Depoziční materiály a prvky

V jeskyních se vyskytují tři velké kategorie sedimentárního materiálu: klastické sedimenty přinášené toky a infiltrované z povrchu, bloky, desky a úlomky rozpadu pocházející z místního skalního podloží a chemické sedimenty usazené v jeskyni prosakujícími vodami. Chemické sedimenty jsou nejrozmanitější a jsou zodpovědné za dekorativní krásu mnoha jeskyní.

Nejběžnějším ze sekundárních chemických sedimentů je kalcit, uhličitan vápenatý. Vyskytuje se také méně častá forma uhličitanu vápenatého, minerál aragonit. Druhým nejčastějším jeskynním minerálem je sádrovec, dihydrát síranu vápenatého. V jeskyních se občas vyskytují i další uhličitanové, síranové a oxidové minerály. Mnohé z nich vyžadují, aby jeskyně byla spojena s rudními ložisky nebo s jiným zvláštním geologickým prostředím. Z tohoto důvodu se z více než 200 druhů minerálů, o nichž je známo, že se vyskytují v jeskyních, vyskytuje široce jen asi 20.

Uloženiny jeskynních minerálů se vyskytují v mnoha formách, jejich tvar je dán tím, zda byly uloženy kapající, tekoucí nebo prosakující vodou nebo ve stojatých vodních nádržích. Souhrnně se tyto sekundární formy minerálů označují jako speleotémy.

Voda vystupující ze spáry ve stropě jeskyně visí po určitou dobu jako závěsná kapka. Během této doby se malé množství uhličitanu vápenatého usazuje v prstenci, kde je kapka v kontaktu se stropem. Poté kapka spadne a na její místo se usadí nová kapka, která rovněž vytvoří malý prstenec uhličitanu vápenatého. Tímto způsobem vzniká ledovcový speleotém zvaný stalaktit. Krápníky mají různý tvar, od tenkých slámovitých útvarů až po mohutné přívěsky nebo draperie. Krápníky mají centrální kanálek, který odvádí vodu z přívodní spáry do špičky krápníku. Když kapky dopadají na dno jeskyně, usazují se další minerální látky a vytvářejí se stalagmity. Stalagmity také nabývají mnoha podob, od štíhlých násad na košťata až po mohylové a pagodovité tvary. Stalagmity se skládají z navrstvených čepiček nebo vrstev a nemají centrální kanál. Stalaktity mohou dorůstat takových rozměrů, že neudrží vlastní váhu; rozbité úlomky velkých stalaktitů se někdy nacházejí v jeskyních. Stalagmity nejsou tak omezené a mohou dosahovat výšky desítek metrů. Voda tekoucí po římsách a po stěnách za sebou zanechává pláty kalcitu, které vytvářejí mohutné ložisko známé jako výtokový kámen.

Většina nalezišť flowstone je tvořena kalcitem, i když občas jsou přítomny i jiné minerály. Kalcit je obvykle hrubě krystalický, hustě uložený a zbarvený do různých odstínů hnědé, oranžové a hnědé. Část pigmentu pochází z oxidů železa, které do ložiska přináší prosakující voda, ale častějším barvivem jsou huminové látky pocházející z nadložních půd. Huminové látky jsou organické produkty rozkladu rostlin, které jsou také zodpovědné za hnědé zbarvení některých půd a za čajovou barvu některých bažin a jezerních vod. Kalcitové speleotémy mohou být čistě bílé, ale vypadají mléčně, protože ve struktuře je mnoho drobných inkluzí vody.

Kalcit ve speleotémech pochází z nadložních vápenců v blízkosti rozhraní skalního podloží a půdy. Dešťová voda pronikající půdou absorbuje oxid uhličitý z půdy bohaté na oxid uhličitý a vytváří zředěný roztok kyseliny uhličité. Když tato kyselá voda dosáhne báze půdy, reaguje s kalcitem ve vápencovém podloží a přebírá část kyseliny do roztoku. Voda pokračuje v sestupu úzkými spárami a zlomy v nenasycené zóně bez dalších chemických reakcí. Když voda vystupuje ze stropu jeskyně, oxid uhličitý se ztrácí do jeskynní atmosféry a část uhličitanu vápenatého se vysráží. Infiltrující voda působí jako kalcitová pumpa, která jej odebírá z horní části skalního podloží a znovu jej ukládá v jeskyni pod ním.

Jeskyně poskytují velmi stabilní prostředí, kde teplota a relativní vlhkost mohou zůstat konstantní po tisíce let. Pomalý růst krystalů není přerušován a některé speleotémy mají tvary řízené spíše silami růstu krystalů než omezeními kapající a tekoucí vody. Speleotémy známé jako heliktity se podobají krápníkům v tom, že mají centrální kanál a rostou v dlouhých trubkovitých formách. Kroutí se však a otáčejí všemi směry a nejsou řízeny gravitační silou přívěskových kapek vody. Další odrůda speleotém, antodit, je paprsčitý shluk jehlicovitých krystalů. Antodity jsou obvykle složeny z aragonitu, který má jiný habitus (tj. tvar jednotlivých krystalových zrn) než běžnější odrůda uhličitanu vápenatého, kalcit. Na stěnách jeskyní se vyskytují vrstevnaté korálkovité nebo korálům podobné formy a v jeskynních jezírkách se vyskytují složitá uspořádání krystalů. Jezírka nasycená uhličitanem vápenatým mají tu pozoruhodnou vlastnost, že se obklopují okrajovými kamennými hrázemi z vysráženého kalcitu.

Gypsum a další ve vodě rozpustnější síranové minerály, jako je epsomit (heptahydrát síranu hořečnatého) a mirabilit (dekahydrát síranu sodného), vyrůstají z průsakových vod v suchých jeskyních. K usazování síranových minerálů dochází v důsledku odpařování minerálních roztoků. Tyto minerály se vyskytují ve formě krust a v podobě paprsčitých, zakřivených mas vláknitých krystalů známých jako sádrovcové květy. Vzhledem ke své vyšší rozpustnosti se síranové minerály ve vlhkých nebo mokrých jeskyních buď nevyskytují, nebo jsou zničeny.

.