Miten maanalaiset huoneet avautuvat
Sadevesi ottaa ilmasta ja erityisesti maaperästä hiilidioksidia ja muuttuu heikoksi hiilihapoksi. Tihkuessaan kalkkikiveen saumoja ja kerrosrajoja pitkin se liuottaa kalsiumkarbonaattia pala palalta. Satojen tuhansien vuosien kuluessa nämä raot levenevät käytäviksi. Tällä tavoin muovautuneita maisemia, joissa on nielukuoppia, kadonneita puroja ja luolia, kutsutaan karstiksi.
Kentuckyn Mammoth Cave on tunnetuin luolajärjestelmä, ja sen yli 400 miles -mittaiset kartoitetut käytävät ovat syntyneet suurelta osin tällä tavoin, kalkkikivikerrosten ohjaamina ja suojaavan hiekkakivikannen alla.
Toinen reitti kulkee alhaalta ylöspäin. New Mexicon Lechuguilla Cavessa ja Carlsbad Cavernsissa öljy- ja kaasuesiintymistä nousseet rikkivetykaasut kohtasivat happea sisältävän pohjaveden ja muodostivat rikkihappoa, joka söi valtavia kammioita ja jätti jälkeensä paksuja kipsikerrostumia. Tämä rikkihappoinen speleogeneesi on nykyään hyvin vakiintunut, ja se selittää, miksi nuo luolat näyttävät niin erilaisilta kuin tavalliset sadevesiluolat.
Määritelmä: karsti
Maisema, joka on muovautunut pääasiassa liukenevan kiven, kuten kalkkikiven, dolomiitin tai kipsin, liukenemisen kautta.
Määritelmä: speleogeneesi
Yksinkertaisesti ”luolan synty” — prosessit, joilla luola muodostuu.
Tippukivi: kiveä rakennetaan tippa tipalta
Kun luola on täyttynyt ilmalla, kemia voi kääntyä päinvastaiseksi. Katosta tippuva vesi kuljettaa liuennutta kalsiumkarbonaattia ja ylimääräistä hiilidioksidia. Luolailma sisältää vähemmän hiilidioksidia kuin päällä oleva maaperä, joten kaasu poistuu jokaisesta pisarasta ja kalsiitti kiteytyy. Ensin muodostuu ontto ”olkipilli”; jos sen kärki tukkeutuu, vesi valuu ulkopuolelle ja pilli paksuuntuu tippukiveksi. Lattialle osuvat tipat rakentavat tippukivipatsaita, ja levymäisesti virtaava vesi muodostaa lattiakivikerroksia.
Kasvunopeudet vaihtelevat suuresti tippumisnopeuden ja veden kemian mukaan, mittaamattomasta noin millimetriin vuodessa. Koska tippukivet kasvavat kerroksittain, joita voidaan ajoittaa uraani–torium-menetelmillä, niistä on tullut arvokkaita arkistoja menneistä sateista ja lämpötiloista.
Naican jättiläiskiteet
Vuonna 2000 kaivosmiehet Naicassa Chihuahuassa Meksikossa murtautuivat noin 290 metrin syvyydessä olevaan saliin, jota täyttivät läpikuultavat kipsipalkit, joista osa oli noin 11 metriä pitkiä. Cueva de los Cristales oli kuuma, lähes 50 °C, ja erittäin kostea. Suojaamattomat kävijät kestivät siellä vain minuutteja.
Kidetutkija Juan Manuel García-Ruizin johtama tutkimus tarjosi uskottavan selityksen. Luolaa oli pitkään täyttänyt mineraalipitoinen vesi lämpötilassa, joka oli juuri alle noin 58 °C. Tässä lämpötilassa anhydriitti liukenee hitaasti, kun taas kipsi kasvaa hieman helpommin. Näin pieni epätasapaino tarkoittaa, että uusia kiteitä syntyy vähän, ja olemassa olevat kasvavat hyvin hitaasti mutta tasaisesti, ehkä satoja tuhansia vuosia. Kaivospumput laskivat pohjavedenpintaa; pumppauksen loputtua alemmat tasot tulvivat jälleen.
Pienempi ja helpommin saavutettava esimerkki on Pulpín geodi Almeríassa Espanjassa, löydetty vuonna 1999. Se on noin 8 metriä pitkä ontelo, jonka seinämät ovat kirkkaiden kipsikiteiden peitossa, ja se avattiin kävijöille vuonna 2019.
Selittävä malliGeodin sisäosa
Kiteet kasvavat ontelon seinämiltä sisäänpäin, kun mineraalipitoinen vesi virtaa läpi.
MineraaliKvartsikasaumat
Yleinen geodeissa ja suonissa. Kvartsi kasvaa piipitoisista nesteistä monissa eri olosuhteissa.
Mitä vielä selvitetään
Luolatutkimus on täynnä avoimia kysymyksiä, ja on hyödyllistä nähdä ne rehellisesti esitettyinä.
Hiilihappoliuotus muodostaa suurimman osan kalkkikiviluolista, rikkihappo muodosti Lechuguillan ja Carlsbadin luolat ja kaasujen poistuminen ajaa kalsiittitippukivien kasvua.
Naican kiteiden tarkat iät perustuvat kasvunopeusarvioihin ja jäävät suuntaa antaviksi.
Luolissa elävät mikrobit saattavat vaikuttaa joihinkin mineraalikertymiin. Kuinka paljon, on yhä kiistanalaista.