Svet okolo nás je dielom nespočetného množstva chemických reakcií. Prebiehajú všade – v atmosfére či hydrosfére, v telách rastlín a živočíchov vrátane človeka, zúčastňujú sa na vzniku a premenách minerálov aj hornín, fosilizácii organizmov, sú súčasťou pedogenetických procesov aj vzniku pôd.
Z výsledných produktov chemických reakcií, ktoré sa uskutočňujú v prírode a sú viditeľné na mnohých miestach krajiny, sú z geologického a geomorfologického hľadiska viaceré zaujímavé. Ide o tzv. georeálie, ktorých spoločným menovateľom je rovnaký chemický proces vzniku vyjadriteľný jednoduchými chemickými rovnicami, no ich tvary sú úplne odlišné. Patria k nim podzemné jaskynné formy vytvorené z vápnitého sintra nazývané speleotémy, na zemskom povrchu sa vyskytujúce penovce a travertíny a vápnité konkrécie rozmanitých tvarov.
Jednoduché chemické reakcie
Reakcia molekúl vody s molekulami oxidu uhličitého za vzniku molekúl kyseliny uhličitej, ktorú môžeme vyjadriť v podobe: H2O + CO2 → H2CO3, predstavuje na prvý pohľad veľmi triviálnu až nudne vyzerajúcu chemickú rovnicu. Je vyjadrením skutočnosti, že zrážková voda obsahujúca CO2 zo vzduchu je v podstate slabá kyselina uhličitá. Keď dopadne na vápenec (CaCO3), horninu, ktorá je na území Slovenska mimoriadne frekventovaná, rozpúšťa ho. Vznikajú povrchové krasové formy škrapy a podieľa sa aj na vzniku krasových jám či závrtov.
Proces rozpúšťania vápenca vyjadruje ďalšia jednoduchá chemická rovnica v takejto podobe: CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2.Vzniknutým produktom je hydrogénuhličitan vápenatý, ktorý sa stáva súčasťou vodných roztokov a vďaka tektonickému porušeniu a priepustnosti vápencov preniká puklinami a zlomami do podzemia. Na ceste podzemím sa voda ohrieva a obohacuje o rôzne prvky, napríklad o železo, mangán či bituminózne látky živočíšneho pôvodu. Ak sa v podzemí vyskytnú vhodné teplotno-tlakové podmienky, reakcia prebieha spätne a dochádza k vyzrážaniu CaCO3, ale už v novom šate.
Chemická rovnica vyjadrujúca vyzrážanie je tiež jednoduchá: Ca(HCO3)2 → H2O + CO2 + CaCO3. Vzniká tak nový uhličitan vápenatý, ktorý môže mať rôznu podobu. Je to napríklad vápnitý sinter z kalcitu alebo z aragonitu tvoriaci unikátnu jaskynnú výzdobu v podobe speleotém, často je to tiež výplň puklín v karbonátových horninách (vápencoch a dolomitoch).
Okrem podzemia sa vyzrážanie nového uhličitanu vápenatého deje aj na zemskom povrchu. Voda obsahujúca hydrogénuhličitan vápenatý vyviera puklinami a zlomami na rôznych miestach zemského povrchu (svah, koryto rieky, riečna niva) a z CaCO3 sa formujú tvarovo aj farebne rozmanité penovce a travertíny. Tieto jednoduché chemické rovnice vyjadrujú tiež podstatu genézy vápnitých konkrécií v rôznom horninovom prostredí.
Speleotémy
Pod týmto názvom sa ukrýva unikátna autochtónna jaskynná výplň. Tvoria ju látky, ktoré sa dostali v určitej chemickej podobe do podzemných jaskynných priestorov a svoj počiatočný aj konečný tvar získali chemickými procesmi priamo in situ. Sú to predovšetkým vápnité sintre vznikajúce v podzemí vyzrážaním uhličitanu vápenatého z vodných roztokov obsahujúcich hydrogénuhličitan vápenatý.
Speleotémy majú rôznu formu či tvar, veľkosť, farbu aj pozíciu, v závislosti od toho, či voda kvapká, presakuje, kondenzuje sa, tečie alebo sa hromadí v jazierkach. Mnohé speleotémy sú pre svoju podobnosť pomenované podľa umelo vytvorených alebo iných prírodných útvarov. Asi najznámejšie sú gravitačné formy, na tvorbe ktorých sa podieľa zemská príťažlivosť. Patria k nim brčká, stalaktity, stalagmity, stalagnáty, rôzne povlaky alebo náteky.
Brčká
Príkladom unikátnych gravitačných sintrov sú brčká v Gombaseckej jaskyni na západnom úpätí Silickej planiny v Slovenskom krase. Tenké rúrkovité útvary, ktoré tam dosahujú dĺžku až 3 m, sa viažu na svetlé wettersteinské vápence a tmavosivé guttensteinské vápence stredného triasu.
Z mineralogického hľadiska ich tvorí kalcit. Sú excelentným príkladom spomínanej spätnej chemickej reakcie, pri ktorej voda s obsahom Ca(HCO3)2 presakuje cez jaskynný strop. Vplyvom zmeny teplotných a tlakových podmienok dochádza k úniku CO2, čo má za následok vyzrážanie rozpustenej látky z vodného roztoku. Na strope alebo stenách jaskyne sa vytvárajú kvapky, ktoré po určitom čase odpadnú a zanechajú po sebe malú vrstvičku CaCO3 v tvare krúžku. Postupne sa na toto miesto dostávajú ďalšie kvapky vody a proces sa niekoľkonásobne opakuje. Z krúžku sa postupne stáva dutá rúrka – brčko, ktoré je základom väčšiny gravitačných sintrov. V prípade, že hmotnosť brčka prekoná pevnosť jeho prichytenia na strope jaskyne, brčko sa odlomí a spadne na dno jaskynného priestoru.
Stalaktity, stalagmity, stalagnáty či heliktity
Ak sa kanálik, ktorým voda preteká na koniec brčka, upchá, kvapeľ začne rásť do šírky alebo do dĺžky. Kvaple visiace zo stropu či zo stien jaskyne sú stalaktity. Keďže odkvapkávajúca voda zo stalaktitu je naďalej obohatená o rozpustené látky, časť z nich sa zráža aj na styku s podlahou jaskyne a postupne vzniká stalagmit. Spojením stalaktitu so stalagmitom sa formuje kvapľový stĺp – stalagnát.
Tieto speleotémy sú frekventované vo všetkých kvapľových jaskyniach, podobne ako aj iné sintrové formy. Steny a podlahy jaskýň bývajú často pokryté hrubou vrstvou vyzrážaného uhličitanu vápenatého v podobe rôzne sfarbenej sintrovej kôry, záclon a iných jaskynných foriem.
Mimoriadne zaujímavé speleotémy sú heliktity, v slovenských jaskyniach pomerne vzácne. Ide o excentrické formy jaskynných útvarov, ktoré na rozdiel od bežných gravitačných foriem kvapľovej výzdoby rastú ľubovoľnými smermi, v podstate aj proti pôsobeniu gravitácie. Majú centrálny kanálik, okolo ktorého sa tvoria rôzne výčnelky v tvare zubov, rohov, parohov alebo vejárov. Zvyčajne sú biele alebo priesvitné, menej často svetložlté. Najčastejšie sa ich zvláštny tvar spája s prúdením vzduchu alebo s kapilárnymi silami a vyparovaním. Známe sú tiež hypotézy založené na tvorbe v kryštalizačných centrách prostredníctvom bakteriálneho biofilmu. Najvýznamnejšie lokality s výskytom heliktitov sú Krásnohorská a Hrušovská jaskyňa v Slovenskom krase, známe sú aj z jaskynných priestorov Nitrianskej kalvárie, obtočníka oddeleného riekou Nitra od pohoria Tríbeč.
K speleotémam patria tiež formy vznikajúce v stojatej vode, napríklad sintrové kôry, guľôčky – pizolity, lekná a formy v tečúcich horizontálnych vodách ako misy a kaskády. Na tvar a farbu speleotém majú vplyv rýchlosť a smer presakovania vody, chemické zloženie vodného roztoku, množstvo oxidu uhličitého, mikroklíma (teplota a vlhkosť) v jaskyni, cirkulácia vzduchu, povrchová klíma, množstvo ročných zrážok a hustota rastlinného krytu.
Penovec a travertín
Penovec a travertín sú pozoruhodné horniny, na Slovensku veľmi časté. Ich genéza je tiež príkladom spomínaných chemických reakcií. Zrážková voda obohatená o oxid uhličitý preniká na rôznych miestach cez druhohorné rozpukané a priepustné horniny (vápence a dolomity) do podzemia. Počas cesty podzemím sa obohacuje o železo, mangán, prípadne iné prvky a zohrieva sa. Na iných miestach sa zlomami, puklinami alebo vrtmi dostáva na zemský povrch. Poklesom teploty a tlaku za súčasného pôsobenia niektorých rias a rastlín nastáva opätovné vyzrážanie uhličitanu vápenatého. Ten sa usadzuje okolo výverov ako sladkovodný vápenec, najskôr v podobe jemného vápnitého bahna meniaceho sa na sypký penovec, z ktorého sa postupne pribúdaním nových a nových vrstvičiek uhličitanu vápenatého stáva pevný travertín.
Na travertínových útvaroch je úžasné aj to, že hoci majú podobné chemické zloženie, výsledné formy sú rôzne, navyše rôzne sfarbené. Z množstva ich výskytov je atraktívny napríklad v súčasnosti vznikajúci penovec pri obci Hozelec neďaleko Gánoviec v Popradskej kotline. Z pukliny na úpätí steny bývalého kameňolomu v travertínovej kope Biely kameň vyteká prameň. Od pramenného výveru sa formuje potôčik. Jeho koryto meandruje, miestami aj furkuje – vetví sa na ramená, medzi ktorými sú drobné obtočníky. Voda sa postupne rozlieva po okolí a medzi plochami zelenej trávy vznikajú bublajúce krátery, kaskády, jarčeky a jazierka. Niektoré jazierka majú na okrajoch pôsobivé girlandy. Všetko je z penovca usadzujúceho sa z vody s obsahom hydrogénuhličitanu vápenatého. Farbu mení podľa ročného obdobia, v čase zvýšeného prítoku vody je svetlejší, počas sucha červenší až sivočierny. Stekaním vody po miernom svahu sa tu formuje nová travertínová kopa, ktorá má na povrchu kryštalickú kôru z CaCO3.
RNDr. Mária Bizubová
