Espeleotemas

Como ya vimos, los iones de calcio y bicarbonato producidos en la reacción de disolución en la formación de cuevas a partir de roca caliza viajan disueltos en el agua y son transportados por toda la cueva. Tal estado no es permanente, pues bajo determinadas condiciones pueden precipitarse y formar espeleotemas, depósitos cristalinos de CaCO3 (calcita) que decoran las superficies de la cueva.

Una de las principales causas de la deposición de carbonato de calcio es la desgasificación de la solución. Cuando la solución se empieza a formar lo hace en ambientes aislados de la atmósfera y su concentración de CO2 es hasta 250 veces mayor que la del aire. Al modificar esta condición, es decir, poner en contacto la solución con aire, esta empieza a perder moléculas de CO2 para establecer un equilibrio de concentraciones entre ambos sistemas. Sin el dióxido de carbono necesario, la solución pierde acidez y es incapaz de mantener los iones de calcio disueltos, de manera que estos escapan y se precipitan mediante la siguiente reacción:

Ca +2(ac)      +     2 HCO3 (ac)    ---->       CaCO3(s)    +       H2O(l)    +    CO2(g)  

Figura 1. Ejemplos de estalactitas, estalagmitas y columnas. Tomada de:
http://nides.bc.ca/assignments/rocks/Stalagmites_files/tolkien.jpg

Los espeleotemas se pueden formar por goteo, evaporación y corrientes de agua que circulan en la cueva. En el primer caso se generan estructuras conocidas como estalactitas y estalagmitas que se posicionan en las superficies superiores e inferiores de la cueva, respectivamente. Cuando el agua se filtra por el techo de la caverna desemboca en determinado sitio y empieza a precipitar carbonato de calcio según la reacción mostrada. Este primer precipitado forma una especie de cilindro hueco por cuyo interior sigue fluyendo el agua. De esta manera, precipitados posteriores se van depositando y van cerrando el canal del cilindro, obligando al agua a fluir por su exterior, dándole una estructura cónica y formando eventualmente las estalactitas. En algunos casos el agua que gotea a través de la estalactita todavía contiene moléculas de carbonato, y cuando cae al piso se precipita formando las estalagmitas. Las columnas son el resultado de la unión de una estalactita con una estalagmita.

Figura 2. Helictitas subaciatics. Tomada de:
http://www.goodearthgraphics.com/virtcave/helictit/helictit.html

En cavernas secas y con poca agua el agua se filtra lentamente, evaporándose de forma rápida y precipitando la calcita en estructuras con formas inusuales. Un ejemplo de ellas son las helictitas, espeleotemas que desarrollan crecimiento angular gracias a la capilaridad del agua. Su formación es similar a la de las estalactitas, pero como no hay suficiente agua y la disponible se evapora fácilmente, el carbonato se deposita de forma desorganizada.

Otros tipos de espeleotemas comunes son las pisolitas (forma de perla, acumulación de capas de calcita en forma esférica), las cortinas (agua rica en calcita precipita el mineral a lo largo de las paredes) y las coladas (calcita precipitada a partir de agua que fluye laminarmente en las paredes de la cueva). Para mas informacion puede visitar el siguiente enlace:
http://www.goodearthgraphics.com/virtcave/virtmap.html

¿Cuánto tiempo tardan los espeleotemas en formarse?¿De qué depende su crecimiento?
El tiempo y velocidad de crecimiento de los espeleotemas no es constante y depende de factores como la concentración de CO2 en el aire de la cueva, la concentración de CaCO3 en la disolución y la frecuencia de goteo. Su velocidad de crecimiento varia en promedio entre 0.007mm/año a 40.09mm/año dependiendo de la estructura a formar. Por ejemplo, para que una estalactita crezca 2.5 cm se requieren aproximadamente 4000 años. En el siguiente video se hace una demostración simple de la formación de estalactitas y estalagmitas en tiempo corto:

Referencias:

Tarbuck, E., Lutgens, F. (2010). Ciencias de la Tierra. Pearson Educacion: Madrid
http://www.muyinteresante.es/ciencia/preguntas-respuestas/icomo-se-forman-las-estalactitas-y-las-estalagmitas
http://www.nps.gov/grba/naturescience/cave-geology-in-depth.htm
http://www.waitomocaves.com/downloads/Speleothems.pdf
http://www.goodearthgraphics.com/virtcave/virtmap.html