Lerakódási anyagok és jellegzetességek

A barlangokban található üledékes anyagoknak három nagy kategóriája van: a patakok által behordott és a felszínről beszivárgó klasztikus üledékek; a helyi alapkőzetből származó tömbök, lemezek és bomlástöredékek; valamint a beszivárgó vizek által a barlangban lerakódott kémiai üledékek. A kémiai üledékek a legváltozatosabbak, és sok barlang díszítő szépségéért felelősek.

A másodlagos kémiai üledékek közül a leggyakoribb a kalcit, a kalcium-karbonát. Előfordul a kalcium-karbonátnak egy ritkább formája is, az aragonit nevű ásvány. A második leggyakoribb barlangi ásvány a gipsz, a kalcium-szulfát-dihidrát. Más karbonát-, szulfát- és oxidásványok is előfordulnak alkalmanként a barlangokban. Ezek közül sokhoz az szükséges, hogy a barlang érclelőhelyekkel vagy más különleges geológiai környezettel álljon kapcsolatban. Emiatt a barlangokban előforduló több mint 200 ismert ásványfajból csak körülbelül 20 található meg széles körben.

A barlangi ásványok lerakódásai sokféle formában fordulnak elő, formájukat az határozza meg, hogy csepegő, folyó vagy szivárgó vízből, illetve álló víztócsákban rakódtak le. Ezeket a másodlagos ásványi formákat együttesen szpeleotémáknak nevezik.

A barlang mennyezetének egy illesztéséből kilépő víz egy ideig függő cseppként lóg. Ez idő alatt kis mennyiségű kalcium-karbonát rakódik le egy gyűrűben, ahol a csepp érintkezik a mennyezettel. Ezután a csepp leesik, és egy új csepp veszi át a helyét, amely szintén lerak egy kis kalcium-karbonátgyűrűt. Ily módon egy cseppkőnek nevezett, jégcsapszerű cseppkőképződmény épül fel. A cseppkövek alakja a vékony szalmaszerű vonásoktól a masszív függőkig vagy drapéria-szerű formákig terjed. A cseppköveknek van egy központi csatornájuk, amely a vizet a tápcsatornából a cseppkőcsúcsba szállítja. Amikor a cseppek a barlang padlójára hullanak, további ásványi anyagok rakódnak le, és cseppkövek épülnek fel. A cseppkövek is sokféle formát öltenek, a karcsú seprűnyéltől a halom- és pagodaszerű formákig. A sztalagmitok egymásra helyezett sapkákból vagy rétegekből állnak, és nincs központi járatuk. A cseppkövek olyan nagyra nőhetnek, hogy saját súlyukat nem tudják megtartani; a nagy cseppkövek törött darabjai néha megtalálhatók a barlangokban. A cseppkövek nem ilyen korlátozottak, és több tíz méteres magasságot is elérhetnek. A párkányok mentén és a falakon lefelé áramló víz kalcitlapokat hagy maga után, amelyek masszív lerakódást alkotnak, amelyet folyókőnek neveznek.

A legtöbb folyókő lerakódás kalcitból áll, bár esetenként más ásványok is előfordulnak. A kalcit általában durva kristályos, sűrűn tömörített, és a barnásbarna, narancssárga és barna különböző árnyalataiban színeződik. A színezőanyag egy része a szivárgó víz által a lelőhelyre szállított vas-oxidokból származik, de a leggyakoribb színezőanyag a felszín feletti talajból származó humuszos anyagok. A humuszos anyagok a növényi bomlás szerves termékei, amelyek egyes talajok barna színéért és egyes mocsarak és tavak vizének teaszínű színéért is felelősek. A kalcit szpeleotémák lehetnek tisztán fehérek, de a szerkezetben lévő sok apró vizes zárvány miatt tejszerűnek tűnnek.

A szpeleotémákban lévő kalcit a fedő mészkőből származik az alapkőzet-talaj határfelület közelében. A talajon keresztül beszivárgó esővíz szén-dioxidot vesz fel a szén-dioxidban gazdag talajból, és szénsav híg oldatát képezi. Amikor ez a savas víz eléri a talaj alját, reakcióba lép a mészkő alapkőzetben lévő kalcittal, és egy részét oldatba viszi. A víz folytatja lefelé vezető útját a telítetlen zóna keskeny hézagain és törésein keresztül, kevés további kémiai reakcióval. Amikor a víz kilép a barlang tetejéből, a szén-dioxid a barlang légkörébe kerül, és a kalcium-karbonát egy része kicsapódik. A beszivárgó víz kalcitszivattyúként működik, eltávolítja azt az alapkőzet tetejéről, és újra lerakja az alatta lévő barlangban.

A barlangok nagyon stabil környezetet biztosítanak, ahol a hőmérséklet és a relatív páratartalom évezredekig állandó maradhat. A kristályok lassú növekedése nem szakad meg, és egyes barlangok alakját inkább a kristályok növekedésének erői, mint a csepegő és áramló víz kényszere szabályozza. A heliktitként ismert szpeleotémák nagyban hasonlítanak a cseppkövekhez, mivel egy központi csatornával rendelkeznek, és hosszú cső alakban nőnek. Ezek azonban minden irányba csavarodnak és fordulnak, és nem a függő vízcseppek gravitációs vonzása irányítja őket. A szpeleotémák egy másik fajtája, az antodit, tűszerű kristályok sugárirányú halmaza. Az antoditok általában aragonitból állnak, amelynek más a habitusa (azaz az egyes kristályszemcsék alakja), mint a kalcium-karbonát elterjedtebb fajtájának, a kalcitnak. A barlangfalakon réteges gyöngy- vagy korallszerű formák fordulnak elő, a barlangi medencékben pedig kristályok összetett elrendeződései találhatók. A kalcium-karbonáttal telített víztócsáknak megvan az a figyelemre méltó tulajdonságuk, hogy kicsapódott kalcitból álló peremkőgátakkal veszik körül magukat.

A gipsz és más, vízben jobban oldódó szulfátásványok, mint az epsomit (magnézium-szulfát-heptahidrát) és a mirabilit (nátrium-szulfát-decahidrát) a száraz barlangok szivárgó vizéből nőnek. A szulfátásványok lerakódása az ásványokat tartalmazó oldatok elpárolgásának köszönhető. Ezek az ásványok kéregként és sugárirányú, görbülő, szálas kristályok tömegei, az úgynevezett gipszvirágok formájában fordulnak elő. Nagyobb oldhatóságuk miatt a szulfátásványok vagy nem fordulnak elő, vagy elpusztulnak a nedves vagy nedves barlangokban.