Karst forvitringsprosesser og landskap

1924
David Holt

De karst, Karst eller karst relief, er en form for topografi hvis opprinnelse skyldes forvitringsprosesser ved oppløsning av løselige bergarter som kalkstein, dolomitt og gips. Disse relieffene er preget av å presentere et underjordisk avløpssystem med huler og avløp.

Ordet karst kommer fra det tyske Karst, Et ord som brukes for å referere til det italiensk-slovenske området Carso, hvor karst-landformer florerer. Det kongelige spanske akademiet godkjente bruken av begge ordene "karst" og "karst", med tilsvarende betydning.

Figur 1. Anaga-fjellene, Tenerife, Kanariøyene, Spania. Kilde: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny

Kalkstein er bergarter som hovedsakelig består av:

  • Kalsitt (kalsiumkarbonat, CaCO3).
  • Magnesitt (magnesiumkarbonat, MgCO3).
  • Mineraler i små mengder som endrer fargen og komprimeringsgraden til fjellet, for eksempel leire (aggregater av hydratiserte aluminiumsilikater), hematitt (jernoksidmineral FetoELLER3), kvarts (silisiumoksydmineral SiOto) og sideritt (jernkarbonatmineral FeCO3).

Dolomitt er en sedimentær stein som består av mineralet dolomitt, som er dobbelt karbonat av kalsium og magnesium CaMg (CO3)to.

Gips er en stein sammensatt av hydrert kalsiumsulfat (CaSO4.2HtoO), som kan inneholde små mengder karbonater, leire, oksider, klorider, silisiumdioksyd og anhydrid (CaSO4).

Artikkelindeks

  • 1 Karst forvitringsprosesser
  • 2 Geomorfologi av karstrelieffer
    • 2.1 -Intern karst eller endokarstisk lettelse
    • 2.2-Ekstern karst, eksokarstisk eller epigenisk lettelse
  • 3 Karst-formasjoner som livssoner
    • 3.1 Fotosoner i karstformasjoner
    • 3.2 Fauna og tilpasninger i den fotiske sonen
    • 3.3 Andre begrensende forhold i karstformasjoner
    • 3.4 Mikroorganismer i de endokarstiske sonene
    • 3.5 Mikroorganismer i eksokarstiske soner
  • 4 Landskap av karstformasjoner i Spania
  • 5 Landskap av karstformasjoner i Latin-Amerika
  • 6 Referanser

Karst forvitringsprosesser

De kjemiske prosessene med karstdannelse inkluderer i utgangspunktet følgende reaksjoner:

  • Oppløsningen av karbondioksid (COto) i vann:

COto  + HtoO → HtoCO3

  • Dissosiasjonen av karbonsyre (HtoCO3) i vann:

HtoCO3 + HtoO → HCO3- + H3ELLER+

  • Oppløsningen av kalsiumkarbonat (CaCO3) ved syreangrep:

Tyv3  + H3ELLER+ → Cato+ + HCO3- + HtoELLER

  • Med en resulterende totalreaksjon:

COto  + HtoO + CaCO3 → 2HCO3- + ACto+

  • Virkningen av litt surt kullsyreholdig vann, produserer dissosiasjonen av dolomitten og påfølgende bidrag fra karbonater:

CaMg (CO3)to + 2HtoO + COto → CaCO3 + MgCO3 + 2HtoO + COto

Faktorer som er nødvendige for utseende av karst lettelse:

  • Eksistensen av en kalksteinmatrise.
  • Den rikelige tilstedeværelsen av vann.
  • CO-konsentrasjonto merkbar i vann; denne konsentrasjonen øker med høyt trykk og lave temperaturer.
  • Biogene kilder til COto. Tilstedeværelse av mikroorganismer som produserer COto gjennom pusteprosessen.
  • Nok tid til handlingen av vannet på fjellet.

Mekanismer for oppløsning av vertsrock:

  • Virkningen av vandige oppløsninger av svovelsyre (HtoSW4).
  • Vulkanisme, der lavastrømmer danner rørformede huler eller tunneler.
  • Fysisk erosiv virkning av sjøvann som produserer marine eller kystnære huler på grunn av påvirkning av bølger og undergraving av klipper.
  • Kystgrotter dannet av den kjemiske virkningen av sjøvann, med konstant solubilisering av vertsbergarter.

Geomorfologi av karstrelieffer

Karst-lettelse kan dannes innenfor eller utenfor en vertsstein. I det første tilfellet kalles det intern karst, endokarstisk eller hypogen lettelse, og i det andre tilfellet ekstern karst, exokarstisk eller epigenisk lettelse.

Figur 2. Karst-lettelse i Covadonga, Asturias, Spania. Kilde: Mª Cristina Lima Bazán via https://www.flickr.com/photos/ [e-postbeskyttet] / 27435235767

-Intern karst- eller endokarstisk lettelse

De underjordiske vannstrømmene som sirkulerer i lag av karbonholdige bergarter, graver interne baner i de store bergarter, gjennom oppløsningsprosessene vi har nevnt..

Avhengig av egenskapene til skuren, har forskjellige former for intern karst lettelse sin opprinnelse.

Tørre huler

Tørre huler dannes når indre vannstrømmer forlater disse kanalene som har gravd gjennom steinene..

Gallerier

Den enkleste måten å bli gravd av vann inne i en hule er galleriet. Galleriene kan utvides til å danne "hvelv" eller de kan bli innsnevret og danne "korridorer" og "tunneler". De kan også danne "forgrenede tunneler" og stigninger av vann som kalles "sifoner".

Stalaktitter, stalagmitter og kolonner

I perioden da vannet nettopp har forlatt sin gang inne i en stein, er de gjenværende galleriene igjen med høy fuktighetsgrad og utstråler vanndråper med oppløst kalsiumkarbonat..

Når vannet fordamper, faller karbonatet ut i fast tilstand, og formasjoner dukker opp som vokser fra bakken som kalles "stalagmitter", og andre formasjoner vokser hengende fra taket i hulen, kalt "stalaktitter".

Når en stalaktitt og en stalagmitt sammenfaller i samme rom, forenes, dannes en "kolonne" i hulene..

Kanoner

Når taket på hulene kollapser og kollapser, dannes det "kløfter". Dermed vises veldig dype kutt og vertikale vegger der overflateelver kan sirkulere..

-Ekstern karst, eksokarstisk eller epigenisk lettelse

Oppløsningen av kalkstein med vann kan gjennombore fjellet på overflaten og danne hulrom eller hulrom i forskjellige størrelser. Disse hulrommene kan ha noen millimeter i diameter, store hulrom på flere meter i diameter eller rørformede kanaler kalt "lapiaces".

Når en lapiaz utvikler seg tilstrekkelig og genererer en depresjon, ser andre karst-landformer ut som "sinkholes", "uvalas" og "poljes".

Dolinaer

Sinkhullet er en depresjon med en sirkulær eller elliptisk base, hvis størrelse kan nå flere hundre meter.

Ofte akkumuleres vann i vaskehullene som graver en traktformet vask ved å oppløse karbonatene..

Druer

Når flere sinkhull vokser og blir med på en stor depresjon, dannes en "drue".

Poljés

Når det dannes en stor fordypning med flat bunn og dimensjoner i kilometer, kalles den "poljé".

En poljé er i teorien en enorm drue, og innenfor poljé er det de minste karstformene: uvalas og sinkholes..

I poljene dannes et nettverk av vannkanaler med en vask som munner ut i grunnvann.

Figur 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Observer menneskene på venstre side av bildet for størrelse referanse). Kilde: MatWr [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], fra Wikimedia Commons

Karstformasjoner som livssoner

I karstformasjoner er det intergranulære mellomrom, porer, ledd, brudd, sprekker og kanaler, hvis overflater kan koloniseres av mikroorganismer.

Fotosoner i karstformasjoner

På disse overflatene av karstrelieffene genereres tre fotiske soner avhengig av lysets penetrasjon og intensitet. Disse sonene er:

  • Inngangsparti: dette området er utsatt for solbestråling med en daglig belysningssyklus dag og natt.
  • skumringstid: mellomfotisk sone.
  • Mørk sone: område der lys ikke trenger inn.

Fauna og tilpasninger i den fotiske sonen

De forskjellige livsformene og deres tilpasningsmekanismer er direkte korrelert med forholdene i disse fotiske sonene.

Inn- og skumringssonene har tålelige forhold for en rekke organismer, fra insekter til virveldyr..

Den mørke sonen gir mer stabile forhold enn de overflatiske sonene. For eksempel påvirkes det ikke av vindens turbulens og holder en praktisk talt konstant temperatur gjennom året, men disse forholdene er mer ekstreme på grunn av fravær av lys og umuligheten av fotosyntese..

Av disse grunner blir dype karstområder betraktet som næringsfattige (oligotrofe), da de mangler fotosyntetiske primærprodusenter..

Andre begrensende forhold i karstformasjoner

I tillegg til fraværet av lys i endokarstiske omgivelser, er det i karstformasjoner andre begrensende forhold for utvikling av livsformer.

Noen miljøer med hydrologiske forbindelser til overflaten kan lide flom; ørkenhuler kan oppleve lange perioder med tørke og vulkanske rørsystemer kan oppleve fornyet vulkansk aktivitet.

I indre huler eller endogene formasjoner kan en rekke livstruende forhold også forekomme, slik som toksiske konsentrasjoner av uorganiske forbindelser; svovel, tungmetaller, ekstrem surhet eller alkalinitet, dødelige gasser eller radioaktivitet.

Mikroorganismer i endokarstiske områder

Blant mikroorganismer som bor i endokarstiske formasjoner kan nevnes bakterier, archaea, sopp, og det er også virus. Disse gruppene av mikroorganismer presenterer ikke mangfoldet de viser i overflatehabitater.

Mange geologiske prosesser som jern- og svoveloksidasjon, ammonifisering, nitrifisering, denitrifikasjon, anaerob svoveloksidasjon, sulfatreduksjon (SO4to-), metansyklisering (dannelse av sykliske hydrokarbonforbindelser fra metan CH4), blant annet, medieres av mikroorganismer.

Som eksempler på disse mikroorganismene kan vi sitere:

  • Leptothrix sp., som påvirker jernnedbør i Borra-hulene (India).
  • Bacillus pumilis isolert fra Sahastradhara-huler (India), formidling av kalsiumkarbonatutfelling og kalsittkrystalldannelse.
  • Svoveloksiderende filamentøse bakterier Thiothrix sp., funnet i Lower Kane-hulen, Wyomming (USA).

Mikroorganismer i eksokarstiske soner

Noen exokarst-formasjoner inneholder deltaproteobakterier spp., acidobakterier spp., Nitrospira spp. Y proteobakterier spp.

I de hypogene eller endokarstiske formasjonene finnes arter av slektene: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium Y Firmicutes, blant andre.

Landskap av karstformasjoner i Spania

  • Las Loras Park, utpekt som UNESCOs verdensgeopark, som ligger i den nordlige delen av Castilla y León.
  • Papellona-hulen, Barcelona.
  • Ardales Cave, Malaga.
  • Santimamiñe Cave, Tomt land.
  • Covalanas Cave, Cantabria.
  • Grottene i La Haza, Cantabria.
  • Miera Valley, Cantabria.
  • Sierra de Grazalema, Cádiz.
  • Tito Bustillo Cave, Ribadesella, Asturias.
  • Torcal de Antequera, Málaga.
  • Cerro del Hierro, Sevilla.
  • Macizo de Cabra, Subbética Cordobesa.
  • Sierra de Cazorla naturpark, Jaén.
  • Anaga-fjellene, Tenerife.
  • Massivet av Larra, Navarra.
  • Rudrón-dalen, Burgos.
  • Ordesa nasjonalpark, Huesca.
  • Sierra de Tramontana, Mallorca.
  • Steinkloster, Zaragoza.
  • Enchanted City, Cuenca.

Landskap av karstformasjoner i Latin-Amerika

  • Lakes of Montebello, Chiapas, Mexico.
  • El Zacatón, Mexico.
  • Dolinas of Chiapas, Mexico.
  • Cenotes of Quintana Roo, Mexico.
  • Cacahuamilpa Caves, Mexico.
  • Tempisque, Costa Rica.
  • Roraima Sur Cave, Venezuela.
  • Charles Brewer Cave, Chimantá, Venezuela.
  • La Danta System, Colombia.
  • Gruta da Caridade, Brasil.
  • Cueva de los Tayos, Ecuador.
  • Cura Knife System, Argentina.
  • Mother of God Island, Chile.
  • Dannelsen av El Loa, Chile.
  • Kystområde i Cordillera de Tarapacá, Chile.
  • Cutervo Formation, Peru.
  • Pucará-formasjonen, Peru.
  • Umajalanta-hulen, Bolivia.
  • Polanco Formation, Uruguay.
  • Vallemí, Paraguay.

Referanser

  1. Barton, H.A. og Northup, D.E. (2007). Geomikrobiologi i hulemiljøer: fortid, nåtid og fremtidsperspektiv. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
  2. Culver, D.C. og Pipan, T. (2009). Biologien til huler og andre underjordiske habitater. Oxford, Storbritannia: Oxford University Press.
  3. Engel, A.S. (2007). Om biologisk mangfold av sulfide karsthabitater. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
  4. Krajic, K. (2004). Hulebiologer graver begravd skatt. Vitenskap. 293: 2.378-2.381.
  5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. og Wang, k. (2018). Jordmikrobielle samfunnsresponser på dyrking av fôrgress i nedbrutt karstjord. Jordnedbrytning og utvikling. 29: 4.262-4.270.
  6. doi: 10.1002 / ldr.3188
  7. Northup, D.E. og Lavoie, K. (2001). Geomikrobiologi av huler: En gjennomgang. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.