Materiale și caracteristici de depunere

Există trei mari categorii de materiale sedimentare care se găsesc în peșteri: sedimente clastice transportate de râuri și infiltrate de la suprafață; blocuri, plăci și fragmente de descompunere derivate din roca de bază locală; și sedimente chimice depuse în peșteră de apele de percolație. Sedimentele chimice sunt cele mai diverse și sunt responsabile de frumusețea decorativă a multor peșteri.

Cel mai comun dintre sedimentele chimice secundare este calcita, carbonatul de calciu. Există, de asemenea, o formă mai puțin comună de carbonat de calciu, mineralul aragonit. Al doilea cel mai comun mineral de peșteră este gipsul, sulfat de calciu dihidrat. În peșteri se găsesc ocazional și alte minerale de carbonat, sulfat și oxizi. Multe dintre acestea presupun ca peștera să fie asociată cu depozite de minereuri sau cu alte medii geologice speciale. Din acest motiv, din cele peste 200 de specii de minerale cunoscute ca fiind prezente în peșteri, doar aproximativ 20 se găsesc pe scară largă.

Depozitele de minerale din peșteri apar în multe forme, formele lor fiind determinate de faptul că au fost depuse prin picurare, curgere sau infiltrare de apă sau în bălți de apă stătătoare. În mod colectiv, aceste forme minerale secundare sunt cunoscute sub numele de speleoame.

Apa care iese dintr-o îmbinare din tavanul peșterii atârnă pentru o vreme ca o picătură suspendată. În acest timp, o cantitate mică de carbonat de calciu se depune într-un inel în care picătura este în contact cu tavanul. Apoi, picătura cade și o nouă picătură îi ia locul, depunând, de asemenea, un mic inel de carbonat de calciu. În acest fel, se construiește un speleotem asemănător unui ghețar, numit stalactită. Forma stalactitelor variază de la trăsături subțiri asemănătoare paielor până la pandantive masive sau forme asemănătoare draperiilor. Stalactitele au un canal central care transportă apa de la îmbinarea de alimentare până la vârful stalactitei. Când picăturile cad pe podeaua peșterii, se depun materii minerale suplimentare și se formează stalagmitele. Stalagmitele iau, de asemenea, mai multe forme, de la mături subțiri până la forme asemănătoare unor movile și pagode. Stalagmitele sunt formate din capace sau straturi suprapuse și nu au un canal central. Stalactitele pot crește atât de mari încât nu-și pot susține propria greutate; fragmentele sparte ale stalactitelor mari se găsesc uneori în peșteri. Stalagmitele nu sunt atât de restrânse și pot atinge înălțimi de zeci de metri. Apa care curge de-a lungul cornișelor și pe pereți lasă în urmă foițe de calcit, care formează un depozit masiv cunoscut sub numele de flowstone.

Cele mai multe depozite de flowstone sunt compuse din calcite, deși ocazional sunt prezente și alte minerale. Calcitul este, de obicei, grosier cristalin, dens împachetat și colorat în diferite nuanțe de cafeniu, portocaliu și maro. O parte din pigment provine de la oxizi de fier transportați în zăcământ de apa de infiltrare, dar cel mai frecvent agent de colorare este reprezentat de substanțele humice derivate din solurile suprapuse. Substanțele humice sunt produse organice ale descompunerii plantelor, care sunt, de asemenea, responsabile de culoarea brună a unor soluri și de culoarea asemănătoare cu cea a ceaiului a unor ape de mlaștină și lacuri. Speleotemele de calcit pot fi de un alb pur, dar par lăptoase din cauza numeroaselor incluziuni minuscule de apă din interiorul structurii.

Calciul din speleoteme este derivat din calcarul suprapus, în apropierea interfeței dintre roca de bază și sol. Apa de ploaie care se infiltrează prin sol absoarbe dioxidul de carbon din solul bogat în dioxid de carbon și formează o soluție diluată de acid carbonic. Când această apă acidă ajunge la baza solului, reacționează cu calcitul din roca calcaroasă și ia o parte din ea în soluție. Apa își continuă cursul descendent prin rosturile și fracturile înguste din zona nesaturată, fără prea multe alte reacții chimice. Când apa iese din acoperișul peșterii, dioxidul de carbon se pierde în atmosfera peșterii și o parte din carbonatul de calciu este precipitat. Apa care se infiltrează acționează ca o pompă de calcit, eliminându-l din partea superioară a rocii de bază și redepunându-l în peștera de dedesubt.

Cavernele oferă un mediu foarte stabil în care temperatura și umiditatea relativă pot rămâne constante timp de mii de ani. Creșterea lentă a cristalelor nu este întreruptă, iar unele speleoame au forme controlate de forțele de creștere a cristalelor, mai degrabă decât de constrângerile cauzate de picurarea și curgerea apei. Speleotemele cunoscute sub numele de helictite se aseamănă foarte mult cu stalactitele prin faptul că au un canal central și cresc în forme tubulare lungi. Cu toate acestea, ele se răsucesc și se rotesc în toate direcțiile și nu sunt ghidate de atracția gravitațională a picăturilor de apă suspendate. O altă varietate de speleotemă, antodita, este un grup radiant de cristale sub formă de ace. Antoditele sunt de obicei compuse din aragonit, care are un obicei diferit (adică forma boabelor individuale de cristale) față de varietatea mai comună de carbonat de calciu, calcitul. Pe pereții peșterilor peșterilor apar forme de mărgele stratificate sau forme asemănătoare coralilor, iar în bazinele peșterilor se găsesc aranjamente complexe de cristale. Bazinele de apă saturate cu carbonat de calciu au proprietatea remarcabilă de a se înconjura cu baraje de calcite precipitat.

Gipsul și alte minerale de sulfat mai solubile în apă, cum ar fi epsomitul (heptahidrat de sulfat de magneziu) și mirabilitul (decahidrat de sulfat de sodiu) cresc din apele de infiltrare din peșterile uscate. Depunerea mineralelor de sulfat se datorează evaporării soluțiilor purtătoare de minerale. Aceste minerale apar sub formă de cruste și sub formă de mase de cristale fibroase radiante, curbate, cunoscute sub numele de flori de gips. Din cauza solubilității lor mai mari, mineralele de sulfat fie nu apar, fie sunt distruse în peșterile umede sau umede.

.