Geotour “El Rincón Solariego”, Pancrudo (Teruel) Procesos cársticos y tobas calcáreas en el río Las Parras

Pascual Tolosa Sancho 1

EL PROCESO CÁRSTICO. LAS ROCAS TOBAS CALCÁREAS O “TOSCAS”.

ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN

2.- FUNDAMENTOS

2.1.- Proceso químico de disolución de la roca calcárea

2.2.- Intercambio de CO2 entre el agua y la atmósfera

2.3.- La circulación cárstica

2.4.- Etapas en el ciclo cárstico

3.- FORMACIÓN DE ROCAS CALCÁREAS

3.1.- Toba calcárea o “tosca”

3.2.- Travertino

3.3.- Estalactitas, estalagmitas, columnas y cortinas

3.4.- Caliche

4.- MORFOLOGÍAS CÁRSTICAS

5.- BIBLIOGRAFÍA

1.- INTRODUCCIÓN

El proceso cárstico se desarrolla en rocas carbonatadas

(composición de carbonato de calcio con algunos otros

elementos), materializándose en su disolución parcial o total

provocada por la acción de aguas “ácidas”, resultado de la

absorción por parte de éstas de anhídrido carbónico (dióxido de

carbono ó CO2) procedente, fundamentalmente, de la

atmósfera.

El agua de lluvia en su recorrido hasta la superficie del

suelo atrapa aire de la atmósfera. Éste en su composición

presenta cierta proporción de CO2, parte del cual es disuelto en

las gotas de agua confiriéndoles cierto grado de “acidez”. Esta

agua, una vez en el suelo, al penetrar por los macizos calcáreos

a través de discontinuidades como planos de estratificación,

diaclasas o fracturas, disuelve parcialmente las rocas y, de este

modo con la repetición del proceso en el tiempo, puede dar

lugar a formación de una red interior de corrientes de agua

subterránea.

En la fotografía lateral se recoge una morfología de lapiaz o acanaladura (ver más adelante).

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2.- FUNDAMENTOS

2.1.- Proceso químico de disolución de la roca calcárea

El agua es el disolvente natural donde se disocia el anhídrido carbónico (CO2), provocando su

acidificación. De este modo, la capacidad del agua (H2O) para disolver la roca caliza (CO3Ca) será tanto

mayor cuanta mayor sea la concentración de anhídrido carbónico en la misma.

Las reacciones químicas que regulan dicho proceso, y que tienen carácter reversible, son las

siguientes:

H2O + CO2 ↔ CO3H2 ↔ HCO3- + H+ (ácido carbónico)

H2O + CO2 + CO3Ca ↔ (CO3H)2Ca (bicarbonato cálcico)

Esquemáticamente queda reflejado en la figura

adjunta. El ácido carbónico disociado en el agua forma en

contacto con el carbonato cálcico, procedente de la roca

caliza, bicarbonato cálcico soluble que es transportado por el

agua. Este bicarbonato cálcico “movilizado” puede depositarse

de nuevo en forma de carbonato cálcico cuando el agua

pierde el anhídrido carbónico, dando lugar a construcciones

de tobas calcáreas, cuando coexisten en circunstancias

favorables con poblaciones vegetales de algas y musgos; y

costras y concreciones calcáreas (travertinos), que se forman

tanto en el exterior como en el interior de las cavernas (ver

foto inferior).

Pared interior de una cueva recubierta por una pátina de carbonato cálcico

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La acción agresiva del agua sobre las calizas va a depender, por tanto, de la cantidad de CO2

disuelto en ella. En este sentido, hay que señalar que la solubilidad del CO2 en el agua es directamente

proporcional a la presión e inversamente proporcional a la temperatura.

En solución el ácido carbónico puede perder uno o dos protones (núcleos de átomo de

hidrógeno). Retirar el primer protón forma el ion bicarbonato; retirar el segundo protón lleva al ion

carbonato.

H2CO3 → HCO3- + H+ (PKa = 6.35) (bicarbonato)

HCO3- → CO3

2- + H+ (PKa = 10.33) (carbonato)

Por este motivo, la capacidad de disolución de las calizas con un 8% de CO2 en agua llega a ser

60 veces superior a la normal. El agua que sale de un macizo calcáreo contiene carbonato en disolución

de hasta 60 mg/l (Derruau).

Las rocas calcáreas donde preferentemente se desarrollan los procesos de disolución y su

progresión hacia edificios cársticos son las calizas muy puras, p.e. calizas de origen recifal. En este

sentido, encontramos la caliza en bancos potentes como la “caliza de montaña” del Carbonífero Inferior,

y la “caliza urgoniana”, de facies recifal del Cretácico Inferior, que se carstifican con facilidad, mientras

que las calizas estratificadas en bancos delgados en los que alternan capas de marga o arcilla el carst

solo se desarrolla en superficie.

En Pancrudo y alrededores se encuentran amplios afloramientos de rocas calcáreas

pertenecientes al Jurásico y Cretácico Superior. En las primeras se aprecian claramente morfologías

superficiales tales como acanaladuras o lapiaces (cantera del Tobar, Las Lomas y el Cerro, etc.); en las

segundas son visibles morfologías de simas (mesa calcárea encima de la fuente del Reajo).

2.2.- Intercambio de CO2 entre el agua y la atmósfera

El intercambio de CO2 entre el aire de la atmósfera y el agua depende de varios factores:

1. Relación superficie de intercambio/volumen de agua: cuanto mayor es la superficie de

intercambio y menor el volumen de agua más se favorece éste, es decir, más cantidad de CO2 es

capaz de penetra en el agua. En este sentido, el intercambio se favorece cuando el agua forma

pequeñas gotas, dado que la superficie de contacto de la gota con el aire es muy grande

respecto al volumen de agua que aloja. De este modo, al agua de lluvia se hace “agresiva” sobre

las rocas calcáreas, originando en superficie ciertas irregularidades (acanaladuras, etc.) llamadas

lapiaces, y en profundidad simas, galerías y cavernas. Otro ejemplo de intercambio entre el CO2

de la atmósfera y el agua lo constituyen las cascadas. En estos casos, si bien la cascada se

convierte en una fina lluvia y puede disolver más CO2, también la propia agitación del fenómeno

puede “desgasificar” la corriente previa y, por ello, expulsar el CO2 que pudiera llevar de nuevo a

la atmósfera.

2. Temperatura: El CO2 es más soluble en agua fría que en agua caliente.

3. Presión: El descenso de presión en un volumen de agua que contiene gas provoca una cierta

pérdida de este último. En este sentido, cuando un curso de agua subterránea lleva bicarbonato

cálcico en disolución y llega al aire libre, bien sea a una caverna, galería, grieta, fuente, etc., se

produce una brusca “desgasificación” (pérdida de CO2 entre otros gases) lo puede causar una

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precipitación localizada de carbonato de calcio produciendo, según las circunstancias,

travertinos, estalactitas y estalagmitas. Como se ha señalado anteriormente, también las

cascadas provocan fenómenos de desgasificación.

4. Vegetación: Determinadas comunidades vegetales subacuáticas como las algas, musgos, etc.

pueden prosperar en el entorno de las áreas donde desaguan los macizos carbonatados:

manantiales y áreas de rezume. En estos casos, las plantas detraen del agua cierta proporción

de CO2 que emplean en el desarrollo de su propio ciclo vital. Si los cursos de agua en cuestión

llevan bicarbonato cálcico en disolución, la detracción del CO2, por parte de las plantas,

provocará una notable desgasificación de la misma con la consiguiente precipitación localizada

de carbonato cálcico, dando lugar a la formación de tobas calcáreas y travertinos.

2.3.- La circulación cárstica

En un macizo calcáreo carstificado existen puntos de penetración de agua (grietas, sumideros,

etc.) y puntos de drenaje o evacuación en sus nivelas más bajos (surgencias, rezumes, etc.). En este

sentido, pueden definirse tres zonas dentro de la circulación del agua en un carst:

1. Zona vadosa: Ocupa la parte superior del carst. El agua circula por “gravedad” a través de

galerías y pozos. En estas pueden tener lugar desplomes y formación de estalactitas y

estalagmitas. El agua, cargada de sólidos (arenas, gravas, etc.), erosiona el suelo de las galerías

de modo que adoptan secciones semejantes a un “ojo de cerradura”. Si la velocidad del agua

disminuye las galerías quedan rellenas por sedimentos y que, en el caso de ser finos, pueden

llegar a impermeabilizar el suelo generando lagos subterráneso. En estos casos, los depósitos de

arcillas pueden encontrarse “varvados”. A las galerías formadas en esta zona se les denomina

“galerías paragenéticas”. El desplome de varias galerías y/o pozos puede originar grandes

“salas”.

2. Zona freática: Ocupa la parte inferior del carst. El agua circula “forzada” por conductos y galerías

inundadas como consecuencia de la presión hidrostática a que se ve sometida. Algunas galerías

se encuentran conectadas por sifones. En esta zona se forman las denominadas “galerías

singenéticas”, caracterizadas por circulación forzada y rápida, sin depósitos, paredes lisas y

conductos elípticos o circulares. En función de la velocidad de la corriente y de la carga de

material arrastrado, además de erosión también puede producirse sedimentación.

3. Zona epi-freática: Localizada entre ambas. La variación del nivel hidrostático provoca que en

épocas de estiaje las cavidades queden libres y en épocas de lluvia anegadas. En los pozos

verticales el agua acusa estas variaciones de nivel.

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Un caso llamativo en la circulación cárstica lo constituyen las denominadas “fuentes

vauclusianas”.

A continuación se presenta el esquema de

una galería cárstica que da lugar a una “fuente

vauclusiana” en FV, al actuar como sifón, cuando en

el depósito interior (D) el agua alcanza el nivel (A).

En ese momento desagua de una vez toda el agua

acumulada hasta el nivel (B). Entonces se descarga

el “sifón” S, y la fuente deja de funcionar.

2.4.- Etapas en el ciclo cárstico

1. Procesos de disolución superficial de las rocas carbonatadas con formación de lapiaces, lenares

y sumideros. Las aguas de lluvia rápidamente se infiltran y el terreno queda empobrecido.

2. Formación de profundas simas y galerías en el interior del macizo calcáreo, generando una red

subterránea por donde circula el agua. Esta vierte al exterior en el nivel de base local, p.e. un

manantial, una zona de rezume, etc. Se forman “torcas” y “dolinas”.

3. Descenso del nivel hidrostático del macizo carstificado hasta alcanzar el nivel de base definido

por las rocas impermeables. Sobre él desagua toda la red subterránea que abandona los niveles

de galerías superiores.

4. La red de galerías superiores abandona empieza a obstruirse por hundimiento del techo, por la

formación de estalactitas y estalagmitas, etc. El resultado es la configuración de encuadres

espectaculares que dan fama a ciertas grutas.

5. Con el proceso erosivo normal se produce el rebaje del macizo quedando al descubierto las

formas cársticas existentes en su interior (p.e. la “Ciudad Encantada” de Cuenca, el “Torcal” de

Antequera).

3.- FORMACIÓN DE ROCAS CALCÁREAS

3.1.- Toba calcárea o “tosca”

Las tobas o “toscas” son rocas carbonatadas formadas en aguas continentales que se originan

por depósitos de carbonato de calcio (CO3Ca) sobre los vegetales subacuáticos, cuando en la función

clorofílica toman del agua el dióxido de carbono (CO2) disuelto. El resultado es la formación sobre el

mismo vegetal de una fina película de carbonato cálcico que acaba por formar un depósito esponjoso,

en cuyo interior suelen quedar restos vegetales.

Con la desarrollo de este mecanismo, la roca se va haciendo progresivamente más compacta y

termina por formar una masa consistente, a veces muy resistente, en cuyo interior suelen quedar restos

fósiles de vegetales o de moluscos (caracoles, etc.) de agua dulce, que vivían en el lago o en el río donde

se formó la toba calcárea. No obstante, hay que señalar que estos edificios tienen grandes poros y

megaporos, lo que condiciona que la densidad (tn/m3) de estas rocas sea baja (ver fotos inferiores).

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Su génesis puede estar ligada a la descarga de manantiales de contacto. En la actualidad en

lugares como las paredes de Boca Infierno en Aliaga, o en las del valle del río Pitarque, hacia su

nacimiento, etc., se produce este fenómeno. También pueden desarrollarse ligadas a cursos de ríos en

los cuales existen resaltos. En la actualidad, discretamente y de modo puntual, en los resaltos-cataratas

de los hocinos de Las Brujas, Las Palomas y El Pajazo, en el río Las Parras. En otras ocasiones coexisten

ambas circunstancias.

Hocino El Pajazo Hocino Las Brujas

Acceso Hocino de Las Palomas

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Edificio tobáceo en el hocino de Las Brujas, río Las Parras

3.2.- Travertino

Los travertinos también son rocas carbonatadas formadas en aguas continentales que se

originan por depósito de carbonato de calcio al

desprenderse el dióxido de carbono (anhídrido

carbónico) del agua. Aunque tiene un origen

parecido al de las tobas, en su depósito no

tienen porque influir las plantas. Los travertinos

forman finas láminas de carbonato de calcio

que se van superponiendo sobre un elemento

base (troncos, propias tobas, otras rocas, etc.)

de modo que se obtienen morfologías

concrecionales (foto inferior). Con frecuencia

adquieren un notable grado de compacidad,

siendo utilizadas como piedras ornamentales y

de sillería.

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3.3.- Estalactitas, estalagmitas, columnas y cortinas

Todas ellas son rocas carbonatadas de morfologías caprichosas que se desarrollan en el interior

de cavernas.

1. Estalactitas: Formas a modo de carámbanos, de naturaleza calcárea, que penden del techo y

cuyo crecimiento es hacia abajo.

2. Estalagmitas: Semejantes a las estalactitas pero crecen desde el suelo. Estas motivadas por las

gotas de agua, cargadas en bicarbonato cálcico (CO3H)2Ca, que caen desde el techo.

3. Columnas: Se forman por unión de una estalactita y una estalagmita. Con el tiempo pueden

alcanzar notales diámetros.

4. Cortinas: Cuando el agua gotea a lo largo de una fractura se generan estas formas.

3.4.- Caliche

El caliche es un depósito calcáreo que se forma en suelos de regiones áridas. En épocas de

sequía, por capilaridad, asciende hasta la superficie el agua portadora de bicarbonato cálcico en

disolución. Al evaporarse, deposita masas estratiformes o concreciones de carbonato de calcio,

bandeadas concéntricamente. Este tipo de depósito es un importante indicador climático, por formarse

únicamente en regiones áridas, con escasas precipitaciones pluviales.

4.- MORFOLOGÍAS CÁRSTICAS

El proceso cárstico genera una serie de morfologías determinadas sobre las rocas en las que

actua que le hacen característico. Entre ellas, se encuentran las siguientes:

Lapiaz (o lenar): Consiste en una serie de acanaladuras desarrolladas en la superficie de la roca, de

dimensiones centimétricas (ocasionalmente métricas), que se forman a partir del agua de arroyada

cargada de CO2 u otros compuestos que la acidifiquen. Se encuentran normalmente en superficies más

o menos inclinadas y ausentes de vegetación.

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Dolinas: Son depresiones cerradas de contornos más o menos sinuosos, limitadas por paredes rocosas

escarpadas, con perfil transversal en forma de embudo. Sus dimensiones son muy variables, oscilando

entre metros y kilómetros, en planta, y hasta los 200 metros, en profundidad.

Simas: Son las cavidades verticales en las que la disolución ha alcanzado profundidades importantes.

Según su forma se habla de simas lenticulares, cilíndricas, elípticas, etc.

Localmente, este fenómeno lo encontramos en la sima que existe en el llano posterior al Reajo de

Pancrudo, ya en término de Portalrubio. Las fotografías que se acompañan se corresponde con ella:

Poljes: Son grandes superficies descalcificadas, generalmente endorréicas y fondo más o menos plano,

recubiertas por las tierras insolubles que han permanecido tras dicho proceso. Son las formas

superficiales más evolucionadas del carst, y de mayor tamaño. Normalmente presentan una disposición

alargada

Grutas (cavernas o cuevas): Constituyen los conductos de circulación subterránea libre o forzada.

Pueden alcanzar hasta decenas de kilómetros y es frecuente en ellas los conductos secundarios

ramificados a modo de laberinto.

5.- BIBLIOGRAFÍA

http://es.scribd.com/doc/57079594/Quimica-elemental-para-la-disolucion-de-calcita-II-El-dioxido-de-carbono-y-el-pH-del-agua

Melendez Meléndez, B. y Fuster, J.M. (1978). Geología. Editorial Paraninfo, Madrid 1978. ISBN: 84-283-0956-6