Rasgos de las cuevas de solución
Materiales y rasgos de depósito
Hay tres grandes categorías de materiales sedimentarios que se encuentran en las cuevas: sedimentos clásticos arrastrados por los arroyos e infiltrados desde la superficie; bloques, losas y fragmentos de descomposición derivados del lecho rocoso local; y sedimentos químicos depositados en la cueva por las aguas de percolación. Los sedimentos químicos son los más diversos y son los responsables de la belleza decorativa de muchas cuevas.
El más común de los sedimentos químicos secundarios es la calcita, el carbonato de calcio. También existe una forma menos común de carbonato de calcio, el mineral aragonito. El segundo mineral más común de las cuevas es el yeso, sulfato de calcio dihidratado. También se encuentran ocasionalmente otros minerales de carbonato, sulfato y óxido en las cuevas. Muchos de ellos requieren que la cueva esté asociada a yacimientos minerales o a otros entornos geológicos especiales. Por esta razón, de las más de 200 especies minerales que se conocen en las cuevas, sólo unas 20 se encuentran de forma generalizada.
Los depósitos de minerales de las cuevas se presentan de muchas formas, sus formas están determinadas por si fueron depositados por el goteo, el flujo o la filtración de agua o en charcos de agua estancada. En conjunto, estas formas minerales secundarias se conocen como espeleotemas.
El agua que sale de una junta en el techo de la cueva cuelga durante un tiempo como una gota colgante. Durante este tiempo, una pequeña cantidad de carbonato de calcio se deposita en un anillo donde la gota está en contacto con el techo. A continuación, la gota cae y una nueva gota ocupa su lugar, depositando también un pequeño anillo de carbonato cálcico. De este modo, se forma un espeleotema en forma de carámbano llamado estalactita. Las estalactitas varían en forma, desde finos rasgos pajizos hasta colgantes masivos o formas parecidas a cortinas. Las estalactitas tienen un canal central que lleva el agua desde la junta de alimentación hasta la punta de la estalactita. Cuando las gotas caen al suelo de la cueva, se deposita materia mineral adicional y se forman estalagmitas. Las estalagmitas también adoptan muchas formas, desde delgados mangos de escoba hasta formas de montículos y pagodas. Las estalagmitas están formadas por tapones o capas superpuestas y no tienen un canal central. Las estalactitas pueden crecer tanto que no pueden soportar su propio peso; los fragmentos rotos de grandes estalactitas se encuentran a veces en las cuevas. Las estalagmitas no están tan limitadas y pueden alcanzar alturas de decenas de metros. El agua que fluye a lo largo de las cornisas y baja por las paredes deja tras de sí láminas de calcita, que forman un depósito masivo conocido como piedra de flujo.
Peter Jones/Servicio de Parques Nacionales
Peter Jones/NPS Photo
La mayoría de los depósitos de flowstone están compuestos de calcita, aunque ocasionalmente hay otros minerales. La calcita suele ser muy cristalina, densamente empaquetada, y tiene varios tonos de bronceado, naranja y marrón. Parte del pigmento procede de los óxidos de hierro arrastrados al yacimiento por el agua de infiltración, pero el agente colorante más común son las sustancias húmicas derivadas de los suelos suprayacentes. Las sustancias húmicas son los productos orgánicos de la descomposición de las plantas, que también son responsables del color marrón de algunos suelos y del color parecido a la cerceta de algunas aguas de pantanos y lagos. Los espeleotemas de calcita pueden ser de color blanco puro, pero tienen un aspecto lechoso debido a las numerosas y diminutas inclusiones de agua dentro de la estructura.
La calcita de los espeleotemas procede de la piedra caliza suprayacente, cerca de la interfase roca/suelo. El agua de lluvia que se infiltra a través del suelo absorbe dióxido de carbono del suelo rico en dióxido de carbono y forma una solución diluida de ácido carbónico. Cuando esta agua ácida llega a la base del suelo, reacciona con la calcita del lecho de roca caliza y lleva parte de ella a la solución. El agua sigue su curso descendente a través de estrechas juntas y fracturas en la zona no saturada con poca reacción química adicional. Cuando el agua emerge del techo de la cueva, el dióxido de carbono se pierde en la atmósfera de la cueva y parte del carbonato de calcio se precipita. El agua infiltrada actúa como una bomba de calcita, extrayéndola de la parte superior del lecho rocoso y volviéndola a depositar en la cueva inferior.
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Las cuevas proporcionan un entorno muy estable donde la temperatura y la humedad relativa pueden permanecer constantes durante miles de años. El lento crecimiento de los cristales no se interrumpe, y algunos espeleotemas tienen formas controladas por las fuerzas del crecimiento de los cristales más que por las limitaciones del goteo y el flujo del agua. Los espeleotemas conocidos como helictitas se parecen mucho a las estalactitas, ya que tienen un canal central y crecen en formas tubulares largas. Sin embargo, se retuercen y giran en todas las direcciones y no se guían por la atracción gravitatoria de las gotas de agua colgantes. Otra variedad de espeleotema, la anodita, es un grupo radiante de cristales en forma de aguja. Los antoditos suelen estar compuestos por aragonito, que tiene un hábito diferente (es decir, la forma de los granos de cristal individuales) que la variedad más común de carbonato cálcico, la calcita. En las paredes de las cuevas aparecen formas en forma de perlas o de coral, y en las piscinas de las cuevas se encuentran disposiciones complejas de cristales. Las piscinas de agua saturadas de carbonato cálcico tienen la notable propiedad de rodearse de diques de piedra de borde de calcita precipitada.
El yeso y otros minerales de sulfato más solubles en agua como la epsomita (sulfato de magnesio heptahidratado) y la mirabilita (sulfato de sodio decahidratado) crecen a partir de las aguas de infiltración en cuevas secas. La deposición de los minerales de sulfato se debe a la evaporación de las soluciones portadoras de minerales. Estos minerales se presentan como costras y en forma de masas radiantes y curvadas de cristales fibrosos conocidos como flores de yeso. Debido a su mayor solubilidad, los minerales de sulfato no aparecen o se destruyen en las cuevas húmedas o mojadas.