FORMAREA CALCARELOR

Calcarele se formeaza īn trei moduri deosebite:

prin depunere chimica, proces realizat fara participarea vietuitoarelor, de unde numele de calcare anorganice;

prin depunere chimica determinata de procesele biologice ale vietuitoarelor, fapt evidentiat de termenul de calcare biogene;

prin acumularea resturilor de organisme calcaroase, fapt exprimat prin numele de calcare organogene.

Prima categorie intra īn grupa rocilor sedimentare de precipitatie chimica, celelalte doua īn grupa rocilor sedimentare organice.

a. Calcarele anorganice

1. Sīntem la marginea marii. Furtuna este īn toi. Vīntul ridica valuri gigantice si le pravale peste plaja, ducīndu-le departe pe uscat. Apa se strīnge īn depresiuni ale reliefului, de unde nu se mai īntoarce īn mare, astfel ca dupa ce a īncetat furtuna, uscatul din jurul tarmului este īmpestritat cu ochiuri de apa ce pot atinge īnsa marimea unor lacuri cu apa putin adīnca. Apare soarele si, jucīndu-se īn undele apei, o evapora treptat. Dupa ce apa a disparut, pe fundul depresiunilor inundate ramīne o pojghita albicioasa, de cītiva milimetri grosime, formata din sarurile continute de apa de mare, depuse ca substante solide. Apa contine nenumarate saruri, inclusiv carbonatul de calciu, cel mai putin solubil, ce se depune de aceea primul, urmat de celelalte saruri (de sodiu, potasiu etc.). Totusi, nu īn felul acesta iau nastere masivele de calcar, carbonatul de calciu fiind īn apa marina īn cantitate mica īn raport cu celelalte saruri. Daca ne īnchipuim īnsa ca procesul are loc la marginea unui lac sau a unui rīu cu apa dulce ce contine o cantitate mare de carbonat de calciu, atunci el se poate acumula īn timp, dīnd un depozit de calcar lacustru. Astfel a luat nastere, de exemplu, calcarul de Catanga din Brazilia, gros de 30 cm.

2. Calcarele anorganice se pot forma si prin precipitarea carbonatului de calciu, datorita variatiei apei īn continut de dioxid de carbon. Sa ne īnchipuim ca īntr-un ocean, cu apa saturata la suprafata īn carbonat de calciu, exista un curent nord-sud. Curgīnd spre sud, apa se īncalzeste treptat, ceea ce determina o separare a carbonatului de calciu din solutie. El se precipita si se depune sub forma de calcar pe fundul oceanului. S-a calculat ca dintr-un curent oceanic, cu o viteza de 30 km pe zi, o īncalzire de 5°C (de la 15° la 20°C) determina o depunere a unui strat de 2 mm calcar pe an, ceea ce īnseamna un strat de 2 m īn zece mii de ani. Desigur, nu este mult, dar īn decursul timpurilor geologice depunerea celor 2 mm anuali duc la o grosime apreciabila.

si totusi, nici īn felul acesta nu au luat nastere marile acumulari de calcar, caci īn adīncurile oceanului, din cauza presiunii crescīnde, creste si solubilitatea acestuia. Astfel, carbonatul de calciu, care iese din solutie īn paturile superioare de apa ale oceanului, se dizolva pe masura ce coboara spre fundul oceanului pentru a se depune.

3. Variatii īn continutul de dioxid de carbon a apei de mare sīnt determinate si de agitatia apei. S-a calculat ca īntr-un an, presupunīnd ca exista īn medie 40 zile de furtuni puternice cu mare agitatie a apei, din cauza pierderii de dioxid de carbon se precipita circa 0,12 g pe cm², ceea ce da un strat de 0,08 cm grosime pe an, adica 8 m īn zece mii de ani. Cantitatea este apreciabil mai mare decīt īn cazul precedent, dar modul acesta de formare a calcarelor este restrīns la o mica suprafata a marii, īn apropierea tarmurilor, caci calcarul precipitat īn largul oceanului este dizolvat la adīncimi mai mari īnainte sa se depuna.

4. A patra categorie de calcare de precipitatie chimica este cea a tufurilor calcaroase de la gura izvoarelor carstice si care, dupa cum s-a vazut, se datoreste īncalzirii apei, a scaderii presiunii si a evaziunii de CO₂ prin aerisire, ca urmare a īmprastierii pe o suprafata mare sau a cascadelor si repezisurilor.

b. Calcarele biogene

Existenta calcarelor biogene se datoreste unui proces mixt, chimic si biologic. Ele iau nastere prin precipitarea chimica a carbonatului de calciu din apa, precipitare determinata de vietuitoare.

1. Substanta verde a plantelor, clorofila, are darul de a prepara materiile hranitoare necesare vietii si cresterii plantei prin combinarea, cu ajutorul energiei solare, a sarurilor luate din pamīnt cu dioxidul de carbon luat din aer. Bioxidul de carbon este pentru plante hrana indispensabila vietii. Plantele acvatice, īntre care predomina algele, iau dioxidul de carbon necesar vietii lor din apa, si anume din cantitatea de dioxid de carbon de echilibru. Scazīnd cantitatea acestuia, scade si solubilitatea calcarului aflat īn solutie, iar o parte din el precipita.

Depunerea calcarului īn regiunile cu multe alge este un fapt bine stabilit, fiind de o mare importanta atīt prin cantitatea mare, cīt si prin viteza sa de formare. Alga numita Halimeda creste īn 6 saptamīni 5,5 cm īn īnaltime si 8 cm īn grosime, precipitīnd 1,38 g calcar. Aceasta īnseamna aproape 12 g pe an, ceea ce reprezinta, calculat īn grosime pe m², o cantitate cu mult mai mare de calcar decīt cea obtinuta prin precipitare chimica. Tot asa, īn Lacul Verde din America de Nord, s-a constatat ca alga Chara precipita anual l 000 Vt calcar, ceea ce creeaza un strat de l m īn zece mii de ani. Din aceasta cauza se presupune ca o mare parte a depozitelor de calcar se datoreste activitatii vitale a algelor, la proces participīnd īnsa si organismul propriu-zis, fapt pentru care o parte din aceste calcare trec īn grupa calcarelor organogene.

2. Activitatea biologica a plantelor se face simtita si īn geneza altor tipuri de calcare. Astfel, īn formarea tufurilor calcaroase de la gura izvoarelor un rol important īl joaca si plantele peste care curge apa (mai ales muschi si alge), ele asimilīnd dioxidul de carbon din apa si ducīnd astfel la precipitarea calcarului. Tot asa bacteriile produc prin activitatea lor vitala amoniac, care se combina cu apa si cu dioxidul de carbon din apa, dīnd carbonat de amoniu. Saracirea apei īn dioxid de carbon duce la o precipitare a calcarelor.

c. Calcarele organogene

1. Cochiliile de scoici si melci sīnt formate, īn cea mai mare parte, din calcar. Melcii si scoicile, gasindu-se īn cantitate mult mai mare īn apa marilor si oceanelor decīt pe uscat sau īn apa rīurilor, dupa moartea vietuitoarelor pe fundul marii se pot acumula cantitati mari de resturi de cochilii care prin cimentare genereaza strate de calcar. Īn afara scoicilor si a melcilor, un rol important īl joaca si unele minuscule protozoare cum sīnt foraminiferele, carapacele de crustacei inferiori ca ostracodele sau amonitii, moluste astazi disparute, ce au trait īn numar mare īn era secundara. Desi se cunosc calcare alcatuite aproape exclusiv din astfel de cochilii, nu acesta este modul de formare al majoritatii calcarelor, caci numai cu totul īntīmplator traiesc pe o anumita suprafata atītea animale, īncīt resturile lor sa poata da nastere unui strat compact de calcar.

2. Cea mai mare parte a calcarelor se datoreste vietuitoarelor care fixeaza calcarul īn īnsusi trupul lor. Pentru a īntelege cum se īntīmpla acest lucru sa ne imaginam o calatorie īn Marile Sudului.

Vaporul ne poarta pe īntinsele ape ale Oceanului Pacific. Cīt cuprinzi cu ochii, numai apele albastre, unduite de un vīnt usor, scaldate īn soarele cald al Ecuatorului. Deodata monotonia orizontului este rupta de un pīlc de palmieri ce parca ies din mijlocul apelor. Desigur este tarmul. Cu cīt ne apropiem vedem īnsa ca nu este nici un tarm, ci doar o minuscula fīsie de pamīnt ridicata direct din apa si pe care cresc palmierii. Brīul de pamīnt are o forma circulara, īnconjurīnd un lac cu apele de un albastru adīnc si īn completa nemiscare. Este un atol, o insula de o forma si o constructie cu totul speciala.

Coborīnd īn adīncul apelor din jurul insulei, īn fata ochilor ni se desfasoara una din cele mai neasteptate si minunate privelisti: o adevarata padure de trunchiuri, craci si frunze de toate felurile si culorile, printre care sīnt pitite florile cele mai ciudate. Strania lume nu este īnsa vegetala, ci animala. Este un recif de corali.

Coralii sīnt animale extrem de primitive si de simple, ele traiesc īn colonii, īn manunchiuri de mii si zeci de mii de indivizi, legati unii de altii printr-un schelet comun. Este ca un imens bloc de locuit cu milioane de apartamente, fiecare ocupat de catre un locuitor de cītiva milimetri, īntregul edificiu este format din calcar secretat de micile animale, a caror casuta face parte integranta din corp.

Atolul nu este altceva decīt o imensa acumulare de animale marunte, formīnd o singura colonie. Īn el. Īn afara coralilor mai traiesc nenumarate alte animale, unele tot coloniale, ca de exemplu buretii calcarosi, briozoarele sau viermii tubipoli, altele individuale, ce gasesc īnsa aici un bun mediu de trai: scoici, melci, arici de maro, stele de mare, castraveti de mare, foraminifere, diferiti crustacei etc. Un rol mare īl au si algele verzi, rosii si brune, ce secreta si ele calcarul īn corpul lor, contribuind la consolidarea īntregului edificiu. Īn total, o aglomerare de vietuitoare care, īn tendinta lor de dezvoltare si de crestere, adauga noi parti, construind si marind edificiul. Calcarul ce ia nastere prin aceasta constructie facuta de vietuitoare se numeste calcar construit.

Atolul nu este singura forma de calcar construit. La o departare de 50 km de marginea tarmului de NE al Australiei, se īntinde, pe o lungime de l 500 km, un brīu de insulite de-abia iesind din apa, dar care pe sub oglinda marii sīnt unite. Brīul este constituit tot din corali si alte animale coloniale ce formeaza un recif. Este o bariera recifala. Marea Bariera recifala a Australiei.

Īn afara atolilor si a recifelor-bariera mai exista si recife litorale, īn apropierea tarmului continentelor, precum si grupari izolate de animale recifale, care construiesc mici masive calcaroase.

Distributia actuala a recifelor pe suprafata Pamīntului este semnificativa, aparīnd numai īn zona dintre 31° latitudine nordica si 31° latitudine sudica, adica īn marile si oceanele calde ale globului. Explicatia este simpla. Avīnd nevoie de calcar pentru construirea scheletului lor, animalele recifale iau calcarul din apa marii. Daca consideram ca īn general īn apa oceanelor exista o cantitate uniforma de calcar, īn zonele calde solubilitatea carbonatului de calciu fiind mai scazuta, el ajunge sa satureze apa astfel ca la cea mai mica extractie de dioxid de carbon precipita. Operatia de eliminare a dioxidului de carbon o face agitatia apei, prin vīnturi si furtuni, si algele care īl asimileaza. Prin aceasta devine disponibila o cantitate de carbonat de calciu ce nu apuca sa precipite, caci este luat imediat de organismele recifale spre a-1 folosi la construirea casutelor lor.

Un recif este o constructie destul de subreda. Valurile, furtunile, cutremurele īl darīma usor. Din aceasta cauza fundul marii īn jurul unui recif este acoperit cu strate groase de sfarīmaturi de calcar, din ce īn ce mai marunte cu cīt sīnt mai departate de reciful construit, amestecīndu-se apoi treptat cu nisip si argila, Farīmarea merge uneori pīna la o adevarata pulbere, iar apa este īncarcata cu o tulbureala de praf de calcar. El se depune dīnd o pasta care cu vremea se īntareste formīnd un caloar fin. Toata zona din jurul recifului, unde se depun sfarīmaturile si pulberea de calcar, poarta numele de zona perirecifala.

Zone perirecifala, acoperita cu calcarul provenit din recif, este foarte mare. Asa, de exemplu, īn Oceanul Indian ea este de 15 ori mai mare decīt reciful īnsusi. Spre deosebire de calcarele construite, masive, calcarele perirecifale sīnt stratificate, fiind depuse īn paturi succesive. Ele sīnt, cantitativ, cu mult mai importante decīt calcarele construite. Īn totalitate, depozitele calcaroase legate de recifi ocupa īn oceanele actuale o suprafata de 10 milioane km², din care numai 5% reprezinta calcare construite.

Īn trecutul geologic recif ii au jucat un rol important īn geneza calcarelor. Acestea īnsa, ca de altfel si celelalte tipuri de calcare, au suferit, dupa depunere, multe transformari. Dupa formarea lor au fost supuse la mari presiuni din cauza stivelor de roci situate deasupra. Prin ele au circulat apoi tot felul de solutii si īn sfīrsit īn timpul miscarilor scoartei au fost strivite, īngramadite, crapate, modificari denumite diagenezā. Ea a facut ca aproape toate calcarele sa fie transformate si o buna parte din caracterele lor initiale sa se stearga, urmele de organisme disparīnd, iar roca recristalizīnd. Astfel se prezinta majoritatea calcarelor ce se gasesc la noi īn tara, īn care numai arareori se mai observa corali, scoici, melci sau alge.

Termenul extrem al transformarii īl prezinta marmura, initial un calcar sedimentar, metamorfozat datorita puternicelor miscari ale scoartei. Dar chiar si sub aceasta forma i se mai recunoaste caracterul initial. Astfel, pentru calcarele si dolomitele cristaline din muntii Poiana Rusca s-a putut reconstitui cu multa ingeniozitate reciful-atol si depozitele prerecifale, cu toate cele cīteva sute de milioane de ani ce au trecut de la formarea lor.

Īn concluzie, se poate spune ca majoritatea calcarelor sīnt de origine recifala. Unele sīnt calcare construite, masive, nestratificate, alcatuite din corpul propriu-zis al organismelor, care insa s-au pastrat ca atare, arareori fiind distruse. Altele sīnt calcarele perirecifale, stratificate, provenite din darīmarea recifului. Majoritatea calcarelor apartin ultimei categorii. Dupa calcarele recifale, sau īn sens mai larg, organogene, vin ca importanta calcarele biogene si, jucīnd un rol neīnsemnat, calcarele de precipitatie chimica.