Cavernas de colapso e erosão mecânica

Alguns minerais não são solúveis em água e não permitem que o processo de casrtificação ocorra. Por exemplo, os quartzos, sílicas e argilitos são pouco solúveis e rochas compostas principalmente por esses minerais, como granitos e arenitos, não permitem a formação de relevo cárstico a não ser em condições muito especiais, como por exemplo algumas regiões de carste em clima semi-árido ou feições típicas de dolinas em arenitos por erosão geoquímica. Neste tipo de rochas, o processo mais comum de formação de cavernas são as fraturas ou colapsos resultantes de atividade tectônica como terremotos e dobramentos da rocha. Cavernas de colapso também podem ocorrer quando uma camada solúvel abaixo de uma camada de granito ou arenito é dissolvida e remove a sustentação das camadas superiores. As fraturas resultantes dos dois processos podem eventualmente atingir grandes dimensões e quando se estendem até a superfície, permitem a visitação dessas cavernas. Se estas fissuras estão total ou parcialmente abaixo do nível freático, a água pode aumentar a caverna por erosão mecânica, mas não por dissolução. Em muitos casos as cavernas de arenito podem ser expandidas também pela erosão eólica. Cavernas desse tipo são muito estáveis e em geral se originam de processos geológicos mais antigos que as cavernas por dissolução química.
Como o processo de formação e crescimento dessas cavernas não é químico, elas não costumam possuir espeleotemas, a não ser em raros casos em que uma camada de rocha carbonática esteja acima da caverna. Em condições especiais, podem ocorrer espeleotemas de sílica em cavernas de arenito, como os presentes na Gruta do Lapão e na Gruta do Riachinho, na Chapada Diamantina, Bahia, Brasil.

Cavernas de gelo

Apesar do nome, as cavernas de gelo não devem ser confundidas com as cavernas em glaciares. Cavernas de gelo são cavidades na rocha, formadas por qualquer dos processos descritos acima. Como se localizam em regiões muito frias do globo, elas apresentam temperaturas abaixo de 0 °C durante todo o ano em pelo menos uma parte de sua extensão. Isso provoca o congelamento da água infiltrada pelo solo ou da umidade atmosférica e forma em seu interior diversos tipos de precipitações de gelo (chamados icicles em inglês) que podem ser tão exuberantes como os espeleotemas rochosos.

Cavernas glaciares

Caverna glacial no interior de uma geleira na Suíça

Este tipo especial de caverna não é formado na rocha, mas no gelo de glaciares. A passagem da água da parte superior da geleira para o leito rochoso produz tubos que podem ter desenvolvimento horizontal ou vertical. Embora possam permanecer praticamente inalteradas por muitos anos, estas cavernas são instáveis e podem desaparecer completamente ou mudar de configuração ao longo do tempo. Ainda assim podem ser visitadas e utilizadas para estudar o interior das geleiras. Seu maior valor científico reside no fato de permitirem acessar amostras de gelo de diversas idades diferentes, usadas em pesquisas de paleoclimatologia.

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.

Tudo sobre cavernas

Uma caverna é qualquer tipo de passagem subterrânea, profunda e natural ou um lugar fechado com uma abertura para a superfície. As cavernas são encontradas com mais freqüência em uma paisagem cárstica, caracterizada por cavidades, grandes aqüíferos subterrâneos e escoamento subterrâneo ativo. Cerca de 20% dos Estados Unidos são classificados como cársticos [fonte: Associação Nacional de Cavernas (em inglês)].

Sam Abell/National Geographic/Getty Images
As cavernas, como essa no litoral da Austrália, são formadas durante longos períodos, à medida que a água destrói, pouco a pouco, o subsolo de calcário

As cavernas são formadas por quatro processos básicos.

• A maioria das cavernas é de calcário. Elas se formam quando a água da chuva penetra no solo, carregando mais dióxido de carbono. O resultado é um ácido fraco chamado ácido carbônico. A água se acumula em aqüíferos subterrâneos, onde, lentamente, vai destruindo o calcário. Algumas cavernas de calcário também são formadas por grandes quantidades de água da chuva contínua que desgasta a rocha em um processo chamado de corrosão, ou erosão por abrasão [fonte: Nova (em inglês)].
• Apenas recentemente, pesquisadores descobriram que bactérias microscópicas ajudaram a formar algumas das cavernas mais impressionantes do mundo. As bactérias chamadas de extremófilas (criaturas que se desenvolvem em condições "extremas" ou altamente tóxicas) se alimentam de depósitos de óleosubterrâneos e profundos. Depois de uma grande refeição, elas expelem sulfeto de hidrogênio que borbulha no lençol freático, acumulando mais oxigênio para se tornar ácido sulfúrico, um poderoso agente corrosivo. Outras bactérias vivem nas próprias cavernas, alimentando-se de sulfeto de hidrogênio para fabricarem ainda mais ácido sulfúrico.
• Ondas fortes destroem lentamente pontos fracos dos rochedos da costa que formam as cavernas com grandes tetos salientes. A maioria das cavernas marinhas é formada de arenito ou de calcário.
• Os tubos de lava são criados quando as laterais de uma lava ativa esfriam primeiro, formando uma crosta que se funde lentamente para encobrir o centro ainda líquido. Quando toda a lava líquida escorre, fica somente o tubo endurecido. Se parte do teto do tubo desmorona, você tem uma abertura para uma caverna de lava [fonte: Nova (em inglês)].

Alan Band/Fox Photos/Getty Images
Placas educativas nas cavernas Luray, na Virgínia, lembram os visitantes que as estalactites surgem no teto e as estalagmites se formam a partir do chão de uma caverna

As estalactites (que nascem de cima para baixo) e as estalagmites (que surgem de baixo para cima) são exemplos bem conhecidos de espeleotemas, também chamados de formações de caverna. Existe uma grande variedade de espeleotemas, alguns com nomes extravagantes, como ovos e bacon fritos. Quando o ácido carbônico destrói o calcário, ele cria o mineralcalcita que é, então, carregado pela água da chuva para a caverna. Quando essa água da chuva pinga no chão de uma caverna, ela deposita lentamente pequenas quantidades de calcita até se formar uma estalagmite. Outros espeleotemas são formados pela calcita precipitada em amostras brilhantes e por formações cristalinas nas paredes, no teto e no chão das cavernas.
Existem três classificações diferentes de animais que vivem em cavernas.

• Trogloxenos - são visitantes temporários que vivem dentro e ao redor das aberturas das cavernas. Osmorcegos são os trogloxenos mais famosos, mas a lista também inclui ursos, linces, guaxinins, Petrochelidon fulva (uma espécie de andorinha) e roedores.
• Troglófilos - passam a maior parte de sua vida em cavernas, mas, de vez em quando, saem em busca de alimento. Alguns exemplos seriam as salamandras, os grilos, os platelmintos e espécies diferentes de aranhas e pernilongos.
• Troglóbios - passam a vida inteira nas profundezas escuras de cavernas secas e marinhas. Todos são cegos e alguns nem olhos têm. Exemplos são a salamandra de Ozark, a Neoleptoneta myopica (uma espécie de aranha), o Rhadine persephone (um tipo de besouro), o peixe de caverna e o camarão cego [fonte: Serviço Geológico dos Estados Unidos]

As condições da caverna variam bastante dependendo da forma como ela foi formada e onde está localizada. Algumas cavernas são úmidas e barrentas; outras, secas e empoeiradas. A temperatura de uma caverna é muito estável. É sempre a temperatura média anual da superfície acima da caverna [fonte: Sociedade Nacional de Espeleologia (em inglês)].
Mas por que alguém iria querer rastejar em um buraco enorme na terra? Continue lendo para descobrir.