KARST: FORVITRINGSPROSESSER OG LANDSKAP - MILJØ - 2026

Den Karst , Karst eller Karst lindring, er en form for topografi hvis opprinnelse er på grunn av forvitring prosesser ved å oppløse de oppløselige bergarter kalkstein, dolomites, gips og lignende. Disse relieffene er preget av å presentere et underjordisk dreneringssystem med huler og avløp.

Ordet karst kommer fra det tyske Karst, betegnelsen som brukes for å referere til det italiensk-slovenske området Carso, der karst landformer florerer. Det kongelige spanske akademi godkjente bruken av både ordene "karst" og "karst", med tilsvarende betydning.

Figur 1. Fjell av Anaga, Tenerife, Kanariøyene, Spania. Kilde: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny

Kalksteiner er sedimentære bergarter hovedsakelig sammensatt av:

• Kalsitt (kalsiumkarbonat, CaCO ₃ ).
• Magnesitt (magnesiumkarbonat, MgCO ₃ ).
• Mineraler i små mengder som endrer fargen og komprimeringsgraden av bergarten, for eksempel leire (aggregater av hydratiserte aluminiumsilikater), hematitt (mineral av jernoksid Fe ₂ O ₃ ), kvarts (mineral av silisiumoksyd SiO ₂ ) og sideritt (jernkarbonat mineral FECO ₃ ).

Dolomitt er en sedimentær bergart som består av mineralet dolomitt, som er dobbeltkarbonat av kalsium og magnesium CaMg (CO ₃ ) ₂ .

Gips er et bergart bestående av hydratisert kalsiumsulfat ( CaSO ₄ .2H ₂ O), som kan inneholde små mengder av karbonater, leire, oksyder, klorider, silika og anhydritt (CaSO ₄ ).

Karst forvitringsprosesser

De kjemiske prosessene ved karstdannelse inkluderer i utgangspunktet følgende reaksjoner:

• Løs opp karbondioksid (CO ₂ ) i vann:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Dissosiasjonen av kullsyre (H ₂ CO ₃ ) i vann:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Oppløsningen av kalsiumkarbonat (CaCO ₃ ) ved syreangrep:

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

• Med en resulterende total reaksjon:

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

• Virkningen av svakt surt kullsyreholdig vann, som produserer dissosiasjonen av dolomitten og påfølgende bidrag fra karbonater:

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

Faktorer som er nødvendige for utseendet av karst-lettelse:

• Eksistensen av en kalksteinmatrise.
• Den rikelig tilstedeværelsen av vann.
• Den markante CO ₂ -konsentrasjonen i vannet; denne konsentrasjonen øker med høye trykk og lave temperaturer.
• Biogene kilder til CO ₂ . Tilstedeværelse av mikroorganismer, som produserer CO ₂ gjennom respirasjonsprosessen.
• Nok tid til å virke vannet på fjellet.

Mekanismer for oppløsning av vertsrock:

• Virkningen av vandige oppløsninger av svovelsyre (H ₂ SO ₄ ).
• Vulkanisme, der lavastrømmer danner rørformede huler eller tunneler.
• Fysisk erosiv virkning av sjøvann som produserer hav- eller kystgrotter, på grunn av påvirkningen av bølger og undergraving av klipper.
• Kystgrotter dannet av den kjemiske virkningen av sjøvann, med konstant oppløseliggjøring av vertsbergarter.

Geomorfologi av karstrelieffer

Karst lettelse kan dannes i eller utenfor en vertsbergart. I det første tilfellet kalles det intern karst, endokarstisk eller hypogen lettelse, og i det andre tilfellet ekstern karst, eksokarstisk eller epigenisk lettelse.

Figur 2. Karst-lettelse i Covadonga, Asturias, Spania. Kilde: Mª Cristina Lima Bazán via https://www.flickr.com/photos//27435235767

-Intern karst eller endokarstisk lettelse

De underjordiske vannstrømmene som sirkulerer i senger av karbonholdige bergarter, graver indre kurs i de store bergartene, gjennom oppløsningsprosessene som vi har nevnt.

Avhengig av egenskapene til skuret, kommer forskjellige former for intern karst-lettelse.

Tørre huler

Tørre huler dannes når indre vannstrømmer forlater disse kanalene som har skåret gjennom steinene.

gallerier

Den enkleste måten å bli gravd ned av vann i en hule er galleriet. Galleriene kan utvides til å danne "hvelv", eller de kan bli innsnevret og danne "korridorer" og "tunneler". "Forgrenede tunneler" og vannstigninger som kalles "sifoner" kan også dannes.

Stalaktitter, stalagmitter og søyler

I løpet av perioden da vannet nettopp har forlatt kursen inne i en stein, sitter de gjenværende galleriene med en høy grad av luftfuktighet, og utstråler vanndråper med oppløst kalsiumkarbonat.

Når vannet fordamper, faller karbonatet ut i fast tilstand og det ser ut formasjoner som vokser fra bakken kalt "stalagmitter", og andre formasjoner vokser hengende fra taket i hulen, kalt "stalaktitter".

Når en stalaktitt og en stalagmitt møtes i samme rom og forenes, dannes det en "kolonne" i hulene.

kanoner

Når taket på hulene kollapser og faller sammen, dannes det "kløfter". Dermed vises veldig dype kutt og vertikale vegger der overflateelver kan strømme.

-Ekstern karst, eksokarstisk eller epigenisk lettelse

Oppløsningen av kalkstein med vann kan stikke steinen på overflaten og danne hulrom eller hulrom i forskjellige størrelser. Disse hulrommene kan være noen få millimeter i diameter, store hulrom flere meter i diameter eller rørformede kanaler kalt "lapiaces".

Når en lapiaz utvikler seg tilstrekkelig og genererer en depresjon, vises andre karst-landformer som kalles "synkehull", "uvalas" og "poljes".

Dolinas

Synkehullet er en depresjon med en sirkulær eller elliptisk base , hvis størrelse kan nå flere hundre meter.

Ofte akkumuleres vann i synkehullene som ved å løse opp karbonatene graver en vask i form av en trakt.

druer

Når flere synkehull vokser og blir med i en stor depresjon, dannes en "drue".

Poljés

Når det dannes en stor depresjon med flat bunn og dimensjoner i kilometer, kalles det en “poljé”.

En poljé er i teorien en enorm drue, og innenfor poljéen er det de minste karstformene: uvalaer og synkehull.

I Poljés dannes et nettverk av vannkanaler med en vask som tømmes i grunnvannet.

Figur 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Se personene på venstre side av bildet for størrelsesreferanse). Kilde: MatWr, fra Wikimedia Commons

Karst-formasjoner som livssoner

I karstformasjonene er det intergranulære rom, porer, ledd, brudd, sprekker og kanaler, hvis overflater kan koloniseres av mikroorganismer.

Fotografiske soner i karstformasjoner

I disse overflatene av karst-relieffene genereres tre fotografiske soner avhengig av lysets penetrering og intensitet. Disse sonene er:

• Inngangsparti : Dette området er utsatt for solbestråling med en daglig lyssyklus om natten.
• Skumringssone : mellomliggende fotosone.
• Mørkt område: område der lys ikke trenger inn.

Fauna og tilpasninger i den fotiske sonen

De forskjellige livsformene og deres tilpasningsmekanismer er direkte korrelert med forholdene i disse fotografiske sonene.

Inngangs- og skumringssonene har tålelige forhold for en rekke organismer, fra insekter til virveldyr.

Den mørke sonen gir mer stabile forhold enn de overfladiske sonene. For eksempel påvirkes den ikke av vindturbulens og opprettholder en praktisk talt konstant temperatur gjennom året, men disse forholdene er mer ekstreme på grunn av fravær av lys og umuligheten av fotosyntesen.

Av disse grunner anses dype karstområder som lite næringsstoffer (oligotrofe), siden de mangler fotosyntetiske primærprodusenter.

Andre begrensende forhold i karstformasjoner

I tillegg til fravær av lys i endokarstiske miljøer, er det i karstformasjoner andre begrensende forhold for utvikling av livsformer.

Noen miljøer med hydrologiske forbindelser til overflaten kan bli flom; ørkenhuler kan oppleve lange perioder med tørke, og vulkaniske rørsystemer kan oppleve fornyet vulkansk aktivitet.

I indre huler eller endogene formasjoner kan det også oppstå en rekke livstruende tilstander, for eksempel giftige konsentrasjoner av uorganiske forbindelser; svovel, tungmetaller, ekstrem surhet eller alkalitet, dødelige gasser eller radioaktivitet.

Mikroorganismer i endokarstiske områder

Blant mikroorganismer som bor i endokarstiske formasjoner, kan vi nevne bakterier, archaea, sopp og det finnes også virus. Disse gruppene av mikroorganismer presenterer ikke mangfoldet som de viser i overflatehabitater.

Mange geologiske prosesser som jern og svovel oksidasjon, av ammoniakk, nitrifisering, denitrifisering, anaerob svovel oksidasjon, reduksjon av sulfat (SO ₄ ² ), metan ringdannelse (dannelse av cykliske hydrokarbonforbindelser fra metan CH ₄ ), blandt andre er formidlet av mikroorganismer.

Som eksempler på disse mikroorganismer kan vi sitere:

• Leptothrix sp., Som påvirker jernutfelling i Borra-hulene (India).
• Bacillus pumilis isolert fra Sahastradhara-hulene (India), medierende kalsiumkarbonatutfelling og dannelse av kalsittkrystall.
• De trådformede svoveloksiderende bakteriene Thiothrix sp., Funnet i Lower Kane Cave, Wyomming (USA).

Mikroorganismer i eksokarstiske soner

Noen exokarst-formasjoner inneholder deltaproteobacteria spp. , Acidobacteria spp., Nitrospira spp. og proteobacteria spp.

Arter av slektene: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium, og Firmicutes, blant andre, kan finnes i hypogene eller endokarste formasjoner.

Landskap av karstformasjoner i Spania

• Las Loras Park, utpekt et verdensgeopark av UNESCO, som ligger i den nordlige delen av Castilla y León.
• Papellona Cave, Barcelona.
• Ardales Cave, Malaga.
• Santimamiñe Cave, Tom Country.
• Covalanas-hulen, Cantabria.
• Caves of La Haza, Cantabria.
• Miera Valley, Cantabria.
• Sierra de Grazalema, Cádiz.
• Tito Bustillo-hulen, Ribadesella, Asturias.
• Torcal de Antequera, Malaga.
• Cerro del Hierro, Sevilla.
• Massif de Cabra, Subbética Cordobesa.
• Sierra de Cazorla naturpark, Jaén.
• Anaga-fjellene, Tenerife.
• Massif av Larra, Navarra.
• Rudrón-dalen, Burgos.
• Ordesa nasjonalpark, Huesca.
• Sierra de Tramontana, Mallorca.
• Klosteret i Piedra, Zaragoza.
• Enchanted City, Cuenca.

Landskap av karstformasjoner i Latin-Amerika

• Lakes of Montebello, Chiapas, Mexico.
• El Zacatón, Mexico.
• Dolinas de Chiapas, Mexico.
• Cenoter av 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, Brasil.
• Cueva de los Tayos, Ecuador.
• Cura Knife System, Argentina.
• Madre de Dios Island, Chile.
• Dannelse av El Loa, Chile.
• Kystområdet i Cordillera de Tarapacá, Chile.
• Cutervo-formasjonen, Peru.
• Pucará-formasjonen, Peru.
• Umajalanta-hulen, Bolivia.
• Polanco-formasjonen, Uruguay.
• Vallemí, Paraguay.

referanser

1. Barton, HA og Northup, DE (2007). Geomikrobiologi i hulemiljøer: fortid, nåtid og fremtidsperspektiver. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
2. Culver, DC og Pipan, T. (2009). Biologien til huler og andre underjordiske naturtyper. Oxford, Storbritannia: Oxford University Press.
3. Engel, AS (2007). På biologisk mangfold av naturtyper av karfitt. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
4. Krajic, K. (2004). Hulebiologer avdekker begravet skatt. Vitenskap. 293: 2,378-2,381.
5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. og Wang, k. (2018). Jordens mikrobielle samfunns svar på dyrking av grovfôr i nedbrutt karstjord. Jordfornedring og utvikling. 29: 4,262-4,270.
6. doi: 10.1002 / ldr.3188
7. Northup, DE og Lavoie, K. (2001). Geomikrobiologi av huler: En gjennomgang. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.