如果说到与矿物有关的地质奇观，
最神奇的莫过于
墨西哥奇瓦瓦州(Chihuahua)
奈卡镇(Naica Town)
的“晶体洞”
(英文名：Cave of the Crystals)
或称为“巨晶洞”，
(英文名：Giant Crystal Cave)
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图1墨西哥奇瓦瓦州奈卡晶体洞(Cave of the Crystals)或巨晶洞(Giant Crystal Cave)的内部景观(注意其中的人体高度可作为标尺)
该“巨晶洞”位于
奈卡矿山(Naica Mine)地表
以下约300米深处，
洞内到处都是壮观的、
巨型透石膏晶体(Selenite Crystals)
化学分子式为CaSO4 · 2H2O
大多数晶体的长度都可以达到6m，
目前发现的最大的晶体长度约12m
直径约4m，重量可达55吨!
图 2 奈卡巨晶体洞内景观
奈卡巨晶洞的地理位置
奈卡镇(Naica Town，图3、4)是位于墨西哥奇瓦瓦州(Chihuahua)Saucillo市境内的一个采矿小镇，也是著名的奈卡矿(Naica Mine)所在地。该镇因矿而生，人口只有区区不足5000人。
图 3 墨西哥奈卡巨晶洞的地理位置
图 4 奈卡镇全景
巨晶洞的发现历史
巨型石膏晶体所在的洞穴(图5)是被两个在奈卡矿工作的矿工兄弟(Eloy Delgado和Javier Delgado)于 2000 年发现的，当时他们正在地底下290米处开挖一条新矿道。奈卡矿是由墨西哥国内最大的铅生产商佩纽莱丝工业集团(Industrias Peñoles，业务涉及矿业、石油和天然气等)经营的，矿藏十分复杂，蕴藏着大量的铅、锌、银等金属。
图 5 “巨晶洞”(西班牙文Cueva de los Cristales)和“剑之洞”(西班牙文Cueva de las Espadas)在奈卡矿地下位置的示意图
1910 年，矿工们在奈卡矿下面发现了一个石膏晶体洞，名为“剑之洞”(英文名：Cave of Swords，图5)，该洞位于地下 120 米处，那里的石膏晶体相对“较小”，大约只有1 米长(其实也很壮观了)。据推测，在这个层位，因为转换温度(Transition temperatures)下降的速度太快、晶体形成的时间还不够长，所以这些石膏晶体停止了生长。
2000 年发现的“巨晶洞”，它是一个周围围岩为石灰岩的马蹄形洞穴，宽约 10 米、长约 30 米。在这个两层楼高、5人足球场大小的洞内，形成了一百多尊巨型石膏晶体柱。这些石膏晶体柱在洞内纵横交错，蔚为壮观，令人如入“水晶迷宫”(图6)，还有“亚瑟王之剑”(图7)结晶体从巨型石膏晶体洞的地面突出来。
图 6 纵横交错的石膏晶体柱形成的“水晶迷宫”
图 7 “亚瑟王之剑”
据美国迈阿密大学矿物学家约翰·拉科万介绍，这个“剑”式透石膏晶体(图8)展现了像钻石一样的外形，这种外形是迄今为止只在墨西哥奈卡巨晶洞内被发现的。
图 8 “剑”形(Sword)透石膏晶体(尺寸 22.6cm×2.6cm×1.6cm)
除了巨晶洞之外，2000年还发现了两个更小的洞，分别叫“女王之眼洞”(Queen’s Eye Cave)和“蜡烛洞”(Candles Cave)。2009年在钻探过程中又发现了一个洞名为“冰宫”(Ice Palace)，它位于地下150m深处，洞内没有充水，但是洞内的晶体要小得多，“地面”和“屋顶”生长着的石膏晶体犹如“花椰菜”(图9)，罕见的晶体结构像细细的光学纤维(图10)。
图 9 “花椰菜”
图 10 光学纤维状的晶体
看了上面的介绍，我们应该非常清楚地知道，墨西哥奈卡晶体洞中的矿物应该是“透石膏”而不是“水晶”!可是为什么中文报道，甚至连百度百科上都写着“墨西哥巨型水晶洞”呢!其实，这是中文翻译的时候出现了问题!“Cave of the Crystals”或者“Giant Crystal Cave”中的“Crystals”应该译为“晶体”而非“水晶”!
奈卡巨晶洞内的晶体大多为透石膏(二水硫酸钙，图11)，它属于含氧盐类，无色，条痕为白色，有玻璃样光泽，解理面有珍珠光泽，透明。极完全解理，硬度为1.5-2，比重为2.3，解理薄片有挠性，性脆，遇酸不起泡。
图 11 奈卡矿中的透石膏晶体“Floater”
(尺寸 18cm×14cm×13cm)
巨型石膏晶体的形成原因
奈卡铅锌银矿处于一组古老的断裂带之上，下部约3~5公里是熔融的岩浆房，温度一般在1100摄氏度左右，所以，岩浆周围地层里的水就慢慢被加热了。这些热水就沿着地下的裂缝、小孔洞往上跑，一边跑，一边溶。溶了几百万年，就溶出了这个大洞(图12)。当这些富含负二价硫离子的地下水沿着断裂带向上运移，与富氧的冷的地表水相遇，但是由于两种水的密度不同，他们并不会混合在一起。地表水里的氧会慢慢地扩散进入地下热水中，并将其中的负二价硫离子(S2-)氧化为硫酸根离子(SO42-)，附近的石灰岩提供了充足的钙离子(Ca2+)，石膏(硫酸钙，CaSO4)开始慢慢结晶。因为水的温度是慢慢地降下来的。慢慢的长，容易长成大个的，快了就形成比较小的，可以通俗地理解为“慢工出细活儿”
图 12 奈卡矿“巨晶洞”中石膏晶体的形成原理示意图
在图 13 中你会看到科研人员穿着特殊的的服饰和面罩，这是因为在奈卡巨晶洞中，温度高达58摄氏度，湿度高达90-99%!这种温度和湿度对于人类来说都是致命的杀手。当你在这种环境中呼吸时，你的肺部表面就是与湿热的空气接触的最冷的表面。这就意味着气流开始在你的肺部浓缩，这绝对是非常危险的事情。
于是意大利博洛尼亚大学洞穴矿物和结晶学家保罗·福提(Paolo Forti)的一个科学小组，为了生存和能够在极端的温度和潮湿的条件下工作，他们开发了他们自己的冷冻服和冷呼吸系统。同时为了避免外界生物污染这里，他们还要穿上低配版的太空服(图13)。
图 13 低配版的太空服
除此之外还在洞中建了立方形的“冰屋”(Ice Cube)，所谓的“冰屋”(图14 )，是一个用空气冷却、四周是塑料的帐篷，以便在极端潮湿和闷热的石膏晶体洞顺利完成两小时的任务。虽然巨晶洞闷热潮湿，这个便携式避难所可保证探险队员过热的身体回到安全水平。
图 14 “冰屋”
探险与科学发现
那么这些科学家们冒着生命危险来到这个神奇的石膏晶体洞中发现了什么呢?
1. 在矿物学和结晶学研究的基础上，挪威卑尔根大学的Stein-Erik Lauritzen还进行了石膏巨晶的生物地球化学和微生物表征分析，并进行了铀-钍测年，确定了巨大晶体的形成年龄最大为50万年。
图 15 科学家们在洞中取样
2. 洞穴学家、地球微生物学家和极端微生物学家Penelope Boston (新墨西哥采矿与技术研究所)，通过在无菌的条件下，在大晶体内制造小钻孔，实现了石膏钻芯的无菌取样。目的是为了检测流体和固体包裹体中古代细菌体的存在。在美国科学促进会(AAAS)的2017年会议上，包括Penelope Boston博士在内的研究人员宣布发现了在某些晶体中的包裹体中有细菌。而这些生物与已知的基因数据库中没有任何联系，专家计划在实验室对已复苏的微生物进行更多的测试。Penelope Boston博士说，“这些‘远古超级生命’已经休眠，但对于研究地球地质重要的时期的信息有着非常重要的作用，并且它们可能由于那个时期的地质过程而释放的。这对我们尝试了解这个星球上微生物生命的进化史也有着深远的影响。”
图 16 科学家在洞中考查
然而现在我们却无法身临其洞了，人们之前能够进入这个石膏晶体洞观看那里的巨型晶体(图15-17)，是因为矿业公司用抽水泵将里面的水抽走了，如果停止抽水，那么石膏晶体洞又会被水淹没，那里的石膏晶体又会继续生长。2017 年 02 月，Penelope Boston 在 BBC报道中说采矿作业已经停止，洞穴再次被淹没，所以目前无法到现场看此奇观了!
图 17 科考队员在巨晶洞内进行考察
最后，想提醒大家：如果您现在再去网上看到“墨西哥巨型水晶洞”的介绍，其实您已经知道它其实应该是“墨西哥巨型石膏晶体洞”了吧!
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