Espeleotema

Un espeleotema ( / ˈ s p iː l i ə θ ɛ m / ; del griego antiguo σπήλαιον ( spḗlaion ) ' cueva ' y θέμα ( théma ) ' depósito ' ) es una formación geológica hecha por depósitos minerales que se acumulan con el tiempo en cuevas naturales . ^{[ 1 ]} Pueden adoptar diversas formas, dependiendo de su historia de deposición y entorno. Las formas comunes incluyen estalagmitas , estalactitas y depósitos de flujo .  

Las espeleotemas se forman con mayor frecuencia en cuevas calcáreas debido a reacciones de disolución de carbonatos. Su composición química, su crecimiento gradual y su conservación en cuevas las convierten en útiles indicadores paleoclimáticos .

Se han identificado más de 300 variaciones de depósitos minerales en cuevas. ^{[ 2 ]} La gran mayoría de los espeleotemas son calcáreos, compuestos de minerales de carbonato de calcio (CaCO _{3 ) (} calcita o aragonita ). Con menos frecuencia, los espeleotemas están hechos de sulfato de calcio ( yeso o mirabilita ) u ópalo . ^{[ 2 ]} Los espeleotemas de carbonato de calcio puro o sulfato de calcio son translúcidos e incoloros. La presencia de óxido de hierro o cobre les confiere un color marrón rojizo. La presencia de óxido de manganeso puede crear colores más oscuros, como negro o marrón oscuro. Los espeleotemas también pueden ser marrones debido a la presencia de lodo y limo . ^{[ 2 ]}

Muchos factores influyen en la forma y el color de los espeleotemas, incluyendo la composición química de la roca y el agua, la tasa de filtración, la dirección del flujo de agua, la temperatura y la humedad de la cueva, las corrientes de aire, el clima exterior y la vegetación circundante. Los flujos más débiles y las distancias de recorrido cortas forman estalagmitas más estrechas, mientras que los flujos más fuertes y las mayores distancias de caída tienden a formar estalagmitas más anchas.

La química de la mayoría de las cuevas involucra rocas que contienen carbonato de calcio (CaCO₃ ₎ , como la caliza o la dolomita , compuestas de minerales de calcita o aragonita . Los minerales carbonatados son más solubles en presencia de dióxido de carbono (CO₂ _{) más alto y temperaturas más bajas. Las espeleotemas calcáreas se forman mediante reacciones de disolución de carbonato, donde el agua de lluvia reacciona con el CO₂} del suelo para crear agua ligeramente ácida mediante la reacción: ^{[ 3 ]}

H₂O + _CO₂ → H₂CO₃_​​​_​

A medida que el agua ácida viaja a través del lecho rocoso de carbonato de calcio desde la superficie hasta el techo de la cueva, disuelve el lecho rocoso mediante la siguiente reacción:

CaCO ₃ + H ₂ CO ₃ → Ca ²⁺ + 2 HCO ₃ ⁻

Cuando la solución llega a una cueva, la menor pCO ₂ en la cueva impulsa la precipitación de CaCO ₃ a través de la reacción:

Ca ²⁺ + 2 HCO ₃ ⁻ → CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂

Con el tiempo, la acumulación de estos precipitados forma estalagmitas ( estalactitas ) y depósitos de flujo , dos de los principales tipos de espeleotemas.

Los transectos de espeleotemas pueden proporcionar registros paleoclimáticos similares a los de los núcleos de hielo o los anillos de los árboles . ^{[ 4 ]} El lento crecimiento geométrico y la incorporación de elementos radiactivos permiten que los espeleotemas se daten con precisión y exactitud durante gran parte del Cuaternario tardío mediante datación por radiocarbono y datación uranio-torio , siempre que la cueva sea un sistema cerrado y el espeleotema no haya sufrido recristalización. ^{[ 5 ]} Los isótopos estables de oxígeno ( δ ¹⁸ O ) y carbono ( δ ¹³ C ) se utilizan para rastrear la variación en la temperatura de la lluvia, la precipitación y los cambios de vegetación durante los últimos ~500 000 años. ^{[ 6 ] [ 7 ]} El proxy Mg/Ca también se ha utilizado como indicador de humedad, aunque su fiabilidad como paleohigrómetro puede verse afectada por la ventilación de la cueva durante las estaciones secas. ^{[ 8 ]} Las variaciones en la precipitación alteran el ancho de los anillos de espeleotemas: los anillos juntos indican poca lluvia, el espaciamiento más amplio indica lluvia más intensa y los anillos más densos indican mayor humedad. El conteo de la tasa de goteo y el análisis de elementos traza de las gotas de agua registran variaciones climáticas a corto plazo, como los eventos climáticos de El Niño-Oscilación del Sur (ENSO). ^{[ 9 ]} Excepcionalmente, se han recuperado datos indirectos climáticos del período Pérmico temprano a partir de espeleotemas datados en 289 millones de años de antigüedad, provenientes de cuevas rellenas expuestas por la extracción de piedra en la localidad de Richards Spur en Oklahoma. ^{[ 10 ]}

Los espeleotemas adoptan diversas formas, dependiendo de si el agua gotea, se filtra, se condensa, fluye o se acumula. Muchos espeleotemas reciben su nombre por su parecido con objetos artificiales o naturales. Los tipos de espeleotemas incluyen: ^{[ 11 ] [ 12 ]}

• La estalactita es carbonato de calcio en forma de estalactitas o estalagmitas.
  • Las estalactitas son colgantes puntiagudos que cuelgan del techo de la cueva, desde donde crecen.
    • Las estalactitas tubulares son estalactitas muy delgadas pero largas con una forma cilíndrica alargada en lugar de la forma cónica habitual de las estalactitas.
  • Las estalagmitas son las contrapartes "de abajo hacia arriba" de las estalactitas, a menudo montículos romos.
    • Las estalagmitas con forma de palo de escoba son altas y mantienen un diámetro casi constante a lo largo de toda su longitud.
    • Las estalagmitas con forma de tótem también son altas y tienen la forma de sus homónimas.
    • Las estalagmitas con forma de huevo frito son pequeñas, generalmente más anchas que altas.
    • Se produce una estalagnata cuando las estalactitas y las estalagmitas se encuentran o cuando las estalactitas alcanzan el suelo de la cueva.
  • Las conulitas, también llamadas "vasos de barro", son formaciones con forma de cono de helado que se forman cuando el agua gotea en sedimentos blandos.
  • Los anillos de cueva se forman cuando las gotas salpican desde una estalagmita y caen a su alrededor, creando un anillo casi perfecto.
• Las helictitas se forman por la presión hidrostática que fuerza el paso del agua a través de los poros tanto de la roca madre como de la corteza de la cueva. Este patrón deposita calcita en su borde, manteniendo un canal capilar central que le permite crecer desde el techo, las paredes o el suelo. La dirección del crecimiento está determinada por la tensión superficial o la estructura cristalina, más que por la gravedad.
  • Incluyen formas conocidas como helictitas en cinta, sierras, varillas, mariposas, manos, rizos y "grupos de gusanos".
    • Las lámparas de araña son conjuntos complejos de elementos decorativos para el techo.
    • Las estalactitas en forma de cinta, o simplemente "cintas", tienen forma según corresponda.
• La calcita es una piedra laminar que se encuentra en los suelos y paredes de las cuevas.
  • Las cortinas o cortinajes de las cuevas son láminas delgadas y onduladas de calcita que cuelgan hacia abajo y que a menudo terminan en una estalactita.
    • Bacon es una cortina con bandas de varios colores dentro de la sábana.
  • Las represas de estribaciones , o gours, se forman en pendientes irregulares de espeleotemas o donde el agua desborda los bordes de las pozas.

    

  • Las copas de cueva crecen en charcas supersaturadas desde la punta.
  • Las formaciones de cuevas se crean cuando una capa de espeleotemas (o recubrimiento/costra) se deposita sobre un sedimento blando que posteriormente es arrastrado por el agua, dejando la formación en pie de forma independiente.
• Formaciones Misceláneas: todas las formaciones que no encajan perfectamente en otras categorías.
  • Los escudos de cuevas son formaciones planas y redondeadas que crecen en todos los ángulos dependiendo del lecho rocoso. Crecen a partir de una grieta capilar medial. Pueden tener estalagmitas que crecen desde la base.
  • Las hojas de cueva crecen cuando una poza fluctuante deja calcita (o lodo) en el techo o la pared; la fluctuación continua permite un mayor crecimiento.
  • Las capas de roca que forman las cuevas son pequeñas formaciones que a menudo se encuentran cubriendo guijarros en el interior de una cueva.
  • Los recubrimientos de las cuevas cubren las paredes con finos depósitos de calcita y permiten la formación de otras espeleotemas.
    • Las ampollas de las cuevas parecen pequeñas burbujas blancas en el revestimiento de las paredes de las cuevas.
  • Las costras de las cuevas cubren principalmente los suelos de las cuevas y a menudo contienen magnesio y manganeso.
  • Los geisernitas se forman de la misma manera que los géiseres, a partir de aguas hidrotermales.
  • Los "dedos de piscina" son formaciones con forma de dedos que se forman en charcos de agua.
  • Los espatos cristalinos son grandes formaciones cristalinas donde los cristales individuales se pueden ver a simple vista. Suelen encontrarse cerca o dentro de pozas en cuevas.
    • Los espatos diente de perro son un tipo de espato compuesto de calcita.
  • Frostwork consiste en racimos de antoditas con forma de flor y crecimientos aciculares (en forma de aguja ) de aragonita.
  • Moonmilk es blanco y cuando está húmedo tiene la textura del queso crema, cuando está seco es polvoriento.
    • Los globos de cueva se forman cuando sale gas o líquido de la pared detrás de los depósitos húmedos de leche lunar.
  • Los cristales de calcita criogénica son granos sueltos de calcita que se encuentran en el suelo de las cuevas y se forman por la segregación de solutos durante la congelación del agua.
  • Las palomitas de maíz de cueva , también conocidas como "coraloides" o "coral de cueva", son pequeños grupos nudosos de calcita.
  • Las perlas de cueva se forman cuando el agua gotea desde lo alto, agitando una poza de manera que las pequeñas partículas se voltean y se recubren por todos lados con carbonato de calcio, creando a veces esferas casi perfectas.
  • Los mocos son colonias de bacterias predominantemente oxidantes de azufre y tienen la consistencia de "moco".
  • Las balsas de calcita son finas acumulaciones de calcita que aparecen en la superficie de las pozas de las cuevas.
    • Los conos de cueva crecen cuando el agua cae en una poza en un lugar y "mata" las balsas de calcita, obligándolas a depositarse en el fondo de la poza.
  • Hells Bells , un espeleotema particular que se encuentra en el cenote El Zapote de Yucatán en forma de figuras sumergidas parecidas a campanas.
  • Los tubos de lava contienen espeleotemas compuestos de sulfatos, mirabilita u ópalo. Cuando la lava se enfría, se produce la precipitación.
• Los espeleógenos (técnicamente distintos de los espeleotemas) son formaciones dentro de las cuevas que se crean por la remoción de la roca madre , en lugar de ser depósitos secundarios. Estos incluyen:

  

  • colgantes
  • Pináculos ^{[ 13 ]}
  • Vieiras
  • cementerio de huesos
  • Trabajos de caja

La definición habitual de espeleotema excluye los depósitos minerales secundarios derivados del hormigón , la cal , el mortero u otros materiales calcáreos (por ejemplo, caliza y dolomita) fuera del entorno de la cueva o en cuevas artificiales (por ejemplo, minas, túneles), que pueden tener formas similares a las de los espeleotemas. Dichos depósitos secundarios en estructuras artificiales se denominan caltemitas . Las caltemitas suelen estar asociadas a la degradación del hormigón o a la lixiviación de cal, mortero u otros materiales calcáreos.

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  Diversas formaciones en el Salón de los Reyes de la Montaña, Ogof Craig a Ffynnon , Gales del Sur , Gran Bretaña.
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  Estalactitas y columnas en las Cavernas de Natural Bridge , Texas.
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  Más formaciones en las Cavernas de Natural Bridge , Texas.
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  Formación de cortina de cuevas en las cuevas de Marble Arch , condado de Fermanagh , Irlanda del Norte.
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  Cavernas de California , condado de Calaveras, California; una de las muchas cavernas ubicadas en las estribaciones de la Sierra Nevada de California.
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  Estancamientos (columnas) en la cueva Biserujka , Dobrinj , isla de Krk , Croacia
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  Diversas formaciones en la cueva de Remouchamps, Aywaille , Bélgica.
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  Estalagnita (columna) en la cueva de Remouchamps, Aywaille , Bélgica.
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  Imagen de la formación Cave Pearl
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  Imagen de una formación de espeleotemas en Mammoth Cave, Kentucky.
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  Piedra de borde con escala
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  Piscina de piedra caliza con corales subacuáticos y aragonita.
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  Spa de piscina con escala de 10 cm
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  Tocino de cueva con patrón dentado. (Escala de 10 cm)

• Pozo petrificante

• La cueva virtual: una guía en línea sobre espeleotemas
• Agregados minerales de cuevas kársticas, formados en soluciones de película capilar.
• Galería de espeleotemas del Programa de Cuevas y Karst del Servicio de Parques Nacionales (archivada el 23 de enero de 2013).