Kaltemity (Dripstone)

Pri preskúmavaní priestoru v okolí východiskových súradníc si možno všimnúť schodisko, ktoré na prvý pohľad nepôsobí ničím výnimočne. Stačí sa však pozrieť hore a pozornému oku sa odhalí súbor netypických minerálnych štruktúr. Práve tieto útvary, vzniknuté pomalým a dlhodobým pôsobením vody, označujeme ako kaltemity.

Kaltemity predstavujú zvláštnu kategóriu útvarov, ktoré síce tvarovo evokujú jaskynné krápniky, no ich pôvod je viazaný na človekom vytvorené prostredie. Zaraďujeme ich medzi sekundárne minerálne javy, keďže nevznikajú priamo v prírode, ale ako vedľajší dôsledok chemických reakcií prebiehajúcich v betóne, malte a iných stavebných materiáloch. V miestach, kde cez tieto konštrukcie dlhodobo presakuje voda, dochádza k postupnému uvoľňovaniu minerálnych látok, ktoré sa následne ukladajú v podzemných priestoroch, tuneloch, pivniciach či na spodných stranách betónových stropov.

Hoci sa v súvislosti s kaltemitmi často používajú pojmy ako stalaktit či stalagmit, ide výlučne o prirovnanie na základe tvaru. Z hľadiska vzniku nejde o pravé jaskynné krápniky, ale o ich umelé analógie, ktoré vznikajú v prostredí s úplne odlišnými chemickými a fyzikálnymi podmienkami.

Tvorba kaltemitov prebieha extrémne pomaly a nenápadne. Každá kvapka vody, ktorá sa oddelí od stropu, so sebou nesie len nepatrné množstvo rozpustených minerálov. Po dopade alebo odparení vody zostáva na povrchu tenká vrstva uhličitanu vápenatého, často sotva postrehnuteľná voľným okom. Postupným opakovaním tohto procesu však dochádza k formovaniu stále výraznejších útvarov, ktorých konečný vzhľad závisí od celej rady podmienok.

Významnú úlohu zohráva množstvo presakujúcej vody, jej rýchlosť a pravidelnosť, chemické zloženie i prúdenie vzduchu v danom priestore. V počiatočných štádiách sa často vytvárajú veľmi úzke, duté rúrkovité štruktúry, známe ako „slamky“. Ich vnútorný priemer býva takmer totožný s veľkosťou kvapky, ktorá nimi preteká. Ak sa však tento drobný kanálik časom upchá, voda si začne hľadať cestu po vonkajšom povrchu a útvar začne výraznejšie hrubnúť.

Z chemického hľadiska ide o proces, pri ktorom voda pri svojom prenikaní betónom rozpúšťa hydroxid vápenatý. Po vstupe do otvoreného priestoru sa tento roztok dostáva do kontaktu so vzduchom, čo vedie k úniku oxidu uhličitého a následnej premene hydroxidu na uhličitan vápenatý. Ten sa vyzráža okolo kvapky vo forme tenkého prstenca. Každá ďalšia kvapka tento prstenec nepatrne rozšíri, čím postupne vzniká rúrkovitý alebo kužeľovitý útvar, ktorým voda môže naďalej pretekať.

Obr. 1 - Kaltemity na Stage 1 (zdroj: osobné foto)

Podmienky a faktory vzniku

Tempo rastu kaltemitov úzko súvisí s množstvom minerálnych látok, ktoré je voda schopná zo stavebných materiálov uvoľniť. Kľúčovú úlohu zohráva najmä obsah hydroxidu vápenatého v betóne či malte. Ak presakujúca voda neobsahuje dostatočné množstvo rozpustených látok, proces vyzrážania sa zastaví a útvary sa ďalej nevyvíjajú.

Ďalším rozhodujúcim faktorom je frekvencia kvapkania. Príliš rýchly tok vody môže zabrániť ukladaniu minerálov, zatiaľ čo pomalé a pravidelné kvapkanie vytvára ideálne podmienky na postupný rast. Na výslednú podobu kaltemitov má vplyv aj teplota prostredia, vlhkosť vzduchu a celkové chemické vlastnosti presakujúcej vody.

Oxid uhličitý (CO₂) zohráva v tomto procese mimoriadne dôležitú úlohu. Keď voda opustí betónovú konštrukciu a dostane sa do priestoru s nižším tlakom CO₂, dochádza k jeho uvoľňovaniu. Tento únik je priamym spúšťačom vyzrážania uhličitanu vápenatého, ktorý sa následne ukladá na existujúce povrchy. Minerálne usadeniny sa tak nehromadia len na strope, ale aj na podlahe pod miestom odkvapu, kde môžu vznikať vzostupné útvary.

V prostredí s vyššou teplotou a nižšou vlhkosťou môže byť rast kaltemitov rýchlejší, keďže voda sa intenzívnejšie odparuje a oxid uhličitý uniká efektívnejšie. Konkrétne podmienky sa však môžu výrazne líšiť v závislosti od mikroklímy daného priestoru, veku a zloženia stavebných materiálov, ako aj od sezónnych výkyvov v množstve presakujúcej vody.

Tvarová rozmanitosť kaltemitov

a) Stalaktit

Ide o útvar, ktorý sa formuje na strope a rastie smerom nadol. Vzniká postupným ukladaním uhličitanu vápenatého z kvapiek vody, ktoré pri prechode do vzdušného priestoru strácajú oxid uhličitý a zanechávajú pevný minerálny zvyšok.

b) Stalagmit

Tento typ vyrastá z podlahy pod miestom, kde kvapky dopadajú. Keďže voda sa pri náraze rozstrekuje, minerálne látky sa ukladajú na väčšej ploche, čo vedie k vzniku širšieho a robustnejšieho tvaru s oblým zakončením.

c) Stalagnát

Ak stalaktit a stalagmit rastú dostatočne dlho a v rovnakom mieste, môžu sa navzájom spojiť. Výsledkom je súvislý stĺpovitý útvar, ktorý prepojí podlahu so stropom a vytvorí jednoliatu minerálnu konštrukciu.

Podmienky logovania

Pre uznanie nálezu a zalogovanie logu typu „Found it“ je potrebné zaslať odpovede na nasledujúce úlohy zodpovedané na jednom zo stage-ov prostredníctvom e-mailu alebo správy uvedeného v profile:

1. Vlastnými slovami vysvetlite, čo sú kaltemity a aké procesy stoja za ich vznikom. Prečo sa podľa vás vytvorili práve na tomto mieste? Ako na tomto mieste vyzerajú?

2. Ktoré z opísaných foriem kaltemitov (a, b, c) je možné na vami vybranom stage pozorovať?

3. Odhadnite približný vek kaltemitov, ak vychádzame z predpokladu, že ich priemerný prírastok je približne 5 mm za rok.

4. K logu priložte fotografiu, na ktorej budú kaltemity zachytené spolu s vami alebo s osobným predmetom.

Obr. 2 - Kaltemity na Stage 2 (zdroj: osobné foto)

Calthemites (Dripstones)

When exploring the area around the starting coordinates, you may notice a staircase that does not seem to be anything special at first glance. However, if you look above, a set of atypical mineral structures will be revealed to the attentive eye. These formations, created by the slow and long-term action of water, are called calthemites.

Calthemites represent a special category of formations that, although they evoke cave stalactites in shape, their origin is tied to a man-made environment. We classify them as secondary mineral phenomena, since they do not arise directly in nature, but as a side effect of chemical reactions taking place in concrete, mortar and other building materials. In places where water seeps through these structures for a long time, there is a gradual release of mineral substances, which are subsequently deposited in underground spaces, tunnels, cellars or on the undersides of concrete ceilings.

Although the terms stalactite and stalagmite are often used in connection with stalactites, this is purely a comparison based on shape. In terms of formation, they are not true cave stalactites, but their artificial analogues, which arise in an environment with completely different chemical and physical conditions.

The formation of stalactites occurs extremely slowly and inconspicuously. Each drop of water that separates from the ceiling carries with it only a tiny amount of dissolved minerals. After the water falls or evaporates, a thin layer of calcium carbonate remains on the surface, often barely noticeable to the naked eye. However, by gradually repeating this process, increasingly distinctive formations are formed, the final appearance of which depends on a whole range of conditions.

The amount of seeping water, its speed and regularity, the chemical composition and the air flow in a given space play a significant role. In the initial stages, very narrow, hollow tubular structures, known as "straws", are often formed. Their internal diameter is almost identical to the size of the drop that flows through them. However, if this tiny channel becomes clogged over time, the water begins to find its way along the outer surface and the formation begins to thicken significantly.

From a chemical point of view, this is a process in which water dissolves calcium hydroxide as it penetrates the concrete. After entering an open space, this solution comes into contact with air, which leads to the escape of carbon dioxide and the subsequent conversion of the hydroxide to calcium carbonate. This precipitates around the drop in the form of a thin ring. Each subsequent drop slightly expands this ring, gradually creating a tubular or conical formation through which the water can continue to flow.

Pic. 1 - Caltemites at Stage 1 (source: personal photo)

Conditions and factors of formation

The rate of growth of caltemites is closely related to the amount of minerals that water is able to release from the building materials. The calcium hydroxide content of the concrete or mortar plays a key role. If the seepage water does not contain sufficient dissolved substances, the precipitation process stops and the formations do not develop further.

Another decisive factor is the frequency of dripping. Too fast a flow of water can prevent the deposition of minerals, while slow and regular dripping creates ideal conditions for gradual growth. The resulting form of kaltemites is also influenced by the ambient temperature, humidity and the overall chemical properties of the seepage water.

Carbon dioxide (CO₂) plays an extremely important role in this process. When water leaves the concrete structure and enters an area with a lower CO₂ pressure, it is released. This leakage is a direct trigger for the precipitation of calcium carbonate, which is then deposited on existing surfaces. Mineral deposits do not only accumulate on the ceiling, but also on the floor below the eaves, where upward formations can form.

In an environment with higher temperature and lower humidity, the growth of stalactites can be faster, as water evaporates more intensively and carbon dioxide escapes more efficiently. However, specific conditions can vary significantly depending on the microclimate of the given space, the age and composition of the building materials, as well as seasonal fluctuations in the amount of water leaking.

Shape diversity of stalactites

a) Stalactite

This is a formation that forms on the ceiling and grows downwards. It is formed by the gradual deposition of calcium carbonate from water droplets, which lose carbon dioxide when passing into the air space and leave a solid mineral residue.

b) Stalagmite

This type grows from the floor below the place where the drops fall. As the water splashes on impact, the minerals are deposited over a larger area, resulting in a wider, more robust shape with a rounded tip.

c) Stalagnate

If a stalactite and stalagmite grow long enough and in the same place, they can join together. The result is a continuous columnar formation that connects the floor to the ceiling and creates a monolithic mineral structure.

Logging requirements

To acknowledge a find and log a "Found it" log, you must send the answers to the following tasks answered on one of the stages via email or message listed in your profile:

1. Explain in your own words what calthemites are and what processes are behind their formation. Why do you think they formed in this particular place? What do they look like in this place?

2. Which of the described forms of calthemites (a, b, c) can be observed at your chosen stage?

3. Estimate the approximate age of calthemites, assuming that their average growth rate is approximately 5 mm per year.

4. Attach a photo of calthemites with you or a personal object to your log.

Pic. 2 - Calthemites at Stage 2 (source: personal photo)

Zdroje / Sources: Wikipedia, Geologywriter