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7.7 Concrezioni

R.Bernasconi, "L'evolution physico-chimique du mondmilch", Symp. Int. di Speleologia, Varenna 1960.
P.Forti A.Bini, "Analisi statistica delle pisoliti del Buco del Castello", Atti Conv. Spel. Lombardo 1981, p. 3-12.
A.Bini (traduz.), "Le stalagmiti di ghiaccio termoindicatrici", Speleologia, 7 (1982), p. 26-27.
P.Forti, "L'evoluzione delle pisoliti, Le Grotte d'Italie, 11 (1983) p. 487-495
A.Bini, "Le eccentriche", Speleologia 10 (1984) p. 29-34
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G.Perna, "Genesi delle concrezioni coralloidi e dei cristalli", Speleologia, 20 (1989) p. 40-44
Y.Quinif, "La datazione delle concrezioni", Speleologia 27 (1992) p. 42-45
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C.Balbiano d"Aramengo, "Le concrezioni nelle grotte", La Rivista CAI, (Sett-Ott. 1996), p. 62-65.
P.Forti, "I depositi chimici delle grotte", Quaderni didattici SSI nr. 7, Erga Ed., Genova, Sett. 2000.
S.Piancastelli, P.Forti, "Le bande di accrescimento all'interno di concrezioni carbonatiche e il loro rapporto con il clima ed il microclima: nuovo contributo dall'inghiottitoio dell'Acquafredda (Bologna)", Sottoterra, 104 (1997) 26-32

Le concrezioni sono formazioni calcaree che forma il carbonato di calcio CaCO3 in soluzione depositandosi, generalmente nella forma cristallina di calcite. Ci sono molteplici tipologie di queste formazioni: stalattiti, stalagmiti, colonne, drappeggi, cristalli, vasche, gurs, pisoliti, eccentriche, etc.

Dal punto di vista chimico si formano tutte allo stesso modo. L'acqua che circola nelle microfessure e porosita` della roccia contiene disciolti numerosi sali, e principalmente bicarbonato di calcio, Ca(HCO2)2. Si tratta di una circolazione relativamente lenta e in condizioni di pressione e assenza d'aria. Quando l'acqua arriva a contatto con i vuoti della cavita` e con l'aria si viene a trovare in condizioni fisiche di minor pressione e il bicarbonato di calcio si trasforma in carbonato:

Ca(HCO2)2 -> CaCO3 + CO2 + H2O

il quale e` insolubile e precipita cioe` si deposita assumendo svariate forme a seconda delle condizioni in cui avviene la deposizione, e generando cosi` le concrezioni.

Il carbonato di calcio puro e` bianco, ed infatti esistono concrezioni bianchissime. Spesso pero` le concrezioni contengono altri sali che danno caratteristiche colorazioni come da tabella sottostante. La presenza di impurita` minerali seppure la caus aprincipale della colorazione delle concrezioni, non e` la sola. Altre cause secondarie sono la struttura del reticolo cristallino (grossi cristalli tendono ad essere piu` colorati dei microcristalli) e la presenza di materiali e/o contaminanti organici.
Ferro giallo/rosso bruno, marrone
Manganese blue/grigio, nero
Piombo grigio
Rame verde/blue
Nichel giallo scuro (calcite)
verde chiaro (aragonite)
Zinco rosso, marrone, nero
Argilla marrone

Le concrezioni crescono molto lentamente. La velocita di crescita e` molto variabile e dipende da molteplici fattori: quantita` d'acqua, grado di saturazione, meccanismo genetico (le tubolari si accrescono piu` velocemente dei crostoni) clima e morfologia del sistema carsico, ... In genere la crescita varia da pochi micron/anno (0.02 mm/anno) a frazioni di millimetro (0.2) in condizioni normali. Nelle grotte termali si registrano crescite molto maggiori, fino a 100 mm/anno.

Le concrezioni di solfati e cloruri crescono piu` velocemente (vari cm/anno) e con velocita piu` variabile. La crescita delle concrezioni di ghiaccio dipende dalla velocita` di gocciolamento dell'acqua e dalla temperatura dell'aria.

Le concrezioni si formano sia in ambiente vadoso che in ambiente allagato. La crescita di vari tipi di concrezione dipende dalle condizioni di formazione, e dal meccanismo di deposizione.

  Vadoso Freatico
 
concrezioni c = cortine
st = stalattiti
sg = stalagmiti
t = tubolari
p = pisoliti
b = baffi
e = eccentriche
s = sferuliche
c = cristalli
c = cristalli c = crostoni
g = gluteiformi
meccanismo
di crescita
principale
nucleazione accrescimento accrescimento nucleazione
causa della
deposizione
diffusione CO2 evaporazione variazione
temperatura
diminuzione solubilita`
e diffusione CO2
velocita` di
crescita
rapida lenta molto lenta lenta
tipo concrezionamento crsitallizzazione crsitallizzazione concrezionamento


7.7.1 Stalattiti

L'acqua che esce a soffitto forma una goccia che resta appesa (per forze di coesione e adesione) fino a che non raggiunge una dimensione sufficiente affinche` la gravita` ne provochi il distacco. Durante questo tempo si puo` avere uno squilibrio della CO2 fra la goccia e l'aria, cosicche` l'anidride carbonica diffonde nell'aria. Si deposita allor adel calcare lungo il cerchio di contatto fra la goccia e la roccia (a causa della tensione superficiale), formando un anello di calcare.

La stalattite cresce accumulando calcare su questo anello di calcare, e formando cosi` un tubicino (dal diametro di 5-10 mm). Il tubo si sviluppa verso il basso alimentato internamente. L'evoluzione della concrezione dipende dalla intensita` del flusso d'acqua.

Si possono formare stalattiti finissime lunghe alcuni metri (dette capelli d'angelo o tubolari). Se il tubo viene invece otturato, per esempio da sostanze solide trasportate dall'acqua, l'alimentazione prosegue verso l'esterno, nella forma di un velo che ricopre la concrezione e il calcare si deposita sulla superficie esterna, formando una concrezione di forma conica.

La struttura interna di una tubolare e` in genere monocristallina, con asse C parallelo all'asse della concrezione, poiche` la velocita` di accrescimento della calcite e` maggiore lungo la direzione di tale asse e la deposizione, orientata dalla forza di gravita` in senso verticale, tende ad orientare l'asse dei cristalli verticalmente. Il diametro delle tubolari varia da 4 a 6 millimetri circa, secondo la relazione di Curl che lega la densita` r della soluzione, il diametro D della concrezione e la tensione superficiale s del liquido,

B = (r g D2) / s

G e` l'accelerazione di gravita`, e B ha un valore costante peri a circa 3.5. Il diametro tende dunque ad assumere un valore di equilibrio. Se e` troppo piccolo si forma una goccia rotonda che tende ad allargarlo. Se e` troppo grosso la goccia e` svasata nella parte superiore e tende a restringere il diametro.

Quando il piano di roccia e` inclinato, l'acqua che esce dalla roccia scorre lungo il soffitto fino ad arrestarsi formando una goccia solo quando incontra una asperita`. In questo caso non si forma il tubicino, ma la crescita avviene subito dall'esterno e la stalattite risulta massiccia.

Le stalattiti sono "tubolari" modificate per vari motivi: porosita` della concrezione (che comporta un afflusso laterale e una crescita radiale), occlusione del canalicolo di alimentazione, alimentazioni laterali, ... Nelle stalattiti l'asse C dei cristalli di calcite e` orientato nella parte centrale (canalicolo) nella direzione di crescita, come nelle tubolari, e nella parte laterale in direzione radiale, poiche` tale e` la direzione di crescita dei cristalli depositati dall'apporto superficiale. I cristalli sono disposti in bande concentriche, e la loro dimensione dipende dalle condizioni di crescita, con cristalli tanto piu` piccoli quanto piu` veloce e` la crescita. Per velocita` di crescita molto basse si hanno stalattiti monocristalline con asse parallelo all'asse di crescita e con sezione poligonale a tre o sei spigoli.

Stalattiti piegate a "zanna d'elefante" si possono formare causate da correnti d'aria. La direzione della curvatura e` controvento se la crescita e` governata dall'evaporazione dell'acqua (che viene favorita sulla parte ove arriva la corrente d'aria). E` invece nella direzione della corrente d'aria se la crescita e` governata dalla diffusione della anidride carbonica (in tal caso la corrente sposta fisicamente la goccia).

Quando l'acqua scivola lungo le pareti inclinate prima di staccarsi si formano i drappeggi (detti anche cortine, o vele), molto spesso con bande e colori diversi.


7.7.2 Stalagmiti

Le stalagmiti sono formate dalle goccie che cadono al suolo e, ancora sovrassature, depositano il calcare presso il punto di caduta (con intensita` decrescete in modo radiale). Si forma cosi` una deposizione arrotondata a cupola su cui poi cresce la stalagmite per deposizione di successivi strati emisferici. Vista in sezione una stalagmite presenta anelli concentrici di spessore decrescente con raggio. In queste condizioni tutto il soluto si deposita sulla superficie a cupola della stalagmite con spessore uniforme, formandosi cosi` una successione di cupole una sopra l'altra.

Le stalagmiti hanno una forma arrotondata, piu` tozza rispetto alle stalattiti. Non essendo limitate dalla gravita` arrivano a dimensione enormi, fino a 60-70 metri di altezza.


Stalagmite La relazione di Franke lega la velocita` di crescita v all'area A,

v A = c q

dove c e` la quantita` di materiale depositato (in cm3/cm2) nella soluzione, e q e` la quantita` d'acqua che cade. Quindi il diametro risulta

D = 2 sqrt( c q / Pi v )

Per alti valori di q il soluto non si deposita completamente (c e` costante) e la velocita` di crescita diviene costante, dipendente proporzionalmente dal grado di sovrassaturazione dell'acqua. Il diametro della stalagmite dipende allora solo dalla quantita` di acqua che l'alimenta.

Per bassi valori di q la velocita` risulta invece proporzionale al prodotto c q e la stalagmite raggiunge un diametro minimo (relazione di Curl)

Dmin = 2 sqrt( V / Pi d )

dove V e` il volume della goccia e d e` lo spessore del film d'acqua che ricopre la stalagmite.

I cristalli sono orientati a "palizzata" con gli assi C perpendicolari alle bande emisferiche di accrescimento.


Si forma una colonna quando una stalagmite e una stalattite in corrispondenza si congiungono. In tal caso si ha una concrezione che va dal soffitto fino a terra, solitamente piu` stretta a verso la meta` e allargata alle estremita` (in effetti la parte di "stalattite" e` spesso piu` lunga di quella di "stalagmite" e il punto di giunzione risulta piu` in basso della meta`).

Le colate sono strati di calcare depositato lungo le pareti da veli d'acqua. Anch'esse non sono limitate dalla gravita` e possono raggiungere dimensioni impressionanti.


7.7.3 Eccentriche

Le eccentriche sono concrezioni che si sviluppano in tutte le direzioni. Solitamente hanno un diametro molto piccolo (1-5 mm, fino ad un centimetro) e sono lunghe da pochi centimetri fino a qualche decimetro.

Possono essere costituite da calcite o (piu` raramente) da aragonite (aragonite coralloide). Sono concrezioni monocristalline il cui sviluppo e` apparentemente non influenzato dalla gravita`. I cristalli di calcite hanno un asse di simmetria ternario (detto asse "c" o "A3"). La calcite assume tre forme principali: scalenoedro, romboedro e prisma. In ogni caso si accresce piu` velocemente nella direzione dell'asse "c". In genere le concrezioni sono costituite da molti cristalli variamente orientati. Le eccentriche son invece solitamente monocristalline. Sono possibili anche eccentriche policristalline, di ridotte dimensioni, formate da gruppi di cristalli con orientamento lentamente variabile. Le eccentriche monocristalline sono in genere vermiformi o filiformi. Sono formate da un solo cristallo, con asse "c" lungo la direzione di crescita.

Le eccentriche hanno un canalicolo interno, dal diametro variabile fra 0.06 mm e 0.4 mm. Piu` e` sottile piu` esso ha un percorso sinuoso, con spigoli compresi fra 90 e 115o. E` invece dritto quando ha la direzione dell'asse "c". La velocita` di propagazione dell'acqua nel canalino e` circa 1.5 cm/giorno.

Le eccentriche sono ricoperte da un sottile velo d'acqua. Per formarsi necessitano di un supporto poroso (dai cui capillari si dipartono i canalini delle eccentriche), di ambienti isolati, senza correnti d'aria, con ridotte variazioni di temperatura (inferiori au un grado), ed con equilibrio fra condensazione ed evaporazione sulla superficie della concrezione.

Il principale fattore di formazione delle eccentriche e delle stalattiti in generale e` la portata d'acqua. Se e` elevata si ha gocciolamento e si forma una normale stalattite. Il rapporto lunghezza/diametro cresce al diminuire della portata; ad elevate portate si ha alimentazione per ruscellamento esterno e la forma da cilindrica diventa conica. Con portate ridotte (2 - 5 cm3/h) si forma una tubolare con un canale di 2 - 6 mm. A portate ancor piu` ridotte il canale ho diametro di 1 - 2 mm, diventa sinuoso, ma la crescita e` ancora geotropa. La concrezione diviene eccentrica quando la portata scende a frazioni di cm3/giorno. L'acqua si diffonde per capillarita` dall'orifizio del canale sulla superficie dell'eccentrica dove evapora. La portata e` di (0.03 cm3/h).

Il film d'acqua che copre l'eccentrica e` soggetto a forze di tensione capillare ed adesione. Nulla obbliga la crescita della eccentrica ad essere geotropa.

Nelle eccentriche monocristalline la sinuosita` del canale e` dovuta a disuniformita` della calcite depositata presso l'orifizio del canale. Questa e` causata da impurita` adsorbite a caso sulla apertura. Cio` e` possibile solo se la portata e` bassa e non c'e` gocciolamento (altrimenti le impurezze vengono asportate). Il film d'acqua esterno e` sensibile alla impurezze e viene rotto in corrsipondenza di esse. Se il film si stende facilmente (poche impurezze) l'eccentrica ha diametro grosso ed il canale e` diritto. Se ci sono impurezze il canale e` sinuoso e l'eccentrica e` filiforme.

Nelle eccentriche policristalline i cristalli si accrescono l'uno sull'altro con orientazioni lentamente variabili. Questo e` dovuto a due cause: l'acqua che esce dal canale diffonde in egual misura ai lati della punta, ma si ha deposizione maggiore, dovuta alla crescita piu` favorevole, in direzione dell'asse "c". In tal caso l'asse "c" mantiene una direzione ed un angolo costante con la direzione di crescita. La crescita dei cristalli pou` avvienire invece con asse "c" variabile a causa di variazioni stagionali di portata. Nella stagione secca oltre alla calcite precipitano altri materiali che si deposiatno parallelamente alla superficie, e non all'asse "c". La successiva deposizione di calciteavviene parallela alla superficie e questo induce una rotazione dell'asse.

L'arresto della alimentazione puo` protare alla otturazione del canale con successiva ripresa in direzione differente.


7.7.4 Concrezioni Tubolari

Le tubolari sono stalattiti verticali di diametro esterno costante (5 - 10 mm) e con un canale interno (2 - 6 mm). Sono generalmente in calcite, raramente in aragonite. Il diametro esterno e` limitato dalla dimensione di una goccia d'acqua, e il suo valore e` determinato dalla dimensione del collarino di partenza. Il diametro interno dipende dalla portata. Le portate variano da 0.4 a 5 l/giorno.

Non si formano mai su roccia nuda, ma si ha sempre un sottile strato di calcite porosa che ricopre la roccia. Il collarino di partenza si forma attorno al poro di alimentazione della concrezione. L'acqua che esce dalla roccia forma una aureola entro cui si depositano i cristalli di calcite. Questa aureola presenta una svasatura conica verso il poro che favorisce il gocciolamento. L'acqua si diffonde dal poro nella goccia creando zone a diversa sovrasaturazione (di calcite). Ne risulta che la calcite si deposita in una regione anulare (collarino) che cresce a dare inizio al tubicolo della concrezione.

[FIXME ...
Lo strato di calcite e` formato da molti cristalli. Il collarino e` policristallino, il tubo e` monocristallino.
...]

7.7.5 Concrezioni coralloidi

Le concrezioni coralloidi sono glubuli, pallini piu` o meno sferici, di diametro variabile da qualche mm ad un paio di cm. Sono saldate al supporto (parete o altra concrezione) da un sottile gambo. Generalmente sono unite a formare grappoli.

Si formano quando particelle (microcristalli) di calcite sono portate in sospensione e si deposiatno sul supporto (con l'asse A3 orientato perpendicolarmente alla superficie). Se la superficie del supporto non e` uniforme, dato il moto casuale delle paricelle, queste hanno maggior probabilita` di depositarsi sulle piccole irregolarita` piu` esterne, che si accrescono quindi piu` facilmente rispetto al resto della superficie. Si generano cosi` delle protuberanze che hanno sempre piu` maggior probabilita` di catturare le particelle, accrescendosi anche nelle direzioni laterali. In tal modo si creano i glubuli delle concrezioni, tramite successivo deposito di calcite. Gli andamenti stagionali sono rispecchiati nella struttura laminare dei globuli. Quando i glubuli diventano abbastanza grossi, possono a loro volta divenire centri di crescita di nuovi globuli, originati da irregolarita` sulla superficie dei primi. Si formano cosi` i grappoli.


7.7.6 Cristalli di calcite

Cristalli di calcite si formano in vaschette o in crevasses ("grosse" spaccature nella roccia) per aggregazione di molecole. Perche` cio` avvenga la soluzione deve essere in equilibrio meccanico.

Il carbonato di calcio si deposita sotto forma di cristalli nei laghetti di grotta. Questi cristalli possono raggiungere anche notevoli dimensioni (fino a una decina di cm). In particolare la deposizione avviene sul bordo dei laghetti, formando i crostoni (o marciapiedi) che segnano il livello idrico attuale o antico.

Da notare che nelle crevasses i cristalli sono orientati con l'asse A3 perpendicolare alla superficie. I cristalli crescono uniformemente, ma quelli con asse A3 perpendicolare sono favoriti in quanto quelli con altre orientazioni interrompono la crescita contro i cristalli vicini.


7.7.7 Pisoliti

Le pisolitii, o perle di grotta, sono concrezioni, di forma normalmente sferiche, che si originano in vaschette con acqua in movimento. Si formano per accrescimento attorno ad un nucleo solido, per esempio un granello di sabbia o un frammento di roccia.

Si formano solamente in acque notevolmente sovrassature. Maggiore e` la saturazione, piu` favorita e` la nucleazione (formazione di centri di accrescimento) rispetto all'accrescimento, per cui si hanno pisoliti piu` piccole e numerose. C'e` una relazione fra il numero N delle pisoliti presenti in una vaschetta e la loro dimensione media (diametro D o superficie S):

N   SK = cost.

dove l'esponente K dipende dalla condizioni dell'ambiente di formazione (vaschetta, acque, clima della grotta). Esso e` dell'ordine dell'unita`, e risulta leggermente maggiore per pisoliti vere e proprie, rispetto alle ooliti (quelle con diametro <2 mm).

In una vaschetta con acqua in movimento c'e` sempre turbolenza che impedisce ai nuclei piccoli di depositarsi, percio` il limite inferiore delle dimensioni delle pisoliti di una vaschetta e` determinato dall'energia cinetica (massima nell'arco dell'anno) dell'acqua. La velocita` dell'acqua determina anche la dimensione massima. Infatti le pisoliti possono sussistere fintanto che l'acqua le tiene in moto (leggere vibrazioni) impedendo loro di saldarsi al fondo.

Il grado di sovrassaturazione dell'acqua influenza la struttura interna. All'aumentare della sovrassaturazione si hanno rispettivamente pisoliti macrocristalline, laminate, travertinose.


7.7.8 Latte di monte (mondmilch)

Il mondmilch, o latte di monte, e` un agglomerato di sostanze microcristalline che, impregnato d'acqua, si presenta soffice e plastico. Seccando assume un aspetto polveroso.

Si forma, prevalentemente, in ambiente subaereo per precipitazione da acque sovrassature, in condizioni tali che i germi di cristallizzazione restano disordinati senza sviluppare cristalli.

Per ulteriori informazioni, App. 7.F


7.7.9 Altre concrezioni

Ove l'acqua e` in movimento si formano sbarramenti di calcite detti vasche, con altezza da pochi centimetri fino a qualche metro, e con spessore raramente superiore al decimetro. L'altezza della barriera e` proporzionale al flusso d'acqua.

La parte interna e` leggermente piegata controcorrente e con grossi cristalli (con asse C parallelo allo sbarramento). La parte esterna ha cristalli piu` piccoli e con asse C perpendicolare alla diga. L'inclinazione della barriera dipende dall'indice di sovrassaturazione dell'acqua e cresce con essa.

Si generano poiche` l'acqua passa da una condizione di equilibrio all'interno della vasca ad una di sovrassaturazione (quando tracima) indotta da

I dischi sono concrezioni che crescono parallelamente a fessure o giunti di strato. In sezione mostrano una fessurina centrale e livelli di accrescimento radiali. I cristalli sono orientati con asse C perpendicolare ai livelli.

La loro origine e` dovuta alla capillarita`; l'acqua spinta all'interno di una fessura, quando arriva in superficie deposita della CaCO3 lungo i due bordi allineati con la fessura. La pressione idrostatica interna continua a spingere l'acqua nella fessura centrale del disco che si accresce.

Non e` chiaro come faccia la fessura centrale a non occludersi.


7.7.10 Aragonite

Il carbonato di calcio precipita anche in una seconda forma cristallina, l'aragonite (sistema ortorombico, mentre la calcite e` trigonale). Questa forma cristalli molto sottili e allungati, come spine, di colore spesso bianco. Possono formarsi sulla roccia nuda o su concrezioni di calcite.

La formazione di aragonite, solitamente meno stabile della calcite, e` favorita in grotta per tre fattori:

Lo ione Mg e` determinante: quando il rapporto Mg/Ca arriva a 0.4 l'aragonite comincia a formarsi. Essa diviene preponderante quando il rapporto e` 2.9, e praticamente unica oltre 4.4. Il magnesio e` presente nella dolomia, e/o come componente nei calcari dolomitici. Esso non favorisce l'aragonite, piuttosto inibisce la crescita di cristalli di calcite. Per lo stesso meccanismo anche la presenza di altri ioni in soluzione favorisce l'aragonite.

La sovrassaturazione dell'acqua determina la velocita` di precipitazione. Per velocita` basse (< 8 mg/l-ora) oppure alte (> 40 mg/l-ora) l'aragonite ha maggior probabilita` rispetto alla calcite. Percio` l'aragonite si forma o in ambienti isolati con debole circolazione d'aria, dove i processi di diffusione della CO2 ed evaporazione sono lenti, oppure in ambienti caldi e ventilati, dove questi processi sono veloci.

La pressione parziale dell'anidride crabonica influenza il grado di sovrassaturazione dell'acqua, per cui l'aragonite si sviluppa preferenzialmente nelle parti basse delle gallerie, piu` ricche di CO2, che e` piu` pesante dell'aria, e quindi meno sovrassature.


7.7.11 Concrezioni di gesso

Il solfato di calcio esiste in natura in forma anidra o in forma idrata CaSO4 2 H2O (gesso), molto piu` voluminosa.

Il solfato di calcio ha una solubilita` massima a 37oC. Nelle grotte la temperatura e` solitamente inferiore, per cui (in genere) la solubilita` cresce con la temperatura. La solubilita` del gesso e` indipendente dal pH dell'acqua, ma varia con la salinita` della soluzione.

Temperatura (oC) 0 10 30
Solubilita` (gr/l) 1.756 1.926 2.095

I cristalli di gesso si accrescono in forma di prisma monoclino. Si formano principalmente per raffreddamento ed evaporazione di soluzioni sature. L'acqua di infiltrazione passando attraverso terreni ricchi di gesso si arricchisce di solfato di calcio. Quando arriva nelle gallerie aerate e asciutte evapora e deposita cristalli di gesso.

Un secondo meccanismo di formazione dei cristalli di gesso e` dovuto alla ossidazione di solfuri metallici attraverso l'ossigeno disciolto nell'acqua. Si formano solfati metallici e acido solforico:

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O -> 2 FeSO4 + 2 H2SO4

La calcite attacca quindi questi sostituendo i metalli e il H2 con calcio. In ambiemte termali l'acido solfidrico, H2S si ossida producendo acido solforico che viene quindi attaccato dalla calcite, per formare gesso. Quest'ultimo meccanismo potrebbe spiegare le formazioni di gesso saccaroide, pareti ricoperte di gesso cristallizzato come zucchero.

Altre forme di cristalli di gesso sono le concrezioni filiformi, lunghe fibre isolate o raggruppate che crescono su pareti o altre concrezioni.

Molto notevoli per bellezza sono i fiori di gesso che crescono su pareti a partire dalla base per evaporazione di acqua che affluisce attraverso piccoli fori della roccia.


7.7.12 Carbidimiti

Le cardibimiti cono concrezioni che crescono su un substrato di idrossido di calcio (le "scarburate" lasciate in grotta). Sono dei piccoli tubi che crescono dal basoo verso l'alto con altezza dell'ordine di pochi centimetri e diametro di alcuni millimetri. Lo spessore delle pareti vari ada 0.05 a 0.25 mm. Sono spesso sormontati da una goccia d'acqua. Hanno colore da bianco latteo a opalino traslucido.

Sono forme a crescita rapida (9 mm/anno) e possono subire veloci trasformazioni. Richiedono un substrato di idrossido di calcio secco (se e` troppo umido questo fa presa prima che si possano formare le cardibimiti) e una atmosfera abbastanza ricca di anidride carbonica. Quando diventano abbastanza alte presentano restringimenti, allargamenti, e gibbosita` (dovute a variazioni delle condizioni chimico-fisiche in cui avviene la crescita).

La crescita e la morfologia delle carbidimiti e` regolata

Il loro sviluppo e` basato su due reazioni chimiche. L'idrossido di calcio assorbe anidride carbonica dall'aria formando carbonato di calcio e acqua:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

Il carbonato di calcio forma nuclei di condensazione su cui si fissa l'acqua e condensa il vapore presente nell'aria. Si formano cosi` delle goccie d'acqua in grado di metter in soluzione il carbonato di calcio

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2

Se la formazione della goccia e` piu` veloce della deposizione si ha un collarino svasato, fino a tracimazione della goccia e formazione di carbidmiti a struttura complessa. In caso contrario si ha un restringimento della concrezione, fino ad arrivare all'assenza della goccia, prosciugamento del tubo (possibile concrezionamento interno).

Per la saturazione del bicarbonato nella goccia, dovuto alla evaporazione dell'acqua, questo precipita in carbonato di calcio, liberando anidride carbonica. Si formano germi di cristalli sulla superficie della goccia che migrano in basso (per gravita`) verso il collarino, dove il carbonato si deposita in cristalli romboedrici idiomorfi. In caso di sovrassaturazione si formano strutture ramificate (dendritiche), che appaiono poi all'interno del tubo. Se la sovrassaturazione e` molto veloce i cristalli precipitano piu` irregolarmente (tipo nebbia) coprendo la struttura dendritica portante. Nel caso di sottosaturazione la reazione procede da sinistra verso destra, anche a scapito della carbidimite.

[Una vecchia ipotesi di formazione considera lo sviluppo di gas acetilene nelle polveri di scarburo. Il gas salendo porterebbe delle perticelle di carbonato di calce che si depositano quando arriva in superficie. Questa spiegazione non rende conto di molte delle morfologie osservate, in particolare delle strutture di accrescimento (dendridiche, etc.) presenti all'interno del tubo e sul colletto.]



http://geocities.com/marco_corvi/caving/m_index.htm
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