GEOQUÍMICA Y KARST DE CUBA

Diversos autores han estudiado la disolución de las rocas y minerales carbonatados en dependencia del clima, la temperatura, la presión de CO₂, la agresividad del agua, y otros factores. Para comenzar este análisis hay que concentrarse en un aspecto fundamental de la karstificación: los procesos de interación agua-roca que tienen lugar en la naturaleza.

Pero para adentrarnos en el tema, debemos comenzar por conocer su molécula, que tiene una cualidad tal que le permite dividirse y facilita su participación en combinaciones muy activas. En las formulas siguientes, las letras n y m indican una cantidad indefinida de moléculas, y ⇄ interacción dinámica.

En su estado natural, el agua se manifiesta del modo siguiente:

2 H₂O  ⇄  H₃O⁺ + OH ^–    (1)

Gracias a esta capacidad del agua de desdoblarse en aniones y cationes, resulta un excelente solvente y en la naturaleza es común que contenga moléculas de dióxido de carbono (CO₂) u otros compuestos. Cuando el CO₂ está presente en el agua, surgen moléculas de ácido carbónico, que obedecen a la fórmula siguiente:

n H₂O + CO₂ ⇄ H₂CO₃ (ácido carbónico) + m H₂O    (2)

Este es un ácido muy inestable que se presenta en forma de aniones y cationes de la manera siguiente:

n H₂O + H₂CO₃ ⇄ H₃O⁺ + HCO_3- + m H₂O      (3)

que a su vez se descompone en:

n H₂O + HCO_3- ⇄ CO₃^-2 + H₃O⁺ + m H₂O       (4)

Esto quiere decir que en el medio líquido están presentes una serie de aniones y cationes con la capacidad de realizar múltiples interacciones. Por eso, cuando el agua atraviesa la atmósfera, el suelo y las rocas, puede incorporar otras sustancias que influyan en su acidez, aumentándola o reduciéndola. 

Durante el movimiento de las aguas por distintos medios, también ocurren cambios de presión y temperatura, los cuales provocan algún desequilibrio, o dicho en otras palabras, mantienen un equilibrio dinámico que induce al desplazamiento de la reacción (4) a la derecha o la izquierda, modificándose la agresividad.

Esta “agua agresiva” cuando entra en contacto con los componentes calcáreos de las rocas, provoca la disolución de los mismos.  Pero esto dependerá de la porosidad y el agrietamiento, así como de la disponibilidad de agua en movimiento. En el momento en que la calcita (CaCO₃) entra en contacto con el agua, se manifiesta la siguiente reacción:

n H₂O + H₂CO₃ + CaCO₃ (carbonato) ⇄ Ca(CO₃H)₂ (bicarbonato)+ m H₂O  (5)

Esta ecuación se mantendrá en un equilibrio dinámico, desplazándose a la derecha (disolución) o a la izquierda (cristalización) en dependencia de otros factores (mineralogía, porosidad, agrietamiento, velocidad del flujo, etc.). Sin embargo, es necesario insistir en el hecho de que la disolución de la roca (o del mineral) sólo ocurrirá si las aguas están en movimiento. Basta considerar que el agua agresiva, al disolver cierta cantidad de calcita (o dolomita o aragonito), rápidamente se satura. Al ponerse en movimiento, esa agua saturada arrastra lejos de su lugar de origen el bicarbonato soluble y se amplía el poro o grieta por donde circula, es por eso que los karstólogos prestan gran atención a la dinámica de las aguas en los macizos. Cuando esas aguas llegan al techo de una caverna o brotan a la superficie por manantiales, se libera CO₂, el bicarbonato se convierte en carbonato insoluble que se deposita como espeleotemas o travertinas.