Concreţiune

În geologie concrețiuni sunt definite ca formațiuni, în general calcaroase, care carbonatul de calciu (formula chimică _CaCO3) formulare în soluție prin depunerea în sine , în forma cristalină a calcitului . Disciplina care oferă date utile cărturarilor despre concrețiuni este speologia . Există diferite tipuri de aceste formațiuni care sunt denumite cu termeni diferiți, dintre care unii sunt cei mai cunoscuți: stalactite , stalagmite , coloane, cristale , căzi, corali, pisoliți , excentric etc ... Multe domenii ale științei sunt utilizate pentru cercetare în mediul înconjurător și, în contextul peșterilor, cel mai eficient element al acestuia este cu siguranță reprezentat de concrețiuni: ele reprezintă cea mai bogată și mai fiabilă arhivă de informații despre cuaternar .

O sală bogat concretizată prin prezența a mii de stalactite, stalagmite și alte microforme pe bolta, pereții și o parte a pardoselii. Formarea acestui mediu a durat mii de ani și este în continuă evoluție în acele medii în care există o prezență continuă a apei din cauza curgerii suprafeței, picurării și multe altele.

Concrețiunile peșterilor pot fi utilizate în scopul studierii:

- clima - diverse date despre mediul subteran și, în consecință, despre evoluția celui epigean. - cutremure

De asemenea, permit datarea absolută a acestor factori.

Geneză

Din punct de vedere chimic, formarea lor urmează întotdeauna același proces: apa care circulă în microfisurile și porozitățile rocii conține numeroase săruri dizolvate, în principal bicarbonat de calciu , (formula chimică Ca (HCO ₃ ) ₂ ). Aceasta este o circulație relativ foarte lentă în condiții de presiune și absență a aerului. Când apa intră în contact cu golurile cavității și cu aerul, se găsește în condiții fizice de presiune mai mică, iar bicarbonatul de calciu se transformă în carbonat:

${\ce {Ca(HCO3)2-> CaCO3 + CO2 + H2O}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca (HCO3) 2-> CaCO3 + CO2 + H2O}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ca (HCO3) 2-> CaCO3 + CO2 + H2O}}}$

care este insolubil și precipită, adică se depune asumând forme diferite în funcție de condițiile în care are loc depunerea și generând astfel concrețiuni .

Carbonatul de calciu pur este alb și, de fapt, există concrețiuni foarte albe. Adesea, însă, concrețiile conțin alte săruri care dau culori caracteristice. Prezența impurităților minerale, deși principala cauză a colorării concrețiunilor, nu este singurul factor: alte cauze pot fi structura rețelei de cristal (cristalele mari tind să fie mai colorate decât microcristalele) sau prezența materialelor și / sau contaminanți organici.

În imagini, câteva exemple de microconcreții calcitice care, deși s-au format în același mediu rupestru, au forme, texturi și culori total diferite.

Concrețiunile au o creștere foarte lentă. Evoluția lor este foarte variabilă și depinde de mulți factori: cantitatea de apă, gradul de saturație, mecanismul genetic (concrețiile tubulare cresc mai repede decât alte tipuri), clima și morfologia sistemului carstic și multe altele. Creșterea variază de obicei de la câțiva microni / an (0,02 mm / an) până la fracțiuni de milimetru (0,2) în condiții normale. În medii precum peșterile termice, se înregistrează creșteri mai rapide, de până la 100 mm / an.

Concrețiunile de sulfați și cloruri cresc mai repede (câțiva cm / an) și cu o rată variabilă. Creșterea concrețiunilor de gheață depinde de viteza picurării apei și de temperatura aerului. Concrețiunile se formează atât într- un mediu vadozic (unde apele meteorice care se infiltrează în sol curg vertical în jos prin gravitație), cât și într-un mediu inundat. Creșterea diferitelor tipuri de concreție depinde de condițiile de formare și de mecanismul de depunere.

Cele mai frecvente tipuri de concreții

Există multe tipuri de concreții în natură. Mai jos sunt enumerate doar cele mai comune și mai cunoscute tipuri chiar și de cei care nu lucrează în domeniul speologic.

Aragonit

Calcitul și aragonitul au aceeași formulă chimică, dar structuri cristaline diferite.

În condiții normale de presiune și temperatură, calcitul este faza stabilă a carbonatului de calciu , în plus, Aragonitul este mult mai solubil. Cu toate acestea, în peșteră, aragonitul este al doilea mineral cel mai frecvent; parametrii care influențează precipitarea calcitului sau aragonitului sunt:

Concentrația ionului de magneziu ;
Gradul de suprasaturare și rata precipitațiilor;
Presiunea parțială a CO ₂ în atmosfera peșterii.

Aceasta formează cristale foarte subțiri și alungite, precum spini, adesea de culoare albă. Se pot forma pe concreții goale sau calcite.	O parte din turnarea de calcit pe un perete și o canulă atârnată la bolta unei peșteri.	Canule Concrețiunile canulelor , numite și tubulare, sunt stalactite verticale cu diametru extern constant (5-10 mm) și cu canal intern (2-6 mm). Sunt în general în calcit, rareori în aragonit. Diametrul exterior este limitat de mărimea unei picături de apă, iar valoarea sa este determinată de mărimea gulerului de pornire. Diametrul intern depinde de debitul. Debitele variază de la 0,4 la 5 l / zi. Nu sunt niciodată generate pe roca goală, dar trebuie să existe întotdeauna o peliculă subțire de calcit poros pe ea. Gulerul inițial se formează în jurul porului de alimentare de concreție. Apa care iese din rocă formează un halou în care se depun cristalele de calcit. Acest halou are o flacără conică către pori care favorizează picurarea. Apa se difuzează din por în picătură creând zone cu diferite grade de suprasaturare (de calcit ). Ca rezultat, calcitul este depus într-o regiune inelară (collarino) care crește pentru a porni tubul de concreție. Structura internă a unui tubular este, în general, monocristalină, cu axa Y paralelă cu axa de concreție, deoarece rata de creștere a calcitului este mai mare de-a lungul direcției acestei axe, iar depunerea, orientată vertical de forța gravitației, tinde să orienteze axa cristalelor pe verticală. Diametrul tubulars variază de la aproximativ 4 la 6 milimetri, în conformitate cu legea lui buclat care leagă densitatea care p soluției, diametrul D al concretizarea, suprafața tensiunii s lichidului, accelerația gravitațională g: $B_{0}=(\rho gD^{2})/\sigma$ ${\ displaystyle B_ {0} = (\ rho gD ^ {2}) / \ sigma}$ ${\ displaystyle B_ {0} = (\ rho gD ^ {2}) / \ sigma}$ Unde este: B _o = număr pur ρ = densitatea soluției g = accelerația gravitației D = diametrul canulei σ = tensiunea superficială B _o are o valoare constantă de aproximativ 5,1 mm și, prin urmare, tinde să-și asume o valoare de echilibru oriunde în lume.

Turnări

Fluxurile sunt straturi de calcar depuse de-a lungul pereților de straturi de apă. Nici ele nu sunt limitate de gravitație și pot atinge dimensiuni considerabile.

Coraloizi

O formațiune tipică de corali (numită și „concrețiuni de conopidă” sau „broccoli”) în peștera Cava Zaccaria din Ostuni (BR)

Coraloizii sunt concreții formate din microforme globulare mai mult sau mai puțin sferice, cu diametru variabil, de la câțiva milimetri la câțiva centimetri. Acestea sunt sudate împreună și la suport (peretele peșterii sau altă concreție) printr-o tijă subțire. În general unirea acestor globule tinde să formeze grupuri sau macroforme numite și „conopide” în jargonul comun. Coraloizii se formează atunci când particulele (microcristale) de calcit sunt aduse în suspensie și sunt depuse pe suport care, dacă nu este uniformă, dată fiind mișcarea aleatorie a particulelor, le face mai susceptibile de a fi depuse pe micile nereguli exterioare. crescând mai ușor decât restul suprafeței.

Cristale de calcit

Cristalele de calcit se formează în tăvi sau crevase (fisuri „mari” în rocă) prin agregarea moleculelor . Pentru ca acest lucru să se întâmple, soluția trebuie să fie în echilibru mecanic. Carbonatul de calciu se depune sub formă de cristale în lacurile rupestre. Aceste cristale pot atinge, de asemenea, dimensiuni considerabile (până la aproximativ zece centimetri). În special, depunerea are loc pe marginea lacurilor, formând crostonii (sau trotuarele ) care marchează nivelul curent sau antic al apei. Rețineți că în crevase cristalele sunt orientate cu axa Z perpendiculară pe suprafață. Cristalele cresc uniform, dar cele cu axă Z perpendiculară sunt favorizate, deoarece cele cu alte orientări opresc creșterea împotriva cristalelor vecine.

Excentric

Se pot dezvolta în orice direcție și lungimea lor poate varia de la câțiva milimetri la câțiva metri, în timp ce diametrul variază de la fracțiuni de milimetru la peste 10 centimetri. Excentricii pot fi împărțiți în 4 mari categorii: filiform în bile asemănătoare cu viermii monocristalin. Canaliculul care se dezvoltă în interiorul excentricului ia o formă care este complet independentă de cea a anvelopei externe a excentricului însuși; este una dintre caracteristicile comune tuturor excentricilor și are o dimensiune foarte mică variind de la 0,008 la 0,5 milimetri. În mod normal, nu există picături din vârful excentricilor, dar, dacă hrănirea este de natură să o permită, excentricul tinde să se transforme într-o concreție tubulară. Curbura lor poate fi constantă și continuă sau poate varia în funcție de unghiurile definite de rețeaua cristalină.	Concrețiuni excentrice la Peștera celor șapte pitici din Cassano All'Ionio (CS)	Imagine revizuită din descrierea preluată din text de Cabrol P., „ Contribution à l'étude du concrétionnement carbonaté des grottes du Sud de la France, Morphologie, genèse, diagenèse . Mémoires du Centre d'études et de recherches géologiques et hydrogéologiques” , 1987	Un grup de pisoliți în peștera Carlsbad din New Mexico.

Lapte lunar

Mondmilch , sau lapte lunar , este o aglomerare de substanțe microcristaline care, atunci când este impregnată cu apă, este moale și plastică. La uscare capătă un aspect prăfuit. Se formează în principal într-un mediu subaerial prin precipitații din apele suprasaturate, în condiții astfel încât germenii de cristalizare să rămână dezordinați fără a dezvolta cristale. ^[1] genetic, montmilch poate fi format atât nebiologic și biologic; de obicei formează straturi de câțiva centimetri pe pereți, dar poate da naștere și la concrețiuni extinse.

Pisoliti

Pisoliții , sau perlele peșterii , sunt concreții sferice sau care își au originea în tăvi cu apă în mișcare. Acestea sunt formate prin creșterea în jurul unui miez solid, de exemplu un bob de nisip sau un fragment de rocă. Se formează numai în apele remarcabil suprasaturate. Cu cât este mai mare saturația, cu atât este mai favorizată nucleația (formarea centrelor de creștere) în ceea ce privește creșterea, pentru care există pisoliți mai mici și mai numeroși. Există o relație între numărul N de pisoliți prezenți într-o tavă și dimensiunea lor medie (diametrul D și suprafața S ):

$NSK=cost$ ${\ displaystyle NSK = cost}$ ${\ displaystyle NSK = cost}$

unde exponentul K depinde de condițiile mediului de formare (bazin, apă, climat de peșteră). Este de ordinul unității și este puțin mai mare pentru pisoliții reali decât pentru ooliți (sfere calcaroase de origine sedimentară cu diametrul <2 mm). Într-un rezervor cu apă în mișcare există întotdeauna turbulențe care împiedică depunerea nucleelor mici, astfel încât limita inferioară a dimensiunii pisoliților unui rezervor este determinată de energia cinetică (maximă pe parcursul anului) a apei. Viteza apei determină, de asemenea, dimensiunea maximă. De fapt, pisoliții pot exista atât timp cât apa îi menține în mișcare (ușoare vibrații) împiedicându-i să se sudeze până la fund. Gradul de suprasaturare a apei afectează structura internă. Pe măsură ce suprasaturația crește, se obțin pisolite macrocristaline , laminate și respectiv travertinoase .

Stalagmitele

Stalagmitele sunt formate din picăturile care cad pe pământ și, încă suprasaturate, depun calcarul în punctul de cădere (cu intensitate descrescătoare în mod radial). Se formează astfel o depunere bombată rotunjită, pe care stalagmitul crește apoi prin depunerea straturilor emisferice succesive. Văzut în secțiune, un stalagmit are inele concentrice de grosime descrescătoare cu raza. În aceste condiții, tot solutul se depune pe suprafața cupolată a stalagmitului cu grosime uniformă, formând astfel o succesiune de cupole una peste alta.

Stalagmitele au o formă rotunjită, mai ghemuit decât stalactitele și, nefiind limitați de gravitație , ating dimensiuni enorme, până la 60-70 metri înălțime.

Relația lui Franke leagă rata de creștere v de zona A: $vA=cq$ ${\ displaystyle vA = cq}$ ${\ displaystyle vA = cq}$

Una din sălile bogate în stalactite, stalagmite și calcite curge în Peștera Floriilor (România)

unde există cantitatea de material depus (în cm ³ / cm ²⁾ în soluție și q este cantitatea de apă care cade. Deci diametrul unei stalagmite este: $D=2sqrt(cq/Piv)$ ${\ displaystyle D = 2sqrt (cq / Piv)}$ ${\ displaystyle D = 2sqrt (cq / Piv)}$

c = material depus de unitatea de volum a soluției

q = cantitatea de apă care cade în unitatea de timp

v = rata de creștere apicală

Pi = 3,14 ... ..

Pentru valori ridicate ale q solutul nu se instalează complet (valoarea c este constantă) și rata de creștere nu variază, ci depinde proporțional de gradul de suprasaturare a apei. Diametrul stalagmitului depinde doar de cantitatea de apă care îl alimentează. Pentru valori mici de q viteza este proporțională cu produsul cq și stalagmitul atinge un diametru minim ( legea lui Curl ): $Dmin=2sqrt(V/Pid)$ ${\ displaystyle Dmin = 2sqrt (V / Pid)}$ ${\ displaystyle Dmin = 2sqrt (V / Pid)}$

unde V este volumul picăturii și d este grosimea filmului de apă care acoperă stalagmitul.

Cristalele sunt orientate cu axele Y perpendiculare pe benzile de creștere emisferice. O coloană se formează atunci când o stalagmită și o stalactită corespunzătoare se reunesc. În acest caz există o concreție care merge de la bolta peșterii la sol, de obicei mai îngustă spre mijloc și lărgită la capete.

Stalactite

Stalactitele sunt concreții formate dintr-un depozit inițial al unui inel de calcar. Odată cu picurarea, există o creștere lentă a acestei acumulări pentru a forma un tub mic (cu un diametru de 5-10 mm): se dezvoltă în jos și este alimentat intern. Evoluția concreției depinde de intensitatea fluxului de apă care picură. Se pot forma stalactite foarte fine de câțiva metri lungime (numite păr de înger sau canule ). Dacă conducta este în schimb blocată, de exemplu de substanțe solide transportate de apă, alimentarea continuă spre exterior, sub forma unui voal care acoperă concreția și calcarul care se depune pe suprafața sa externă tinde să se aranjeze dându-i o formă conică.

Dacă este prea mică, se formează o picătură rotundă care tinde să o mărească. Dacă este prea mare, picătura este evazată în partea de sus și tinde să restrângă diametrul. Când planul stâncii este înclinat, apa care iese din stâncă curge de-a lungul tavanului până se oprește, formând o picătură, numai atunci când întâlnește o rugozitate. În acest caz, tubul nu este format, dar creșterea are loc imediat din exterior, iar stalactita este masivă.

Stalactitele sunt concreții „tubulare modificate” din diverse motive:

porozitatea concreției (care implică flux lateral și creștere radială);
ocluzia canalului de alimentare;
feeduri laterale.

În stalactite, axa Y a cristalelor de calcit este orientată în partea centrală (canaliculus) în direcția de creștere, ca și în cele tubulare, și în partea laterală în direcția radială, deoarece aceasta este direcția de creștere a cristalelor depuse de sursa de alimentare. Cristalele sunt aranjate în benzi concentrice, iar dimensiunea lor depinde de condițiile de creștere, cu cristale mai mici, cu atât viteza de creștere este mai mare. Pentru rate de creștere foarte mici există stalactite monocristaline cu o axă paralelă cu axa de creștere și cu o secțiune poligonală cu trei sau șase margini.

Stalactitele care formează pliuri ușoare se pot forma cauzate de curenții de aer din interiorul peșterii: direcția curburii este împotriva vântului dacă creșterea este guvernată de evaporarea apei (care este favorizată în partea în care ajunge curentul de aer) și în schimb, este în direcția curentului de aer dacă creșterea este guvernată de difuzia dioxidului de carbon (în acest caz curentul deplasează fizic picătura). Când apa alunecă de-a lungul pereților înclinați înainte de a se desprinde, se formează draperii (numite și perdele sau pânze ), de multe ori cu benzi și culori diferite.

Vele

Concrețiunea pânzei este o formațiune de diverse extensii superficiale care atârnă de bolta peșterii, în formă de lamă, cu o grosime subțire, similară cu o draperie. Se dezvoltă atunci când apa se scurge dintr-o fisură. Adesea grosimile acestui tip de concreții sunt atât de subțiri încât, plasând o sursă de lumină în spatele nostru, culorile pestrițe date de mineralele prezente în ele pot fi văzute în transparență. În jargonul popular puteți auzi și termenul „felie de șuncă” sau „perdea”.

Acreția inițială a unei perdele de calcit în Grave di Santa Lucia din Monopoli	Concrețiune de vele care evidențiază varietatea de culori dată de consistența chimică a structurii calcitice.

Bibliografie

R. Bernasconi, L'evolution physico-chimique du mondmilch , Symp. Int. Of Speleology, Varenna 1960.
P. Forti, Genesis of concretions simple , Speleology, 11 (1984) p. 23-31
G. Perna, Geneza concrețiunilor și cristalelor de corali , Speleologie, 20 (1989) p. 40-44
C. Balbiano d'Aramengo, Concrețiunile în peșteri , La Rivista CAI, (sept-oct. 1996), p. 62-65.
S. Piancastelli, P. Forti, Benzile de creștere în cadrul concrețiunilor carbonatice și relația lor cu clima și microclimatul: o nouă contribuție din dolina dell'Acquafredda (Bologna) , Sottoterra, 104 (1997) 26-32
P. Forti, Depozite chimice ale peșterilor , caiete didactice SSI nr. 7, Erga Ed., Genova, septembrie 2000.
Kempe, daune naturale ale speleotemelor în Postojnska Jama, Slovenia, cauzate de gheața peșterii glaciare. A First Assessment , Acta Carsologica, 33, 2004, p. 265-289.

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține lema dicționarului „ Concreție ”
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Concreție

Portalul de geologie

Portal de mineralogie