Balsas de calcita

Los cristales de calcita se forman en la superficie de cuerpos de agua en reposo, incluso cuando el agua en masa no está sobresaturada con respecto al carbonato de calcio . Los cristales crecen, se adhieren entre sí y parecen balsas flotantes de un material blanco y opaco. Estos materiales flotantes se conocen como balsas de calcita o «manchas de leopardo». ^{[ 1 ]}

Se sabe que el carbonato de calcio precipita como cristales de calcita en agua sobresaturada con iones de calcio y carbonato . En condiciones de reposo, los cristales de calcita pueden formarse en la superficie del agua cuando no existen condiciones de sobresaturación de carbonato de calcio en el agua circundante. El agua se evapora de la superficie y el dióxido de carbono se libera de la capa superficial, creando una fina capa de agua con un pH elevado y concentraciones de iones de calcio y carbonato muy superiores a la concentración de saturación del carbonato de calcio. Los cristales de calcita precipitan en este entorno altamente localizado y se adhieren entre sí para formar lo que parecen ser balsas de un material blanco. ^{[ 2 ]}

Las micrografías electrónicas de barrido de balsas de calcita muestran cristales de calcita interconectados formados alrededor de orificios en la superficie de la balsa. Estos orificios podrían deberse a burbujas de aire u otras sustancias extrañas en la superficie del agua. ^{[ 3 ]} Las micrografías de balsas de calcita muestran una estructura similar a un encaje. La tensión superficial del agua mantiene los cristales de calcita interconectados, que individualmente tienen una densidad de 2,7, flotando en la superficie del agua.

Las balsas de calcita se forman con mayor frecuencia en sistemas de cuevas calizas . Las cuevas calizas proporcionan un entorno favorable debido a la escasa circulación de aire y al agua con concentraciones significativas de iones de calcio y carbonato. Se han encontrado evidencias de balsas de calcita en cuevas calizas de todo el mundo. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

Se ha informado de un ejemplo de formación de balsas de calcita en un sistema fluvial alimentado por manantiales . ^{[ 2 ]}

En 2005, el Distrito de Agua del Valle de Carpinteria en Carpinteria, California , expresó su preocupación por la calidad del agua cuando  aparecieron manchas con forma de leopardo de aproximadamente 5 a 10 cm de diámetro en la superficie del agua bajo una cubierta de aluminio recién construida para un depósito. Este material flotante no se había observado cuando el depósito (de 13 millones de galones) estaba abierto a la atmósfera. La preocupación radicaba en que se estaba formando un precipitado metálico potencialmente tóxico en la superficie del agua debido al condensado que goteaba de la cubierta metálica. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Los análisis de agua revelaron que el agua del embalse estaba saturada con respecto al carbonato de calcio, pero no se formaron cristales de calcita en la solución. El análisis de difracción de rayos X mostró que el material sólido flotante contenía más del 97 % de calcita. Las micrografías electrónicas de barrido confirmaron que la forma del material cristalino era romboédrica, lo cual es consistente con la formación de cristales de calcita. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Aunque el material flotante no era tóxico, se recomendó inducir el movimiento de la superficie del agua para evitar condiciones de reposo que eliminaran la condición principal para la formación de balsas de calcita. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Se han observado microbalsas de calcita en gotas de solución de estalactitas de paja (de soda) suspendidas bajo estructuras de hormigón. Estos depósitos secundarios que se forman fuera del entorno de la cueva se conocen como caltemitas . ^{[ 9 ]} Se derivan del hormigón , la cal o el mortero, e imitan las formas de los espeleotemas creados en las cuevas. ^{[ 10 ] [ 9 ]}

Las microbalsas que se forman en la superficie de las gotas de solución de lixiviado hiperalcalino suelen tener  un tamaño de aproximadamente 0,5 mm cuando son visibles a simple vista, y aparecen en la superficie de la gota después de que haya estado suspendida durante más de ≈5 minutos. ^{[ 9 ]} La reacción química que crea las balsas implica la absorción (difusión) de dióxido de carbono (CO _{2 ) en la solución desde la atmósfera y la precipitación} de carbonato de calcio (CaCO ₃ ) en forma de balsas o depositado como una estalagmita , estalactita o espeleotema . ^{[ 10 ]} Esta química es muy diferente a la que crea espeleotemas en las cuevas.

Los pulsos internos de agua desde la pajita (hacia la gota) y el movimiento del aire alrededor de la gota de solución suspendida pueden hacer que las balsas giren rápidamente alrededor de la superficie de la gota. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 9 ]} Si casi no hay movimiento de aire alrededor de la gota suspendida, entonces después de aproximadamente 12 minutos o más, las microbalsas pueden unirse y formar una red que cubre toda la superficie de la gota. ^{[ 9 ]} Si la gota de solución cuelga demasiado tiempo de la pajita (≈ >30 minutos), puede calcificarse por completo y bloquear la punta de la pajita de caltemita . ^{[ 9 ]}

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  Estructura reticular o balsas de calcita sobre una gota de estalactita de caltemita (sosa cáustica).
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  Balsas de calcita en las cavernas de Kartchner , Arizona.
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  Detalle de balsas de calcita en la superficie del agua en el embalse de Carpinteria.
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  Diagrama de las estructuras de la cueva con estalactitas y estalagmitas (balsas de calcita etiquetadas con la letra Y).
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  Depósito de Carpinteria con tapa rígida de aluminio.
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  Imagen BSE-SEM con un aumento de 89x que muestra las caras superiores de las balsas de calcita (superficies planas) y los cristales inferiores que crecen debajo.

• Calcita de la gruta del área de Lubbock (Inventario)/Balsa. Consultado el 23/06/2012.
• Base kárstica: balsa de calcita
• Parque Estatal de las Cavernas de Kartchner
• Un breve videoclip de balsas girando alrededor de una gota de solución.