Karstverwitterungsprozesse und Landschaften

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Alexander Pearson

Das Karst, Karst oder Karstrelief ist eine Form der Topographie, deren Ursprung auf Verwitterungsprozessen durch Auflösung löslicher Gesteine ​​wie Kalkstein, Dolomit und Gips beruht. Diese Reliefs zeichnen sich durch ein unterirdisches Entwässerungssystem mit Höhlen und Abflüssen aus.

Das Wort Karst kommt aus dem Deutschen Karst, Ein Wort, das sich auf das italienisch-slowenische Gebiet Carso bezieht, in dem es viele Karstlandformen gibt. Die Royal Spanish Academy genehmigte die Verwendung der beiden Wörter "Karst" und "Karst" mit gleichwertiger Bedeutung.

Abbildung 1. Anaga-Gebirge, Teneriffa, Kanarische Inseln, Spanien. Quelle: Jan Kraus über flickr.com/photos/johny

Kalkgesteine ​​sind Sedimentgesteine, die hauptsächlich bestehen aus:

  • Calcit (Calciumcarbonat, CaCO3).
  • Magnesit (Magnesiumcarbonat, MgCO3).
  • Mineralien in kleinen Mengen, die die Farbe und den Verdichtungsgrad des Gesteins verändern, wie Tone (Aggregate hydratisierter Aluminiumsilikate), Hämatit (Eisenoxidmineral FezweiODER3), Quarz (Siliziumoxidmineral SiOzwei) und Siderit (Eisencarbonatmineral FeCO3).

Dolomit ist ein Sedimentgestein aus dem Mineral Dolomit, einem Doppelcarbonat aus Calcium und Magnesium CaMg (CO)3)zwei.

Gips ist ein Gestein aus hydratisiertem Calciumsulfat (CaSO)4.2HzweiO), die geringe Mengen an Carbonaten, Ton, Oxiden, Chloriden, Siliciumdioxid und Anhydrit (CaSO) enthalten können4).

Artikelverzeichnis

  • 1 Karstverwitterungsprozesse
  • 2 Geomorphologie von Karstreliefs
    • 2.1 -Internale Karst- oder endokarstische Linderung
    • 2.2 - Äußeres Karst-, exokarstisches oder epigenes Relief
  • 3 Karstformationen als Lebenszonen
    • 3.1 Photozonen in Karstformationen
    • 3.2 Fauna und Anpassungen in der photischen Zone
    • 3.3 Andere Randbedingungen in Karstformationen
    • 3.4 Mikroorganismen der endokarstischen Zonen
    • 3.5 Mikroorganismen exokarstischer Zonen
  • 4 Landschaften von Karstformationen in Spanien
  • 5 Landschaften von Karstformationen in Lateinamerika
  • 6 Referenzen

Karstverwitterungsprozesse

Die chemischen Prozesse der Karstbildung umfassen grundsätzlich folgende Reaktionen:

  • Die Auflösung von Kohlendioxid (COzwei) im Wasser:

COzwei  + H.zweiO → H.zweiCO3

  • Die Dissoziation von Kohlensäure (H.zweiCO3) im Wasser:

H.zweiCO3 + H.zweiO → HCO3- + H.3ODER+

  • Die Auflösung von Calciumcarbonat (CaCO3) durch Säureangriff:

Dieb3  + H.3ODER+ → Ca.zwei+ + HCO3- + H.zweiODER

  • Mit einer resultierenden Gesamtreaktion:

COzwei  + H.zweiO + CaCO3 → 2HCO3- + ACzwei+

  • Die Wirkung von leicht saurem kohlensäurehaltigem Wasser, die die Dissoziation des Dolomits und den anschließenden Beitrag von Karbonaten bewirkt:

CaMg (CO3)zwei + 2HzweiO + COzwei → CaCO3 + MgCO3 + 2HzweiO + COzwei

Faktoren notwendig für Auftreten von Karsterleichterungen:

  • Die Existenz einer Kalksteinmatrix.
  • Das reichliche Vorhandensein von Wasser.
  • CO-Konzentrationzwei im Wasser spürbar; Diese Konzentration steigt mit hohen Drücken und niedrigen Temperaturen.
  • Biogene CO-Quellenzwei. Vorhandensein von Mikroorganismen, die CO produzierenzwei durch den Atemprozess.
  • Genug Zeit für die Wirkung des Wassers auf den Felsen.

Mechanismen für Auflösung des Wirtsgesteins:

  • Die Wirkung von wässrigen Schwefelsäurelösungen (H.zweiSW4).
  • Vulkanismus, bei dem Lavaströme röhrenförmige Höhlen oder Tunnel bilden.
  • Physische erosive Wirkung von Meerwasser, das aufgrund des Aufpralls von Wellen und der Untergrabung von Klippen Meeres- oder Küstenhöhlen erzeugt.
  • Küstenhöhlen, die durch die chemische Einwirkung von Meerwasser gebildet werden, mit ständiger Solubilisierung der Wirtsgesteine.

Geomorphologie von Karstreliefs

Karsterleichterungen können sich innerhalb oder außerhalb eines Wirtsgesteins bilden. Im ersten Fall spricht man von innerem Karst, endokarstischem oder hypogenem Relief und im zweiten Fall von externem Karst, exokarstischem oder epigenem Relief.

Abbildung 2. Karstrelief in Covadonga, Asturien, Spanien. Quelle: Frau Cristina Lima Bazán über https://www.flickr.com/photos/[email protected] / 27435235767

-Interne Karst- oder endokarstische Linderung

Die unterirdischen Wasserströme, die in kohlenstoffhaltigen Gesteinsbetten zirkulieren, graben durch die von uns erwähnten Auflösungsprozesse innere Bahnen innerhalb der großen Gesteine..

Abhängig von den Eigenschaften der Scheuer entstehen unterschiedliche Formen des inneren Karstreliefs.

Trockene Höhlen

Trockene Höhlen entstehen, wenn innere Wasserströmungen diese Kanäle verlassen, die sich durch die Felsen gegraben haben..

Galerien

Die einfachste Art, in einer Höhle vom Wasser gegraben zu werden, ist die Galerie. Die Galerien können erweitert werden, um "Gewölbe" zu bilden, oder sie können verengt werden und "Korridore" und "Tunnel" bilden. Sie können auch "verzweigte Tunnel" und Wasseraufstiege bilden, die "Siphons" genannt werden..

Stalaktiten, Stalagmiten und Säulen

Während der Zeit, in der das Wasser gerade seinen Lauf in einem Felsen verlassen hat, bleiben die verbleibenden Galerien mit einem hohen Grad an Feuchtigkeit zurück und geben Wassertropfen mit gelöstem Calciumcarbonat ab..

Wenn das Wasser verdunstet, fällt das Carbonat in einen festen Zustand aus und es erscheinen Formationen, die aus dem Boden wachsen und als "Stalagmiten" bezeichnet werden, und andere Formationen, die an der Decke der Höhle hängen und als "Stalaktiten" bezeichnet werden..

Wenn ein Stalaktit und ein Stalagmit im selben Raum zusammenfallen und sich vereinigen, wird innerhalb der Höhlen eine "Säule" gebildet..

Kanonen

Wenn das Dach der Höhlen zusammenbricht und zusammenbricht, bilden sich "Canyons". So entstehen sehr tiefe Schnitte und senkrechte Wände, in denen Oberflächenflüsse zirkulieren können..

-Äußerer Karst, exokarstisches oder epigenes Relief

Die Auflösung von Kalkstein durch Wasser kann das Gestein auf seiner Oberfläche durchdringen und Hohlräume oder Hohlräume unterschiedlicher Größe bilden. Diese Hohlräume können einen Durchmesser von einigen Millimetern haben, große Hohlräume von mehreren Metern Durchmesser oder röhrenförmige Kanäle, die als "Lapiaces" bezeichnet werden..

Wenn sich ein Lapiaz ausreichend entwickelt und eine Depression erzeugt, erscheinen andere Karstlandformen, die als "Dolinen", "Uvalas" und "Poljes" bezeichnet werden..

Dolinas

Das Sinkloch ist eine Vertiefung mit einer kreisförmigen oder elliptischen Basis, deren Größe kann mehrere hundert Meter erreichen.

Häufig sammelt sich Wasser in den Dolinen an, das durch Auflösen der Carbonate eine trichterförmige Spüle gräbt.

Trauben

Wenn mehrere Dolinen wachsen und sich zu einer großen Vertiefung verbinden, bildet sich eine "Traube".

Poljés

Wenn eine große Vertiefung mit flachem Boden und Abmessungen in Kilometern gebildet wird, spricht man von einem "Poljé"..

Ein Poljé ist theoretisch eine immense Traube, und innerhalb des Poljé gibt es die kleinsten Karstformen: Uvalas und Dolinen..

In den Poljés bildet sich ein Netz von Wasserkanälen mit einer Senke, die ins Grundwasser mündet.

Abbildung 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Beachten Sie die Personen auf der linken Seite des Bildes als Größenreferenz). Quelle: MatWr [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] von Wikimedia Commons

Karstformationen als Lebenszonen

In Karstformationen gibt es intergranulare Räume, Poren, Gelenke, Brüche, Risse und Kanäle, deren Oberflächen von Mikroorganismen besiedelt werden können.

Fotozonen in Karstformationen

In diesen Oberflächen der Karstreliefs werden je nach Durchdringung und Intensität des Lichts drei photische Zonen erzeugt. Diese Zonen sind:

  • Eingangsbereich: Dieser Bereich ist einer Sonneneinstrahlung mit einem täglichen Tag-Nacht-Beleuchtungszyklus ausgesetzt.
  • Dämmerungszone: Zwischenphotische Zone.
  • Dunkle Zone: Bereich, in den kein Licht eindringt.

Fauna und Anpassungen in der photischen Zone

Die verschiedenen Lebensformen und ihre Anpassungsmechanismen stehen in direktem Zusammenhang mit den Bedingungen dieser photischen Zonen.

Die Eintritts- und Dämmerungszonen haben tolerierbare Bedingungen für eine Vielzahl von Organismen, von Insekten bis zu Wirbeltieren..

Die dunkle Zone bietet stabilere Bedingungen als die oberflächlichen Zonen. Zum Beispiel wird es nicht durch die Turbulenzen der Winde beeinflusst und hält das ganze Jahr über eine praktisch konstante Temperatur aufrecht. Diese Bedingungen sind jedoch aufgrund des Fehlens von Licht und der Unmöglichkeit der Photosynthese extremer..

Aus diesen Gründen gelten tiefe Karstgebiete als nährstoffarm (oligotrop), da ihnen photosynthetische Primärproduzenten fehlen..

Andere Randbedingungen in Karstformationen

Neben der Abwesenheit von Licht in endokarstischen Umgebungen gibt es in Karstformationen andere einschränkende Bedingungen für die Entwicklung von Lebensformen.

In einigen Umgebungen mit hydrologischen Verbindungen zur Oberfläche kann es zu Überschwemmungen kommen. Wüstenhöhlen können lange Dürreperioden erleben und vulkanische Röhrensysteme können eine erneute vulkanische Aktivität erfahren.

In inneren Kavernen oder endogenen Formationen können auch verschiedene lebensbedrohliche Zustände auftreten, wie z. B. toxische Konzentrationen anorganischer Verbindungen; Schwefel, Schwermetalle, extreme Säure oder Alkalität, tödliche Gase oder Radioaktivität.

Mikroorganismen endokarstischer Gebiete

Unter den Mikroorganismen, die endokarstische Formationen bewohnen, können Bakterien, Archaeen, Pilze und auch Viren erwähnt werden. Diese Gruppen von Mikroorganismen weisen nicht die Vielfalt auf, die sie in Oberflächenlebensräumen zeigen.

Viele geologische Prozesse wie Eisen- und Schwefeloxidation, Ammonifikation, Nitrifikation, Denitrifikation, anaerobe Schwefeloxidation, Sulfatreduktion (SO)4zwei-), Methancyclisierung (Bildung von cyclischen Kohlenwasserstoffverbindungen aus Methan CH4) werden unter anderem durch Mikroorganismen vermittelt.

Als Beispiele für diese Mikroorganismen können wir anführen:

  • Leptothrix sp., die Eisenniederschläge in den Borra-Höhlen (Indien) bewirkt.
  • Bacillus pumilis isoliert aus Sahastradhara-Höhlen (Indien), vermittelt Calciumcarbonat-Ausfällung und Calcitkristallbildung.
  • Schwefeloxidierende filamentöse Bakterien Thiothrix sp., gefunden in der Lower Kane Höhle, Wyomming (USA).

Mikroorganismen der exokarstischen Zonen

Einige Exokarstformationen enthalten Deltaproteobakterien spp., Säurebakterien spp., Nitrospira spp. Y. Proteobakterien spp.

In den hypogenen oder endokarstischen Formationen finden sich Arten der Gattungen: Epsilonproteobakterien, Ganmaproteobakterien, Betaproteobakterien, Actinobakterien, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium Y. Firmicutes, unter anderen.

Landschaften von Karstformationen in Spanien

  • Der Las Loras Park, der zum UNESCO-Weltgeopark erklärt wurde, befindet sich im nördlichen Teil von Castilla y León.
  • Papellona-Höhle, Barcelona.
  • Ardales Höhle, Malaga.
  • Santimamiñe Höhle, leeres Land.
  • Covalanas-Höhle, Kantabrien.
  • Höhlen von La Haza, Kantabrien.
  • Miera-Tal, Kantabrien.
  • Sierra de Grazalema, Cádiz.
  • Tito Bustillo Höhle, Ribadesella, Asturien.
  • Torcal de Antequera, Malaga.
  • Cerro del Hierro, Sevilla.
  • Macizo de Cabra, Subbética Cordobesa.
  • Naturpark Sierra de Cazorla, Jaén.
  • Anaga Berge, Teneriffa.
  • Massiv von Larra, Navarra.
  • Rudrón-Tal, Burgos.
  • Ordesa Nationalpark, Huesca.
  • Sierra de Tramontana, Mallorca.
  • Steinkloster, Saragossa.
  • Verzauberte Stadt, Cuenca.

Landschaften von Karstformationen in Lateinamerika

  • Seen von Montebello, Chiapas, Mexiko.
  • El Zacatón, Mexiko.
  • Dolinas von Chiapas, Mexiko.
  • Cenoten von Quintana Roo, Mexiko.
  • Cacahuamilpa-Höhlen, Mexiko.
  • Tempisque, Costa Rica.
  • Roraima Sur Höhle, Venezuela.
  • Charles Brewer Cave, Chimantá, Venezuela.
  • La Danta System, Kolumbien.
  • Gruta da Caridade, Brasilien.
  • Cueva de los Tayos, Ecuador.
  • Cura Knife System, Argentinien.
  • Muttergottes Insel, Chile.
  • Gründung von El Loa, Chile.
  • Küstengebiet der Cordillera de Tarapacá, Chile.
  • Cutervo-Formation, Peru.
  • Pucará-Formation, Peru.
  • Umajalanta-Höhle, Bolivien.
  • Polanco-Formation, Uruguay.
  • Vallemí, Paraguay.

Verweise

  1. Barton, H.A. und Northup, D.E. (2007). Geomikrobiologie in Höhlenumgebungen: vergangene, aktuelle und zukünftige Perspektiven. Zeitschrift für Höhlen- und Karststudien. 67: 27 & ndash; 38.
  2. Culver, D.C. und Pipan, T. (2009). Die Biologie von Höhlen und anderen unterirdischen Lebensräumen. Oxford, Großbritannien: Oxford University Press.
  3. Engel, A.S. (2007). Zur Artenvielfalt sulfidischer Karstlebensräume. Zeitschrift für Höhlen- und Karststudien. 69: 187 & ndash; 206.
  4. Krajic, K. (2004). Höhlenbiologen graben vergrabene Schätze aus. Wissenschaft. 293: 2.378-2.381.
  5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. und Wang, k. (2018). Reaktionen der Bodenmikrobengemeinschaft auf den Anbau von Futtergras in degradierten Karstböden. Bodendegradation und -entwicklung. 29: 4,262-4,270.
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  7. Northup, D.E. und Lavoie, K. (2001). Geomikrobiologie von Höhlen: Ein Rückblick. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.

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