Geologia Cárstica

Sobre Geologia Cárstica

A rocha

Ao se estudar as cavernas, percebe-se claramente que estas formam-se preferencialmente em rochas carbonáticas como o calcário ou o mármore. O calcário é uma rocha bastante comum em todo o mundo e o mármore é formado a partir do calcário pela ação de altas temperaturas e pressões. O calcário foi formado no fundo de mares antigos há milhares ou milhões de anos pelo acúmulo de sucessivas camadas de microcristais de um mineral chamado calcita, composto por carbonato e cálcio (CaCO₃), que encontrava-se dissolvido na água do mar. Assim, o calcário pode ter sido formado diretamente pela precipitação da calcita a partir da água do mar ou pode ter sido formado pelo acúmulo de fragmentos de conchas de animais que retiram o carbonato de cálcio da água para construir suas carapaças.

Esses grãos de calcita e pequenos fragmentos de conchas foram sendo aos poucos compactados sob a pressão das novas camadas depositadas sucessivamente. Durante esta compactação, ocorreu um processo químico de cristalização de calcita entre os grãos, cimentando-os de modo a formarem a rocha compacta e maciça. Finalmente, as forças envolvidas nas movimentações da crosta terrestre elevaram esta rocha expondo-a ao ar, permitindo a ação das águas pluviais e fluviais.

A formação das cavernas

É fácil perceber que uma caverna se forma quando a água “cava” um buraco na rocha. Em parte isso é verdade. Mas, devido às características químicas da calcita, a grande maioria das cavernas se forma por dissolução química do calcário. A calcita é praticamente insolúvel na água pura. Isso significa que se deixarmos que a água pura aja sobre o calcário durante milhares de anos, pouca ou nenhuma dissolução irá ocorrer. Por outro lado, uma pequena adição de ácido a esta água e teremos o poder de dissolução da água sobre o calcário aumentado centenas de vezes. E é isto que faz com que as cavernas existam. A água de chuva ou dos rios dissolve pequenas quantidades de um gás chamado dióxido de carbono (CO₂) formando um ácido conhecido como ácido carbônico. Deste modo, a água torna-se fracamente ácida, como pode ser demonstrado pela reação abaixo:O dióxido de carbono é o produto natural do metabolismo das plantas e por isto está sempre presente na atmosfera terrestre. Como resultado, a água de chuva torna-se levemente ácida ao absorver pequenas quantidades de CO₂ durante seu percurso rumo ao solo. Já no solo, esta água é enriquecida ainda mais com o CO₂ liberado pelo húmus, a matéria orgânica derivada da decomposição de restos de vegetais e pequenos animais.

Sendo a calcita bastante solúvel no ácido carbônico, o calcário será continuamente corroído pelas águas de chuva acidificada. Veja a reação abaixo:Como o bicarbonato de cálcio formado é solúvel, ele será levado pela água. Desta forma, a rocha vai se dissolvendo aos poucos. Uma das características marcantes do calcário é a presença de inúmeras fraturas que servem de “caminho” para a água, facilitando, assim, seu trabalho de penetração na rocha. Uma vez que a água penetre numa fratura, ela iniciará o processo de dissolução das paredes desta fratura, alargando-a lentamente. À medida que esta fenda vai sendo ampliada, mais água pode ser captada, aumentado cada vez mais o poder de dissolução sobre suas paredes. Cria-se então um processo auto-alimentado de dissolução que culminará no aparecimento de um grande vazio e que poderá ser chamado de caverna se for grande o suficiente para permitir a entrada de uma pessoa.

A formação dos espeleotemas

Entretanto, a reação de dissolução apresentada anteriormente pode ser revertida em alguns casos e a água ácida, em vez de dissolver a calcita do calcário, pode recristalizá-la, formando-se assim os espeleotemas. O termo espeleotema tem origem grega e significa depósito mineral. Os depósitos minerais mais conhecidos nas cavernas são as estalactites e as estalagmites. Entretanto existem centenas de outros tipos de espeleotemas formados por processos diversos e, em alguns casos, bastante complexos.

As estalactites se formam quando uma gota de água atinge o teto de uma caverna vindo da superfície através das fraturas do calcário. Se esta gota foi acidificada na superfície pela absorção de CO₂, ela, muito provavelmente, veio dissolvendo o calcário das paredes da fenda e se saturando de bicarbonato de cálcio. Podemos resumir as reações deste processo numa única reação:

Quando a gota atinge o teto da caverna ela nada mais é que uma associação de água, gás carbônico e calcita, num delicado equilíbrio que pode ser rompido a qualquer momento. Como a quantidade de CO₂ presente na atmosfera da caverna tende a ser menor que a quantidade de CO₂ existente na gota, o estado de equilíbrio tenderá a ser desfeito, pois o CO₂ da gota migrará para a atmosfera da caverna. Esse fenômeno ocorre na superfície da gota, onde há o contado com o ar. Após a liberação do gás carbônico, restarão na gota apenas a água e a calcita. Como a calcita é insolúvel em água pura, a calcita se cristalizará formando um anel em volta da gota. Este processo tende a se repetir enquanto houver água penetrando pela fratura da rocha e cada nova gota desenvolverá um novo anel de microcristais de calcita sobre o anterior. Com o passar do tempo, essa sucessão de anéis será vista como uma estalactite. Um maior fluxo de água ou o entupimento deste canal central acarretará no escoamento de água pelas paredes externas da estalactite, conferindo-lhe sua tradicional forma cônica.

Após a gota despencar do teto, o impacto com o chão pode provocar novo desequilíbrio na estabilidade do bicarbonato. Parte do CO₂ restante na gota será retirado para a atmosfera e haverá precipitação de novos cristais de calcita, desta vez sobre o solo da caverna. A sucessão de gotas fará com que apareça um monte formado por calcita denominado estalagmite.

Os espeleotemas podem ser formados por outros processos e por outros minerais diferentes da calcita resultando formas e cores indescritíveis. O tempo de formação dessas obras de arte da natureza pode ser bastante variado, pois dependem de inúmeros fatores como suprimento de água, velocidade de gotejamento, teor de CO₂ dissolvido na água, pureza do calcário, temperatura ambiente, altura do teto, etc.

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