KARST: PROCESE DE INTEMPERII ȘI PEISAJE - MEDIU INCONJURATOR - 2025

Carstică reliefului, carstic sau carstic, este o formă de topografie a cărei origine se datorează intemperii proceselor prin dizolvarea rocilor solubile, dolomite și calcare de gips. Aceste reliefuri se caracterizează prin prezentarea unui sistem de drenaj subteran cu peșteri și drenuri.

Cuvântul carst provine din germanul Karst, cuvânt folosit pentru a face referire la zona italo-slovenă Carso, unde formele de teren carstice abundă. Academia Regală Spaniolă a aprobat utilizarea ambelor cuvinte „carst” și „carst”, cu semnificație echivalentă.

Figura 1. Munții Anaga, Tenerife, Insulele Canare, Spania. Sursa: Jan Kraus prin flickr.com/photos/johny

Rocile calcaroase sunt roci sedimentare compuse în principal din:

• Calcit (carbonat de calciu, CaCO ₃ ).
• Magnezit (carbonat de magneziu, MgCO ₃ ).
• Minerale în cantități mici care modifică culoarea și gradul de compactare a rocii, cum ar fi argilele (agregate de silicati de aluminiu hidratat), hematit (mineral de oxid feric Fe ₂ O ₃ ), cuarț (mineral de oxid de siliciu SiO ₂ ) și siderită (mineral carbonat de fier FeCO ₃ ).

Dolomita este o rocă sedimentară formată din dolomita minerală, care este carbonatul dublu de calciu și magneziu CaMg (CO ₃ ) ₂ .

Gipsul este o roca compus din sulfat de calciu hidratat ( CaSO ₄ .2H ₂ O), care poate conține cantități mici de carbonați, argilă, oxizi, cloruri, dioxid de siliciu și anhidrit (CaSO ₄ ).

Procesele de intemperii carstice

Procesele chimice de formare a carstului includ, practic, următoarele reacții:

• Dizolvarea dioxidului de carbon (CO ₂ ) în apă:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Disocierea acidului carbonic (H ₂ CO ₃ ) în apă:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Dizolvarea carbonatului de calciu (CaCO ₃ ) prin atac acid:

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

• Cu o reacție totală rezultată:

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

• Acțiunea apelor carbogazoase ușor acide, producând disocierea dolomitului și contribuția ulterioară a carbonatelor:

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

Factorii necesari pentru apariția reliefului carstic:

• Existența unei matrice de roci calcaroase.
• Prezența abundentă a apei.
• Concentrația apreciabilă de CO ₂ în apă; această concentrație crește cu presiuni ridicate și temperaturi scăzute.
• Surse biogene de CO ₂ . Prezența microorganismelor, care produc CO ₂ prin procesul de respirație.
• Timp suficient pentru acțiunea apei asupra stâncii.

Mecanisme de dizolvare a rocii gazdă:

• Acțiunea soluțiilor apoase de acid sulfuric (H ₂ SO ₄ ).
• Vulcanismul, unde fluxurile de lavă formează peșteri tubulare sau tuneluri.
• Acțiune fizică erozivă a apei de mare care produce peșteri marine sau de coastă, datorită impactului valurilor și subminării stâncilor.
• Peșterile de coastă formate prin acțiunea chimică a apei de mare, cu solubilizarea constantă a rocilor gazdă.

Geomorfologia reliefurilor carstice

Relieful carstic se poate forma în interiorul sau în afara unei roci gazdă. În primul caz se numește relief carst intern, endocarstic sau hipogen, iar în al doilea caz, carst extern, relief exocarstic sau epigenic.

Figura 2. Relieful carstic în Covadonga, Asturias, Spania. Sursa: Mª Cristina Lima Bazán prin https://www.flickr.com/photos//27435235767

-Caracter intern sau relief endocarstic

Curenții de apă subteran care circulă în straturile de roci carbonace, sapă cursuri interne în rocile mari, prin procesele de dizolvare pe care le-am menționat.

În funcție de caracteristicile flagelului, apar diferite forme de relief intern carstic.

Peșterile uscate

Peșterile uscate se formează atunci când fluxurile interne de apă părăsesc aceste canale care au sculptat prin roci.

Galerii

Cel mai simplu mod de a fi săpat de apă în interiorul unei peșteri este galeria. Galeriile pot fi lărgite pentru a forma „bolți” sau pot fi îngustate și formează „coridoare” și „tuneluri”, pot fi de asemenea formate „tuneluri ramificate” și creșteri de apă numite „sifoane”.

Stalactite, stalagmite și coloane

În perioada în care apa tocmai și-a părăsit cursul în interiorul unei roci, galeriile rămase sunt lăsate cu un grad ridicat de umiditate, emanând picături de apă cu carbonat de calciu dizolvat.

Când apa se evaporă, carbonatul se precipită într-o stare solidă și apar formațiuni care cresc din pământ numite „stalagmite”, iar alte formațiuni cresc atârnate de tavanul peșterii, numite „stalactite”.

Când o stalactită și o stalagmită se întâlnesc în același spațiu, unind, se formează o „coloană” în peșteri.

tunurile

Când acoperișul peșterilor se prăbușește și se prăbușește, se formează „canioane”. Astfel, apar tăieri foarte adânci și pereți verticali pe unde pot curge râuri de suprafață.

-Alief carstic extern, exocarstic sau relief epigenic

Dizolvarea calcarului de către apă poate străpunge roca pe suprafața sa și poate forma goluri sau cavități de diferite dimensiuni. Aceste cavități pot avea un diametru de câțiva milimetri, cavități mari cu câțiva metri în diametru sau canale tubulare numite „lapiace”.

Pe măsură ce un lapiaz se dezvoltă suficient și generează o depresie, alte forme de teren carstice apar numite "chiuvete", "uvalas" și "poljes".

doline

Chiuveta este o depresiune cu o bază circulară sau eliptică , a cărei dimensiune poate atinge câteva sute de metri.

Frecvent, în găurile de chiuvetă se acumulează apă care prin dizolvarea carbonatelor sapă o chiuvetă în formă de pâlnie.

struguri

Când mai multe chiuvete cresc și se alătură într-o mare depresiune, se formează un „struguri”.

polii

Când se formează o depresiune mare, cu fundul plat și dimensiuni în kilometri, se numește „poljé”.

Un poljé este, în teorie, un strugure uriaș, iar în interiorul poljéului există cele mai mici forme carstice: uvalele și chiuvetele.

În Poljés se formează o rețea de canale de apă cu o chiuvetă care se golește în apele subterane.

Figura 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Observați persoanele din partea stângă a imaginii pentru referință la dimensiune). Sursa: MatWr, de la Wikimedia Commons

Formațiile carstice ca zone de viață

În formațiunile carstice există spații intergranulare, pori, articulații, fracturi, fisuri și conducte, ale căror suprafețe pot fi colonizate de microorganisme.

Zonele fotografice în formațiuni carstice

În aceste suprafețe ale reliefurilor carstice, sunt generate trei zone fotice în funcție de penetrarea și intensitatea luminii. Aceste zone sunt:

• Zona de intrare : această zonă este expusă iradierii solare cu un ciclu zilnic de iluminare zi-noapte.
• Zona amurg : zonă fotică intermediară.
• Zona întunecată : zona în care lumina nu pătrunde.

Faună și adaptări în zona fotică

Diferitele forme de viață și mecanismele de adaptare ale acestora sunt corelate direct cu condițiile acestor zone fotografice.

Zonele de intrare și crepuscul au condiții tolerabile pentru o varietate de organisme, de la insecte la vertebrate.

Zona întunecată prezintă condiții mai stabile decât zonele superficiale. De exemplu, nu este afectată de turbulența vântului și menține o temperatură practic constantă pe tot parcursul anului, dar aceste condiții sunt mai extreme datorită absenței luminii și a imposibilității fotosintezei.

Din aceste motive, zonele carstice profunde sunt considerate sărace în nutrienți (oligotrofe), deoarece nu au producători primari fotosintetici.

Alte condiții de limitare în formațiuni carstice

În plus față de absența luminii în mediile endocarstice, în formațiunile carstice există și alte condiții limitante pentru dezvoltarea formelor de viață.

Unele medii cu conexiuni hidrologice la suprafață pot suferi inundații; peșterile deșertice pot experimenta perioade lungi de secetă și sistemele tubulare vulcanice pot experimenta o activitate vulcanică reînnoită.

În peșterile interne sau formațiuni endogene, pot apărea și o varietate de condiții care pot pune viața în pericol, cum ar fi concentrațiile toxice ale compușilor anorganici; sulf, metale grele, aciditate extremă sau alcalinitate, gaze letale sau radioactivitate.

Microorganisme din zonele endocarstice

Dintre microorganismele care locuiesc în formațiuni endocarstice, putem menționa bacterii, arhaea, ciuperci și există și viruși. Aceste grupuri de microorganisme nu prezintă diversitatea pe care o prezintă în habitatele de suprafață.

Multe procese geologice precum oxidarea fierului și a sulfului, amonificarea, nitrificarea, denitrificarea, oxidarea anaerobă a sulfului, reducerea sulfatului (SO ₄ ^2- ), ciclizarea metanului (formarea compușilor hidrocarburi ciclici din metan CH ₄ ), printre altele sunt mediate de microorganisme.

Ca exemple ale acestor microorganisme putem cita:

• Leptothrix sp., Care afectează precipitațiile de fier în peșterile Borra (India).
• Bacillus pumilis izolat din Peșterile Sahastradhara (India), medierea precipitațiilor de carbonat de calciu și formarea cristalelor de calcită.
• Bacteriile oxidante cu sulf Thiothrix sp., Găsite în Peștera Kane inferioare, Wyomming (SUA).

Microorganisme din zonele exocarstice

Unele formațiuni exokarst conțin deltaproteobacteria spp. , Acidobacteria spp., Nitrospira spp. și proteobacteria spp.

Specii din genuri: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium și Firmicutes, printre altele, pot fi găsite în formațiuni hipogene sau endokarstice.

Peisaje ale formațiunilor carstice din Spania

• Parcul Las Loras, desemnat un geoparc mondial de către UNESCO, situat în partea de nord a Castilei și León.
• Peștera Papellona, ​​Barcelona.
• Peștera Ardales, Malaga.
• Peștera Santimamiñe, Țara goală.
• Peștera Covalanasului, Cantabria.
• Peșterile din La Haza, Cantabria.
• Valea Miera, Cantabria.
• Sierra de Grazalema, Cádiz.
• Peștera Tito Bustillo, Ribadesella, Asturias.
• Torcal de Antequera, Malaga.
• Cerro del Hierro, Sevilla.
• Massif de Cabra, Subbética Cordobesa.
• Parcul natural Sierra de Cazorla, Jaén.
• Munții Anaga, Tenerife.
• Masivul Larra, Navarra.
• Valea Rudrón, Burgos.
• Parcul Național Ordesa, Huesca.
• Sierra de Tramontana, Mallorca.
• Mănăstirea Piedra, Zaragoza.
• Orașul fermecat, Cuenca.

Peisaje ale formațiunilor carstice din America Latină

• Lacurile Montebello, Chiapas, Mexic.
• El Zacatón, Mexic.
• Dolinas de Chiapas, Mexic.
• Cenote din Quintana Roo, Mexic.
• Grote Cacahuamilpa, Mexic.
• Tempisque, Costa Rica.
• Peștera Roraima Sur, Venezuela.
• Peștera Charles Brewer, Chimantá, Venezuela.
• La Danta System, Columbia.
• Gruta da Caridade, Brazilia.
• Cueva de los Tayos, Ecuador.
• Cura Knife System, Argentina.
• Insula Madre de Dios, Chile.
• Formarea El Loa, Chile.
• Zona de coastă a Cordillera de Tarapacá, Chile.
• Cutervo Formation, Peru.
• Pucará Formation, Peru.
• Peștera Umajalanta, Bolivia.
• Formarea Polanco, Uruguay.
• Vallemí, Paraguay.

Referințe

1. Barton, HA și Northup, DE (2007). Geomicrobiologia în mediile rupestre: perspective trecute, actuale și viitoare. Revista de Studii Peștera și Karstică. 67: 27-38.
2. Culver, DC și Pipan, T. (2009). Biologia peșterilor și a altor habitate subterane. Oxford, Marea Britanie: Oxford University Press.
3. Engel, AS (2007). Pe biodiversitatea habitatelor carstice sulfidice. Revista de Studii Peștera și Karstică. 69: 187-206.
4. Krajic, K. (2004). Biologii de peșteri descoperă comoara îngropată. Ştiinţă. 293: 2.378-2,381.
5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. și Wang, k. (2018). Răspunsurile comunității microbiene ale solului pentru cultivarea ierbii în solurile carstice degradate. Degradarea și dezvoltarea terenurilor. 29: 4.262-4.270.
6. doi: 10.1002 / ldr.3188
7. Northup, DE și Lavoie, K. (2001). Geomicrobiologia peșterilor: o recenzie. Jurnal de geomicrobiologie. 18: 199-222.