KARST: VEJRPROCESSER OG LANDSKABER - MILJØ - 2025

Den Karst, Karst eller Karst relief, er en form for topografi hvis oprindelse skyldes vejrlig processer ved at opløse de opløselige klipper kalksten, Dolomitterne og gips. Disse relieffer er kendetegnet ved at præsentere et underjordisk dræningssystem 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 ​​både ord "karst" og "karst" med tilsvarende betydning.

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

Kalkstenarter er sedimentære klipper hovedsageligt sammensat af:

• Calcite (calciumcarbonat, CaCO ₃).
• Magnesit (magnesiumcarbonat, MgCO ₃).
• Mineraler i små mængder, der ændrer farven og graden af ​​komprimering af klippen, såsom lerarter (aggregater af hydratiserede aluminiumsilicater), hæmatit (jernoxidmineral Fe ₂ O ₃), kvarts (siliciumoxidmineral SiO ₂) og siderit (jerncarbonatmineralt FeCO ₃).

Dolomit er en sedimentær sten, der består af mineralet dolomit, der er dobbeltkarbonat af calcium og magnesium CaMg (CO ₃) ₂.

Gips er en rock sammensat af hydratiseret calciumsulfat (CaSO ₄.2H ₂ O), der kan indeholde små mængder af carbonater, ler, oxider, chlorider, silica og anhydrit (CaSO ₄).

Karst vejrprocesser

De kemiske processer ved karstdannelse inkluderer dybest set følgende reaktioner:

• Opløsning af kuldioxid (CO ₂) i vand:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Dissociation af kulsyre (H ₂ CO ₃) i vand:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Opløsning af calciumcarbonat (CaCO ₃) ved syreangreb:

CaCO ₃ + H ₃ O ⁺ → Ca ²⁺ + HCO ₃ ^- + H ₂ O

• Med en resulterende total reaktion:

CO ₂ + H ₂ O + CaCO ₃ → 2HCO ₃ ^- + Ca ²⁺

• Virkningen af ​​let surt kulsyreholdigt vand, hvilket frembringer dissociation af dolomit og efterfølgende bidrag fra carbonater:

CaMg (CO ₃) ₂ + 2H ₂ O + CO ₂ → CaCO ₃ + MgCO ₃ + 2H ₂ O + CO ₂

Faktorer, der er nødvendige for udseendet af karst-lettelse:

• Eksistensen af ​​en kalksten-matrix.
• Den rigelige tilstedeværelse af vand.
• Den mærkbare CO ₂ -koncentration i vandet; denne koncentration stiger med høje tryk og lave temperaturer.
• Biogene kilder til CO ₂. Tilstedeværelse af mikroorganismer, der producerer CO ₂ gennem respirationsprocessen.
• Nok tid til vandets handling på klippen.

Mekanismer til opløsning af værtsrock:

• Virkningen af vandige opløsninger af svovlsyre (H ₂ SO ₄).
• Vulkanisme, hvor lavastrømme danner rørformede huler eller tunneler.
• Fysisk erosiv virkning af havvand, der producerer hav- eller kystgrotter på grund af påvirkningen af ​​bølger og underminering af klipper.
• Kystgrotter dannet af den kemiske virkning af havvand med konstant solubilisering af værtsbergarter.

Geomorfologi af karstrelieffer

Karst-lettelse kan dannes inden for eller uden for et værtsberg. I det første kaldes det intern karst, endokarstisk eller hypogen lindring, og i det andet tilfælde ekstern karst, exokarstisk eller epigenisk lettelse.

Figur 2. Karst-lettelse i Covadonga, Asturias, Spanien. Kilde: Mª Cristina Lima Bazán via

-Intern karst eller endokarstisk lettelse

De underjordiske vandstrømme, der cirkulerer i senge af kulstofholdige klipper, graver interne kurser inden i de store klipper gennem de opløsningsprocesser, som vi har nævnt.

Afhængig af skurets karakteristika stammer forskellige former for intern karstaflastning.

Tørre huler

Tørre huler dannes, når indre vandløb forlader disse kanaler, der er skåret 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". "Forgrenede tunneler" og vandstigninger kaldet "sifoner" kan også dannes.

Stalaktitter, stalagmitter og søjler

I den periode, hvor vandet netop har forladt sin bane inden i en klippe, er de resterende gallerier efterladt med en høj grad af luftfugtighed og udstråler vanddråber med opløst calciumcarbonat.

Når vandet fordamper, udfældes carbonatet i en fast tilstand, og der ser ud formationer ud, der vokser fra jorden kaldet "stalagmitter", og andre formationer vokser hængende fra loftet i hulen, kaldet "stalaktitter".

Når en stalaktit og en stalagmite mødes i det samme rum og forenes, dannes en "søjle" i hulerne.

kanoner

Når hulet på hulerne kollapser og kollapser, dannes "kløfter". Således vises meget dybe snit og lodrette vægge, hvor overfladefloder kan flyde.

- Ekstern karst, exokarstisk eller epigenisk lettelse

Opløsningen af ​​kalksten med vand kan gennembore klippen på dens overflade og danne hulrum eller hulrum i forskellige størrelser. Disse hulrum kan være nogle få millimeter i diameter, store hulrum adskillige meter i diameter eller rørformede kanaler kaldet "lapiaces".

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

Dolinas

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

Ofte akkumuleres vand i synkehullerne, at ved at opløse karbonaterne graver det en håndvask i form af en tragt.

vindruer

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

Poljés

Når der dannes en stor depression med en flad bund og dimensioner i kilometer, kaldes det en “poljé”.

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

I Poljés dannes et netværk af vandkanaler med en vask, der tømmes i grundvandet.

Figur 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Se personer på venstre side af billedet med henblik på størrelsesreference). Kilde: MatWr, fra Wikimedia Commons

Karst-formationer som livszoner

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

Fotografiske zoner i karstformationer

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

• Indgangsområde: dette område udsættes for solbestråling med en daglig belysningscyklus dag-nat.
• Twilight zone: mellemliggende fotic zone.
• Mørkt område: område, hvor lys ikke trænger igennem.

Fauna og tilpasninger i den fotiske zone

De forskellige livsformer og deres tilpasningsmekanismer er direkte korrelerede med betingelserne i disse fotografiske zoner.

Indgangs- og skumringszoner 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 vindturbulens 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 ​​fotosyntesen.

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

Andre begrænsende betingelser 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 lide oversvømmelser. ørkenhuler kan opleve lange perioder med tørke, og vulkaniske rørsystemer kan opleve fornyet vulkansk aktivitet.

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

Mikroorganismer i de endokarstiske områder

Blandt mikroorganismerne, der bor i endokarstiske formationer, kan vi nævne bakterier, archaea, svampe, og der er også vira. Disse grupper af mikroorganismer præsenterer ikke den mangfoldighed, som de viser i overfladebehov.

Mange geologiske processer såsom jern og svovloxidation, ammonification, nitrifikation, denitrifikation, anaerob svovl oxidation, reduktion af sulfat (SO ₄ ^2-), methan ringslutning (dannelse af cykliske carbonhydridforbindelser fra methan CH ₄), blandt andre er formidlet af mikroorganismer.

Som eksempler på disse mikroorganismer kan vi nævne:

• Leptothrix sp., Som påvirker jernudfældning i Borra-hulerne (Indien).
• Bacillus pumilis isoleret fra Sahastradhara huler (Indien), der medierer calciumcarbonatudfældning og dannelse af calcitkrystaller.
• De filamentøse svovloxiderende bakterier Thiothrix sp., Fundet i Lower Kane Cave, Wyomming (USA).

Mikroorganismer i de eksokarstiske zoner

Nogle exokarst-formationer indeholder deltaproteobacteria spp., Acidobacteria spp., Nitrospira spp. og proteobacteria spp.

Arterne af slægterne: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium og Firmicutes kan blandt andet findes i hypogene eller endokarstiske formationer.

Landskaber af karstformationer i Spanien

• Las Loras Park, udpeget til et verdensgeopark af UNESCO, der ligger i den nordlige del af Castilla y León.
• Papellona Cave, Barcelona.
• Ardales Cave, Malaga.
• Santimamiñe Cave, Tomt land.
• Covalanas-hulen, 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.
• Massif de Cabra, Subbética Cordobesa.
• Sierra de Cazorla naturpark, Jaén.
• Anaga-bjergene, Tenerife.
• Larif-massivet, Navarra.
• Rudrón-dalen, Burgos.
• Ordesa National Park, Huesca.
• Sierra de Tramontana, Mallorca.
• Kloster i Piedra, Zaragoza.
• Enchanted City, Cuenca.

Landskaber af karstformationer i Latinamerika

• Søer i Montebello, Chiapas, Mexico.
• El Zacatón, Mexico.
• Dolinas de Chiapas, Mexico.
• Cenoter af Quintana Roo, Mexico.
• Cacahuamilpa Grottoes, 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.
• Madre de Dios Island, Chile.
• Dannelse af El Loa, Chile.
• Kystområde i Cordillera de Tarapacá, Chile.
• Cutervo Formation, Peru.
• Pucará-dannelsen, Peru.
• Umajalanta-hulen, Bolivia.
• Polanco-dannelse, Uruguay.
• Vallemí, Paraguay.

Referencer

1. Barton, HA og Northup, DE (2007). Geomikrobiologi i hulemiljøer: fortid, nuværende og fremtidsperspektiver. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
2. Culver, DC og Pipan, T. (2009). Biologien i huler og andre underjordiske levesteder. Oxford, UK: Oxford University Press.
3. Engel, AS (2007). Om biodiversiteten i sulfidiske karst-habitater. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
4. Krajic, K. (2004). Hulebiologer opdager begravet skat. Videnskab. 293: 2,378-2,381.
5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. og Wang, k. (2018). Jord mikrobielt samfund svar på fodergræs dyrkning i nedbrudt karst jord. Jordforringelse og udvikling. 29: 4,262-4,270.
6. doi: 10.1002 / ldr.3188
7. Northup, DE og Lavoie, K. (2001). Geomikrobiologi af huler: En gennemgang. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.