Karst forvitringsprocesser og landskaber

2387
David Holt

Det karst, Karst eller karst relief er en form for topografi, hvis oprindelse skyldes forvitringsprocesser ved opløsning af opløselige klipper såsom kalksten, dolomit og gips. Disse lettelser er kendetegnet ved at præsentere et underjordisk afløbssystem med huler og afløb.

Ordet karst kommer fra det tyske Karst, Et ord, der bruges til at henvise til det italiensk-slovenske område Carso, hvor karst landformer bugner. Det Kongelige Spanske Akademi godkendte brugen af ​​begge ord "karst" og "karst" med tilsvarende betydning.

Figur 1. Anaga-bjergene, Tenerife, De Kanariske Øer, Spanien. Kilde: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny

Kalksten er sedimentære klipper, der hovedsagelig består af:

  • Calcit (calciumcarbonat, CaCO3).
  • Magnesit (magnesiumcarbonat, MgCO3).
  • Mineraler i små mængder, der ændrer farve og grad af komprimering af klippen, såsom ler (aggregater af hydratiserede aluminiumsilikater), hæmatit (jernoxidmineral FetoELLER3), kvarts (siliciumoxidmineral SiOto) og siderit (jerncarbonatmineral FeCO3).

Dolomit er en sedimentær sten, der består af mineralet dolomit, som er dobbeltcarbonat af calcium og magnesium CaMg (CO3)to.

Gips er en sten sammensat af hydreret calciumsulfat (CaSO)4.2HtoO), som kan indeholde små mængder carbonater, ler, oxider, chlorider, silica og anhydrit (CaSO4).

Artikelindeks

  • 1 Karst forvitringsprocesser
  • 2 Geomorfologi af karstrelieffer
    • 2.1 -Intern karst- eller endokarstisk lettelse
    • 2.2-Ekstern karst, exocarstic eller epigenic relief
  • 3 Karst-formationer som livszoner
    • 3.1 Fotiske zoner i karstformationer
    • 3.2 Fauna og tilpasninger i den fotiske zone
    • 3.3 Andre begrænsende forhold i karstformationer
    • 3.4 Mikroorganismer i de endokarstiske zoner
    • 3.5 Mikroorganismer i eksokarstiske zoner
  • 4 Landskaber af karstformationer i Spanien
  • 5 Landskaber af karstformationer i Latinamerika
  • 6 Referencer

Karst forvitringsprocesser

De kemiske processer ved karstdannelse inkluderer dybest set følgende reaktioner:

  • Opløsningen af ​​kuldioxid (COto) i vand:

COto  + HtoO → HtoCO3

  • Dissociationen af ​​kulsyre (HtoCO3) i vand:

HtoCO3 + HtoO → HCO3- + H3ELLER+

  • Opløsningen af ​​calciumcarbonat (CaCO3ved syreangreb:

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

  • Med en resulterende total reaktion:

COto  + HtoO + CaCO3 → 2HCO3- + ACto+

  • Virkningen af ​​let surt kulsyreholdigt vand, der producerer dissociationen af ​​dolomitten og det efterfølgende bidrag af carbonater:

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

Faktorer, der er nødvendige for udseende af karst relief:

  • Eksistensen af ​​en kalkstenmatrix.
  • Den rigelige tilstedeværelse af vand.
  • CO-koncentrationto mærkbar i vand; denne koncentration stiger med høje tryk og lave temperaturer.
  • Biogene kilder til COto. Tilstedeværelse af mikroorganismer, der producerer COto gennem vejrtrækningsprocessen.
  • Nok tid til vandets handling på klippen.

Mekanismer til opløsning af værtsrock:

  • Virkningen af ​​vandige opløsninger af svovlsyre (HtoSW4).
  • Vulkanisme, hvor lavastrømme danner rørformede huler eller tunneler.
  • Fysisk erosiv virkning af havvand, der producerer marine eller kystnære huler på grund af påvirkning af bølger og undergravning af klipper.
  • Kysthuler dannet af den kemiske virkning af havvand med konstant solubilisering af værtssten.

Geomorfologi af karstrelieffer

Karst-lettelse kan dannes inden for eller uden for en værtssten. I det første tilfælde kaldes det intern karst, endokarstisk eller hypogen lindring, og i det andet tilfælde ekstern karst, exocarstic eller epigenic relief.

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

-Intern karst- eller endokarstisk lettelse

De underjordiske vandstrømme, der cirkulerer inden for lag af kulstofholdige klipper, graver interne baner inden for de store klipper gennem de opløsningsprocesser, vi har nævnt..

Afhængigt af egenskaberne ved skuren stammer forskellige former for intern karstrelief.

Tørre huler

Tørre huler dannes, når indre vandstrømme forlader disse kanaler, der er gravet gennem klipperne..

Gallerier

Den enkleste måde at blive gravet af vand inde i en hule er galleriet. Gallerierne kan udvides til at danne "hvælvinger", eller de kan indsnævres og danne "korridorer" og "tunneler". De kan også danne "forgrenede tunneler" og vandstigninger kaldet "sifoner".

Stalaktitter, stalagmitter og søjler

I den periode, hvor vandet lige har forladt sin gang inde i en klippe, er de resterende gallerier tilbage med en høj grad af fugtighed og udstråler dråber vand med opløst calciumcarbonat..

Når vandet fordamper, udfældes karbonatet til fast tilstand, og der opstår formationer, der vokser fra jorden kaldet "stalagmitter", og andre formationer vokser hængende fra hulens loft, kaldet "stalaktitter".

Når en stalaktit og en stalagmit falder sammen i det samme rum, når de forenes, dannes der en "søjle" i hulerne..

Kanoner

Når hulenes tag kollapser og kollapser, dannes der "kløfter". Således vises meget dybe snit og lodrette vægge, hvor floder på overfladen kan cirkulere..

-Ekstern karst, exocarstic eller epigenic relief

Opløsning af kalksten med vand kan gennembore klippen på dens overflade og danne hulrum eller hulrum i forskellige størrelser. Disse hulrum kan have et par millimeter i diameter, store hulrum med flere meter i diameter eller rørformede kanaler kaldet "lapiaces".

Da en lapiaz udvikler sig tilstrækkeligt og genererer en depression, vises andre karst-landformer kaldet "sinkholes", "uvalas" og "poljes".

Dolinaer

Sinkhullet er en depression med en cirkulær eller elliptisk base, hvis størrelse kan nå flere hundrede meter.

Ofte akkumuleres vand i vaskehullerne, som ved at opløse karbonaterne graver en tragtformet vask.

Druer

Når flere sinkholes vokser og deltager i en stor depression, dannes en "drue".

Poljés

Når der dannes en stor fordybning med en flad bund og dimensioner i kilometer, kaldes det en "poljé".

En poljé er i teorien en enorm drue, og inden for poljé er der de mindste karstformer: uvalaer og synkehuller..

I poljés dannes et netværk af vandkanaler med en vask, der tømmes i grundvand.

Figur 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Overhold personerne på venstre side af billedet for at se størrelsesreference). Kilde: MatWr [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], fra Wikimedia Commons

Karst-formationer som livszoner

I karstformationer er der intergranulære rum, porer, led, brud, revner og kanaler, hvis overflader kan koloniseres af mikroorganismer.

Fotiske zoner i karstformationer

I disse overflader af karst-relieffer genereres tre fotiske zoner afhængigt af lysets penetration og intensitet. Disse zoner er:

  • Indgangsområde: dette område udsættes for solbestråling med en daglig cyklus dag-nat-belysning.
  • Tusmørkezone: mellemfotisk zone.
  • Mørk zone: område, hvor lys ikke trænger ind.

Fauna og tilpasninger i den fotiske zone

De forskellige livsformer og deres tilpasningsmekanismer er direkte korreleret med forholdene i disse fotiske zoner.

Indgangs- og tusmørkezonerne har tålelige betingelser for en række organismer, fra insekter til hvirveldyr..

Den mørke zone præsenterer mere stabile forhold end de overfladiske zoner. For eksempel påvirkes det ikke af vindens turbulens og opretholder en praktisk talt konstant temperatur hele året rundt, men disse forhold er mere ekstreme på grund af fraværet af lys og umuligheden af ​​fotosyntese..

Af disse grunde betragtes dybe karstområder som næringsfattige (oligotrofe), da de mangler fotosyntetiske primære producenter..

Andre begrænsende forhold i karstformationer

Ud over fraværet af lys i endokarstiske miljøer er der i karstformationer andre begrænsende betingelser for udvikling af livsformer.

Nogle miljøer med hydrologiske forbindelser til overfladen kan blive oversvømmet; ørkenhuler kan opleve lange perioder med tørke, og vulkanske rørsystemer kan opleve fornyet vulkansk aktivitet.

I indre huler eller endogene formationer kan en række livstruende tilstande også forekomme, såsom toksiske koncentrationer af uorganiske forbindelser; svovl, tungmetaller, ekstrem surhed eller alkalinitet, dødelige gasser eller radioaktivitet.

Mikroorganismer i endokarstiske områder

Blandt de mikroorganismer, der lever i endokarstiske formationer, kan nævnes bakterier, arkæer, svampe, og der er også vira. Disse grupper af mikroorganismer præsenterer ikke den mangfoldighed, som de viser i overfladens levesteder.

Mange geologiske processer såsom jern- og svovloxidation, ammonifikation, nitrifikation, denitrifikation, anaerob svovloxidation, sulfatreduktion (SO4to-methancyklisering (dannelse af cykliske carbonhydridforbindelser ud fra methan CH4) blandes blandt andet af mikroorganismer.

Som eksempler på disse mikroorganismer kan vi nævne:

  • Leptothrix sp., som påvirker jernnedbør i Borra-hulerne (Indien).
  • Bacillus pumilis isoleret fra Sahastradhara-huler (Indien), medierende calciumcarbonatudfældning og calcitkrystaldannelse.
  • Svovloxiderende filamentøse bakterier Thiothrix sp., fundet i Lower Kane-hulen, Wyomming (USA).

Mikroorganismer i de eksokarstiske zoner

Nogle exokarst-formationer indeholder deltaproteobakterier spp., acidobakterier spp., Nitrospira spp. Y proteobakterier spp.

I de hypogene eller endokarstiske formationer findes slægterne: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium Y Firmicutes, blandt andre.

Landskaber af karstformationer i Spanien

  • Las Loras Park, udpeget et UNESCO World Geopark, der ligger i den nordlige del af Castilla y León.
  • Papellona-hulen, Barcelona.
  • Ardales Cave, Malaga.
  • Santimamiñe Cave, tomt land.
  • Covalanas Cave, Cantabria.
  • Grotter i La Haza, Cantabria.
  • Miera Valley, Cantabria.
  • Sierra de Grazalema, Cádiz.
  • Tito Bustillo Cave, Ribadesella, Asturias.
  • Torcal de Antequera, Malaga.
  • Cerro del Hierro, Sevilla.
  • Macizo de Cabra, Subbética Cordobesa.
  • Naturparken Sierra de Cazorla, Jaén.
  • Anaga-bjergene, Tenerife.
  • Massivet af Larra, Navarra.
  • Rudrón-dalen, Burgos.
  • Ordesa National Park, Huesca.
  • Sierra de Tramontana, Mallorca.
  • Stenekloster, Zaragoza.
  • Enchanted City, Cuenca.

Landskaber af karstformationer i Latinamerika

  • Søer i Montebello, Chiapas, Mexico.
  • El Zacatón, Mexico.
  • Dolinas of Chiapas, Mexico.
  • Cenoter fra 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, Brasilien.
  • Cueva de los Tayos, Ecuador.
  • Cura Knife System, Argentina.
  • Mother of God Island, Chile.
  • Dannelse af El Loa, Chile.
  • Kystområde i Cordillera de Tarapacá, Chile.
  • Cutervo Formation, Peru.
  • Pucará Formation, Peru.
  • Umajalanta Cave, Bolivia.
  • Polanco Formation, Uruguay.
  • Vallemí, Paraguay.

Referencer

  1. Barton, H.A. og Northup, D.E. (2007). Geomikrobiologi i hulemiljøer: fortid, nuværende og fremtidige perspektiver. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
  2. Culver, D.C. og Pipan, T. (2009). Grottenes biologi og andre underjordiske levesteder. Oxford, Storbritannien: Oxford University Press.
  3. Engel, A.S. (2007). Om biodiversiteten af ​​sulfide karsthabitater. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
  4. Krajic, K. (2004). Hulebiologer graver begravet skat. Videnskab. 293: 2.378-2.381.
  5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. og Wang, k. (2018). Jordmikrobielle samfundsresponser på fodergræsdyrkning i nedbrudt karstjord. Jordnedbrydning og udvikling. 29: 4.262-4.270.
  6. doi: 10.1002 / ldr.3188
  7. Northup, D.E. og Lavoie, K. (2001). Hulers geomikrobiologi: En gennemgang. Geomikrobiologisk tidsskrift. 18: 199-222.

Endnu ingen kommentarer