更新时间：2023-09-25 14:58
钙华，又称石灰华，是含碳酸氢钙的地热水接近和出露于地表时，因二氧化碳大量逸出而形成碳酸钙的化学沉淀物。钙华矿物成分主要为方解石和文石，具有多种形态和结构。钙华矿物质硬，致密，细晶质，块状，空心或实心球状，厚板或薄层，具纤维或同心圆状结构。钙华体形态异离多变，常见钙华锥、丘、扇、钟乳石等。
钙华又称石灰华，是在地表由岩溶泉、河、湖水沉积形成的大孔隙次生碳酸钙，一般具有多孔隙的海绵状结构，以及薄层壳状、块状构造。钙华的形成是由于岩溶地区的地下水或地表水在适宜的环境下，且往往是在植物作用影响下，导致碳酸钙过饱和而沉积。一些地区的地下热水以温泉的形式出露地表后，由于压力和温度等环境条件的改变，溶解在热水中的某些化学物质沉淀物常在泉口附近形成泉华，其中以CaCO3沉淀物形成的钙华最为常见。
钙华在世界多地都有分布，如美国黄石公园的Mammath温泉、美国内华达州金字塔湖、大苏打湖、加利福尼亚州莫诺湖，英国德比郡马特洛克巴斯、石灰华北码头，克罗地亚普利特维采湖群国家公园，西澳大利亚西南海岸线，南非西北省格鲁特马里科附近，普马兰加省布莱德河峡谷Kadishi Tufa，以及中国四川省黄龙风景名胜区等。在我国西藏自治区和云南省也分布有大量高温温泉形成的。
钙华按照其成因可以分为两大类：一是没有深部CO2来源的条件下，在气候温暖湿润和植被良好的地区，沉积形成的钙华，称之为冷水型钙华(Tufa)；二是有深部CO2来源条件下，由于地质构造等作，沉积形成的钙华，称之为热成因型钙华(Travertine)。
羌塘高原的龙马尔热泉区的“钙华石林”是一个地质特征显著的区域。这些钙华柱的高度可达7米，构成了该地区独特的地质景观。钙华一般为低温地热显示。钙华矿物以方解石最普遍，当结晶速度较快时，才能产出文石型钙华。泉水中离子浓度增加将有利于文石钙华的形成，而碱金属氯化物则不利于文石的形成。高温热泉一般沉淀文石，但如二氧化碳不大量逸出，则仅形成方解石。天然钙华中地区未发现球石。钙藻的活动对钙华的形成也有一定的影响。
钙华的沉积模式包括：泉水、河流障、湖泊以及沼泽钙华沉积。
以CaCO3为主要成分的钙华沉积，是碳酸根溶液系统中多个化学反应动态平衡的综合反映，受到气候、地质地貌、水动力条件和生物等多方面物理化学因素的影响。
气候对钙华的形成速度和形态具有重要的作用，特别是温度对钙华的形成有直接的影响。受局部环境气候的影响,不同的地区钙华沉积模式也不尽相同,特别是温度对钙华的形成有直接的影响。CaCO3结晶是吸热反应,温度升高有利于碳酸钙的沉积。流水在向下流动过程中不断增温,水中CO2的溶解量随着温度的升高而降低,导致CaCO3溶解度降低,过饱和的CaCO3结晶析出形成钙华。
不同的地质地貌特征也控制着钙华的形成。在钙华分布区基岩多为碳酸盐岩类,构造运动和岩溶作用强烈,断裂较发育。这为岩溶水提供了良好的径流通道,而且为钙华的形成提供了物质基础。我国岷山地区出露有大片的碳酸盐岩地层,质纯而层厚,在高山地形和典型的山地气候条件下,发育了独特的高寒岩溶钙华。而在我国北方和贵州省等一些含蒸发岩的碳酸盐岩分布区,其泉水和地表河水中含有较高的硫酸钙,同离子效应也促进了钙华沉积的形成。
水中CO2的分压与大气CO2的分压以及水面大气压强有一定的平衡关系。岩溶地下水中CO2的分压随深度的增加而增大,CO2的溶解量也随着深度的增加而增大。因此,当泉水出露,系统环境压力降低时,CO2逸出,浓度降低,引起水体pH值升高,导致CaCO3溶解度降低,促成CaCO3沉淀析出形成钙华。
钙华沉积的水动力效应主要是水力状态(飞溅或紊流)和水的流速，其原理属于压力效应范畴。大量的事实表明，钙华的沉积多出现在瀑布，急流和裂点地带。
生物在钙华沉积过程中也具有重要的作用。具有普遍性的促进机制是各种水生生物对水体CO2的同化作用，该过程在植物体内则为光合作用。在水流比较缓慢的地方,光合作用活跃时期，短期内CO2的消耗可使水体饱和而发生钙华沉积。
钙华沉积过程中通常有灌草、苔藓植物以及硅藻、蓝藻等的参与。灌草类植物可以通过被动促进过程来影响钙华沉积或者改变水动力条件导致钙华沉积。野外可见钙华附生于树干基部和倒木上,形成钙华圈。苔藓类可以在其表面形成CaCO3结壳。另外苔藓体还可以通过毛管作用输送水体到表面并扩大其CO2散逸面而形成CaCO3沉淀。藻类在钙华沉积形成过程中起着非常重要的生物控制作用。硅藻中一些小型种属依靠胶质管、胶质柄这些粘附结构在小突起、陡坎及障碍物上附生，而后通过光合、粘结、分泌、结壳和捕获等生物岩溶沉积作用，直接在藻体表面进行碳酸钙原位沉积。蓝藻具有和硅藻相似的粘结性结构，可直接附生在岩石上。同时后期形成的硅藻和蓝藻藻席也为其他的生物入侵和生长提供了良好的附着面。生物构架作用是苔藓植物及藻类乃至草丛等植物所共有的一种重要的作用，在此过程中，植物本身作为钙华沉积的重要组分而又同时作为方解石沉积依附的骨架形成疏松多空隙的钙华。同时也有研究表明,植物体内含有的碳酸酐酶(CA)对碳酸盐岩溶解具有一定的催化作用，CA的存在一定程度上影响了碳酸钙的沉积。
由于钙华和石笋的纹层比其他地质记录较为精确，所以利用钙华和石笋的纹层来恢复古气候的变化已经成为当前的热点。
钙华在重建古环境方面有着自己的优点：①分辨率高。钙华沉积速度快，一年可以沉积1～20mm。用钙华进行古环境重建研究可以将分辨率提高到年级变化和季节变化。②灵敏度高。钙华中地区的一水碳酸钠同位素蕴涵的古环境信息直接反映的主要是地表的环境信息变化，比如钙华中的氧同位素反映的古温度可能就是当时地表的温度，而石笋反映的则可能是当地的年均温度。但是作为研究钙华纹层的基础—钙华的沉积及成岩作用长期并未得到重视。