星期四, 18 5月 2023 15:07

溶洞、钟乳石和石笋是如何形成的?

——溶洞形成于大洪水的晚期, 钟乳石和石笋主要形成于随后的冰河时期

世俗的地质学家声称圣经(特别是创世记1-11章)不可能是真的,因为过去和现在的许多地质过程发生得太缓慢, 与创世记所记载的历史时间并不相符。例如,他们称今天沉积物的沉积速度如此缓慢,所以世界上所有的沉积岩都需要“数百万年”才能形成,而溶洞据称也需要“上百万年”才能形成。

 

均变论挑战创世记

这些说法全部都基于一个假设,这个假设声称:过去的所有地质事件都是按照我们今天所观察到的均匀渐进的、缓慢的过程而形成的——这是一种称为“均变论”的假说。这种假说否认大灾难,特别是挪亚大洪水,因为挪亚大洪水能迅速形成沉积岩。自18世纪后期以来,这种假设一直统治着世俗地质学界,它在所谓的启蒙运动期间成为了主流世界观,当时人们对世界的地质证据所知甚少。

事实上,挪亚洪水的历史推翻了这一切假说,因为挪亚洪水为沉积岩和许多其他地质问题提供了更为合理的解释。通过全球大洪水的视角就能够解决许多地质学上的老大难问题,其中一个难题就是溶洞和溶洞内的钟乳石、石笋等景观。

 

溶洞真的与创世记矛盾吗?

溶洞内有多种天然景观,包括钟乳石(图1)和石笋(图2)。 有时,随着钟乳石的向下生长和石笋的向上生长,它们会连接在一 起形成一个“石柱”(图 3),石柱可以形成巨大和奇特的形状,有些溶洞中还会形成流石,也就是沉积在洞壁或洞底的片状碳酸盐岩石(图4)。根据现今这些溶洞内景观的生长速度,世俗科学家宣称需要数十万年到数百万年才能形成目前的状态。1但这种说法正确吗?

 

洞穴是由很弱的酸溶解而成的吗?

溶洞的形成及其内部景观的形成分为两步:第一步是石灰岩(主要成分为碳酸盐)被溶解,形成洞穴;第二步是溶洞内的碳酸盐逐渐沉积形成钟乳石等景观。

长期以来,世俗科学家一直认为溶洞是被水中的碳酸溶解所形成的,当空气中的二氧化碳溶解到水中时就会形成碳酸。2 然后这些水渗入岩层就会溶解其中的石灰岩,形成一个逐渐扩大的洞穴。但碳酸是一种很弱的酸,今天观察到碳酸溶解形成洞穴是一个非常缓慢的过程,所以需要很长的时间才能以这种方式形成溶洞。

但均变论的这种观点是有问题的,在与泥土下的石灰岩反应时,酸性很弱的碳酸很快就被中和了,因而不能继续溶解石灰岩。碳酸通常在渗入地面10米之内就会被中和了3 ——有些人甚至说碳酸在渗入1米之内就会失效。4但有些溶洞是在地表以下1000多米处形成。如果碳酸是溶洞形成的唯一方式的话,那么这种弱酸是如何渗入到岩层深处而没有被中和的呢?世俗科学家曾尝试想出一些异想天开的方法来解决这一难题,但都没有成功。 

 

硫酸快速溶出洞穴

随着最近在溶洞中发现了硫酸的化学反应产物,科学家就逐渐改变了对溶洞形成的认识。硫酸是 一种很强的酸,能非常迅速地溶解石灰岩。世俗科学家发现越来越多的溶洞中有硫酸的反应产物,例如石膏(硫酸钙),有学者认为超过50%的溶洞是由硫酸形成的。5而且所有溶洞都由硫酸溶解的可能性也越来越大。而在没有发现硫酸反应产物的溶洞,很可能只是因为硫酸反应产物在过去的某个时候被水冲洗掉了。

 

挪亚洪水退水期快速形成洞穴

上述的发现表明,在挪亚洪水退水期间,洞穴很可能迅速地形成。6那时候,山脉和大陆升上,山谷和海洋盆地沉下(诗104:6-9)。7大陆抬升会导致岩层膨胀和开裂,大量的水从岩层的裂缝以及岩层之间脆弱之处排出(这会让裂缝快速扩大),同时在洪水中不少淹死的生物及其腐烂后的产物也会随之进入裂缝中——生物遗骸腐烂后会产生具有腐蚀性的液体和气体。另外,岩石中的证据也表明,在大洪水期间有很剧烈的火山活动,其释放的二氧化硫也会形成硫酸。硫酸会迅速溶解石灰岩并扩大岩层的裂缝,也会腐蚀其所接触的岩层。因此,在挪亚大洪水结束阶段,石灰岩(碳酸盐)地层中已经有很多的溶洞(图5)了。

 

溶洞中的景观在冰河时期迅速形成

在挪亚洪水之后的冰河时期, 溶洞中的钟乳石、石笋和其他景观会迅速形成。8

在挪亚洪水之后,地球经历了一个独特的冰河时期:冬季不太寒冷,夏季凉爽,并伴有大量的降雨,此时期持续了约500年,使(寒带地区的)冰原范围不断扩大。9 在这个时期,有6个主要因素均有利于钟乳石和石笋的快速形成,包括:

1. 洞内温度:温度越高,钟乳石、石笋等生长得越快。大洪水后,岩层由于被温暖的海水掩埋,仍然比较温暖,而且掩埋得越深,其温度就越高。

大规模的洪水将上层的岩层侵 蚀后,10会让热的石灰岩暴露 出来,也能够极大地促进钟乳 石的生长。在冬天并不寒冷的 条件下,石灰岩能够多年保持 温暖的状态。

2. 去除溶洞空气中的 CO2:当溶洞滴水,水中的碳酸盐(石灰石)沉积形成钟乳石和石笋时,会释放出二氧化碳(CO2)。溶洞中的空气含有过多的CO2会 减缓钟乳石的生长。因此,从 溶洞中向外界排出的 CO2 越多, 钟乳石就生长得越快。岩石的 温度较高就会加快含有 CO2 的 空气从溶洞中排出的速度。

3. 溶洞中水分的蒸发:溶洞中的空气越干燥,蒸发量越大,钟乳石和石笋的生长速度就越快。世俗科学家通常会忽略这个因素,因为今天溶洞中的相对湿度几乎总是接近 100%,导致溶洞中的水很少在洞穴中蒸发。 然而,在大洪水后,较热的岩层会导致较热的溶洞,使洞内的空气更为干燥。

4. 洞顶滴水的速率:如果降雨量较大,溶洞顶部就会出现较快的滴水,从而导致钟乳石和石笋生长得更快。现在已知冰河时期的早期至中期的一个主要特征就是降水量很大。

5. 钟乳石表面水膜的厚度:大量降水的气候也会导致钟乳石和石笋表面有更厚的水膜,从而加快其生长的速率。

6. 洞顶滴水中钙和碳酸的含量:当滴水中含有很高的碳酸和钙时,钟乳石和石笋会迅速生长。大洪水后会留下厚厚的土壤和岩层,其中也可能含有大量死亡动物的遗骸,并且由于上述因素,土壤也会更温暖。当岩层和溶洞之上的土壤水吸收了更多的 CO2、土壤中含有较多有机物、降水量较大,加上溶洞之上的土壤更厚更温暖时,水从土壤和岩层渗入溶洞顶部所形成的滴水的酸度就越高。

 

最终结果

在冰河时期的早期和中期,即挪亚洪水之后的约500年间,所有6个因素都有利于溶洞内钟乳石和石笋的形成,其生长速率很容易达到目前生长率的100倍。而现在的不同地方钟乳石的生长率可能差异很大,也是取决于上述几个因素。

今天有些钟乳石的生长率接近零,有些则高达55毫米/年不等。11还有一些文章报告了异常快速的钟乳石生长率。12,13溶洞专家希尔(Hill)和福蒂(Forti)通常认为当前的钟乳石的生长率为1-2毫米/年。14

假设只有1毫米/年,其100倍就是10厘米/年。如果按照这样的速度持续500年,就能长到惊人的50米,足以解释溶洞内巨大的钟乳石、石笋和石柱。如果人们懂得这些知识,就不会对现代建造的地窖或矿井中快速形成的钟乳石和石笋感到如此惊讶了。15

 

结论

相对于当前地质学主流的缓慢渐进均变论模型,全球性大洪水以及由其引起的冰河时期能更好地解释溶洞以及其中的钟乳石和石笋等景观。许多今天非常缓慢的过程在大洪水和冰河时期发生的速率要快得多。因此创世记的历史记录能帮助我们了解世界是如何被塑造成现在的模样,剧烈的挪亚大洪水产生快速的地质变化,不需要漫长的时间就能形成今天各大陆的地貌,并且也粉碎了世俗的地质学家对圣经时间框架的挑战(译著:按照圣经记载的家谱计算,从创造天地到今天不足1万年,与多方科学证据完全相符)。

卡尔斯巴德洞穴的例子

洞穴
卡尔斯巴德(Carlsbad)溶洞内壮观的石柱景观

是美国新墨西哥州瓜达卢佩(Guadalupe)山脉中众多溶洞之一。这些洞穴中有巨大的钟乳石、石笋和石柱,而且还有一层厚厚的硫酸反应产物。洞中被削平的洞壁是一种大洪水留下的特征,这表明溶洞所在的山脉经历了大量水流的切割,形成了深深的峡谷。1这与挪亚洪水的退水阶段有大量水流离开大陆吻合,2有时洞穴中也会出现被水削平的表面。

此外,现今新墨西哥州的气候太干燥,溶洞顶部几乎没有水滴下来,因此按照今天的条件无法形成洞内巨大的钟乳石(虽然洞中干燥的空气意味着少量钟乳石会因为极少出现的水被蒸发而极缓慢地生长)。但这些溶洞中巨大规模的钟乳石需要在非常多雨的气候中才能形成,而这正与大洪水之后出现了数百年湿润多雨的冰河时期完全吻合。


1. Bretz, J.H., Carlsbad Caverns and other caves of the Guadalupe block, New Mexico, J. Geology 57(5):447–463, 1949.

2. 见 overview of Tas Walker的圣经地质模型概述 creation.com/biblical-geology-model; details at biblicalgeology.net.

 


参考文献和注释

1. Hill, C. and Forti, P., Cave Minerals of the World, second edition, National Speleological Society, Huntsville, AL, p. 285, 1997.

2. Strahler, A.N., Science and Earth History —The Evolution/Creation Controversy, Prometheus Books, Buff alo, NY, p. 280, 1987.

3. Silvestru, E., Caves for all seasons, Creation 25(3):44–49, 2003; creation.com/caves-seasons.

4. Szymczak P. and Ladd, A.J.C., The initial states of cave formation: beyond the one-dimensional paradigm, Earth and Planetary Science Letters 301:424–432, 2011.

5. Klimchouk, A., Types and settings of hypogene karst; in: Klimchouk, A., Palmer, A.N., Waele, J.D., Auler, A.S., and Audra, P. (Eds.), Hypogene Karst cegions and Caves of the World, Springer, AG, p. 32, 2017.

6. Oard, M.J., Rapid growth of caves and speleothems: part 1—the excavation of the cave, J. Creation 34(1):71–78, 2020; creation.com/speleothems-1.

7. Barrick, W. Oard, M.J., and Price, P., Psalm 104:6–9 likely refers to Noah’s Flood, J. Creation 34(1):102–109, 2020; creation.com/psalm104-6-9.

8. Oard, M.J., Rapid growth of caves and speleothems: part 2—growth rate variables, J. Creation 34(2):90–97, 2020; creation.com/speleothems-2.

9. Oard, M.J., The Great Ice Age: Evidence from the Flood for Its Quick Formation and Melting, Awesome Science Media, Rich¿ eld, WA, 2013; creation.com/s/30-9-637.

10. Oard, M.J., Tremendous erosion of continents during the Recessive Stage of the Flood, J. Creation 31(3):74–81, 2017; creation.com/tremendous-erosion-food.

11. Dreybrodt, W., Processes in Karst Systems: Physics, Chemistry, and Geology, Springer-Verlag, New York, NY, 1988.

12. Lewis, D., Rapid stalactite growth in Siberia, Creation 32(1):40–42, 2010; creation.com/stalactite.

13. Shaw, T.R., History of Cave Science: The Exploration and Study of Limestone Caves, to 1900, second edition, Sydney Speleological Society, Sydney, New South Wales, Australia, p. 220, 1992.

14. Hill and Forti, Ref. 1, p. 287.

15. Cox, G., Defying deep-time dogma: Stunning stalactites in a pub cellar, Creation 42(4):12–14, 2020; creation.com/stalactites-cellar.

 

 本文原英文链接见:https://creation.com/cave-openings-speleothems.   

迈克 · 奥尔德 (MICHAEL OARD)
大气科学理学硕士

曾任美国国家气象局气象学家,现已退休。他著作颇丰,包括《与希伯先生一起探索地质学》。也是创造研究协会(CRS)的董事会成员,他被广泛认为是创造论冰河时期这一专题的专家。

 

作者更多信息,参见:https://creation.com/oard.

 

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