- Procesy wietrzenia krasowego
- Czynniki niezbędne do pojawienia się reliefu krasowego:
- Mechanizmy rozpuszczania skały macierzystej:
- Geomorfologia reliefów krasowych
- -Wewnętrzny relief krasowy lub endokarstyczny
- Suche jaskinie
- Galerie
- Stalaktyty, stalagmity i kolumny
- Armaty
- -Zewnętrzny relief krasowy, egzokarstyczny lub epigeniczny
- Dolinas
- Winogrona
- Poljés
- Formacje krasowe jako strefy życia
- Strefy fotograficzne w formacjach krasowych
- Fauna i adaptacje w strefie foto
- Inne warunki ograniczające w formacjach krasowych
- Mikroorganizmy z obszarów endokarstycznych
- Mikroorganizmy stref egzokarstycznych
- Krajobrazy formacji krasowych w Hiszpanii
- Krajobrazy formacji krasowych w Ameryce Łacińskiej
- Bibliografia
Kras , Kras lub Kras ulgi, jest formą topografii, pochodzący z powodu procesów wietrzenia przez rozpuszczenie rozpuszczalnych skały wapienie, dolomity i gips. Te reliefy charakteryzują się przedstawieniem podziemnego systemu odwadniającego z jaskiniami i drenami.
Słowo kras pochodzi od niemieckiego krasu, słowa używanego w odniesieniu do włosko-słoweńskiego obszaru Carso, na którym występują liczne formy krasowe. Królewska Akademia Hiszpańska zatwierdziła użycie obu słów „kras” i „kras” o równoważnym znaczeniu.
Rysunek 1. Góry Anaga, Teneryfa, Wyspy Kanaryjskie, Hiszpania. Źródło: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny
Skały wapienne to skały osadowe, na które składają się głównie:
- Kalcyt (węglan wapnia, CaCO 3 ).
- Magnezyt (węglan magnezu, MgCO 3 ).
- Minerały w małych ilościach, które modyfikują kolor i stopień zagęszczenia skały, takie jak gliny (kruszywa uwodnionych krzemianów glinu), hematyt (minerał tlenku żelaza Fe 2 O 3 ), kwarc (minerał z tlenku krzemu SiO 2 ) i syderyt (węglan żelaza mineralnych FeCO 3 ).
Dolomit to skała osadowa złożona z mineralnego dolomitu, czyli podwójnego węglanu wapnia i magnezu CaMg (CO 3 ) 2 .
Gips to skała złożona z uwodnionego siarczanu wapnia ( CaSO 4 .2H 2 O), który może zawierać niewielkie ilości węglanów, gliny, tlenków, chlorków, krzemionki i anhydrytu (CaSO 4 ).
Procesy wietrzenia krasowego
Procesy chemiczne tworzenia się krasu obejmują zasadniczo następujące reakcje:
- Rozpuszczanie dwutlenku węgla (CO 2 ) w wodzie:
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
- Dysocjacja kwasu węglowego (H 2 CO 3 ) w wodzie:
H 2 CO 3 + H 2 O → HCO 3 - + H 3 O +
- Rozpuszczanie węglanu wapnia (CaCO 3 ) przez atak kwasu:
CaCO 3 + H 3 O + → Ca 2+ + HCO 3 - + H 2 O
- W wyniku całkowitej reakcji:
CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → 2HCO 3 - + Ca 2+
- Działanie lekko kwaśnych wód gazowanych, powodujące dysocjację dolomitu i późniejszy udział węglanów:
CaMg (CO 3 ) 2 + 2H 2 O + CO 2 → CaCO 3 + MgCO 3 + 2H 2 O + CO 2
Czynniki niezbędne do pojawienia się reliefu krasowego:
- Istnienie macierzy wapiennej.
- Obfita obecność wody.
- Znaczące stężenie CO 2 w wodzie; to stężenie wzrasta wraz z wysokimi ciśnieniami i niskimi temperaturami.
- Biogenne źródła CO 2 . Obecność mikroorganizmów wytwarzających CO 2 w procesie oddychania.
- Wystarczająco dużo czasu na działanie wody na skałę.
Mechanizmy rozpuszczania skały macierzystej:
- Działanie wodnych roztworów kwasu siarkowego (H 2 SO 4 ).
- Wulkanizm, w którym lawa płynie tworząc rurowe jaskinie lub tunele.
- Fizyczne działanie erozyjne wody morskiej, które prowadzi do powstania morskich lub przybrzeżnych jaskiń w wyniku oddziaływania fal i podkopywania klifów.
- Przybrzeżne jaskinie powstałe w wyniku chemicznego działania wody morskiej, ze stałą solubilizacją skał macierzystych.
Geomorfologia reliefów krasowych
Relief krasowy może tworzyć się wewnątrz lub na zewnątrz skały macierzystej. W pierwszym przypadku nazywa się to reliefem krasowym wewnętrznym, endokarstycznym lub hipogenicznym, aw drugim reliefem zewnętrznym krasowym, egzokarstycznym lub epigenicznym.
Rysunek 2. Ulga krasowa w Covadonga, Asturia, Hiszpania. Źródło: Mª Cristina Lima Bazán przez https://www.flickr.com/photos//27435235767
-Wewnętrzny relief krasowy lub endokarstyczny
Podziemne prądy wodne, które krążą w warstwach skał węglowych, wykopują wewnętrzne warstwy w dużych skałach, poprzez procesy rozpuszczania, o których wspomnieliśmy.
W zależności od charakteru szlamu powstają różne formy wewnętrznej rzeźby krasowej.
Suche jaskinie
Suche jaskinie powstają, gdy wewnętrzne strumienie wody opuszczają te kanały, które wyżłobiły skały.
Galerie
Najprostszym sposobem, aby woda w jaskini była wykopana przez wodę, jest galeria. Galerie można poszerzać tworząc „sklepienia” lub zwężając je tworząc „korytarze” i „tunele”, można też tworzyć „tunele rozgałęzione” i wypływy wody zwane „syfonami”.
Stalaktyty, stalagmity i kolumny
W okresie, gdy woda właśnie opuściła swój bieg w skale, w pozostałych chodnikach pozostawia się wysoki stopień wilgoci, wydzielając kropelki wody z rozpuszczonym węglanem wapnia.
Kiedy woda wyparowuje, węglan wytrąca się w stanie stałym i pojawiają się formacje, które wyrastają z ziemi zwane „stalagmitami”, a inne formacje wyrastają z sufitu jaskini, zwane „stalaktytami”.
Kiedy stalaktyt i stalagmit spotykają się w tej samej przestrzeni, łącząc się, w jaskiniach tworzy się „kolumna”.
Armaty
Kiedy dach jaskiń zapada się i zawali, powstają „kaniony”. W ten sposób pojawiają się bardzo głębokie nacięcia i pionowe ściany w miejscach, gdzie mogą płynąć rzeki.
-Zewnętrzny relief krasowy, egzokarstyczny lub epigeniczny
Rozpuszczanie wapienia przez wodę może przebić skałę na jej powierzchni i utworzyć puste przestrzenie lub wnęki o różnych rozmiarach. Wnęki te mogą mieć kilka milimetrów średnicy, duże wnęki o średnicy kilku metrów lub rurkowate kanały zwane „lapiaces”.
W miarę jak lapiaz rozwija się dostatecznie i generuje depresję, pojawiają się inne formy krasowe nazywane „leje krasowe”, „uvalas” i „poljes”.
Dolinas
Lej krasowy to zagłębienie o okrągłej lub eliptycznej podstawie , którego wielkość może sięgać kilkuset metrów.
Często w lejach gromadzi się woda, która rozpuszczając węglany wykopuje zlew w kształcie lejka.
Winogrona
Kiedy kilka lejów wyrasta i łączy się w wielkie zagłębienie, powstaje „winogrono”.
Poljés
Kiedy powstaje duże zagłębienie o płaskim dnie i wymiarach w kilometrach, nazywane jest „poljé”.
Poljé jest teoretycznie ogromnym winogronem, a wewnątrz poljé występują najmniejsze formy krasowe: uvalas i leje krasowe.
W Poljés tworzy się sieć kanałów wodnych ze zlewem, który wpada do wód gruntowych.
Rysunek 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Wenezuela. (Obserwuj ludzi po lewej stronie obrazu, aby sprawdzić rozmiar). Źródło: MatWr, z Wikimedia Commons
Formacje krasowe jako strefy życia
W utworach krasowych występują przestrzenie międzykrystaliczne, pory, stawy, pęknięcia, szczeliny i kanały, których powierzchnie mogą być zasiedlane przez mikroorganizmy.
Strefy fotograficzne w formacjach krasowych
Na tych powierzchniach reliefów krasowych generowane są trzy strefy foticzne w zależności od penetracji i intensywności światła. Te strefy to:
- Obszar wejściowy : obszar ten jest narażony na promieniowanie słoneczne z dziennym cyklem oświetlenia w ciągu dnia i nocy.
- Strefa zmierzchowa : pośrednia strefa foticzna.
- Ciemny obszar: obszar, do którego nie wnika światło.
Fauna i adaptacje w strefie foto
Różne formy życia i ich mechanizmy adaptacyjne są bezpośrednio skorelowane z warunkami tych stref foticznych.
W strefach wejścia i zmierzchu panują znośne warunki dla różnych organizmów, od owadów po kręgowce.
Strefa ciemna przedstawia bardziej stabilne warunki niż strefy powierzchowne. Na przykład nie ma na nie wpływu turbulencja wiatru i utrzymuje praktycznie stałą temperaturę przez cały rok, ale warunki te są bardziej ekstremalne ze względu na brak światła i niemożność fotosyntezy.
Z tych powodów głębokie obszary krasowe są uważane za ubogie w składniki odżywcze (oligotroficzne), ponieważ brakuje im fotosyntetyzujących pierwotnych producentów.
Inne warunki ograniczające w formacjach krasowych
Oprócz braku światła w środowiskach endokarstycznych, w formacjach krasowych istnieją inne warunki ograniczające rozwój form życia.
W niektórych środowiskach z połączeniami hydrologicznymi z powierzchnią mogą wystąpić powodzie; pustynne jaskinie mogą doświadczać długich okresów suszy, a systemy rur wulkanicznych mogą doświadczyć odnowionej aktywności wulkanicznej.
W wewnętrznych jaskiniach lub formacjach endogennych mogą również wystąpić różne warunki zagrażające życiu, takie jak toksyczne stężenia związków nieorganicznych; siarka, metale ciężkie, ekstremalna kwasowość lub zasadowość, śmiercionośne gazy lub radioaktywność.
Mikroorganizmy z obszarów endokarstycznych
Wśród mikroorganizmów zasiedlających formacje endokarstyczne można wymienić bakterie, archeony, grzyby, a także wirusy. Te grupy mikroorganizmów nie wykazują różnorodności, jaką wykazują w siedliskach powierzchniowych.
Wiele procesów geologicznych, takich jak utlenianie żelaza i siarki, amonifikacja, nitryfikacja, denitryfikacja, beztlenowe utlenianie siarki, redukcja siarczanów (SO 4 2- ), cyklizacja metanu (tworzenie cyklicznych związków węglowodorowych z metanu CH 4 ), m.in. w innych pośredniczą mikroorganizmy.
Jako przykłady tych mikroorganizmów możemy przytoczyć:
- Leptothrix sp., Który powoduje wytrącanie się żelaza w jaskiniach Borra (Indie).
- Bacillus pumilis wyizolowany z jaskiń Sahastradhara (Indie), pośredniczący w wytrącaniu węglanu wapnia i tworzeniu kryształów kalcytu.
- Bakterie nitkowate utleniające siarkę Thiothrix sp., Znalezione w Lower Kane Cave, Wyomming (USA).
Mikroorganizmy stref egzokarstycznych
Niektóre formacje exokarstów zawierają deltaproteobacteria spp. , Acidobacteria spp., Nitrospira spp. i proteobacteria spp.
Gatunki z rodzajów: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium i Firmicutes, można znaleźć m.in.w formacjach hipogenicznych lub endokarst.
Krajobrazy formacji krasowych w Hiszpanii
- Park Las Loras, wyznaczony przez UNESCO jako Światowy Geopark, położony w północnej części Kastylii i León.
- Jaskinia Papellona, Barcelona.
- Jaskinia Ardales, Malaga.
- Jaskinia Santimamiñe, pusty kraj.
- Jaskinia Covalanas, Kantabria.
- Jaskinie La Haza, Kantabria.
- Miera Valley, Kantabria.
- Sierra de Grazalema, Kadyks.
- Jaskinia Tito Bustillo, Ribadesella, Asturia.
- Torcal de Antequera, Malaga.
- Cerro del Hierro, Sewilla.
- Massif de Cabra, Subbética Cordobesa.
- Park przyrody Sierra de Cazorla, Jaén.
- Góry Anaga, Teneryfa.
- Masyw Larra, Navarra.
- Rudrón Valley, Burgos.
- Park Narodowy Ordesa, Huesca.
- Sierra de Tramontana, Majorka.
- Klasztor Piedra, Saragossa.
- Zaczarowane Miasto, Cuenca.
Krajobrazy formacji krasowych w Ameryce Łacińskiej
- Jeziora Montebello, Chiapas, Meksyk.
- El Zacatón, Meksyk.
- Dolinas de Chiapas, Meksyk.
- Cenotes of Quintana Roo, Meksyk.
- Groty Cacahuamilpa, Meksyk.
- Tempisque, Kostaryka.
- Jaskinia Roraima Sur, Wenezuela.
- Charles Brewer Cave, Chimantá, Wenezuela.
- La Danta System, Kolumbia.
- Gruta da Caridade, Brazylia.
- Cueva de los Tayos, Ekwador.
- System noży Cura, Argentyna.
- Wyspa Madre de Dios, Chile.
- Powstanie El Loa w Chile.
- Obszar przybrzeżny Cordillera de Tarapacá, Chile.
- Formacja Cutervo, Peru.
- Formacja Pucará, Peru.
- Jaskinia Umajalanta, Boliwia.
- Formacja Polanco, Urugwaj.
- Vallemí, Paragwaj.
Bibliografia
- Barton, HA i Northup, DE (2007). Geomikrobiologia w środowiskach jaskiń: przeszłe, obecne i przyszłe perspektywy. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
- Culver, DC i Pipan, T. (2009). Biologia jaskiń i innych siedlisk podziemnych. Oxford, Wielka Brytania: Oxford University Press.
- Engel AS (2007). O różnorodności biologicznej siedlisk krasowych. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
- Krajic, K. (2004). Biolodzy jaskiniowi odkrywają zakopany skarb. Nauka. 293: 2,378-2,381.
- Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. i Wang, k. (2018). Reakcje społeczności drobnoustrojów glebowych na uprawę traw pastewnych w zdegradowanych glebach krasowych. Degradacja i rozwój gruntów. 29: 4,262-4,270.
- doi: 10.1002 / ldr.3188
- Northup, DE i Lavoie, K. (2001). Geomikrobiologia jaskiń: przegląd. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.