Karst verweringsprocessen en landschappen

968
Jonah Lester

De karst, Karst of karstreliëf, is een vorm van topografie waarvan de oorsprong het gevolg is van verweringsprocessen door het oplossen van oplosbare gesteenten zoals kalksteen, dolomiet en gips. Deze reliëfs worden gekenmerkt door een ondergronds afwateringssysteem met grotten en afvoeren.

Het woord karst komt uit het Duits Karst, Een woord dat wordt gebruikt om te verwijzen naar het Italiaans-Sloveense gebied Carso, waar karst-landvormen in overvloed aanwezig zijn. De Koninklijke Spaanse Academie keurde het gebruik van beide woorden "karst" en "karst" goed, met een gelijkwaardige betekenis.

Figuur 1. Anaga-gebergte, Tenerife, Canarische Eilanden, Spanje. Bron: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny

Kalksteenrotsen zijn afzettingsgesteenten die voornamelijk bestaan ​​uit:

  • Calciet (calciumcarbonaat, CaCO3​.
  • Magnesiet (magnesiumcarbonaat, MgCO3​.
  • Mineralen in kleine hoeveelheden die de kleur en verdichtingsgraad van het gesteente veranderen, zoals kleisoorten (aggregaten van gehydrateerde aluminiumsilicaten), hematiet (ijzeroxide-mineraal FetweeOF3), kwarts (siliciumoxide mineraal SiOtwee) en sideriet (ijzercarbonaatmineraal FeCO3​.

Dolomiet is een sedimentair gesteente dat bestaat uit het mineraal dolomiet, een dubbel carbonaat van calcium en magnesium CaMg (CO3twee.

Gips is een gesteente dat is samengesteld uit gehydrateerd calciumsulfaat (CaSO4.2HtweeO), die kleine hoeveelheden carbonaten, klei, oxiden, chloriden, silica en anhydriet (CaSO4​.

Artikel index

  • 1 Karst verweringsprocessen
  • 2 Geomorfologie van karstreliëfs
    • 2.1 -Interne karst of endocarstic reliëf
    • 2.2 -Externe karst, exocarstic of epigene reliëf
  • 3 Karst-formaties als levenszones
    • 3.1 Fotische zones in karstformaties
    • 3.2 Fauna en aanpassingen in de fotische zone
    • 3.3 Andere randvoorwaarden in karstformaties
    • 3.4 Micro-organismen van de endocarstische zones
    • 3.5 Micro-organismen van exocarstische zones
  • 4 Landschappen van karstformaties in Spanje
  • 5 Landschappen van karstformaties in Latijns-Amerika
  • 6 referenties

Karst verweringsprocessen

De chemische processen van karstvorming omvatten in principe de volgende reacties:

  • Het oplossen van kooldioxide (COtwee) in water:

COtwee  + H.tweeO → HtweeCO3

  • De dissociatie van koolzuur (H.tweeCO3) in water:

H.tweeCO3 + H.tweeO → HCO3- + H.3OF+

  • Het oplossen van calciumcarbonaat (CaCO3) door zuuraanval:

Dief3  + H.3OF+ → Ca.twee+ + HCO3- + H.tweeOF

  • Met als resultaat een totale reactie:

COtwee  + H.tweeO + CaCO3 → 2HCO3- + ACtwee+

  • De werking van licht zuur koolzuurhoudend water, waardoor de dissociatie van het dolomiet en de daaropvolgende bijdrage van carbonaten ontstaat:

CaMg (CO3twee + 2HtweeO + COtwee → CaCO3 + MgCO3 + 2HtweeO + COtwee

Factoren die nodig zijn voor uiterlijk van karstreliëf:

  • Het bestaan ​​van een kalkstenen rotsmatrix.
  • De overvloedige aanwezigheid van water.
  • CO-concentratietwee merkbaar in water; deze concentratie neemt toe bij hoge drukken en lage temperaturen.
  • Biogene bronnen van COtwee. Aanwezigheid van micro-organismen die CO producerentwee door het ademhalingsproces.
  • Genoeg tijd voor de actie van het water op de rots.

Mechanismen voor oplossen van gastgesteente:

  • De werking van waterige oplossingen van zwavelzuur (H.tweeSW4​.
  • Vulkanisme, waar lavastromen buisvormige grotten of tunnels vormen.
  • Fysieke eroderende werking van zeewater dat zee- of kustgrotten produceert als gevolg van de impact van golven en ondermijning van kliffen.
  • Kustgrotten gevormd door de chemische werking van zeewater, met constante solubilisatie van gastgesteenten.

Geomorfologie van karstreliëfs

Karst-reliëf kan zich binnen of buiten een gastgesteente vormen. In het eerste geval wordt het interne karst, endocarstic of hypogene reliëf genoemd, en in het tweede geval externe karst, exocarstic of epigenic reliëf.

Figuur 2. Karst-reliëf in Covadonga, Asturië, Spanje. Bron: Mª Cristina Lima Bazán via https://www.flickr.com/photos/[email protected] / 27435235767

-Interne karst of endocarstic reliëf

De ondergrondse waterstromingen die circuleren in bedden van koolstofhoudend gesteente, graven interne banen in de grote gesteenten, door middel van de oplossingsprocessen die we hebben genoemd..

Afhankelijk van de kenmerken van de schuring ontstaan ​​verschillende vormen van intern karstreliëf.

Droge grotten

Droge grotten worden gevormd wanneer interne waterstromen deze kanalen verlaten die door de rotsen zijn gegraven..

Galerijen

De eenvoudigste manier om door water in een grot te worden gegraven, is de galerij. De galerijen kunnen worden verbreed om ‘gewelven’ te vormen of ze kunnen worden versmald en ‘gangen’ en ‘tunnels’ vormen. Ze kunnen ook ‘vertakte tunnels’ en stijgingen van water vormen die ‘sifons’ worden genoemd..

Stalactieten, stalagmieten en kolommen

Gedurende de periode dat het water net zijn loop in een rots heeft verlaten, worden de resterende galerijen achtergelaten met een hoge vochtigheidsgraad, waarbij druppels water met opgelost calciumcarbonaat worden afgescheiden..

Wanneer het water verdampt, slaat het carbonaat neer in een vaste toestand en verschijnen er formaties die uit de grond groeien, ‘stalagmieten’ genoemd, en andere formaties die aan het plafond van de grot hangen, ‘stalactieten’ genoemd..

Wanneer een stalactiet en een stalagmiet samenvallen in dezelfde ruimte en zich verenigen, wordt er een "kolom" gevormd in de grotten..

Kanonnen

Wanneer het dak van de grotten instort en instort, worden "canyons" gevormd. Zo ontstaan ​​er zeer diepe insnijdingen en verticale wanden waar rivieren aan de oppervlakte kunnen circuleren..

-Externe karst, exocarstic of epigene reliëf

Het oplossen van kalksteen door water kan de rots op het oppervlak doorboren en holtes of holtes van verschillende afmetingen vormen. Deze holtes kunnen enkele millimeters in diameter zijn, grote holtes van enkele meters in diameter of buisvormige kanalen die "lapiaces" worden genoemd..

Naarmate een lapiaz zich voldoende ontwikkelt en een depressie genereert, verschijnen andere karst-landvormen die "zinkgaten", "uvalas" en "poljes" worden genoemd..

Dolinas

Het zinkgat is een verdieping met een cirkelvormige of elliptische basis, waarvan de grootte enkele honderden meters kan bereiken.

Vaak hoopt zich water op in de zinkgaten die, door de carbonaten op te lossen, een trechtervormige gootsteen graven.

Druiven

Wanneer verschillende zinkgaten groeien en samenkomen in een grote depressie, wordt een "druif" gevormd.

Poljés

Wanneer een grote holte met een vlakke bodem en afmetingen in kilometers wordt gevormd, wordt dit een "poljé" genoemd..

Een poljé is in theorie een immense druif, en binnen de poljé zijn er de kleinste karstvormen: uvalas en sinkholes..

In de poljés wordt een netwerk van waterkanalen gevormd met een gootsteen die uitmondt in het grondwater.

Figuur 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Observeer de mensen aan de linkerkant van de afbeelding voor maatreferentie). Bron: MatWr [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], van Wikimedia Commons

Karstformaties als levenszones

In karstformaties zijn er interkristallijne ruimtes, poriën, gewrichten, breuken, kloven en kanalen, waarvan de oppervlakken kunnen worden gekoloniseerd door micro-organismen.

Fotische zones in karstformaties

In deze oppervlakken van de karstreliëfs worden drie fotische zones gegenereerd, afhankelijk van de penetratie en intensiteit van het licht. Deze zones zijn:

  • Entree: dit gebied wordt blootgesteld aan zonnestraling met een dagelijkse dag-nachtverlichtingscyclus.
  • Twilight Zone: tussenliggende fotische zone.
  • Donkere zone: gebied waar geen licht doordringt.

Fauna en aanpassingen in de fotische zone

De verschillende levensvormen en hun aanpassingsmechanismen zijn direct gecorreleerd met de omstandigheden van deze fotische zones.

De toegangs- en schemeringzones hebben aanvaardbare omstandigheden voor een verscheidenheid aan organismen, van insecten tot gewervelde dieren..

De donkere zone biedt stabielere omstandigheden dan de oppervlakkige zones. Het wordt bijvoorbeeld niet beïnvloed door de turbulentie van de wind en handhaaft het hele jaar door een vrijwel constante temperatuur, maar deze omstandigheden zijn extremer vanwege de afwezigheid van licht en de onmogelijkheid van fotosynthese..

Om deze redenen worden diepe karstgebieden als voedselarm (oligotroof) beschouwd, omdat ze geen fotosynthetische primaire producenten hebben..

Andere beperkende voorwaarden in karstformaties

Naast de afwezigheid van licht in endocarstische omgevingen, zijn er in karstformaties andere randvoorwaarden voor de ontwikkeling van levensvormen.

Sommige omgevingen met hydrologische verbindingen met de oppervlakte kunnen onder water komen te staan; woestijngrotten kunnen lange periodes van droogte ervaren en vulkanische buisvormige systemen kunnen hernieuwde vulkanische activiteit ervaren.

In interne cavernes of endogene formaties kunnen ook verschillende levensbedreigende omstandigheden optreden, zoals toxische concentraties van anorganische verbindingen; zwavel, zware metalen, extreme zuurgraad of alkaliteit, dodelijke gassen of radioactiviteit.

Micro-organismen van endocarstic gebieden

Onder de micro-organismen die endocarstic formaties bewonen, kunnen bacteriën, archaea, schimmels worden genoemd en er zijn ook virussen. Deze groepen micro-organismen vertonen niet de diversiteit die ze in oppervlaktehabitats vertonen.

Veel geologische processen zoals ijzer- en zwaveloxidatie, ammonificatie, nitrificatie, denitrificatie, anaërobe zwaveloxidatie, sulfaatreductie (SO4twee-), methaancyclisatie (vorming van cyclische koolwaterstofverbindingen uit methaan CH4) worden onder andere gemedieerd door micro-organismen.

Als voorbeelden van deze micro-organismen kunnen we noemen:

  • Leptothrix sp., die ijzerprecipitatie bewerkstelligt in de Borra-grotten (India).
  • Bacillus pumilis geïsoleerd uit Sahastradhara-grotten (India), waardoor calciumcarbonaatprecipitatie en calcietkristalvorming worden bemiddeld.
  • Zwaveloxiderende draadvormige bacteriën Thiothrix sp., gevonden in de Lower Kane-grot, Wyomming (VS).

Micro-organismen van de exocarstic zones

Sommige exokarst-formaties bevatten deltaproteobacteriën spp., acidobacteriën spp., Nitrospira spp. Y proteobacteriën spp.

In de hypogene of endokarstische formaties zijn soorten van de geslachten te vinden: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium Y Firmicutes, onder andere.

Landschappen van karstformaties in Spanje

  • Las Loras Park, uitgeroepen tot UNESCO World Geopark, gelegen in het noordelijke deel van Castilla y León.
  • Papellona-grot, Barcelona.
  • Ardales-grot, Malaga.
  • Santimamiñe-grot, leeg land.
  • Covalanas Cave, Cantabrië.
  • Grotten van La Haza, Cantabrië.
  • Miera Valley, Cantabrië.
  • Sierra de Grazalema, Cádiz.
  • Tito Bustillo-grot, Ribadesella, Asturië.
  • Torcal de Antequera, Malaga.
  • Cerro del Hierro, Sevilla.
  • Macizo de Cabra, Subbética Cordobesa.
  • Natuurpark Sierra de Cazorla, Jaén.
  • Anaga-gebergte, Tenerife.
  • Massief van Larra, Navarra.
  • Rudrón-vallei, Burgos.
  • Nationaal park Ordesa, Huesca.
  • Sierra de Tramontana, Mallorca.
  • Stenen klooster, Zaragoza.
  • Betoverde stad, Cuenca.

Landschappen van karstformaties in Latijns-Amerika

  • Meren van Montebello, Chiapas, Mexico.
  • El Zacatón, Mexico.
  • Dolinas van Chiapas, Mexico.
  • Cenotes van Quintana Roo, Mexico.
  • Cacahuamilpa-grotten, Mexico.
  • Tempisque, Costa Rica.
  • Roraima Sur Cave, Venezuela.
  • Charles Brewer Cave, Chimantá, Venezuela.
  • La Danta-systeem, Colombia.
  • Gruta da Caridade, Brazilië.
  • Cueva de los Tayos, Ecuador.
  • Cura Knife System, Argentinië.
  • Moeder van God Island, Chili.
  • Vorming van El Loa, Chili.
  • Kustgebied van de Cordillera de Tarapacá, Chili.
  • Cutervo Formation, Peru.
  • Pucará-formatie, Peru.
  • Umajalanta-grot, Bolivia.
  • Polanco Formation, Uruguay.
  • Vallemí, Paraguay.

Referenties

  1. Barton, H.A. en Northup, D.E. (2007). Geomicrobiologie in grotomgevingen: verleden, huidige en toekomstige perspectieven. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
  2. Culver, D.C. en Pipan, T. (2009). De biologie van grotten en andere ondergrondse habitats. Oxford, VK: Oxford University Press.
  3. Engel, A.S. (2007). Over de biodiversiteit van sulfidische karsthabitats. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
  4. Krajic, K. (2004). Grotbiologen graven een begraven schat op. Wetenschap. 293: 2,378-2,381.
  5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. en Wang, k. (2018). Reacties van microbiële gemeenschappen in de bodem op de teelt van gras in gedegradeerde karstbodems. Landdegradatie en ontwikkeling. 29: 4.262-4.270.
  6. doi: 10.1002 / ldr.3188
  7. Northup, D.E. en Lavoie, K. (2001). Geomicrobiologie van grotten: een overzicht. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.