Nhũ đá hay thạch nhũ đựơc hình thành do cặn của nước nhỏ giọt đọng lại trải qua hàng trăm, nghìn năm. Nó là khoáng vật hang động thứ sinh treo trên trần hay tường của các hang động.
Nhũ đá được tạo thành từ CaCO3 và các khoáng chất khác kết tụ từ dung dịch nước khoáng. Đá vôi là đá chứa cacbonat canxi bị hoà tan trong nước có chứa khí cacbonic tạo thành dung dịch CaHCO3. Phương trình phản ứng như sau:
-
- CaCO3(r) + H2O(l) + CO2(kh) → Ca(HCO3)2(dd)
Dung dịch này chảy qua kẽ đá cho đến khi gặp vách đá hay trần đá và
nhỏ giọt xuống. Khi dung dịch tiếp xúc với không khí, phản ứng hoá học
tạo thành nhũ đá như sau:
-
- Ca(HCO3)2(dd) → CaCO3(r) + H2O(l) + CO2(dd)
-
Nhũ đá "lớn" lên với tốc độ 0,13 mm một năm. Các
nhũ đá "lớn" nhanh nhất là những nơi có dòng nước dồi dào canxi
cacbonat và khí cacbonic, tốc độ lớn có thể đạt 3 mm mỗi năm.
Mọi nhũ đá đều bắt đầu với một giọt nước chứa đầy khoáng chất. Khi
giọt nước này rơi xuống, nó để lại phía sau một vòng mỏng nhất chứa canxit.
Mỗi giọt tiếp theo được hình thành và rơi xuống đều ngưng tụ một vòng
canxit khác. Cuối cùng, các vòng này tạo thành một ống rỗng rất hẹp gọi là nhũ đá "cọng rơm xô đa ".
Các cọng rơm xô đa có thể mọc ra rất dài, nhưng lại rất dễ gãy.
Nếu chúng bị bịt lại bởi mảnh vụn, nước bắt đầu chảy ở mặt ngoài, ngưng
tụ nhiều canxit hơn và tạo thành nhũ đá hình nón quen thuộc hơn. Cùng
các giọt nước này rơi xuống từ đầu của nhũ đá ngưng tụ nhiều canxit hơn
trên nền phía dưới, cuối cùng tạo thành măng đá
thuôn tròn hay hình nón. Không giống như nhũ đá, các măng đá không bao
giờ bắt đầu như là một "cọng rơm xô đa" rỗng. Khi có đủ thời gian, các
dạng hình thành này có thể gặp nhau và hợp nhất để tạo thành các cột đá.
Nhũ đá cũng có thể hình thành trong các ống dung nham, mặc dù cơ chế hình thành của nó đủ khác biệt.