קרסט: תהליכי בליה ונופים - סביבה - 2025

הקארסט , הקלה הקארסט או הקארסט, היא צורה של הטופוגרפיה שמקורה בשל תהליכי בליה על ידי המסת סלעים מסיסים גיר, דולומיט וגבס. תבליטים אלה מאופיינים בהצגת מערכת ניקוז תת קרקעית עם מערות ונקזים.

המילה קארסט באה מהקארסט הגרמני, המונח המשמש להתייחסות לאזור האיטלקי-סלובני קארסו, שם שופעות צורות אדמה של קארסט. האקדמיה הספרדית המלכותית אישרה את השימוש בשתי המילים "קראסט" ו"קרסט ", עם משמעות דומה.

תרשים 1. הרי אנאגה, טנריף, האיים הקנריים, ספרד. מקור: יאן קראוס דרך flickr.com/photos/johny

סלעי גיר הם סלעי משקע המורכבים בעיקר מ:

• קלציט (סידן פחמתי, CaCO ₃ ).
• מגנזיט (מגנזיום קרבונט, MgCO ₃ ).
• מינרלים בכמויות קטנות שמשנים את צבע ורמת הדחיסה של הסלע, כמו טיט (אגרגטים של סיליקטים אלומיניום מיובשים), המטיט (מינרל תחמוצת הברזל Fe ₂ O ₃ ), קוורץ (מינרל תחמוצת סיליקון SiO ₂ ) ו siderite (ברזל קרבונט מינרל FeCO ₃ ).

דולומיט הוא סלע משקע המורכב מהדולומיט המינרלי, שהוא כפול קרבונט של סידן ומגנזיום CaMg (CO ₃ ) ₂ .

גבס הוא סלע המורכב מסידן סולפט מיובש ( CaSO ₄ .2H ₂ O), שעשוי להכיל כמויות קטנות של קרבונטים, חימר, תחמוצות, כלורידים, סיליקה ואנהידריט (CaSO ₄ ).

תהליכי בליה של קרסט

התהליכים הכימיים של היווצרות קארסט כוללים בעיקר את התגובות הבאות:

• המסת פחמן דו חמצני (CO ₂ ) במים:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• ניתוק חומצה פחמנית (H ₂ CO ₃ ) במים:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• פירוק הסידן פחמתי (CaCO ₃ ) בהתקף חומצה:

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

• עם תגובה מוחלטת שהתקבלה:

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

• הפעולה של מים מוגזים מעט חומצתיים, המייצרים את הניתוק של הדולומיט ותרומתם לאחר מכן של פחמימות:

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

גורמים הנחוצים להופעת הקלה בקארסט:

• קיומה של מטריצת סלע גיר.
• הנוכחות השופעת של מים.
• ריכוז ה- CO ₂ המובהק במים; ריכוז זה עולה עם לחצים גבוהים וטמפרטורות נמוכות.
• מקורות ביוגניים של CO ₂ . נוכחות של מיקרואורגניזמים, המייצרים CO ₂ בתהליך הנשימה.
• מספיק זמן לפעולת המים על הסלע.

מנגנונים לפירוק רוק מארח:

• הפעולה של תמיסות מימיות של חומצה גופרתית (H ₂ SO ₄ ).
• געש געש, שם זורמים לבה יוצרים מערות או מנהרות צינוריות.
• פעולה ארוזית פיזית של מי ים המייצרים מערות ימיות או חופות, כתוצאה מהשפעת הגלים וערערת הצוקים.
• מערות חוף הנוצרות כתוצאה מפעולה כימית של מי ים, תוך התמסות מתמדת של סלעי מארח.

גאומורפולוגיה של תבליטי קארסט

הקלה של קרסט יכולה להיווצר בתוך סלע מארח או מחוצה לו. במקרה הראשון זה נקרא קארסט פנימי, הקלה אנדוקארסטית או היפוגנית, ובמקרה השני הקלה חיצונית, הקלה אקזוסטרית או אפיגנית.

תרשים 2. תבליט קרסט בקובדונגה, אסטוריאס, ספרד. מקור: Mª Cristina Lima Bazán דרך https://www.flickr.com/photos//27435235767

-הקלה פנימית של הקארסט או האנדוקארסטיקה

זרמי המים התת-קרקעיים המסתובבים בתוך מיטות של סלעים פחמניים, חופרים נדבכים פנימיים בתוך הסלעים הגדולים, דרך תהליכי הפירוק שהזכרנו.

תלוי במאפייני הנגע, מקורן של צורות שונות של הקלה פנימית בקרסט.

מערות יבשות

מערות יבשות נוצרות כאשר נחלי מים פנימיים עוזבים את התעלות הללו שנחצבו בסלעים.

גלריות

הדרך הפשוטה ביותר להיחפר על ידי מים בתוך מערה היא הגלריה. ניתן להרחיב את הגלריות כך שיווצרו "קמרונות" או שניתן יהיה לצמצם אותם ויוצרים "מסדרונות" ו"מנהרות ". ניתן ליצור גם מנהרות מסועפות ועליית מים המכונה" סיפונים ".

נטיפים, נטיפים ועמודים

במהלך התקופה בה בדיוק יצאו המים ממסלולם בתוך סלע, ​​נשארים הגלריות שנותרו בדרגת לחות גבוהה ומוציאים טיפות מים עם סידן פחמתי מומס.

כאשר המים מתאדים, המשקעים זורמים למצב יציב ונראים תצורות הצומחות מהאדמה הנקראות "נטיפים", ותצורות אחרות צומחות תלויות מתקרת המערה, המכונות "נטיפים".

כאשר נטיפים ונטיפים נפגשים באותו חלל, מתאחדים, נוצר "עמוד" בתוך המערות.

תותחים

כאשר גג המערות קורס ומתמוטט נוצרים "קניונים". לפיכך, חתכים עמוקים מאוד וקירות אנכיים מופיעים במקום בו נהרות פני השטח יכולים לזרום.

-הקלה חיצונית של הקארסט, האקוקוסטר או האפיגני

פירוק אבן גיר על ידי מים יכול לנקב את הסלע על פני השטח שלו וליצור חללים או חללים בגדלים שונים. חללים אלה יכולים להיות בקוטר של כמה מילימטרים, חללים גדולים בקוטר של כמה מטרים או תעלות צינוריות הנקראות "לאפות".

ככל שלפיאז מתפתח דיו ויוצר דיכאון, מופיעות צורות אדמה אחרות המכונות "בולענים", "אובלות" ו"פולג'ים ".

דולינס

את הנפילה היא דיכאון עם בסיס עגול או אליפטי , שגודל יכול להגיע לכמה מאות מטרים.

לעתים קרובות, בתוך הבולענים מצטברים מים שעל ידי המסת הקרבונטים חופרים כיור בצורת משפך.

ענבים

כאשר כמה בולענים צומחים ומצטרפים לדיכאון גדול נוצר "ענב".

פולז'ות

כאשר נוצר שקע גדול עם תחתית שטוחה וממדים בקילומטרים, זה נקרא "פולחה".

פולייה היא תיאורטית ענב ענק, ובתוך הפוג'ה יש צורות הקארסט הקטנות ביותר: אובלות ובולענים.

בפולז'ה נוצרת רשת של תעלות מים עם כיור שמתרוקן למי תהום.

איור 3. תרשים 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, וונצואלה. (שימו לב לאנשים שבצד שמאל של התמונה לעיון בגודל). מקור: MatWr, מתוך ויקימדיה Commons

תצורות קרסט כאזורי חיים

בתצורות הקארסטים ישנם חללים בין-גבוליים, נקבוביות, מפרקים, שברים, סדקים ותעלות, שאת משטחיםיהם ניתן ליישג על ידי מיקרואורגניזמים.

אזורי צילום בתצורות קארסט

במשטחים אלה של תבליטי הקארסט נוצרים שלושה אזורי צילום, תלוי בחדירת האור ובעוצמתו. אזורים אלה הם:

• אזור הכניסה : אזור זה חשוף להקרנה סולארית באמצעות מעגל תאורה יומי-לילה.
• אזור הדמדומים : אזור צילום ביניים.
• אזור חשוך : אזור בו האור אינו חודר.

פאונה והתאמות באזור הצילום

צורות החיים השונות ומנגנוני ההסתגלות שלהם מתואמים ישירות עם התנאים של אזורי הצילום הללו.

באזורי הכניסה והדמדומים יש תנאים נסבלים עבור מגוון של אורגניזמים, מחרקים ועד חוליות.

האזור החשוך מציג תנאים יציבים יותר מאשר אזורים שטחיים. לדוגמא, הוא אינו מושפע מסערת רוח ושומר על טמפרטורה קבועה כמעט לאורך כל השנה, אך תנאים אלה קיצוניים יותר בגלל היעדר האור וחוסר האפשרות של פוטוסינתזה.

מסיבות אלה, אזורי קארסט עמוקים נחשבים לעניים בחומרים מזינים (אוליגוטרופיים), מכיוון שהם חסרים יצרנים ראשוניים פוטוסינתטיים.

תנאים מגבילים אחרים בתצורות קארסט

בנוסף להיעדר האור בסביבות אנדוקארסטיות, בתצורות קארסט ישנם תנאים מגבילים נוספים להתפתחות צורות חיים.

סביבות מסוימות עם קשרים הידרולוגיים לפני השטח עלולות לסבול מהצפות; מערות מדבריות יכולות לחוות תקופות ארוכות של בצורת ומערכות צינוריות וולקניות יכולות לחוות פעילות וולקנית מחודשת.

במערות פנימיות או בתצורות אנדוגניות, יכולים להופיע גם מגוון מצבים מסכני חיים, כמו ריכוזים רעילים של תרכובות אורגניות; גופרית, מתכות כבדות, חומציות קיצונית או בסיסיות, גזים קטלניים או רדיואקטיביות.

מיקרואורגניזמים של האזורים האנדוקארסטיים

בין המיקרואורגניזמים המאכלסים תצורות אנדוקרסטיות אנו יכולים להזכיר חיידקים, ארכאאה, פטריות וישנם גם וירוסים. קבוצות מיקרואורגניזמים אלה אינן מציגות את המגוון שהן מראות בבתי גידול פני השטח.

תהליכים גיאולוגיים רבים כמו חמצון ברזל וגופרית, אמוניפיקציה, ניטרפיקציה, דניטריפיקציה, חמצון גופרית אנאירובית, הפחתת גופרת (SO ₄ ^2- ), מחזור מתאן (היווצרות של תרכובות פחמימניות מחזוריות מתאן CH ₄ ), בין אחרים מתווכים על ידי מיקרואורגניזמים.

כדוגמאות למיקרואורגניזמים אלה אנו יכולים לציין:

• Leptothrix sp., המשפיע על משקעים ברזל במערות בוררה (הודו).
• Bacillus pumilis מבודד מערות Sahastradhara (הודו), מתווך משקעים של סידן פחמתי ויצירת גביש קלציט.
• החיידק החמצמני הגופרית החוטה Thiothrix sp., נמצא במערת קיין התחתית, וויומינג (ארה"ב).

מיקרואורגניזמים של האזורים האקסוקארסטיים

חלק מתצורות האקסוקארסט מכילות deltaproteobacteria spp. , Acidobacteria spp., Nitrospira spp. ו- proteobacteria spp.

מינים מסוגים: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium ו- Firmicutes, בין היתר, ניתן למצוא בתצורות היפוגניות או אנדוקארסטיות.

נופי תצורות קארסט בספרד

• פארק לאס לוראס, המיועד לגיאופארק עולמי על ידי אונסק"ו, הממוקם בחלק הצפוני של קסטיליה ליאון.
• מערת פפלונה, ברצלונה.
• מערת ארדאלס, מלאגה.
• מערת סנטימאמי, מדינה ריקה.
• מערת הקובלנות, קנטבריה.
• מערות לה חזה, קנטבריה.
• עמק מירה, קנטבריה.
• סיירה דה גראזלמה, קדיז.
• מערת טיטו בוסטילו, ריבדלה, אסטוריאס.
• טורקאל דה אנטקרה, מלאגה.
• Cerro del Hierro, סביליה.
• מאסיף דה קברה, סובטיקה קורדובסה.
• פארק הטבע סיירה דה קזורה, ג'נה.
• הרי אנגה, טנריף.
• מסיף לארה, נווארה.
• עמק רודרון, בורגוס.
• הפארק הלאומי אורדסה, חוסקה.
• סיירה דה טרמונטנה, מיורקה.
• מנזר פידרה, סרגוסה.
• העיר הקסומה, קואנקה.

נופי תצורות קארסט באמריקה הלטינית

• אגמי מונטבלו, צ'יאפס, מקסיקו.
• אל זקטון, מקסיקו.
• דולינס דה צ'יאפס, מקסיקו.
• תרשימים של קוינטאנה רו, מקסיקו.
• Cacahuamilpa Grottoes, מקסיקו.
• טמפיסק, קוסטה ריקה.
• מערת רוריימה סור, ונצואלה.
• מערת ברואר צ'ארלס, צ'ימנטה, ונצואלה.
• מערכת לה דנטה, קולומביה.
• גרוטה דה קרידדה, ברזיל.
• קואבה דה לוס טאוס, אקוודור.
• מערכת סכין קורה, ארגנטינה.
• האי מאדר דה דיוס, צ'ילה.
• גיבוש אל לואה, צ'ילה.
• אזור החוף של הקורדילרה דה טראפאקה, צ'ילה.
• תצורת Cutervo, פרו.
• תצורת פוקארה, פרו.
• מערת אומהג'לנטה, בוליביה.
• גיבוש פולנקו, אורוגוואי.
• Vallemí, פרגוואי.

הפניות

1. Barton, HA ונורת'אפ, DE (2007). גיאומיקרוביולוגיה בסביבות מערות: נקודות מבט על עבר, הווה ועתיד. כתב העת ללימודי מערות וקרסט. 67: 27-38.
2. קולבר, די.סי. ופיפן, ט (2009). ביולוגיה של מערות ובתי גידול תת-קרקעיים אחרים. אוקספורד, בריטניה: אוניברסיטת אוקספורד.
3. אנגל, א.ש (2007). על המגוון הביולוגי של בתי הגידול הקארפטיים הגופריים. כתב העת ללימודי מערות וקרסט. 69: 187-206.
4. Krajic, K. (2004). ביולוגי המערות חושפים אוצר קבור. מַדָע. 293: 2,378-2,381.
5. לי, ד., ליו, ג'., חן, ח., ג'נג, ל. וונג, ק. (2018). תגובות קהילתיות מיקרוביאליות בקרקע לטיפוח עשב מספוא בקרקעות קרסט מושפלות. השפלה קרקעית ופיתוח. 29: 4,262-4,270.
6. doi: 10.1002 / ldr.3188
7. נורת'אופ, DE ולבואי, ק '(2001). גיאומיקרוביולוגיה של מערות: סקירה. כתב העת Geomicrobiology. 18: 199-222.