FORMAREA CALCARELOR

Calcarele se formeaza în 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 în grupa rocilor sedimentare de precipitatie chimica, celelalte doua în grupa rocilor sedimentare organice.

a. Calcarele anorganice

1. Sîntem la marginea marii. Furtuna este în toi. Vîntul ridica valuri gigantice si le pravale peste plaja, ducîndu-le departe pe uscat. Apa se strînge în depresiuni ale reliefului, de unde nu se mai întoarce în mare, astfel ca dupa ce a încetat furtuna, uscatul din jurul tarmului este împestritat cu ochiuri de apa ce pot atinge însa marimea unor lacuri cu apa putin adînca. Apare soarele si, jucîndu-se în undele apei, o evapora treptat. Dupa ce apa a disparut, pe fundul depresiunilor inundate ramîne o pojghita albicioasa, de cîtiva 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 în felul acesta iau nastere masivele de calcar, carbonatul de calciu fiind în apa marina în cantitate mica în raport cu celelalte saruri. Daca ne închipuim însa ca procesul are loc la marginea unui lac sau a unui rîu cu apa dulce ce contine o cantitate mare de carbonat de calciu, atunci el se poate acumula în timp, dînd 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 în continut de dioxid de carbon. Sa ne închipuim ca într-un ocean, cu apa saturata la suprafata în carbonat de calciu, exista un curent nord-sud. Curgînd spre sud, apa se încalzeste 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 încalzire de 5°C (de la 15° la 20°C) determina o depunere a unui strat de 2 mm calcar pe an, ceea ce înseamna un strat de 2 m în zece mii de ani. Desigur, nu este mult, dar în decursul timpurilor geologice depunerea celor 2 mm anuali duc la o grosime apreciabila.

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

3. Variatii în continutul de dioxid de carbon a apei de mare sînt determinate si de agitatia apei. S-a calculat ca într-un an, presupunînd ca exista în 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 în zece mii de ani. Cantitatea este apreciabil mai mare decît în cazul precedent, dar modul acesta de formare a calcarelor este restrîns la o mica suprafata a marii, în apropierea tarmurilor, caci calcarul precipitat în largul oceanului este dizolvat la adîncimi mai mari înainte 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 încalzirii apei, a scaderii presiunii si a evaziunii de CO₂ prin aerisire, ca urmare a împrastierii 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 pamînt cu dioxidul de carbon luat din aer. Bioxidul de carbon este pentru plante hrana indispensabila vietii. Plantele acvatice, între care predomina algele, iau dioxidul de carbon necesar vietii lor din apa, si anume din cantitatea de dioxid de carbon de echilibru. Scazînd cantitatea acestuia, scade si solubilitatea calcarului aflat în solutie, iar o parte din el precipita.

Depunerea calcarului în regiunile cu multe alge este un fapt bine stabilit, fiind de o mare importanta atît prin cantitatea mare, cît si prin viteza sa de formare. Alga numita Halimeda creste în 6 saptamîni 5,5 cm în înaltime si 8 cm în grosime, precipitînd 1,38 g calcar. Aceasta înseamna aproape 12 g pe an, ceea ce reprezinta, calculat în grosime pe m², o cantitate cu mult mai mare de calcar decît cea obtinuta prin precipitare chimica. Tot asa, în 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 în 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 participînd însa si organismul propriu-zis, fapt pentru care o parte din aceste calcare trec în grupa calcarelor organogene.

2. Activitatea biologica a plantelor se face simtita si în geneza altor tipuri de calcare. Astfel, în formarea tufurilor calcaroase de la gura izvoarelor un rol important îl joaca si plantele peste care curge apa (mai ales muschi si alge), ele asimilînd dioxidul de carbon din apa si ducînd 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, dînd carbonat de amoniu. Saracirea apei în dioxid de carbon duce la o precipitare a calcarelor.

c. Calcarele organogene

1. Cochiliile de scoici si melci sînt formate, în cea mai mare parte, din calcar. Melcii si scoicile, gasindu-se în cantitate mult mai mare în apa marilor si oceanelor decît pe uscat sau în apa rîurilor, dupa moartea vietuitoarelor pe fundul marii se pot acumula cantitati mari de resturi de cochilii care prin cimentare genereaza strate de calcar. În afara scoicilor si a melcilor, un rol important îl joaca si unele minuscule protozoare cum sînt foraminiferele, carapacele de crustacei inferiori ca ostracodele sau amonitii, moluste astazi disparute, ce au trait în numar mare în 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 întîmplator traiesc pe o anumita suprafata atîtea animale, încît resturile lor sa poata da nastere unui strat compact de calcar.

2. Cea mai mare parte a calcarelor se datoreste vietuitoarelor care fixeaza calcarul în însusi trupul lor. Pentru a întelege cum se întîmpla acest lucru sa ne imaginam o calatorie în Marile Sudului.

Vaporul ne poarta pe întinsele ape ale Oceanului Pacific. Cît cuprinzi cu ochii, numai apele albastre, unduite de un vînt usor, scaldate în soarele cald al Ecuatorului. Deodata monotonia orizontului este rupta de un pîlc de palmieri ce parca ies din mijlocul apelor. Desigur este tarmul. Cu cît ne apropiem vedem însa ca nu este nici un tarm, ci doar o minuscula fîsie de pamînt ridicata direct din apa si pe care cresc palmierii. Brîul de pamînt are o forma circulara, înconjurînd un lac cu apele de un albastru adînc si în completa nemiscare. Este un atol, o insula de o forma si o constructie cu totul speciala.

Coborînd în adîncul apelor din jurul insulei, în 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 sînt pitite florile cele mai ciudate. Strania lume nu este însa vegetala, ci animala. Este un recif de corali.

Coralii sînt animale extrem de primitive si de simple, ele traiesc în colonii, în 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 cîtiva milimetri, întregul edificiu este format din calcar secretat de micile animale, a caror casuta face parte integranta din corp.

Atolul nu este altceva decît o imensa acumulare de animale marunte, formînd o singura colonie. În el. În afara coralilor mai traiesc nenumarate alte animale, unele tot coloniale, ca de exemplu buretii calcarosi, briozoarele sau viermii tubipoli, altele individuale, ce gasesc însa aici un bun mediu de trai: scoici, melci, arici de maro, stele de mare, castraveti de mare, foraminifere, diferiti crustacei etc. Un rol mare îl au si algele verzi, rosii si brune, ce secreta si ele calcarul în corpul lor, contribuind la consolidarea întregului edificiu. În total, o aglomerare de vietuitoare care, în 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 întinde, pe o lungime de l 500 km, un brîu de insulite de-abia iesind din apa, dar care pe sub oglinda marii sînt unite. Brîul este constituit tot din corali si alte animale coloniale ce formeaza un recif. Este o bariera recifala. Marea Bariera recifala a Australiei.

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

Distributia actuala a recifelor pe suprafata Pamîntului este semnificativa, aparînd numai în zona dintre 31° latitudine nordica si 31° latitudine sudica, adica în marile si oceanele calde ale globului. Explicatia este simpla. Avînd nevoie de calcar pentru construirea scheletului lor, animalele recifale iau calcarul din apa marii. Daca consideram ca în general în apa oceanelor exista o cantitate uniforma de calcar, în 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 vînturi si furtuni, si algele care îl 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 îl darîma usor. Din aceasta cauza fundul marii în jurul unui recif este acoperit cu strate groase de sfarîmaturi de calcar, din ce în ce mai marunte cu cît sînt mai departate de reciful construit, amestecîndu-se apoi treptat cu nisip si argila, Farîmarea merge uneori pîna la o adevarata pulbere, iar apa este încarcata cu o tulbureala de praf de calcar. El se depune dînd o pasta care cu vremea se întareste formînd un caloar fin. Toata zona din jurul recifului, unde se depun sfarîmaturile si pulberea de calcar, poarta numele de zona perirecifala.

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

În trecutul geologic recif ii au jucat un rol important în geneza calcarelor. Acestea însa, 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 în sfîrsit în timpul miscarilor scoartei au fost strivite, îngramadite, crapate, modificari denumite diagenezâ. Ea a facut ca aproape toate calcarele sa fie transformate si o buna parte din caracterele lor initiale sa se stearga, urmele de organisme disparînd, iar roca recristalizînd. Astfel se prezinta majoritatea calcarelor ce se gasesc la noi în tara, în care numai arareori se mai observa corali, scoici, melci sau alge.

Termenul extrem al transformarii îl 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 cîteva sute de milioane de ani ce au trecut de la formarea lor.

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