Estalactites, estalagmites e colunas

Quem já visitou grutas calcárias ficou impressionado com as formações de pedra que pendem do tecto, as estalactites, bem como com as formações colunares que nascem do chão, as estalagmites.

Como se formaram? Como cresceram?

Ignorando os silicatos, o principal mineral das rochas é o calcário, CaCO₃ (carbonato de cálcio). O produto de solubilidade da reação de dissolução do calcário

CaCO₃ (s)     Ca²⁺(aq) + CO₃^2-(aq)

é  K_ps = [Ca²⁺][CO₃^2-] = 8,7 x 10^-9

E, portanto, o CaCO₃ é bastante insolúvel. Não obstante, o calcário dissolve-se facilmente em meio ácido devido à reação

CaCO₃(s) + 2HCI(aq)→ Ca²⁺(aq) + 2Cl^-(aq) + H₂O (aq) + CO₂(g)

Como o solo húmido contém ácidos produzidos pela vegetação em decomposição, a água subterrânea é normalmente capaz de dissolver o calcário. Além disso, a água contém algum CO₂ atmosférico dissolvido, o que lhe confere acidez, reagindo com o calcário da seguinte forma,

CaCO₃(s) + CO₂ (aq) + H₂O (l)      Ca²⁺(aq) + 2HCO₃^-(aq)

A posição deste equilíbrio depende da pressão parcial do CO₂. Para pressões parciais elevadas, dissolve-se bastante CO₂ e o equilíbrio está deslocado para a direita. Para pressões parciais baixas tem-se o contrário, isto é, o equilíbrio está deslocado para a esquerda.

A penetração das águas ácidas superficiais faz-se com dissolução das rochas calcárias. Se estas se encontram próximo da superfície, o solo que as cobre vai perdendo sustentação e acaba por desabar. As depressões resultantes, características do relevo calcário, são ditas dolinas ou sumidouros.

Dolina em Winter Park, Florida

por conterem canais de penetração da água das chuvas. A dissolução do calcário situado a maiores profundidade leva à formação de grutas. As águas as de infiltração (contendo iões Ca²⁺ e HCO₃^-) ao atingirem o tecto da gruta, ficam sobressaturadas em CO₂, pois a pressão parcial de CO₂ menor na gruta do que à superfície. Dá-se então a libertação do CO₂

CO₂(aq) → CO₂(g)

e o equilíbrio desloca-se para a esquerda

CaCO₃(s) +  CO₂(aq) + H₂O(l)←Ca²⁺(aq) + 2HCO₃^-(aq)

Com a consequente precipitação de CaCO₃, sob a forma de estalagmites e estalactites.

Estalactites 

Estalagmites

 Por vezes, e ao fim de muito tempo, as estalagmites e as estalactites acabam por se unir, constituindo colunas.

Colunas

Grutas de Mira de Aire