Formação

As cavernas, de acordo com sua formação, são divididas em dois grandes grupos: cavernas primárias e secundárias.

Cavernas primárias

Tubo de lava Thurston no Hawaii Volcanoes National Park. Tubos de lava são exemplos de cavernas primárias.

São ditas cavernas primárias aquelas cuja formação é contemporânea à formação da rocha que a abriga.

Cavernas vulcânicas

Em regiões com vulcanismo ativo, o escoamento de lava pode formar diversos tipos de cavidades na rocha. Em geral a lava escoa para a superfície através de um fluxo contínuo. À medida que o entorno do fluxo se resfria e solidifica, a lava continua escorrendo por canais, muitas vezes de vários quilômetros de extensão, chamados tubos de lava. Em alguns casos, após o vulcão se tornar inativo, esses tubos podem ser esvaziados e preservados formando cavidades acessíveis pelo exterior. As mais importantes cavernas desse tipo estão no Havaí e no Quênia. A caverna Kazumura, na Ilha Havaí, próxima a Hilo, com 65 500  m de comprimento e desnível de 1 101 m, é o mais longo e mais profundo tubo de lava do mundo. Além dos tubos de lava, também podem ser formadas cavernas vulcânicas pela existência de bolsões de ar ou outras irregularidades no magma durante seu escoamento ou resfriamento. Essas cavernas costumam formar salões ou canais de pequenas dimensões. Cavernas de lava não possuem formações exuberantes como as cavernas criadas por dissolução química. Em geral possuem paredes lisas e uniformes, mas em alguns casos possuem escorrimentos, pontas e gotas de lava resfriada.

Cavernas de corais

Cavidades criadas durante o crescimento de recifes de coral por qualquer razão. Uma vezcalcificados e litificados os corais, essas cavidades podem ser preservadas e em alguns casos formam galerias ou salões penetráveis de pequenas dimensões dentro do recife.

Cavernas secundárias

Cavernas secundárias são aquelas que se originam após a formação da rocha que as abriga. É o caso mais comum de formação de cavernas e envolvem diversos processos diferentes.

Cavernas cársticas

 carste

O processo mais freqüente de formação de cavernas é a dissolução da rocha pela água dachuva ou de rios, um processo também chamado de carstificação. Este processo ocorre em um tipo de paisagem chamado carste ou sistema cárstico, terrenos constituídos predominantemente por rochas solúveis, principalmente as rochas carbonáticas (calcário,mármore e dolomitos) ou outros evaporitos, como gipsita. As regiões cársticas costumam possuir vegetação cerrada, relevo acidentado e alta permeabilidade do solo, que permite o escoamento rápido da água. Além de cavernas, o carste apresenta diversas outras formações produzidas pela dissolução ou erosão química das rochas, tais como dolinas,furnas, cones cársticos, cânions, vales secos, vales cegos e lapiás.

Fase inicial da espeleogênese. A rocha calcária possui diversas fendas e fraturas por onde as águas superficiais escorrem em direção ao lençol freático.

O processo de carstificação ou dissolução química é resultado da combinação da água da chuva ou de rios superficiais com o dióxido de carbono (CO₂) proveniente da atmosfera ou das raízes da vegetação. O resultado é uma solução de ácido carbônico (H₂CO₃), ou água ácida, que corrói e dissolve os minerais das rochas. O escoamento da água ácida ocorre preferencialmente pelas fendas e planos de estratificação. Os minerais removidos combinam-se ao ácido presente na água e são arrastados para rios subterrâneos ou para camadas geológicas mais baixas, onde podem se sedimentar novamente. Em outros casos podem ser arrastados para fora por rios que ressurgem e passam a correr pela superfície. As fendas aos poucos se alargam e tornam-se grandes galerias.

Fase intermediária. A água corrói e carrega os sais removidos da rocha, formando galerias ao longo de fraturas e camadas de estratificação. O rio superficial pode se tornar subterrâneo após a formação de um sumidouro e deixa um vale seco no terreno por onde corria.

Quando o nível freático se rebaixa naturalmente devido à dissolução e aumento de permeabilidade de camadas inferiores, as galerias formadas se esvaziam. Em muitos casos, tetos que eram sustentados pela pressão da água podem desmoronar, formando grandes salões de abatimento. Estes desmoronamentos podem levar ao rebaixamento do solo acima dos salões, o que cria dolinas de colapso. Em alguns casos, essas dolinas se abrem totalmente até o nível do salão, resultando em uma entrada da caverna ou uma clarabóia. Outras entradas podem ser formadas em sumidouros (pontos em que rios entram no solo formando rios subterrâneos) ou exsurgências (pontos de saída da água subterrânea).

Fase avançada. O lençol freático foi rebaixado deixando as galerias secas. O teto em alguns trechos cede formando salões de abatimento que ficam cheios de detritos. O solo da superfície se rebaixa sobre os pontos em que ocorreram colapsos (dolinas de abatimento) ou pela dissolução do solo (dolinas de subsidência). Espeleotemas começam a se formar nas galerias e salões.

Uma vez que o nível de água é rebaixado, os salões e galerias secam e passa a existir ar em seu interior. A carstificação nessas galerias passa a ser construtiva, ou seja, a sedimentação dos minerais dissolvidos na água passa a construir formações no interior da caverna. Quando a água atinge as galerias secas através de fendas ou pela porosidade difusa das rochas (exsudação), o gás carbônico é liberado para a atmosfera e a calcita ou outros minerais dissolvidos se precipitam, criando formações de grande beleza, chamadas coletivamente de espeleotemas. (ver abaixo).
Embora haja cavernas cársticas formadas de diversas rochas carbonáticas, as rochas calcárias são mais estáveis e resistem mais a desabamentos que as dolomitas ou gipsitas. Por essa razão a maior parte das cavernas de dissolução existentes atualmente são calcárias.