KARST: VÄDERPROCESSER OCH LANDSKAP - MILJÖ - 2025

Den Karst , Karst eller Karst lättnad, är en form av topografi vars ursprung beror på vittringsprocesser genom att lösa de lösliga stenar kalkstenar, Dolomiterna och gips. Dessa reliefer kännetecknas av att presentera ett underjordiskt dräneringssystem med grottor och avlopp.

Ordet karst kommer från det tyska Karst, termen som används för att hänvisa till det italienska-slovenska området Carso, där karst landformar finns i överflöd. Royal Spanish Academy godkände användningen av både ord "karst" och "karst", med motsvarande betydelse.

Figur 1. Berg i Anaga, Teneriffa, Kanarieöarna, Spanien. Källa: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny

Kalkstenar är sedimentära bergarter som huvudsakligen består av:

• Calcite (kalciumkarbonat, CaCO ₃ ).
• Magnesit (magnesiumkarbonat, MgCOa ₃ ).
• Mineraler i små mängder som modifierar bergens färg och kompakteringsgrad, såsom leror (aggregat av hydratiserade aluminiumsilikater), hematit (järnoxidmineral Fe ₂ O ₃ ), kvarts (kiseloxidmineral SiO ₂ ) och siderit (järnkarbonatmineralt FeCO ₃ ).

Dolomit är en sedimentär berg som består av mineraldolomiten, som är dubbelkarbonat av kalcium och magnesium CaMg (CO ₃ ) ₂ .

Gips är en sten som består av hydratiserat kalciumsulfat ( CaSO ₄ .2H ₂ O), som kan innehålla små mängder av karbonater, lera, oxider, klorider, kiseldioxid och anhydrit (CaSO ₄ ).

Karst väderprocesser

De kemiska processerna för karstbildning bildar i princip följande reaktioner:

• Lösa koldioxid (CO ₂ ) i vatten:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Dissociationen av kolsyra (H ₂ CO ₃ ) i vatten:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Upplösningen av kalciumkarbonat (CaCO ₃ ) genom syraattack:

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

• Med en resulterande total reaktion:

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

• Verkan av svagt sura kolsyrade vatten, vilket ger dissociationen av dolomiten och efterföljande bidrag av karbonater:

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

Faktorer som är nödvändiga för uppkomsten av karstlättnad:

• Förekomsten av en kalkstenmatris.
• Den rikliga närvaron av vatten.
• Den märkbar CO ₂ -koncentration i vattnet; denna koncentration ökar med högt tryck och låga temperaturer.
• Biogena källor till CO ₂ . Närvaro av mikroorganismer som producerar CO ₂ genom andningsprocessen.
• Tillräckligt med tid för vattnet på berget.

Mekanismer för upplösning av värdrock:

• Verkan av vattenhaltiga lösningar av svavelsyra (H ₂ SO ₄ ).
• Vulkanism, där lavaflöden bildar rörformiga grottor eller tunnlar.
• Fysisk erosiv verkan av havsvatten som producerar marina eller kustgrottor på grund av påverkan av vågor och underminering av klippor.
• Kustgrottor som bildas av havets kemiska verkan, med konstant solubilisering av värdberg.

Geomorfologi av karstreliefer

Karst lättnad kan bildas inom eller utanför en värdrock. I det första fallet kallas det intern karst, endokarstisk eller hypogen lättnad, och i det andra fallet extern karst, exokarstisk eller epigenisk lättnad.

Bild 2. Karst-lättnad i Covadonga, Asturias, Spanien. Källa: Mª Cristina Lima Bazán via https://www.flickr.com/photos//27435235767

-Intern karst eller endokarstisk lättnad

De underjordiska vattenströmmarna som cirkulerar i bäddar av kolhaltiga bergarter gräver inre banor i de stora stenarna genom upplösningsprocesserna som vi har nämnt.

Beroende på skurets egenskaper, kommer olika former av intern karstlättnad.

Torra grottor

Torra grottor bildas när inre vattenströmmar lämnar dessa kanaler som har snitts genom klipporna.

gallerier

Det enklaste sättet att grävas av vatten i en grotta är galleriet. Gallerierna kan breddas för att bilda "valv" eller de kan minskas och bilda "korridorer" och "tunnlar". "Grenade tunnlar" och vattenhöjningar som kallas "sifon" kan också bildas.

Stalaktiter, stalagmiter och kolumner

Under den tid då vattnet just har lämnat sin gång i en sten, kvarstår de återstående gallerierna med en hög grad av luftfuktighet, utstrålar vattendroppar med upplöst kalciumkarbonat.

När vattnet avdunstar fälls karbonatet ut i fast tillstånd och bildningar som växer från marken kallas "stalagmiter", och andra formationer växer hängande från grottans tak, kallade "stalaktiter".

När en stalaktit och en stalagmit möts i samma utrymme, förenas, bildas en "kolonn" i grottorna.

kanoner

När grottornas tak kollapsar och kollapsar bildas "kanjoner". Således uppträder mycket djupa skär och vertikala väggar där ytfloder kan rinna.

-Extern karst, exokarstisk eller epigenisk lättnad

Upplösningen av kalksten med vatten kan tränga igenom berget på ytan och bilda hålrum eller hålrum av olika storlekar. Dessa hålrum kan vara några millimeter i diameter, stora hålrum med flera meter i diameter eller rörformiga kanaler som kallas "lapiaces".

När en lapiaz utvecklas tillräckligt och genererar en depression, verkar andra karst landformer kallas "sinkholes", "uvalas" och "poljes".

Dolinas

Sinkhålet är en fördjupning med en cirkulär eller elliptisk bas , vars storlek kan nå flera hundra meter.

Ofta ackumuleras vattnet i sjunkerna som genom att lösa upp karbonaterna gräver ett sjunker i form av en tratt.

vindruvor

När flera sjunkande hål växer och sammanfogas i en stor depression bildas en "druva".

Poljés

När en stor fördjupning med en plan botten och dimensioner i kilometer bildas, kallas det en ”poljé”.

En poljé är i teorin en enorm druva, och inom poljéen finns de minsta karstformerna: uvalor och sjunker.

I Poljés bildas ett nätverk av vattenkanaler med ett handfat som töms i grundvatten.

Bild 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Observera personerna på vänster sida av bilden för storleksreferens). Källa: MatWr, från Wikimedia Commons

Karst-formationer som livszoner

I karstformationerna finns intergranulära utrymmen, porer, leder, sprickor, sprickor och kanaler, vars ytor kan koloniseras av mikroorganismer.

Fotografiska zoner i karstformationer

På dessa ytor på karstrelieferna genereras tre fotiska zoner beroende på ljusets penetration och intensitet. Dessa zoner är:

• Ingången : detta område utsätts för solbestrålning med en daglig belysningscykel dag-natt.
• Skymningszon : mellanliggande fotzon.
• Mörkt område: område där ljuset inte tränger igenom.

Fauna och anpassningar i den fotiska zonen

De olika livsformerna och deras anpassningsmekanismer är direkt korrelerade med villkoren för dessa fotografiska zoner.

Inträdes- och skymningszonerna har acceptabla förhållanden för olika organismer, från insekter till ryggradsdjur.

Den mörka zonen presenterar mer stabila förhållanden än de ytliga zonerna. Till exempel påverkas det inte av vindturbulens och upprätthåller en praktiskt taget konstant temperatur under hela året, men dessa förhållanden är mer extrema på grund av frånvaro av ljus och omöjlighet för fotosyntes.

Av dessa skäl anses djupa karstområden vara dåliga i näringsämnen (oligotrofiska), eftersom de saknar primära fotosyntetiska producenter.

Andra begränsande villkor i karstformationer

Förutom frånvaron av ljus i endokarstiska miljöer finns det i karstformationer andra begränsande förutsättningar för utveckling av livsformer.

Vissa miljöer med hydrologiska anslutningar till ytan kan drabbas av översvämningar. ökengrottorna kan uppleva långa perioder med torka och vulkaniska rörsystem kan uppleva förnyad vulkanaktivitet.

I inre grottor eller endogena formationer kan en mängd livshotande tillstånd också uppstå, såsom toxiska koncentrationer av oorganiska föreningar; svavel, tungmetaller, extrem surhet eller alkalitet, dödliga gaser eller radioaktivitet.

Mikroorganismer i endokarstiska områden

Bland mikroorganismerna som bor i endokarstiska formationer kan vi nämna bakterier, archaea, svampar och det finns också virus. Dessa grupper av mikroorganismer uppvisar inte den mångfald som de uppvisar i ytor.

Många geologiska processer såsom järn och svavel oxidation, ammonifiering, nitrifikation, denitrifikation, anaerob svavel oxidation, reduktion av sulfat (SO ₄ ^2- ), metan cyklisering (bildning av cykliska kolväteföreningar från metan CH ₄ ), bland andra förmedlas av mikroorganismer.

Som exempel på dessa mikroorganismer kan vi citera:

• Leptothrix sp., Som påverkar järnutfällning i Borra-grottorna (Indien).
• Bacillus pumilis isolerade från Sahastradhara-grottorna (Indien), medierar kalciumkarbonatutfällning och kalcitkristallbildning.
• De filamentösa svaveloxiderande bakterierna Thiothrix sp., Finns i Lower Kane Cave, Wyomming (USA).

Mikroorganismer i de exokarstiska zonerna

Vissa exokarstformationer innehåller deltaproteobacteria spp. , Acidobacteria spp., Nitrospira spp. och proteobacteria spp.

Arterna av släkten: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium och Firmicutes, bland andra, kan hittas i hypogena eller endokarstiska formationer.

Landskap av karstformationer i Spanien

• Las Loras Park, utsett till en världsgeopark av UNESCO, belägen i den norra delen av Castilla y León.
• Papellona grotta, Barcelona.
• Ardales grotta, Malaga.
• Santimamiñe Cave, Tomt land.
• Covalanas grotta, Cantabria.
• Grottor 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-bergen, Teneriffa.
• Larra-massivet, Navarra.
• Rudrón Valley, Burgos.
• Ordesa nationalpark, Huesca.
• Sierra de Tramontana, Mallorca.
• Kloster av Piedra, Zaragoza.
• Enchanted City, Cuenca.

Landskap av karstformationer i Latinamerika

• Sjöar i Montebello, Chiapas, Mexiko.
• El Zacatón, Mexiko.
• Dolinas de Chiapas, Mexiko.
• Cenoter av Quintana Roo, Mexiko.
• Cacahuamilpa Grottoes, Mexiko.
• 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.
• Ön Madre de Dios, Chile.
• Bildande av El Loa, Chile.
• Kustområdet i Cordillera de Tarapacá, Chile.
• Cutervo Formation, Peru.
• Pucará-bildningen, Peru.
• Umajalanta grotta, Bolivia.
• Polanco Formation, Uruguay.
• Vallemí, Paraguay.

referenser

1. Barton, HA och Northup, DE (2007). Geomikrobiologi i grottmiljöer: tidigare, nuvarande och framtidsperspektiv. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
2. Culver, DC och Pipan, T. (2009). Grottornas biologi och andra underjordiska livsmiljöer. Oxford, Storbritannien: Oxford University Press.
3. Engel, AS (2007). Om biologisk mångfald i sulfidiska karst-livsmiljöer. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
4. Krajic, K. (2004). Grottbiologer upptäcker begravd skatt. Vetenskap. 293: 2,378-2,381.
5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. och Wang, k. (2018). Jordens mikrobiella samhällssvar på fodergräsodling i nedbrutna karstjordar. Markförstörelse och utveckling. 29: 4,262-4,270.
6. doi: 10.1002 / ldr.3188
7. Northup, DE och Lavoie, K. (2001). Geomikrobiologi av grottor: En översikt. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.