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.