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Formação das Cavernas

As maiores e mais belas cavernas são formadas em rochas solúveis, especialmente as carbonáticas como os calcários, formados principalmente de carbonato de cálcio (CaCO3). Os calcários são rochas sedimentares que se depositaram nos fundos dos mares há mais de 500 milhões de anos, num processo lento foram depositados em camadas separadas por planos de acamamento e em graus diferentes de pureza e as vezes intercalados com argila.

Existem cavernas em outros tipos de rochas como quartzitos, arenitos e granitos, mas que não são tão atraentes quanto as calcárias. As rochas sofreram a ação de altas pressões e temperaturas e se recristalizaram em calcário metamórfico, movimentos tectônicos as fizeram emergir do fundo dos mares e se tornar montanhas e erosões e corrosões modelaram o relevo.

Quando um rio penetra na terra denomina-se sumidouro e quando surge dela, denomina-se ressurgência. As dolinas são depressões, mais ou menos circulares mais largas que profundas, na superfície, ocasionadas geralmente por pontos de maior captação de água ou pelo desmoronamento do teto de uma caverna.

O relevo caracterizado principalmente por drenagem subterrânea, cavernas, sumidouros e ressurgências, vales, cannyons, dolinas e lapiás recebe o nome de carste. Na maioria das vezes o calcário é recoberto por uma vegetação exuberante, como no Vale do Ribeira em São Paulo e se evidencia por afloramentos da rocha, na forma de lapiás, que são rochas calcárias que sofreram corrosão por parte das águas, exibindo formas reentrantes e furos de todo tipo.

As cavernas se originam, basicamente, da ação e circulação da água sobre as rochas, através de reações químicas de corrosão e da erosão. As águas das chuvas absorvem gás carbônico da atmosfera e principalmente do solo tornando-se ácidas (ácido carbônico H2CO3). Essas águas penetram pelas fendas e fraturas das rochas dissolvendo-a, abrindo condutos e galerias. Esses processos são naturalmente muito lentos, a água vai obedecendo a lei da gravidade, percorrendo milímetros em séculos.

Em regiões tropicais como no Brasil é ainda mais intenso o processo de formação de cavernas, os ácidos encontrados no solo têm um papel muito importante nesse processo, aliado às constantes chuvas que inundam os vales e montanhas. Milênios depois esses condutos alargados permitem a passagem de mais água tornando o processo mais acelerado.

Ai a erosão começa a aparecer, mais tarde as galerias começam a ser preenchidas também por ar, o rio toma a aparência de um rio do exterior, intensificando o processo de erosão. É neste momento que começam os depósitos de minerais, os espeleotemas, como as estalactites e estalagmites.

O contínuo alargamento das galerias pode ocasionar desmoronamentos das paredes e tetos, processo conhecido como incasão, aumentando os espaços internos. Pode haver um rebaixamento do nível dos rios, desenvolvendo diferentes níveis na caverna.

As cavernas são classificadas, basicamente, em grutas, predominantemente horizontais e abismos, predominantemente verticais. Elas apresentam, normalmente, os mais variados tipos de acidentes, como tetos baixos, galerias altas, trechos alagados, desmoronamentos, salões amplos etc.

Num determinado momento os rios podem deixar de correr por certas galerias ou cavernas, os espeleotemas tomam todo ou quase todo o espaço interno da caverna, ou elas são preenchidas por sedimentos, a caverna entra então na sua fase final de existência, pelo menos até a que a água volte a correr por suas galerias retomando o processo que tende a arrasar toda a rocha calcária.

Fonte: www.pousadadoquiririm.com.br

FORMAÇÃO DE CAVERNAS

Em certas regiões, o sub-solo compõe-se de rochas calcárias, podendo ocorrer infiltrações da água das chuvas, que penetra nos corpos rochosos, causando a sua dissolução na forma de bicarbonato de cálcio. Ao se introduzir por juntas e poros dessas rochas, a água vai alargando os vazios, abrindo canais e, às vezes, cavando grandes espaços ocos (cavernas). Tais cavernas apersentam-se sob a forma de corredores e salões subterrâneos, alguns de grande extensão. No caso de o teto dessas cavernas desabar, há o afundamento do terreno sobrejacente e a formação de depressões afuniladas que são chamadas "dolinas". Eventualmente as depressões acumulam água, dando origem a lagoas mais ou menos circulares. Já os desabamentos em áreas habitadas provocam a destruição de edifícios de vias públicas, como já aconteceu, na década de 80, em cidade da Grande São Paulo.

Nas cavernas calcárias, ocorre a infiltração das águas superficiais ou de lençóis de água subterrânea, carregadas de bicarbonato de cálcio, que afloram no teto, de onde gotejam. Tais gotas, ao serem expostas ao ar, perdem o gás carbônico dissolvido; assim, o bicarbonato de cálcio volta a forma de carbonato, que por ser insolúvel, precipita-se, formando cristais de calcita. No decorrer dos tempos, esses cristais fundem-se em grandes massas pendentes do teto das cavernas; trata-se das estalacitas, que assumem as mais variadas formas ( colunas, cortinas, tubas de órgão, figuras de animais, etc.). Por processo semelhante, as gotas de água carregadas de bicarbonato que caem no solo formam as estalagmitas. São essas formações que dão extraordinária beleza às grutas calcárias, transformando-as em atrações turísticas. Em condições especiais, os cristais de calcita precipitam-se dentro de poças d'água, originando espetaculares estruturas globulares chamadas "pérolas das cavernas".

As águas de infiltração que geram as cavernas calcárias podem ser drenadas por cursos d'água subterrâneos, que eventualmente afloram nas proximidades dessas formações geológicas. É de se esperar que o interior das cavernas contenha ar com um alto teor de gás carbônico, que se acumula nas partes baixas ( o CO2 é mais denso que o ar), especialmente junto ao solo. Esse fato representa um perigo para os exploradores de cavernas e, em alguns casos, chega a impedir a entrada de pequenos animais, que são sufocados por estarem com as narinas mergulhadas no gás carbônico acumulado próximo ao solo.

Um exemplo desse tipo de fenômeno é a Gruta do Cão, localizada na Itália.

Há cavernas calcárias em muitas regiões do Brasil, sendo mais famosas as da região da Lagoa Santa, em Minas Gerais: Lapinha, Maquiné, Lapa Nova, Lapa Vermelha e São João del Rei ( a Lagoa Santa, por sua vez, que tem forma circular, resultou do desabamento do teto de uma caverna, formando uma dolina que foi preenchida por águas subterrâneas). Também bastante conhecidas, as formações do Vale do Ribeira de Iguape, em São Paulo, constituem o maior conjunto decavernas calcárias no país; entre elas destaca-se a Caverna do Diabo, ponto turístico da região. Existem cavernas deste tipo em outras regiões do Brasil, como a que abriga o Santuário do Bom Jesus da Lapa, na Bahia, e as do vale do Rio Salitre, no estado do Ceará. No âmbito mundial, as mais famosas são as enormes Cavernas de Carlsbad, localizadas no sudoeste do estado do Novo México, nos Estados Unidos.

Fonte: educar.sc.usp.br

FORMAÇÃO DE CAVERNAS

A corrosão, erosão, dissolução, transporte, desmoronamento de rocha, geram o desenvolvimento da caverna. Porém, processo contínuo ocorre aos nossos olhos. Inúmeros materiais continuamente se modificam principalmente no solo da caverna, vindos, tanto do meio interno como externo; internamente, as argilas provenientes da dissolução do calcário e blocos desmoronados e externamente, lama, argila, areia, água, folhas, raízes, restos vegetais, animais e detritos, em geral, vão fazendo parte do solo da caverna, principalmente, se esta for submetida a variações de cheias do rios, dando um aspecto dinâmico ao interior aparentemente estático da caverna.

Os espeleotemas (espeleo=caverna; thema=depósito), por sua vez, são depósitos de minerais em cavernas formadas basicamente por processos químicos de dissolução e precipitação, o que lhes dá, via de regra, caráter mais permanente ou mesmo estrutural. De forma geral e simplificada, os espeleotemas tem sua origem no meio externo e superior da caverna. A água, combinada com o gás carbônico da atmosfera e do solo, forma o ácido carbônico que penetra no solo e atinge a rocha calcária, penetrando nela por seus orifícios naturais, provocando uma reação química de dissolução do carbonato de cálcio, formando o bicarbonato de cálcio, que após atravessar todo o teto da caverna, emerge em seu teto.

A gota desta solução aquosa fica pendurada no teto até que atinja volume e peso suficiente para vencer a tensão superficial e cair. Nesse período, já no espaço da caverna, aquela solução é submetida a condições ambientais muito diferentes das anteriores, quando percorria sob pressão as estreitas fraturas da rocha. Essas mudanças de condições (maior ventilação, alteração de temperatura e PH, menor pressão de CO, umidade do ar), gera o desequilíbrio químico da solução pela liberação do gás carbônico no ambiente da caverna com a conseqüente precipitação de parte do bicarbonato dissolvido. Formam-se assim, na superfície da gota, área de maior desequilíbrio, os primeiros cristais de calcita (carbonato de cálcio) que, ordenando-se ao longo do contato da água com o teto, dão origem a um anel cristalino, o que servirá de base para a futura estalactite. Gota após gota, o processo tem continuidade, formando-se uma estrutura que cresce no sentido descendente. A gota ao cair, ainda carrega consigo bicarbonato em solução, o qual vai sendo depositado, em capas sucessivas, no piso logo abaixo, formando uma nova estrutura. A estrutura formada no teto, mais comumente, é tubular e oca, denominada de estalactite, e a formada no solo é uma estalagmite, entretanto, dependendo das condições físico-química-climática (umidade do ar, temperatura do ambiente, PH, saturação, ventilação, pressão do CO2, volume de vazão de água, temperatura da água, inclinação da parede, outros minerais presentes na precipitação) da caverna, tais espeleotemas poderão, entretanto, assumir outras formas e outras propriedades que serão descritas mais adiante.

1. Acidulação da água (formação do ácido carbônico):

2. Dissolução da rocha pelo ácido carbônico:

3. A inversão da equação com a precipitação da calcita:

Pequenas mudanças poderão ocorrer nesta reação química, caso a rocha atacada não seja carbonática.

Em cavernas calcárias, predominam os minerais de cálcio, como a calcita, aragonita e gipsita.

Calcita (carbonato de cálcio trigonal) - é um mineral branco ou transparente quando puro, que se cristaliza no sistema romboédrico ou trigonal, sendo o mineral mais freqüente e que mais tipos de espeleotemas formam dentro da caverna.

Aragonita (carbonato de cálcio ortorrômbico) - é um polimorfo da calcita, diferindo dela na forma de cristalização ortorrômbica. Mais solúvel que a calcita, a aragonita apresenta maior dificuldade de precipitação, sendo, portanto, menos freqüente. Espeleotemas formados de aragonita sob certas condições, podem-se transmudar em calcita. As formas criadas pela aragonita costumam ser mais delicadas e finas.

Gipsita (sulfato de cálcio) - menos freqüente que as duas anteriores, apresenta-se, normalmente, em forma de flores, crostas delgadas, agulhas ou cristais alongados e retorcidos ou, amontoados irregulares de cristais finíssimos e transparentes, muitas vezes brilhantes e fluorescentes. É formada, provavelmente, por dissolução e transporte de gesso que ocorre como integrante do calcário ou por oxidação da pirita (S2Fe).

Outros minérios se apresentam em cavernas brasileiras, como a sílica, opala, calcedônia, quartzo e elementos como ferro, cobre e manganês.

Apesar da coloração branca ser formada pela calcita, aragonita, gipsita, sílica, quartzo, outras cores poderão surgir nas precipitações dos espeleotemas, quer seja por tingimento depositado entre os cristais ou recobrindo a superfície da peça, ou, a substituição do íon cálcio por outro, como o cobre, na própria estrutura cristalina do carbono. Como exemplo, citamos o óxido de ferro - que produz coloração de tons que vão do laranja ao vermelho; óxido de manganês - que vão do azul ao negro; cobre - dando cor azulada; malaquita - azul-esverdeada; níquel - amarelo ou verde. No Brasil, já se identificaram cerca de 20 minerais em cavernas.

Conforme visto no exemplo, na formação estalactite-estalagmite-coluna, todo o processo de precipitação da calcita está apoiado no mecanismo de gotejamento. Porém, como também já vimos anteriormente, a partir da eclosão da gota no teto da caverna, uma série de variáveis pode alterar o sistema de precipitação e deposição do minério, fazendo com que além do gotejamento gravitacional, possa ocorrer, também, outras formas como: escorrimento - linear ou laminar, o borrifamento, a exudação, a precipitação em meio líquido, a floculação e outros -, o quê se traduzirá na formação de espeleotemas de formas e aspectos diferentes.

A título de exemplo, poderemos considerar algumas variantes:

• Se o fluxo de água que pinga pelo teto da caverna for grande, teremos menor deposição no teto e maior no solo, o que implica em pouco estalactite e mais estalagmite, ou, escorrimento no solo;
• Se o teto for inclinado, a gota, em vez de pingar, poderá escorrer pela superfície inclinada, formando uma cortina;

• Se o fluxo de água for muito baixo e o nível de evaporação alto, a precipitação poderá ocorrer contra a gravidade, formando helictites ou heligmites;
• Se a precipitação ocorrer dentro de um volume líquido, poderá se formar travertinos, pérolas, vulcões.