Σχηματισμός Σπηλαιοθεμάτων
Τα σπηλαιοθέματα αποτελούνται κυρίως από ασβεστίτη (CaCO³). Ο ασβεστίτης προκύπτει από την διάλυση του ασβεστόλιθου, πάνω από τα σπήλαια, εξαιτίας όξινου νερού που στάζει από την εδαφική ζώνη. Όταν φτάνει στο εσωτερικό του σπηλαίου, αυτό το νερό αποθέτει τον ασβεστίτη που «κρατάει», σχηματίζοντας ένα σταλακτίτη ή ένα άλλο σπηλαιόθεμα. Είναι γνωστό πως φτιάχνεται το αλάτι που κρυσταλλώνεται από την εξάτμιση του νερού αφήνοντας την άλμη.
Κρυστάλλωση Ασβεστίτη
Από τη στιγμή που ο αέρας στη σπηλιά είναι γεμάτος υδρατμούς, το νερό που μπαίνει στο σπήλαιο δεν μπορεί να εξατμιστεί. Αυτό που κάνει τον διαλυμένο ασβεστίτη (CaCO³) να κρυσταλλωθεί είναι μια τελείως διαφορετική διαδικασία, η απώλεια-διαφυγή του αερίου διοξειδίου του άνθρακα (CO²) από τις σταγόνες του νερού.
Η Σπουδαιότητα του CO2
Στην εδαφική ζώνη, όπου άφθονα υπολείμματα φυτών αποσυντίθενται γρήγορα, το περιεχόμενο σε CO² του αέρα του εδάφους μπορεί να υπερβεί 300 φορές την αναλογία επί της εκατό της εξωτερικής ατμόσφαιρας. Αυτό το CO² συνδυάζεται με το νερό του εδάφους για να παραχθεί ανθρακικό οξύ, το οποίο ρέοντας διαλύει τον ασβεστόλιθο και διαμέσου των ασυνεχειών του εισέρχεται στο σπήλαιο. Όταν το νερό έρχεται σ’ επαφή με τον αέρα του σπηλαίου, ο οποίος γενικώς έχει μια μερική πίεση CO² πολύ χαμηλότερη από αυτήν του αέρα του εδάφους, το CO² διαφεύγει από το νερό. Όταν το CO² διαφύγει, δημιουργείται μια χημική αλλαγή , η οποία εκφράζεται με την ακόλουθη αντίδραση: Ca + 2HCO³ →CO²↑ + CaCO³ + H²O. Αυτή η διαδικασία είναι η αντίστροφη από αυτή της διάλυσης του ασβεστόλιθου.
Το ότι η απώλεια του CO² και σπανιότερα από την εξάτμιση του νερού, είναι ο κύριος τρόπος με τον οποίο τα ασβεστιτικά σπηλαιοθέματα σχηματίζονται, αποδεικνύεται από τη χημική τους σύνθεση. Οι σταλακτίτες είναι σχεδόν καθαρός ασβεστίτης, παρόλο που το νερό απ’ το οποίο σχηματίζονται μπορεί να περιέχει μεγάλη ποσότητα από αλλά συστατικά σε διάλυση.
Εξαιτίας της απώλειας του υπάρχει μόνο απόθεση ανθρακικού ασβεστίου, ενώ τα αλλά συστατικά δεν αποτίθενται όπως θα συνέβαινε στη περίπτωση της εξάτμισης Όταν το όξινο νερό του εδάφους ξεκινά το ταξίδι του μέσα στη σπηλιά, αμέσως αρχίζει και να διαλύει τον ασβεστόλιθο στα τοιχώματα, ρέοντας μέσα από τα ραγίσματα. Αυτό συμβαίνει καθ’ όλη τη διάρκεια της ροής του από την οροφή του σπηλαίου προς τα κάτω. Κινείται όμως τόσο γρήγορα που όταν εισέρχεται στη σπηλιά έχει ήδη ανθρακικό ασβέστιο για να αποθέσει. Το παραπάνω γίνεται γνωστό από το ότι ενώ η απόθεση μπορεί να γίνεται στο εξωτερικό των σπηλαιοθεμάτων, το νερό που παγιδεύεται μέσα σ’ αυτά διανοίγει κοιλότητες.
