PETAR Cavernas e Aventuras: junho 2012

COMO SE FORMAM AS CAVERNAS
Apesar da aparente estabilidade, as cavernas apresentam processo dinâmico e contínuo de transformação. Sofrem modificações em suas estruturas, devido a processo físico e químico que ocorrem nas rochas em que se formam.
A água é essencial para a formação das cavernas. É ela que provoca a dissolução da rocha.
O tipo de relevo onde as cavernas se formam é chamado de cárstico. Nesse relevo ocorrem outras formações: lapiás - sulcos na rocha que têm a aparência de lâminas; dolinas - depressões arredondadas que funcionam como coletoras de águas, conduzindo-as das cavernas até o lençol freático; uvalas - duas ou mais dolinas que se fundem e se alargam, apresentando contorno sinuoso; torres; arcos de pedra e paredões calcários.
No relevo cárstico encontramos ainda sumidouro e as ressurgência - locais onde o rio penetra na rocha e aflora novamente.
As cavernas são formadas principalmente nas rochas calcárias. Essas rochas são sedimentares e a maioria delas é de origem marinha. A água infiltra-se nas fissuras microscópicas da rocha e graça aos ácidos que carrega, inicia o trabalho químico de dissolução. Em regiões onde há mais chuvas, o desenvolvimento de cavernas é favorecido. Em regiões de clima desértico, as cavernas e as outras formações de relevo cárstico são mais raras.

PETAR - Caverna Temimina

PETAR - Paredão de calcário - Trilha Temimina

As cavernas não se formam exclusivamente nas rochas calcárias. Bem mais raras, também existem cavernas em arenito, mármore, granito e até no gelo. As cavernas em arenito são as segundas mais frequentes.
O arenito é uma rocha sedimentar, que se forma por partículas produzidas pela erosão e transportadas por rios que se depositam em um determinado local. Com o passar do tempo, essas partículas se compactam, dando origem à rocha. O principal componente do arenito é a sílica.
A sílica também sofre dissolução por ácidos, porém é muito mais resistente do que o calcário. Assim, pequenas fissuras são alargadas pela ação mecânica da água, ampliando os condutos. Dessa forma, as cavernas de arenito são resultantes de erosão, enquanto que as calcárias vêm da dissolução pelos ácidos.

O gás carbônico (CO²) é o agente responsável pelo aparecimento de ácidos na água. Além de estar na atmosfera, ele é liberado por meio da respiração dos micro-organismos decompositores que vivem no solo. A água, ao "lavar" o solo, é enriquecida com esse gás e se torna mais ácida. Os solos de florestas, que apresentam intensa decomposição orgânica, contêm grande quantidade de CO², que favorece a dissolução do calcário.
O processo de ampliação das microfissuras das rochas ocorre devido a uma reação entre CO² e água (H²O), formando a ácido carbônico (H²CO³). Este, por sua vez, reage com o carbonato de cálcio (CªCO³), o principal componente das rochas calcárias. Essa reação libera o bicarbonato de cálcio (Cª(HCO³)²) que, sendo solúvel, é transportado pela água. Assim, as fissuras são ampliadas.
Para que uma caverna se forma, é necessário que a rocha calcária tenha grande espessura, com fissuras e fraturas que permitam a passagem da água. Essa água deve estar acima do nível do mar e do lençol freático, de forma que, graças à força da gravidade, ela possa circular.
Em seu curso, a água atravessa as partes da rocha que são mais facilmente dissolvidas pela ação do ácido carbônico. Em função disso, formam-se também condutos laterias e inferiores - galerias - que dão à caverna a aparência do interior de um formigueiro.

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Quando ocorrem desmoronamentos, formam-se os grandes salões. Durante a evolução da caverna, os condutos podem ser obstruídos por sedimento trazidos do exterior ou por ornamentações chamadas de espeleotemas.

ESPELEOTEMAS

Os espeleotemas, formações típicas de cavernas, originam-se devido à precipitação e à recristalização do carbonato de cálcio. Esse processo tem início quando o leito de um rio baixa, deixando exposto um conduto.

A água é o agente promotor de todos os processos de formação de espeleotemas. Quando ela atravessa a rocha e entra em contato com a atmosfera da caverna, libera gás carbônico, numa reação inversa à da formação das cavernas. É nesse processo que ocorre a precipitação do carbonato de cálcio.

Cª(HCO³)² = CªCO³ + H²O + CO² (precipitação do carbonato de cácio)

O gás carbônico liberado pela água passa a fazer parte da atmosfera da caverna. A concentração de carbonato de cálcio aumenta. A água se torna supersaturada, ocorrendo a precipitação e a deposição de cristais no substrato.

PETAR - Caverna Santana

A idade de uma caverna pode ser avaliada pelo número de espeleotemas presentes no seu interior. Quanto maior o número de espeleotemas, mais antiga será a caverna.

O relevo, o clima e a circulação do ar influenciam o tipo de ornamentação. Os espeleotemas podem se formar a partir dos depósitos de águas circulantes, dos depósitos de águas estagnadas ou dos depósitos de água de exsudação.

DEPÓSITOS DE ÁGUAS CIRCULANTES

Os depósitos de águas circulantes são formados pela água que atravessa a rocha e, que devido à ação da gravidade, goteja do teto ou escorre pelas paredes das cavernas.

Nesse processo, há a precipitação do carbonato de cálcio, que dá origem a diversas estruturas que aparecem no teto, paredes e solo das cavernas.

PETAR - Caverna Santana

As estalactites ocorrem no teto e possuem formas variadas. Uma delas é a de canudos de refresco. Essas formações cilíndricas e ocas têm menos de 1 cm de diâmetro e podem atingir mais de 3 m de comprimento.

PETAR - Caverna Morro Preto

Quando os canudos de refresco são obstruídos por cristais ou por impurezas, aumentam de diâmetro, a sua base se alarga e eles tornam-se cônicos. Podem ocorrer em grande número e se fundir, criando formas ainda mais curiosas.

PETAR - Caverna Santana

As gotas que atingem o chão da caverna continuam depositando aí o carbonato de cálcio. Essa deposição cresce em direção ao ponto de gotejamento, formando as estalagmites. Elas podem ter formas cilíndricas ou cônicas, com vários metros de altura. As que possuem formas não-lineares são também frequentes, como as pilhas de prato, os budas e os bolos de noiva, com seus vários andares e degraus.

PETAR - Caverna Santana

As estalagmites e as estalactites frequentemente se encontram e se fundem, formando as colunas.

PETAR - Caverna Santana

PETAR - Caverna Casa de Pedra

Às vezes, a água que entra pelo teto da caverna, ao invés de pingar, escorre pelas paredes inclinadas, formando chapas translúcidas, chamadas de cortinas.

PETAR - Caverna Santana

As represas de travertino são também formações curiosas. Ocorrem mais no solo das cavernas por causa da água que escorre pelo chão mas podem se formar sobre outros espeleotemas. Essa água é represada, formando patamares com diques de diferentes tamanhos. Os diques vão crescendo, devido à deposição do mineral calcita em suas bordas. Essas bordas podem ser onduladas e delgadas ou circulares e espessas.

PETAR - Caverna Santana

PETAR - Caverna Temimina

As pérolas são outra formação encontrada no solo das cavernas. São espeleotemas esféricos, que ocorrem em pequenas depressões do terreno, chamadas de ninhos. As pérolas apresentam camadas concêntricas, resultantes da deposição de carbonato de cálcio sobre o núcleo. Possuem vários tamanhos e podem atingir mais de 20 cm de diâmetro. Algumas são perfeitamente esféricas.

PETAR - Caverna Temimina

PETAR

DEPÓSITOS DE ÁGUAS ESTAGNADAS

No solo da caverna, onde a água fica represada, o ambiente é especial para a formação de espeleotemas.

A deposição de cristais nas paredes e no fundo de represamentos é iniciada pelas águas saturadas de carbonato de cálcio.

Os cristais alongados, que crescem nessas poças, são chamados de dentes de cão. Recobrem toda a superfície interna e podem atingir mais de 10 cm de comprimento.

A perda de gás carbônico da água para o ar faz com que, na superfície dos represamentos, surjam estruturas flutuantes, denominadas jangadas. Quando em grande número, as jangadas se fundem, cobrindo toda a poça, parecendo uma nata de leite.

PETAR - Caverna Santana

Os cones ou vulcões são formações raras. Surgem do gotejamento sobre as poças, onde se formam microcristais. Os microcristais se depositam de forma circular e em camadas.

Com o passar do tempo, esses cristais se juntam e o tamanho da estrutura aumenta.

PETAR - Caverna Casa de Pedra

DEPÓSITOS DE ÁGUAS DE EXSUDAÇÃO

Nesses depósitos, a água transpassa a porosidade da rocha ou dos espeleotemas e surge na superfície como se eles estivessem suando. O carbonato de cálcio, dissolvido nesse exsudato, precipita-se formando cristais. Esses cristais podem apresentar estruturas diferentes, devido ao lento fluxo da água e da atmosfera da caverna. Nesse tipo de depósito, aparecem formas intrigantes e delicadas, que impressionam.

As helictites são estruturas pequenas e retorcidas . Já as agulhas são extremamente finas e longas. Quando aparecem em grupos, formam as flores.

PETAR - Caverna Cafezal

PETAR - Caverna Cafezal "flor de aragonita"

PETAR - Caverna Cafezal

PETAR - Caverna Cafezal "flor de aragonita"

PETAR - Caverna Cafezal

PETAR - Caverna Cafezal "helictites e agulhas"

PETAR - Caverna Cafezal

A cor dos espeleotemas presentes nas cavernas varia conforme a pureza da rocha. Os minerais que as compõem, como a aragonita e a calcita, são de cor branca. As colorações e as tonalidades diferentes são criadas pelas impurezas. O cobre dá a cor verde, o óxido de ferro, a cor amarelo-marrom e o óxido de manganês, a cor negro-brilhante.

A formação dos cristais

Os minerais são elementos ou compostos químicos encontrados na crosta terrestre. São geralmente sólidos à temperatura ambiente e ocorrem como cristais. Nesse estado, os átomos se organizam de forma regular. Eles se mantêm equidistantes um do outro e formam figuras espaciais, que se repetem. Essas figuras recebem o nome de cristais. Existem várias estruturas cristalinas: cúbicas, trigonais, tetragonais, ortorrômbicas, monoclínicas ou romboédricas e triclínicas.

Um mesmo composto químico pode apresentar estrutura cristalina diferente. Isso modifica suas propriedades físicas, como a cor, o brilho e a dureza. É o que acontece com o carbonato de cálcio, que ocorre de várias formas na natureza. Por exemplo, a calcita é o carbonato de cálcio que se apresenta sob a forma romboédrica e a aragonita é o mesmo carbonato de cálcio sob a forma ortorrômbica.

Os espeleotemas (formações de caverna) podem ser constituídos de outros compostos, além do carbonato de cálcio. A gipsita, constituída de sulfato de cálcio, tem estrutura cristalina monoclínica; a goetita, constituída de óxido de ferro hidratado, e a malaquita, constituída de carbonato de cobre hidratado, tem estrutura monoclínica ou romboédrica; a calcedônia, formada por sílica, tem estrutura amorfa ou microcristalina.