول الهواء، ينعكس التفاعل الكيميائي الذي أدى إلى تكوينه، فتترسب جزيئات كربونات الكالسيوم. والتفاعل العكسي هو: ^{[ 6 ]}

Ca(HCO ₃ ) ₂ (aq) → CaCO ₃ (s) + H ₂ O(l) + CO ₂ (aq)

يبلغ متوسط ​​معدل النمو 0.13 ملم (0.0051 بوصة) سنويًا. أما أسرع أنواع الصواعد نموًا فهي تلك التي تتشكل بفعل تدفق مستمر للمياه المتساقطة ببطء والغنية بكربونات الكالسيوم (CaCO₃ ₎ وثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ ، والتي يمكن أن تنمو بمعدل 3 ملم (0.12 بوصة) سنويًا. ^{[ 7 ] [ 8 ]} يجب أن يكون معدل التساقط بطيئًا بما يكفي للسماح لثاني أكسيد الكربون _{بالخروج} من المحلول إلى جو الكهف، مما يؤدي إلى ترسب كربونات الكالسيوم _على الصواعد. أما إذا كان معدل التساقط سريعًا جدًا، فإن المحلول، الذي لا يزال يحمل معظم كربونات الكالسيوم _، يسقط إلى أرضية الكهف حيث يحدث التحرر من الغازات وتترسب كربونات الكالسيوم _على شكل صواعد.  

تبدأ جميع الصواعد الكلسية بقطرة ماء واحدة محملة بالمعادن. عند سقوط القطرة، تترسب حلقة رقيقة من الكالسيت. وكل قطرة لاحقة تتشكل وتسقط ترسب حلقة أخرى من الكالسيت. في النهاية، تشكل هذه الحلقات  أنبوبًا مجوفًا ضيقًا جدًا (قطره من 4 إلى 5 ملم تقريبًا)، يُعرف باسم " صواعد القشة ". يمكن أن تنمو صواعد القشة لتصبح طويلة جدًا، لكنها هشة للغاية. إذا انسدت بالشوائب، يبدأ الماء بالتدفق فوقها، مترسبًا المزيد من الكالسيت ومكونًا الصواعد المخروطية الشكل الأكثر شيوعًا.

يبدأ تكوين الصواعد عادةً على مساحة واسعة، مع وجود مسارات متعددة لتدفق المياه الغنية بالمعادن. ومع ذوبان المعادن في قناة واحدة بنسبة أكبر قليلاً من القنوات الأخرى المنافسة، تبدأ القناة المهيمنة في سحب المزيد من المياه المتاحة، مما يُسرّع نموها، ويؤدي في النهاية إلى انسداد جميع القنوات الأخرى. وهذا أحد أسباب ميل التكوينات إلى التقارب الشديد فيما بينها. فكلما كبر حجم التكوين، زادت المسافة بين التكوينات.

أعمدة

قطرات الماء نفسها التي تسقط من قمة الصواعد تُرسّب المزيد من الكالسيت على القاع، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين صواعد مستديرة أو مخروطية الشكل . على عكس الصواعد، لا تبدأ الصواعد أبدًا على شكل أنابيب مجوفة تشبه "قشات الصودا". مع مرور الوقت الكافي، يمكن لهذه التكوينات أن تلتقي وتندمج لتكوين رواسب كلسية من كربونات الكالسيوم تُعرف باسم العمود أو الصواعد. ^{[ 9 ]}

يتشكل نوع آخر من الصواعد في أنابيب الحمم البركانية بينما لا تزال الحمم المنصهرة والسائلة نشطة في الداخل. ^{[ 10 ]} وتتمثل آلية التكوين في ترسب المواد المنصهرة المتساقطة على أسقف الكهوف، إلا أن تكوين صواعد الحمم البركانية يحدث بسرعة كبيرة في غضون ساعات أو أيام أو أسابيع فقط، بينما قد تستغرق صواعد الحجر الجيري آلاف السنين. ومن الفروق الرئيسية بين صواعد الحمم البركانية والصواعد الكلسية أنه بمجرد توقف تدفق الحمم، تتوقف الصواعد عن النمو أيضًا. وهذا يعني أنه إذا انكسرت الصاعدة، فلن تنمو مرة أخرى. ^{[ 2 ]}

تم تطبيق مصطلح "لافاسيكل" بشكل عام على الصواعد والهوابط البركانية بشكل عشوائي، وهو مشتق من كلمة "جليد". ^{[ 2 ]}

مثل الصواعد الكلسية، يمكنها أن تترك قطرات من الحمم البركانية على الأرض والتي تتحول إلى صواعد حمم بركانية وقد تندمج في النهاية مع الصواعد المقابلة لتشكيل عمود.

صواعد أسنان القرش

تتميز الصواعد الكلسية على شكل أسنان القرش بعرضها وشكلها المخروطي. قد تبدأ كقطرة صغيرة من الحمم البركانية من سقف شبه صلب، ثم تنمو بتراكم طبقات مع تدفق الحمم البركانية المتتالية صعودًا وهبوطًا في أنبوب الحمم، مغطيةً الصواعد الكلسية بمزيد من المواد. ويتراوح طولها من بضعة ملليمترات إلى أكثر من متر. ^{[ 11 ]}

من الظواهر الشائعة في الكهوف، والتي تُوجد موسمياً أو على مدار العام، الصواعد الجليدية، والتي تُعرف أيضاً باسم النوازل الجليدية ، خاصةً على السطح. ^{[ 12 ]} تتسرب المياه من السطح إلى داخل الكهف، وإذا كانت درجات الحرارة أقل من الصفر ، فإنها تُشكّل الصواعد. كما يمكن أن تتشكل أيضاً نتيجة تجمد بخار الماء . ^{[ 13 ]} وعلى غرار صواعد الحمم البركانية، تتشكل الصواعد الجليدية بسرعة كبيرة خلال ساعات أو أيام. ولكن على عكس صواعد الحمم البركانية، فإنها قد تنمو مجدداً طالما توفرت المياه ودرجات الحرارة المناسبة.

يمكن أن تتشكل الصواعد الجليدية أيضاً تحت الجليد البحري عندما تختلط المياه المالحة بمياه المحيط. وتُعرف هذه الصواعد تحديداً باسم "الرواسب الجليدية" .

قد تشكل الصواعد الجليدية أيضاً صواعد مماثلة تحتها، ومع مرور الوقت قد تنمو معاً لتشكل عموداً جليدياً.

يمكن أن تتشكل الصواعد أيضًا على الخرسانة ، وعلى أنابيب المياه في حال وجود تسريب بطيء ووجود الكالسيوم أو المغنيسيوم أو أيونات أخرى في إمدادات المياه، على الرغم من أنها تتشكل هناك بسرعة أكبر بكثير مما هي عليه في بيئة الكهوف الطبيعية. هذه الرواسب الثانوية، مثل الصواعد والهوابط والرواسب الكلسية وغيرها، المشتقة من الجير أو الملاط أو غيرها من المواد الكلسية في الخرسانة ، خارج بيئة الكهوف، لا يمكن تصنيفها على أنها " تكوينات كهفية " نظرًا لتعريف المصطلح. ^{[ 8 ]} يُستخدم مصطلح " الكالثيميت " ليشمل هذه الرواسب الثانوية التي تحاكي أشكال وتكوينات الكهوف خارج بيئة الكهوف. ^{[ 14 ]}

تتشكل الصواعد الكلسية على الخرسانة بطريقة مختلفة عن تلك التي تتشكل طبيعيًا في كهوف الحجر الجيري، ويعود ذلك إلى وجود أكسيد الكالسيوم في الإسمنت. تتكون الخرسانة من الركام والرمل والإسمنت. عند إضافة الماء إلى الخليط، يتفاعل أكسيد الكالسيوم الموجود في الإسمنت مع الماء لتكوين هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH) _₂ ). الصيغة الكيميائية لهذا المركب هي: ^{[ 6 ]}

كاو_(s) +H₂ O_(ل) →Ca(OH)_2(aq)

بمرور الوقت، تحمل مياه الأمطار المتسربة إلى شقوق الخرسانة المتصلبة هيدروكسيد الكالسيوم الحر المذاب إلى حافة الخرسانة. وقد تتشكل الصواعد عندما يظهر المحلول على الجانب السفلي من هيكل الخرسانة حيث يكون معلقًا في الهواء، كما هو الحال في السقف أو العوارض. وعندما يلامس المحلول الهواء على الجانب السفلي من هيكل الخرسانة، يحدث تفاعل كيميائي آخر، حيث يتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء ويترسب كربونات الكالسيوم . ^{[ 6 ]}

Ca(OH)_2(aq) +CO_2(g) →CaCO_3(s) +H₂ O_(ل)

عندما يتساقط هذا المحلول، فإنه يترك وراءه جزيئات من كربونات الكالسيوم، ومع مرور الوقت تتشكل هذه الجزيئات لتُكوّن الصواعد. يبلغ طولها عادةً بضعة سنتيمترات، وقطرها حوالي 4 إلى 5 ملم (0.16 إلى 0.20 بوصة) . ^{[ 6 ]} يتأثر معدل نمو الصواعد بشكل كبير باستمرارية إمداد أيونات الكالسيوم (Ca2 ^+). المحلول المشبع ومعدل التقطير. يمكن أن ينمو الصواعد الكلسية ذات الشكل القشي، المتكونة تحت هيكل خرساني،  بمعدل يصل إلى 2 مم يوميًا، عندما يكون معدل التقطير حوالي 11 دقيقة بين كل قطرة وأخرى. ^{[ 14 ]} يمكن أن تُسهّل التغيرات في درجة حموضة محلول الرشح تفاعلات كيميائية إضافية، والتي قد تؤثر أيضًا على معدلات نمو الصواعد الكلسية . ^{[ 14 ]}