Jak otwierają się podziemne komory
Deszczówka pobiera dwutlenek węgla z powietrza, a zwłaszcza z gleby, i staje się słabym kwasem węglowym. Wsiąkając w wapień wzdłuż szczelin i płaszczyzn warstwowania, stopniowo rozpuszcza węglan wapnia. Po setkach tysięcy lat te szczeliny poszerzają się w korytarze. Krajobrazy ukształtowane w ten sposób — z lejami krasowymi, zanikającymi potokami i jaskiniami — nazywa się krasem.
Mammoth Cave w Kentucky, najdłuższy znany system jaskiniowy, ma ponad 400 mil zmapowanych korytarzy, powstałych w dużej mierze w ten sposób, kierowanych przez warstwy wapienia pod ochronną pokrywą piaskowca.
Druga droga działa od dołu. W jaskiniach Lechuguilla i Carlsbad Caverns w Nowym Meksyku siarkowodór wydobywający się z złóż ropy i gazu spotkał wodę gruntową zawierającą tlen i utworzył kwas siarkowy, który wyżarł ogromne komory i pozostawił grube złoża gipsu. Ta speleogeneza z udziałem kwasu siarkowego jest dziś dobrze ustalona i wyjaśnia, dlaczego te jaskinie wyglądają tak inaczej niż typowe jaskinie powstałe pod wpływem deszczówki.
Definicja: kras
Krajobraz ukształtowany głównie przez rozpuszczanie skał rozpuszczalnych, takich jak wapień, dolomit czy gips.
Definicja: speleogeneza
Najprościej „powstawanie jaskini” — procesy, dzięki którym tworzy się jaskinia.
Speleotemy: kamień budowany kropla po kropli
Gdy jaskinia jest już wypełniona powietrzem, chemia może się odwrócić. Woda kapiąca ze stropu niesie rozpuszczony węglan wapnia i dodatkowy dwutlenek węgla. Powietrze jaskiniowe zawiera mniej dwutlenku węgla niż gleba nad nim, więc gaz ucieka z każdej kropli, a kalcyt krystalizuje. Najpierw powstaje pusta „słomka”; jeśli jej koniec się zatka, woda spływa po zewnętrznej stronie i słomka grubieje, tworząc stalaktyt. Krople spadające na podłogę budują stalagmity; woda płynąca cienkimi warstwami tworzy naciek kamienny.
Tempo wzrostu bardzo się różni w zależności od częstotliwości kapania wody i składu chemicznego: od ledwie mierzalnego do około milimetra rocznie. Ponieważ speleotemy rosną warstwami, które można datować metodami uranowo-torowymi, stały się cennymi zapisami dawnych opadów i temperatur.
Gigantyczne kryształy Naica
W 2000 roku górnicy w Naica w Chihuahua w Meksyku przebili się do komory leżącej około 290 metrów pod ziemią, wypełnionej półprzezroczystymi belkami gipsu, z których niektóre miały około 11 metrów długości. Cueva de los Cristales była gorąca, o temperaturze bliskiej 50 °C, i bardzo wilgotna; niezabezpieczeni zwiedzający mogli w niej przebywać tylko kilka minut.
Badania prowadzone przez krystalografa Juana Manuela García-Ruiza przedstawiły przekonujące wyjaśnienie. Jaskinia przez bardzo długi czas była zalana wodą bogatą w minerały o temperaturze tuż poniżej około 58 °C. W tych warunkach anhydryt powoli się rozpuszcza, a gips minimalnie zyskuje przewagę we wzroście. Tak niewielka przewaga sprawia, że niewiele nowych kryształów zaczyna rosnąć, a istniejące rosną bardzo powoli, ale stale, być może przez setki tysięcy lat. Pompy kopalniane obniżyły zwierciadło wód; po zaprzestaniu pompowania niższe poziomy znów się zalały.
Mniejszy, dostępny przykład to Geoda Pulpí w Almerii w Hiszpanii, odkryta w 1999 roku: wnęka o długości około 8 metrów, wyłożona przezroczystymi kryształami gipsu, udostępniona zwiedzającym w 2019 roku.
Model poglądowyWnętrze geody
Kryształy rosną od ścian wnęki do środka, gdy przepływa przez nią woda bogata w minerały.
MinerałSkupiska kwarcu
Częsty w geodach i żyłach, kwarc powstaje z roztworów bogatych w krzemionkę w wielu środowiskach.
Co wciąż jest badane
Nauka o jaskiniach pełna jest otwartych pytań, dlatego warto przedstawić je uczciwie.
Rozpuszczanie przez kwas węglowy tworzy większość jaskiń wapiennych; kwas siarkowy ukształtował Lechuguillę i Carlsbad; odgazowywanie napędza wzrost kalcytowych speleotemów.
Dokładny wiek kryształów z Naica opiera się na szacunkach tempa wzrostu i pozostaje przybliżony.
Mikroorganizmy żyjące w jaskiniach mogą wpływać na niektóre złoża minerałów; w jakim stopniu, wciąż jest przedmiotem dyskusji.