Estalactites e estalagmites

Estalactites e estalagmites são formações minerais denominadas espeleotemas, também conhecidas como decoração de caverna. Essas formações se originam por meio de processos químicos de dissolução e precipitação química ocasionados pela presença de água nas paredes da caverna e gás carbônico atmosférico. Normalmente ocorrem em rochas compostas pelo mineral calcita (CaCO₃).

As estalactites se formam, a partir do teto da caverna, pelo efeito de infiltração e gotejamento, e crescem em direção ao solo. As estalagmites iniciam seu crescimento a partir do chão da caverna e crescem em direção ao teto. A taxa de crescimento dessas estruturas depende de diversos fatores ambientais, sendo, inclusive uma ferramenta de estudo para a identificação de mudanças climáticas.

No Brasil existem centenas de cavernas que apresentam estalactites e estalagmites, sendo as mais conhecidas em São Paulo, Mato Grosso do Sul e Minas Gerais.

Leia também: Diferenças entre rochas e minerais

Resumo sobre estalactites e estalagmites

• Estalactites e estalagmites são dois tipos de formações rochosas denominadas espeleotemas.
• As espeleotemas são conhecidas como decoração de caverna e podem ter diferentes formatos, sendo os mais conhecidos as estalactites e as estalagmites.
• Essas estruturas se formam no interior das cavernas em razão de processos químicos ocasionados por infiltração e gotejamento de água.
• Ocorrem em rochas formadas principalmente pelo mineral calcita (CaCO₃).
• As espeleotemas são um registro de mudanças climáticas ocorridas aos longos dos anos.
• Estalactite é a estrutura que cresce a partir do teto da caverna.
• Estalagmite é a estrutura que cresce a partir do chão da caverna.
• Espeleotemas são originadas quando a água da chuva infiltra pelas fissuras da caverna, solubilizando gás carbônico da atmosfera, e, ao escorrer pela rocha, dissolve uma fração do mineral calcita.
• A solução resultante escorre pelas paredes da caverna até se tornar um lento gotejamento, situação que favorece a evaporação de água e liberação de gás carbônico, formando novamente o mineral calcita e promovendo o crescimento das espeleotemas.
• A taxa de crescimento das estalactites e estalagmites é lenta e não é constante.
• No Brasil, existem muitas cavernas que apresentam estalactites e estalagmites, estando as mais conhecidas em São Paulo, Mato Grosso do Sul e Minas Gerais.

O que são espeleotemas?

Espeleotemas são formações minerais secundárias que ocorrem no interior de cavernas em razão da deposição de minerais por meio de processos de dissolução e precipitação química, ocasionados pela infiltração ou gotejamento de água.

Em razão das belas formações originadas por tais processos químicos, as espeleotemas também são conhecidas como decorações de caverna e podem assumir diferentes formatos, como as estalactites, estalagmites, colunas, cortinas ou flores. Sendo as estalactites e as estalagmites as mais conhecidas.

Esse fenômeno é mais comum de ser observado em rochas formadas por calcita, mineral composto por carbonato de cálcio (CaCO₃). Contudo, também pode ocorrer em rochas contendo gesso (CaSO₄) e aragonita, um mineral de mesma composição da calcita e que se diferencia apenas pelo arranjo entre os átomos.

As espeleotemas podem atuar como arquivos que guardam informações e características sobre o clima passado da região em que são formados, uma vez que sua construção pode durar milhares de anos e ser afetada por mudanças climáticas. Cientistas especializados nessa área conseguem encontrar informações sobre níveis de chuva, composição da água e mudanças climáticas com base no estudo das espeleotemas.

O que é estalactite?

Estalactite é uma das formas de ocorrência das estruturas conhecidas como espeleotemas.

As estalactites crescem a partir do teto da caverna e seguem em direção ao chão. Seu crescimento se inicia pela infiltração e gotejamento de água a partir de fissuras e rachaduras no teto da caverna.

Ao gotejar sobre o chão da caverna, a solução de água da chuva dará início à formação da estalagmite.

O que é estalagmite?

Estalagmite é outra forma de ocorrência das estruturas conhecidas como espeleotemas. As estalagmites crescem a partir do chão da caverna e seguem em direção ao teto, em um sentido de crescimento oposto àquele das estalactites.

É comum acontecer a junção de uma estalagmite e uma estalactite. Nesse caso, se forma a estrutura denominada coluna.

Como são formadas as estalactites e estalagmites?

As estalactites e estalagmites se formam em razão da presença de água da chuva, que alcança a caverna por de meio de fissuras e rachaduras nas rochas, em combinação com o gás carbônico (CO₂) da atmosfera.

O processo de dissolução de CO₂ da atmosfera na água é um fenômeno comum e ocorre sempre que existe uma interface ― fronteira entre duas fases ― água/ar, tornando o meio levemente ácido em razão da formação do ácido carbônico (H₂CO₃), um ácido de caráter fraco.

Conforme a água levemente ácida penetra e escorre nas rochas, dissolve certa quantidade do mineral que o compõe (CaCO₃ ou CaSO₄). Considerando uma rocha de calcita, a água que escorre pelas paredes, superfícies e fissuras da caverna é, na realidade, uma solução de bicarbonato de cálcio (Ca(HCO₃)₂).

\(H_2O\left(l\right)+{CO}_2\left(g\right)+Ca{CO}_3\left(s\right)\rightleftharpoons\ Ca\left({HCO}_3\right)_2\left(aq\right)\)

Quando essa solução de bicarbonato de cálcio alcança o teto da caverna, ela escorre pelas paredes, até que o fluxo vai ficando mais lento e se torna um gotejamento ou uma única gota pendurada na parede da caverna.

Nessa situação, naturalmente ocorre o processo de evaporação da água e liberação do CO₂ para a atmosfera. Com a saída da água e do dióxido de carbono, a espécie Ca(HCO₃)₂ é convertida novamente no mineral calcita, em um processo químico conhecido como precipitação. Nesse processo, o mineral calcita é redepositado no teto da caverna, assumindo um novo formato e dando início à base estrutural de uma estalactite.

\(Ca\left({HCO}_3\right)_2\left(aq\right)\rightleftharpoons\ \uparrow H_2O\left(vapor\right)\ +\ \uparrow{CO}_2\left(g\right)+Ca{CO}_3\left(s\right)\)

Cada gota de água que tem seu volume de água evaporado deixa um depósito de calcita na forma de anel na parede da caverna. Esse processo, repetido sucessivamente ao longo dos anos, forma as estalactites

Em uma situação de gotejamento, a gota atinge o solo e, lentamente, a água evapora, deixando a calcita depositada sobre o chão da caverna e iniciando-se o crescimento de uma estalagmite.

A velocidade de crescimento dessas estruturas não é constante e depende de diversos fatores, tais como a velocidade com que a água da chuva se infiltra pela rocha, a acidez da água, a composição da rocha, a quantidade de CO₂ na atmosfera da caverna e fatores associados às mudanças climáticas. Em geral, existem registros de taxas de crescimento que variam entre 0,007 mm e 3 mm por ano.

Leia também: Ciclo das rochas — o processo de formação dessas estruturas

Estalactites e estalagmites no Brasil

O Brasil possui um número enorme de cavernas catalogadas, até 2021, esse número alcançava cerca de 20 mil, mas especialistas apontam que ele pode chegar a 300 mil. Dessa grande quantidade de cavernas, muitas delas apresentam formações espeleotemas, em que se destacam as estalactites e estalagmites.

A Gruta do Lago Azul, em Bonito (MS), possui duas grutas, ambas tombadas como monumentos naturais pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Natural (Iphan), desde 1978.

O Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (Petar) fica na região do Alto do Ribeira, a cerca de 320 km da cidade de São Paulo. O parque possui cerca de 250 cavernas com rochas calcárias de diferentes dimensões, sobre as quais a natureza esculpiu, ao longo de milhares de anos, inúmeras formações de estalactites, estalagmites e outros formatos de espeleotemas.

A Caverna do Diabo fica localizada no Parque Estadual de Jacupiranga, na cidade de Eldorado Paulista, próximo ao Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (Petar), em São Paulo. A caverna possui imensos salões internos em que é possível a observação de estalactites, estalagmites, cascatas de calcitas e outras formações derivadas da precipitação química com formatos curiosos, como a figura do diabo, corujas, alpinistas, entre outros.

Outros locais no Brasil que apresentam formações de espeleotemas:

• Gruta de São Miguel, em Bonito (MS);
• Gruta Rei do Mato, em Sete Lagoas (MG);
• Gruta do Maquiné, em Cordisburgo (MG);
• Abismo Anhumas, Bonito, Mato Grosso do Sul;
• Gruta da Lapinha, em Lagoa Santa (MG).

Exercícios resolvidos sobre estalactites e estalagmites

Questão 1

(UFMT) Cavernas próximas a regiões com solo rico em calcário podem formar estalactites com o passar dos anos. Sua formação pode ser representada pela equação:

\(CaCO3 (s) + CO2(g) + H2O (l) ⇌ Ca2+ (aq) + 2 HCO3 - (aq)\)

Dentre as seguintes condições:

I. Evaporação constante da água.

II. Corrente de ar frio e úmido.

III. Elevação da temperatura no interior da caverna.

IV. Visitas frequentes de grandes grupos de pessoas.

Quais favorecem a formação de estalactites?

a) I e II

b) I e III

c) II e III

d) III e IV

Resolução: letra B

Considerando o equilíbrio químico apresentado, que representa o processo de dissolução/precipitação do carbonato de cálcio (CaCO₃), nota-se que a formação de estalactites é favorecida na direção dos reagentes, pois há a formação de CaCO₃ sólido. Entre as condições apresentadas, apenas a evaporação constante de água (item I) e a elevação da temperatura no interior da caverna (item III) são capazes de alterar o equilíbrio químico no sentido dos reagentes.

O efeito da elevação de temperatura é favorecer a liberação de CO₂ para a atmosfera e, com isso, deslocar a reação no sentido de formação de CaCO₃.

Questão 2

(Fuvest) A Gruta do Lago Azul (MS), uma caverna composta por um lago e várias salas, em que se encontram espeleotemas de origem carbonática (estalactites e estalagmites), é uma importante atração turística. O número de visitantes, entretanto, é controlado, não ultrapassando 300 por dia. Um estudante, ao tentar explicar tal restrição, levantou as seguintes hipóteses:

I. Os detritos deixados indevidamente pelos visitantes se decompõem, liberando metano, que pode oxidar os espeleotemas.

II. O aumento da concentração de gás carbônico que é liberado na respiração

dos visitantes, e que interage com a água do ambiente, pode provocar a

dissolução progressiva dos espeleotemas.

III. A concentração de oxigênio no ar diminui nos períodos de visita, e essa

diminuição seria compensada pela liberação de O₂ pelos espeleotemas.

O controle do número de visitantes, do ponto de vista da Química, é explicado por

a) I, apenas.

b) II, apenas.

c) III, apenas.

d) I e III, apenas.

e) I, II e III.

Resolução: letra C

Apenas o item II explica corretamente o motivo do controle do número de visitantes. O aumento do número de visitantes aumenta a concentração de CO₂ dentro da caverna. Com isso, aumenta-se a quantidade de CO₂ solubilizado na água.

Ao analisar a primeira reação química apresentada o texto, nota-se que a elevação de CO₂ terá o efeito de deslocar o equilíbrio químico no sentido dos produtos e, com isso, haverá a solubilização do CaCO₃ sólido.

\(H_2O\left(l\right)+{CO}_2\left(g\right)+Ca{CO}_3\left(s\right) Ca \rightleftharpoons\ \left({HCO}_3\right)_2\left(aq\right)\)

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