- Karstin sääprosessit
- Karstin helpotuksen esiintymiseen tarvittavat tekijät :
- Isäntäkiven liukenemismekanismit:
- Karstin helpotuksien geomorfologia
- -Sisäinen karsta tai endokarstinen helpotus
- Kuivat luolat
- galleriat
- Pilaktit, stalagmiitit ja pylväät
- Kanuunat
- -External karsta, eksocarstic tai epigeeninen helpotusta
- Dolinas
- viinirypäleet
- Poljés
- Karstimuodostelmat elämänvyöhykkeinä
- Fyysiset alueet karstimuodostelmissa
- Eläimistö ja sopeutumiset fotovyöhykkeellä
- Muut rajoittavat olosuhteet karstimuodostelmissa
- Endokursttisten alueiden mikro-organismit
- Eksokarstisten vyöhykkeiden mikro-organismit
- Karstan muodostelmien maisemat Espanjassa
- Karstanmuodostelmien maisemat Latinalaisessa Amerikassa
- Viitteet
Karst, Karst tai Karst helpotus, on muoto topografia, joiden alkuperä johtuu sään prosesseja liuottamalla liukoinen kiviä kalkkikiven, dolomiitit ja kipsi. Nämä helpotukset ovat ominaisia esittämällä maanalainen viemärijärjestelmä, jossa on luolia ja viemäreitä.
Sana karst tulee saksalaisesta karstasta, sana, jota käytetään viittaamaan italialais-slovenialaiseen alueeseen Carso, jossa karstin kaatopaikkoja on runsaasti. Espanjan kuninkaallinen akatemia hyväksyi molempien sanojen "karst" ja "karst" käytön, joilla on sama merkitys.
Kuva 1. Anagan vuoret, Teneriffa, Kanariansaaret, Espanja. Lähde: Jan Kraus flickr.com/photos/johny kautta
Kalkkikivet ovat sedimenttikiviä, jotka koostuvat pääasiassa:
- Kalsiitti (kalsiumkarbonaatti, CaCO 3).
- Magnesiitti (magnesiumkarbonaatti, MgCO 3).
- Mineraaleja pieninä määrinä, jotka muuttavat kivin väriä ja tiivistymisastetta, kuten savet (hydratoituneiden alumiinisilikaattien aggregaatit), hematiitti (rautaoksidin mineraali Fe 2 O 3), kvartsi (piioksidin SiO 2 mineraali) ja sideriitti (rautakarbonaattim mineraali FeCO 3).
Dolomiitti on sedimenttikivi, joka koostuu mineraal dolomiitista, joka on kalsium- ja magnesiumkarbonaattia kaksoiskarbonaattia CaMg (CO 3) 2.
Kipsi on kallio, joka koostuu hydratoidusta kalsiumsulfaatista (CaSO 4. 2H 2 O), joka voi sisältää pieniä määriä karbonaatteja, savea, oksidia, klorideja, piidioksidia ja anhydriittiä (CaSO 4).
Karstin sääprosessit
Karstin muodostumisen kemialliset prosessit sisältävät periaatteessa seuraavat reaktiot:
- Hiilidioksidin (CO 2) liuottaminen veteen:
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
- Hiilihapon (H 2 CO 3) dissosiaatio vedessä:
H 2 CO 3 + H 2 O → HCO 3 - + H 3 O +
- Kalsiumkarbonaatin (CaCO 3) liukeneminen happohyökkäyksellä:
CaCO 3 + H 3 O + → Ca 2 + + HCO 3 - + H 2 O
- Tuloksena oleva kokonaisreaktio:
CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → 2 HCO 3 - + Ca 2+
- Lievästi happamien hiilihapotettujen vesien vaikutus, joka aiheuttaa dolomiitin dissosioitumisen ja sitä seuraavan karbonaattien vaikutuksen:
CaMg (CO 3) 2 + 2H 2 O + CO 2 → CaCO 3 + MgCO 3 + 2H 2 O + CO 2
Karstin helpotuksen esiintymiseen tarvittavat tekijät :
- Kalkkikivimatriisin olemassaolo.
- Runsaasti vettä.
- Tuntuva CO 2 -pitoisuus vedessä; tämä pitoisuus kasvaa korkeiden paineiden ja matalien lämpötilojen kanssa.
- Luonnosta peräisin CO 2. Mikro-organismien läsnäoloa, jotka tuottavat CO 2 kautta hengitystä prosessi.
- Tarpeeksi aikaa veden vaikutukselle kallioon.
Isäntäkiven liukenemismekanismit:
- Toiminnan vesiliuosten rikkihappoa (H 2 SO 4).
- Tulivuori, jossa laava virtaa, muodostaa putkimaisia luolia tai tunneleita.
- Meriveden fyysinen eroosiovaikutus, joka tuottaa meri- tai rannikkoluolia, johtuen aaltojen vaikutuksesta ja kallioiden heikentämisestä.
- Rannikkoluolat, jotka muodostuvat meriveden kemiallisesta vaikutuksesta liukenemalla jatkuvasti isäntäkivejä.
Karstin helpotuksien geomorfologia
Karstin helpotus voi muodostua isäntäkalliossa tai sen ulkopuolella. Ensimmäisessä tapauksessa sitä kutsutaan sisäiseksi karsteeksi, endokarstiseksi tai hypogeeniseksi helpotukseksi, ja toisessa tapauksessa ulkoiseksi karstiin, eksokarstiseksi tai epigeeniseksi helpotukseksi.
Kuva 2. Karstin helpotus Covadongassa, Asturias, Espanja. Lähde: Mª Cristina Lima Bazán https://www.flickr.com/photos//27435235767 kautta
-Sisäinen karsta tai endokarstinen helpotus
Maanalaiset vesivirrat, jotka kiertävät hiilipitoisten kivien kerroksissa, kaivaavat sisäisiä kursseja suurten kivien sisällä mainitsemiemme liukenemisprosessien kautta.
Pesun ominaisuuksista riippuen syntyy erilaisia sisäisiä karstin helpotuksia.
Kuivat luolat
Kuivat luolat muodostuvat, kun sisäiset vesivirrat poistuvat näistä kanavista, jotka ovat veistäneet kivien läpi.
galleriat
Yksinkertaisin tapa kaivaa vettä luolan sisälle on galleria. Gallerioita voidaan laajentaa muodostamaan “holvia” tai ne voidaan supistaa ja muodostaa “käytäviä” ja “tunneleita”. ”Haaroittuneita tunneleita” ja veden nousuja, joita kutsutaan ”sifoneiksi”, voidaan myös muodostaa.
Pilaktit, stalagmiitit ja pylväät
Aikana, jolloin vesi on juuri jättänyt radansa kallion sisälle, jäljellä oleviin gallerioihin jää korkea kosteusaste, joka aiheuttaa vesipisaroita liuenneella kalsiumkarbonaatilla.
Kun vesi haihtuu, karbonaatti saostuu kiinteään tilaan ja muodostuu muodostumia, jotka kasvavat maasta kutsutaan ”stalagmiiteiksi”, ja muut muodostelmat kasvavat riippuen luolan katosta, nimeltään “stalaktiitit”.
Kun stalaktiitti ja stalagmiitti osuvat samaan tilaan toisiinsa yhdistäen, luoliin muodostuu ”pylväs”.
Kanuunat
Kun luolien katto romahtaa ja romahtaa, muodostuu "kanjoneita". Siten erittäin syviä leikkauksia ja pystysuoria seiniä ilmestyy, joille pintajoet voivat virtata.
-External karsta, eksocarstic tai epigeeninen helpotusta
Kalkkikiven liukeneminen vedessä voi lävistää kivin sen pinnalla ja muodostaa erikokoisia tyhjiöitä tai onteloita. Nämä ontelot voivat olla halkaisijaltaan muutama millimetri, halkaisijaltaan useita metriä suuria onteloita tai putkimaisia kanavia, joita kutsutaan "lapiacesiksi".
Kun lapiaz kehittyy riittävästi ja synnyttää masennuksen, muita karstaa koskevia maantieteellisiä muotoja esiintyy nimellä "sinkholes", "uvalas" ja "poljes".
Dolinas
Allasreiä on pyöreän tai elliptisen pohjan omaava syvennys , jonka koko voi nousta useita satoja metriä.
Usein pesualtaisiin kerääntyy vettä, joka karbonaatteja liuottamalla kaivaa suppilomaisen pesualtaan.
viinirypäleet
Kun useat uppoaukot kasvavat ja liittyvät suureen masennukseen, muodostuu "rypäle".
Poljés
Kun muodostuu suuri, tasaisen pohjan ja kilometreillä mitattu syvyys, sitä kutsutaan ”poljéksi”.
Poljé on teoriassa valtava rypäle, ja poljéssa on pienimmät karstamuodot: uvalat ja uppoaukot.
Poljésiin muodostuu vesikanavien verkosto, jonka pohjaveteen tyhjenevä pesuallas on.
Kuva 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Tarkkaile kuvan vasemmalla puolella olevia ihmisiä, jotta voit tarkistaa koon). Lähde: MatWr, Wikimedia Commonsista
Karstimuodostelmat elämänvyöhykkeinä
Karstimuodostelmissa on rakeiden välisiä tiloja, huokosia, niveliä, murtumia, halkeamia ja kanavia, joiden pinnat voidaan kolonisoida mikro-organismeilla.
Fyysiset alueet karstimuodostelmissa
Näille karstaajoneuvojen pinnoille syntyy kolme fyysistä vyöhykettä riippuen valon tunkeutumisesta ja voimakkuudesta. Nämä alueet ovat:
- Sisäänkäyntialue: tämä alue altistuu auringonsäteilylle päivittäisen päivän ja yön valaistusjaksolla.
- Hämärä tuntumassa välissä valokerrokseen.
- Tumma alue: alue, johon valo ei tunkeudu.
Eläimistö ja sopeutumiset fotovyöhykkeellä
Elämän eri muodot ja niiden sopeutumismekanismit korreloivat suoraan näiden valovyöhykkeiden olosuhteiden kanssa.
Maahantulo- ja hämärävyöhykkeillä on siedettävät olosuhteet monille organismeille, hyönteisistä selkärankaisiin.
Pimeä vyöhyke edustaa vakaampia olosuhteita kuin pinnalliset vyöhykkeet. Esimerkiksi tuulen turbulenssi ei vaikuta siihen, ja se ylläpitää käytännöllisesti vakiona lämpötilaa ympäri vuoden, mutta nämä olosuhteet ovat äärimmäisemmät johtuen valon puutteesta ja fotosynteesin mahdottomuudesta.
Näistä syistä syvien karstiin kuuluvien alueiden katsotaan olevan ravinnepitoisia (oligotrofisia), koska niillä ei ole fotosynteettisiä primäärituottajia.
Muut rajoittavat olosuhteet karstimuodostelmissa
Endokarstisissa ympäristöissä valon puuttumisen lisäksi karstiin muodostelmissa on muitakin rajoittavia olosuhteita elämän muotojen kehittymiselle.
Jotkut ympäristöistä, joilla on hydrologisia yhteyksiä pintaan, voivat kärsiä tulvista; Aavikon luolat voivat kokea pitkiä kuivuusjaksoja, ja tulivuoren putkijärjestelmät voivat kokea uuden vulkaanisen toiminnan.
Sisäisissä luolissa tai endogeenisissä muodostelmissa voi esiintyä myös erilaisia henkeä uhkaavia tiloja, kuten epäorgaanisten yhdisteiden toksiset pitoisuudet; rikki, raskasmetallit, äärimmäinen happamuus tai emäksisyys, tappavat kaasut tai radioaktiivisuus.
Endokursttisten alueiden mikro-organismit
Endokarstisissa muodostumissa asuvista mikro-organismeista voidaan mainita bakteerit, arhaea, sienet ja siellä on myös viruksia. Nämä mikro-organismiryhmät eivät edusta monimuotoisuutta, jonka ne osoittavat pinta-elinympäristöissä.
Monet geologiset prosessit, kuten rautaa ja rikkiä hapetus, ammonifikaatio-, nitrifikaatio, denitrifikaatio, anaerobinen rikin hapetus, pelkistys sulfaatin (SO 4 2), metaani syklisointi (muodostuminen syklisen hiilivety-yhdisteiden metaani CH 4), kesken toiset ovat mikro-organismien välittämiä.
Esimerkkeinä näistä mikro-organismeista voimme mainita:
- Leptothrix sp., Joka saa aikaan raudan saostumista Borran luolissa (Intia).
- Sahastradharan luolista (Intia) eristetty Bacillus pumilis, joka välittää kalsiumkarbonaatin saostumista ja kalsiittikiteiden muodostumista.
- Rihmaisia rikkihapettavia bakteereita Thiothrix sp., Löydetty Lower Kane -luolosta, Wyomming (USA).
Eksokarstisten vyöhykkeiden mikro-organismit
Jotkut exokarst-muodostelmat sisältävät deltaproteobacteria spp., Acidobacteria spp., Nitrospira spp. ja proteobacteria spp.
Suvulajit: Epsilonproteobakteerit, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium ja Firmicutes, löytyvät mm.
Karstan muodostelmien maisemat Espanjassa
- Las Loras -puisto, jonka UNESCO on nimittänyt maailman geoparkiksi, sijaitsee Castilla y Leónin pohjoisosassa.
- Papellona-luola, Barcelona.
- Ardales-luola, Malaga.
- Santimamiñen luola, tyhjä maa.
- Covalanasin luola, Cantabria.
- La Hazan luolat, Cantabria.
- Miera Valley, Cantabria.
- Sierra de Grazalema, Cádiz.
- Tito Bustillo -luola, Ribadesella, Asturias.
- Torcal de Antequera, Málaga.
- Cerro del Hierro, Sevilla.
- Massif de Cabra, Subbética Cordobesa.
- Sierra de Cazorlan luonnonpuisto, Jaén.
- Anagan vuoret, Teneriffa.
- Massari Larran, Navarra.
- Rudrónin laakso, Burgos.
- Ordesan kansallispuisto, Huesca.
- Sierra de Tramontana, Mallorca.
- Piedran luostari, Zaragoza.
- Lumottu kaupunki, Cuenca.
Karstanmuodostelmien maisemat Latinalaisessa Amerikassa
- Järvet Montebello, Chiapas, Meksiko.
- El Zacatón, Meksiko.
- Dolinas de Chiapas, Meksiko.
- Cenote of Quintana Roo, Meksiko.
- Cacahuamilpa luolat, Meksiko.
- Tempisque, Costa Rica.
- Roraima Sur Cave, Venezuela.
- Charles Brewerin luola, Chimantá, Venezuela.
- La Danta System, Kolumbia.
- Gruta da Caridade, Brasilia.
- Cueva de los Tayos, Ecuador.
- Cura Knife System, Argentiina.
- Madre de Dios -saari, Chile.
- El Loan muodostuminen, Chile.
- Cordillera de Tarapacán rannikkoalue, Chile.
- Cutervon muodostuminen, Peru.
- Pucará-muodostelma, Peru.
- Umajalanta-luola, Bolivia.
- Polancon muodostuminen, Uruguay.
- Vallemí, Paraguay.
Viitteet
- Barton, HA ja Northup, DE (2007). Geomikrobiologia luolaympäristöissä: aiemmat, nykyiset ja tulevat näkymät. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
- Culver, DC ja Pipan, T. (2009). Luolien ja muiden maanalaisten elinympäristöjen biologia. Oxford, UK: Oxford University Press.
- Engel, AS (2007). Sulfidisten karstiinympäristöjen biologisesta monimuotoisuudesta. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
- Krajic, K. (2004). Luolabiologit löysivät haudatun aarteen. Science. 293: 2 378 - 2 381.
- Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. ja Wang, k. (2018). Maaperän mikrobiyhteisön reaktiot rehuruohojen viljelyyn huonontuneissa karstilla. Maaperän huonontuminen ja kehitys. 29: 4 262 - 4 270.
- doi: 10.1002 / ldr.3188
- Northup, DE ja Lavoie, K. (2001). Lomien geomikrobiologia: Katsaus. Geomicrobiology Journal. 18: 199 - 222.