浅谈广西巴马溶洞、钟乳石的形成和水晶宫空气负离子的生成作用

摘 要：全力推介广西旅游热点，向中学生介绍石灰石的溶蚀和再生的化学原理，解析山洞空气负离子的生成与作用。

关键词：石灰石；溶蚀；再生；空气负离子

广西地貌总体是山地丘陵性盆地地貌，喀斯特广布，占广西总面积37.8%，集中连片分布于桂西南、桂西北、桂中、桂东北。以桂林为代表的山水有“桂林山水甲天下”的美称。

广西巴马瑶族自治县地处桂西北山区，山中多有洞，以已经开发成功的水晶宫为代表，洞内钟乳石类有重力水晶沉积类的鹅管、钟乳石、石笋、石柱、石带、石旗和各类石幔、石瀑布、石盾等；非重力水晶沉积类的石毛发、卷曲石、石花等数十种，形态多彩多姿，雪白纯净，玲珑剔透，仿佛就像集天下艺术珍品于一洞，且正在生长之中，极具观赏价值和科学探究价值，现在已经成为旅游和科考的热点地区。

巴马虽然属于边远小县城，远离大都市，交通不便，生活缺少城市的热闹和丰富。但巴马部分区域房价高过南宁市，让人不可思议，而且每年都有大量的外地人（多为外省人）长期居住在那里，住在那里的外地人每天都重复做两件事：打水，到洞中静坐，何故？经了解，居住在此的外地人被当地人称为“候鸟人”，他们来到这里，全都是冲着巴马瑶族自治县是中国长寿老人密集度最高的地区，被誉为“世界长寿之乡・中国人瑞圣地”。由于这里特殊的地磁、空气、水、阳光、食物，特别是山洞内空气负氧离子含量达到每立方厘米36000～70000个，为洞外的5～10倍，是疗养理想的圣地。

这些钟乳石是怎么形成的，为什么洞内空气负氧离子含量如此之高，又是如何生成的，空气负氧离子对生命有什么作用？

其实，这些都是我们生活中常见的自然现象，作为中学生应该去了解其中的原因，初中生应该能够知道钟乳石形成的化学原理，在学气的质量知识中也会接触到空气负氧离子的作用。下面笔者尝试用化学知识去解析这两种现象。

首先我们要了解岩石的种类、组成成分和结构。岩石按照形成的方式可分为火成岩、沉积岩、变质岩，按常见来分为花岗岩、石灰岩、砂岩、页岩、大理岩石等。

广西岩石中岑溪红则属于花岗岩中的一种，但广西岩石中大多数为大理岩石，大理石是根据地区性石材的变质作用由石灰石衍生而来，一般含有大块的、质地粗糙的结晶体，其中方解石的成分占99%以上，化学式为CaCO3。

由于大理石一般都含有杂质，而且碳酸钙在大气中受二氧化碳、碳化物、水汽的作用，也容易风化和溶蚀。溶蚀和形成时主要是发生了化学反应：当碳酸钙遇到溶有二氧化碳的水时，会发生反应①，生成溶解性较大的碳酸氢钙；溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时，溶解在水里的碳酸氢钙就会分解，发生反应②，重新生成碳酸钙沉积下来，同时放出二氧化碳。

①CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2

②Ca（HCO3）2=CaCO3+CO2+H2O

巴马水晶宫里溶洞和形态多彩多姿，雪白纯净，玲珑剔透的石笋和石钟乳等形成的化学原理也是这样的。

溶洞都分布在石灰岩组成的山地中，石灰岩的主要成分是碳酸钙，当遇到溶有二氧化碳的水时，会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙；石峰底座，由于地史时期地下水的长期溶蚀，再经河水的长期冲击，渐渐地形成了溶洞。而溶于水中的石灰岩溶液，从洞顶往下滴，甚至往下流，促进二氧化碳进一步扩散，同时溶液受蒸发作用，形成饱和，碳酸氢钙分解生成碳酸钙沉淀，就形成了自下而上生长的石笋。石钟乳的形成，同石笋形成的过程是一样的。只不过石钟乳从上往下长就是了。那些顶天立地的“灵芝柱”，就是石笋和石钟乳对接起来之后形成的。据说，石笋和石钟乳，每百年才长高一厘米，长一米，就是一万年了，所以我们去观赏这些千万年形成的美景时，都要注意保护它们呀。

实际上，石笋和石钟乳等的形成都是由上述这两个反应的反复变化而形成的，其原理就这么简单。

到过巴马水晶宫旅游的旅客都发现，水晶宫洞内有很多人在那里坐到石头上，静静地享受着什么。导游介绍说他们都是候鸟人，是来到这里养生，他们每天都到洞中吸收着地壳岩石释放出的负离子。

现在，我们就来谈谈空气负离子。

我们都知道空气是由无数分子组成，由于自然界的宇宙射线、紫外线、土壤和空气放射线的影响，有些空气分子就释放出电子，在通常的大气压下，被释放出的电子很快又和空气中的中性分子结合，而成为负离子，或称为阴离子。空气分子在高压或强射线的作用下被电离所产生的自由电子大部分被氧气所获得，因而，常常把空气负离子统称为“负氧离子”。

负氧离子有利于人体的身心健康。它主要是通过人的神经系统及血液循环能对人的机体生理活动产生影响。负氧离子能使人的大脑皮层抑制过程加强和调整大脑皮层的功能，因此能起到镇静、催眠及降血压作用；负氧离子进入人体呼吸道后，使支气管平滑肌松弛，解除其痉挛；负氧离子进入人体血液，可使红血胞沉降率变慢，凝血时间延长，还能使红血胞和血钙含量增加，白细胞、血钙和血糖下降，疲劳肌肉中乳酸的含量也随之减少。负氧离子能使人体的肾、肝、脑等组织的氧化过程加强。有人把负离子称为“空气维生素”，并认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，有的甚至认为空气负离子与长寿有关，称它为“长寿素”。

由于空气负离子有如此神奇的功效，这就难怪在水晶宫里聚集有这么多的候鸟人了――他们都是在利用洞中富含的空气负离子来疗养身体。

那么，水晶宫里的空气负离子是如何产生的？这主要是巴马由于特殊的地理位置，地磁力较强，外面阳光照射强，而且洞中多有石笋和石钟乳等，空气流动强，与岩石接触面积大，容易形成更多的空气负离子，所以洞中空气负离子含量高达到每立方厘米36000～70000个，非常适合有心血管疾病等患者的疗养。

这也是为什么巴马瑶族自治县有这么多的老寿星的原因之一。

（作者单位 广西壮族自治区南宁市邕宁区蒲庙镇第二初级中学）