КАРСТ: ПРОЦЕССЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ И ЛАНДШАФТЫ - ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - 2025

Карста , карстовый или карстовый рельеф, представляет собой форму рельефа, происхождение которых связанно с атмосферными процессами путем растворения растворимых пород известняков, доломитами и гипс. Для этих рельефов характерна подземная дренажная система с пещерами и стоками.

Слово карст происходит от немецкого Karst, термина, который используется для обозначения итальянско-словенского региона Карсо, где много карстовых форм рельефа. Королевская испанская академия одобрила использование обоих слов «карст» и «карст» с эквивалентным значением.

Рисунок 1. Горы Анага, Тенерифе, Канарские острова, Испания. Источник: Ян Краус через flickr.com/photos/johny

Известняковые породы - это осадочные породы, в основном состоящие из:

• Кальцит (карбонат кальция, CaCO ₃ ).
• Магнезит (карбонат магния, MgCO ₃ ).
• Минералы в небольших количествах, которые изменяют цвет и степень уплотнения породы, такие как глины (агрегаты гидратированных силикатов алюминия), гематит (минерал оксида железа Fe ₂ O ₃ ), кварц (минерал оксида кремния SiO ₂ ) и сидерит (минерал карбонат железа FeCO ₃ ).

Доломит - это осадочная порода, состоящая из минерального доломита, который представляет собой двойной карбонат кальция и магния CaMg (CO ₃ ) ₂ .

Гипс - это порода, состоящая из гидратированного сульфата кальция ( CaSO ₄ · 2H ₂ O), который может содержать небольшие количества карбонатов, глины, оксидов, хлоридов, кремнезема и ангидрита (CaSO ₄ ).

Карстовые процессы выветривания

К химическим процессам карстообразования в основном относятся следующие реакции:

• Растворение диоксида углерода (CO ₂ ) в воде:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Диссоциация угольной кислоты (H ₂ CO ₃ ) в воде:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Растворение карбоната кальция (CaCO ₃ ) под действием кислоты:

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

• В результате общая реакция:

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

• Воздействие слабокислой газированной воды, вызывающее диссоциацию доломита и последующее внесение карбонатов:

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

Факторы, необходимые для появления карстового рельефа:

• Наличие известняковой скальной породы.
• Обильное присутствие воды.
• Заметная концентрация CO ₂ в воде; эта концентрация увеличивается при высоких давлениях и низких температурах.
• Биогенные источники CO ₂ . Наличие микроорганизмов, которые производят CO ₂ в процессе дыхания.
• Достаточно времени для воздействия воды на скалу.

Механизмы растворения вмещающей породы:

• Действие водных растворов серной кислоты (H ₂ SO ₄ ).
• Вулканизм, при котором потоки лавы образуют трубчатые пещеры или туннели.
• Физическое эрозионное действие морской воды, которое создает морские или прибрежные пещеры, из-за воздействия волн и подрыва скал.
• Прибрежные пещеры, образованные химическим воздействием морской воды при постоянной солюбилизации вмещающих пород.

Геоморфология карстовых рельефов

Карстовый рельеф может образовываться внутри или вне вмещающей породы. В первом случае это называется внутренний карстовый, эндокарстовый или гипогенный рельеф, а во втором - внешний карстовый, экзокарстовый или эпигенный рельеф.

Рисунок 2. Карстовый рельеф в Ковадонге, Астурия, Испания. Источник: Mª Cristina Lima Bazán, https://www.flickr.com/photos//27435235767

-Внутренний карстовый или эндокарстовый облегчение

Подземные водные потоки, которые циркулируют в пластах углеродистых пород, прокладывают внутренние русла в больших породах посредством процессов растворения, о которых мы упоминали.

В зависимости от характеристик размыва возникают разные формы внутреннего карстового рельефа.

Сухие пещеры

Сухие пещеры образуются, когда внутренние потоки воды покидают эти проточенные в скалах каналы.

галереи

Самый простой способ вырыть воду внутри пещеры - это галерея. Галереи могут быть расширены, чтобы образовать «своды», или они могут быть сужены и образовать «коридоры» и «туннели», «разветвленные туннели» и подъемы воды, называемые «сифонами».

Сталактиты, сталагмиты и колонны

В период, когда вода только что ушла из камня, остальные галереи остаются с высокой степенью влажности, источая капли воды с растворенным карбонатом кальция.

Когда вода испаряется, карбонат переходит в твердое состояние, и появляются образования, которые растут из земли, называемые «сталагмитами», а другие образования растут, свисающие с потолка пещеры, называемые «сталактитами».

Когда сталактит и сталагмит встречаются в одном пространстве, объединяясь, внутри пещер образуется «столб».

Пушки

Когда крыша пещер рушится и рушится, образуются «каньоны». Таким образом, там, где могут течь поверхностные реки, появляются очень глубокие выемки и вертикальные стенки.

-Внешний карстовый, экзокарстовый или эпигенный рельеф

Растворение известняка водой может пробить породу на ее поверхности и образовать пустоты или полости различного размера. Эти полости могут иметь диаметр несколько миллиметров, большие полости диаметром несколько метров или трубчатые каналы, называемые «лапьясами».

По мере того, как лапиаз развивается в достаточной мере и образует депрессию, появляются другие карстовые формы рельефа, называемые «воронками», «увалами» и «полями».

Dolinas

Воронка представляет собой впадину с круглым или эллиптическим основанием , размер которой может достигать нескольких сотен метров.

Часто в воронках скапливается вода, которая растворяя карбонаты, выкапывает раковину в форме воронки.

виноград

Когда несколько воронок растут и соединяются в большую депрессию, образуется «виноград».

Poljés

Когда образуется большая впадина с плоским дном и размерами в километрах, ее называют полже.

Теоретически полье - это огромный виноград, а внутри поля есть мельчайшие карстовые формы: увала и воронки.

В Польесе сеть водных каналов образована стоком, который впадает в грунтовые воды.

Рисунок 3. Куэва-дель-Фантазма, Апрада-тепуи, Венесуэла. (Посмотрите на людей с левой стороны изображения, чтобы узнать размер). Источник: MatWr, из Wikimedia Commons

Карстовые образования как зоны жизни

В карстовых образованиях есть межзерновые пространства, поры, стыки, трещины, трещины и протоки, поверхность которых может быть заселена микроорганизмами.

Фотические зоны в карстовых образованиях

На этих поверхностях карстовых рельефов образуются три световые зоны в зависимости от проникновения и интенсивности света. Эти зоны:

• Входная зона: эта зона подвергается солнечному облучению с ежедневным циклом дневного и ночного освещения.
• Сумеречная зона: промежуточная фотическая зона.
• Темная область: область, куда не проникает свет.

Фауна и приспособления в фотической зоне

Различные формы жизни и механизмы их адаптации напрямую связаны с условиями этих световых зон.

Входная и сумеречная зоны имеют приемлемые условия для самых разных организмов, от насекомых до позвоночных.

Темная зона представляет более стабильные условия, чем поверхностные зоны. Например, он не подвержен влиянию ветровой турбулентности и поддерживает практически постоянную температуру в течение всего года, но эти условия более экстремальные из-за отсутствия света и невозможности фотосинтеза.

По этим причинам глубокие карстовые области считаются бедными питательными веществами (олиготрофными), поскольку в них отсутствуют первичные продуценты фотосинтеза.

Другие ограничивающие условия в карстовых образованиях

Помимо отсутствия света в эндокарстовых средах, в карстовых образованиях существуют другие ограничивающие условия для развития форм жизни.

Некоторые среды с гидрологическими связями с поверхностью могут пострадать от наводнений; пустынные пещеры могут испытывать длительные периоды засухи, а вулканические трубчатые системы могут испытывать возобновление вулканической активности.

Во внутренних пещерах или эндогенных образованиях также могут возникать различные опасные для жизни состояния, такие как токсические концентрации неорганических соединений; сера, тяжелые металлы, чрезмерная кислотность или щелочность, летальные газы или радиоактивность.

Микроорганизмы эндокарстозных областей

Среди микроорганизмов, населяющих эндокарстические образования, можно упомянуть бактерии, археи, грибы, а также вирусы. Эти группы микроорганизмов не представляют того разнообразия, которое они проявляют в поверхностных местообитаниях.

Многие геологические процессы, такие как окисление железа и серы, аммонификация, нитрификация, денитрификация, анаэробное окисление серы, восстановление сульфата (SO ₄ ^2- ), циклизация метана (образование циклических углеводородных соединений из метана CH ₄ ), среди прочего другие опосредованы микроорганизмами.

В качестве примеров этих микроорганизмов можно привести:

• Leptothrix sp., Который влияет на осаждение железа в пещерах Борра (Индия).
• Bacillus pumilis, выделенный из пещер Сахастрадхара (Индия), опосредует осаждение карбоната кальция и образование кристаллов кальцита.
• Нитевидные сероокисляющие бактерии Thiothrix sp., Найденные в пещере Лоуэр Кейн, Вайомминг (США).

Микроорганизмы экзокарстозных зон

Некоторые образования экзокарста содержат дельтапротеобактерии spp. , Acidobacteria spp., Nitrospira spp. и протеобактерии spp.

Виды родов: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium и Firmicutes, среди прочих, могут быть обнаружены в гипогенных или эндокарстовых образованиях.

Пейзажи карстовых образований в Испании

• Парк Лас-Лорас, внесенный в список Всемирного геопарка ЮНЕСКО, расположен в северной части Кастилии и Леон.
• Пещера Папеллона, Барселона.
• Пещера Ардалес, Малага.
• Пещера Сантимаминье, Пустая страна.
• Пещера Коваланас, Кантабрия.
• Пещеры Ла Хаза, Кантабрия.
• Долина Миера, Кантабрия.
• Сьерра-де-Грасалема, Кадис.
• Пещера Тито Бустильо, Рибадеселья, Астурия.
• Торкаль-де-Антекера, Малага.
• Серро-дель-Йерро, Севилья.
• Массив Кабра, Суббетика Кордобеса.
• Природный парк Сьерра-де-Касорла, Хаэн.
• Горы Анага, Тенерифе.
• Массив Ларра, Наварра.
• Долина Рудрон, Бургос.
• Национальный парк Ордеса, Уэска.
• Сьерра-де-Трамонтана, Майорка.
• Монастырь Пьедра, Сарагоса.
• Зачарованный город, Куэнка.

Пейзажи карстовых образований Латинской Америки

• Озера Монтебелло, Чьяпас, Мексика.
• Эль-Закатон, Мексика.
• Долинас-де-Чьяпас, Мексика.
• Сеноты Кинтана-Роо, Мексика.
• Гроты Какауамильпа, Мексика.
• Темписк, Коста-Рика.
• Пещера Рорайма-Сур, Венесуэла.
• Пещера Чарльза Брюэра, Чиманта, Венесуэла.
• Система Ла Данта, Колумбия.
• Грута да Каридади, Бразилия.
• Куэва-де-лос-Тайос, Эквадор.
• Cura Knife System, Аргентина.
• Остров Мадре-де-Диос, Чили.
• Образование Эль-Лоа, Чили.
• Прибрежная зона Кордильера-де-Тарапака, Чили.
• Формация Кутерво, Перу.
• Формация Пукара, Перу.
• Пещера Умаджаланта, Боливия.
• Формация Поланко, Уругвай.
• Валлеми, Парагвай.

Ссылки

1. Бартон, HA и Northup, DE (2007). Геомикробиология в пещерных средах: прошлое, настоящее и будущее. Журнал исследований пещер и карста. 67: 27-38.
2. Калвер, округ Колумбия, и Пипан, Т. (2009). Биология пещер и других подземных сред обитания. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета.
3. Энгель, А.С. (2007). О биоразнообразии сульфидных карстовых местообитаний. Журнал исследований пещер и карста. 69: 187-206.
4. Крайч, К. (2004). Пещерные биологи раскопали клад. Наука. 293: 2,378-2,381.
5. Ли, Д., Лю, Дж., Чен, Х., Чжэн, Л. и Ван, к. (2018). Реакция почвенного микробного сообщества на выращивание кормовых трав на деградированных карстовых почвах. Деградация земель и развитие. 29: 4,262-4,270.
6. DOI: 10.1002 / ldr.3188
7. Нортап, Д.Е. и Лавуа, К. (2001). Геомикробиология пещер: обзор. Геомикробиологический журнал. 18: 199-222.