كارست: عمليات التجوية والمناظر الطبيعية - بيئة - 2025

و الكارستية ، الكارستية أو الكارستية الإغاثة، هو شكل من أشكال التضاريس الذين أصلهم يرجع إلى التجوية العمليات عن طريق إذابة الصخور القابلة للذوبان الحجر الجيري، الدولوميت والجبس. تتميز هذه النقوش بتقديم نظام صرف تحت الأرض مع الكهوف والمصارف.

تأتي كلمة كارست من الكلمة الألمانية كارست ، وهو المصطلح المستخدم للإشارة إلى منطقة كارسو الإيطالية السلوفينية ، حيث تكثر التضاريس الكارستية. وافقت الأكاديمية الملكية الإسبانية على استخدام كل من الكلمتين "karst" و "karst" ، بمعنى مماثل.

الشكل 1. جبال أناجا ، تينيريفي ، جزر الكناري ، إسبانيا. المصدر: جان كراوس عبر flickr.com/photos/johny

صخور الحجر الجيري هي صخور رسوبية تتكون أساسًا من:

• كالسيت (كربونات الكالسيوم ، كربونات الكالسيوم ₃).
• المغنسيت (كربونات المغنيسيوم ، MgCO ₃).
• المعادن بكميات صغيرة التي تعدل لون ودرجة انضغاط الصخور ، مثل الطين (تجمعات من سيليكات الألومنيوم المميهة) ، الهيماتيت (معدن أكسيد الحديد Fe ₂ O ₃) ، الكوارتز (معدن أكسيد السيليكون SiO ₂) والسيدريت (معدن كربونات الحديد FeCO ₃).

الدولوميت عبارة عن صخرة رسوبية تتكون من الدولوميت المعدني ، وهو عبارة عن كربونات مزدوجة من الكالسيوم والمغنيسيوم CaMg (CO ₃) ₂.

الجبس هو صخرة تتألف من كبريتات الكالسيوم المائية (كاسو ₄.2H ₂ O)، والتي قد تحتوي على كميات صغيرة من الكربونات والطين، وأكاسيد والكلوريدات، والسليكا والأنهيدريت (كاسو ₄).

عمليات التجوية الكارستية

تتضمن العمليات الكيميائية لتكوين الكارست بشكل أساسي التفاعلات التالية:

• إذابة ثاني أكسيد الكربون (CO ₂) في الماء:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• تفكك حمض الكربونيك (H ₂ CO ₃) في الماء:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• حل كربونات الكالسيوم (كربونات الكالسيوم ₃) من خلال الهجوم بالحمض:

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

• مع رد فعل إجمالي ناتج:

CO ₂ + H ₂ O + كربونات الكالسيوم ₃ → 2HCO ₃ ^- + كا ²⁺

• عمل المياه الغازية الحمضية قليلاً ، مما ينتج عنه تفكك الدولوميت والمساهمة اللاحقة للكربونات:

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

العوامل اللازمة لظهور الإغاثة الكارستية:

• وجود مصفوفة من الحجر الجيري.
• الوجود الغزير للماء.
• و ملموس CO ₂ تركيز في الماء. يزداد هذا التركيز مع الضغوط العالية ودرجات الحرارة المنخفضة.
• مصادر الاحيائية من CO ₂. وجود الكائنات الحية الدقيقة، والتي تنتج CO ₂ من خلال عملية التنفس.
• ما يكفي من الوقت لعمل الماء على الصخر.

آليات حل الصخور المضيفة:

• عمل المحاليل المائية لحمض الكبريتيك (H ₂ SO ₄).
• البراكين ، حيث تشكل تدفقات الحمم البركانية الكهوف أو الأنفاق الأنبوبية.
• التأثير الفيزيائي للتآكل لمياه البحر التي تنتج الكهوف البحرية أو الساحلية ، بسبب تأثير الأمواج وتقويض المنحدرات.
• تشكلت الكهوف الساحلية بفعل التأثير الكيميائي لمياه البحر ، مع الذوبان المستمر للصخور المضيفة.

جيومورفولوجيا النقوش الكارستية

يمكن أن يتكون التضاريس الكارستية داخل أو خارج صخرة مضيفة. في الحالة الأولى يطلق عليه الكارستية الداخلية ، أو الكارستية الداخلية أو التخفيف الناقص ، وفي الحالة الثانية الخارجية الكارستية أو الخارجية أو اللاجينية.

الشكل 2. الإغاثة الكارستية في كوفادونجا ، أستورياس ، إسبانيا. المصدر: Mª Cristina Lima Bazán عبر

-إغاثة الكارستية الداخلية أو الداخلية

تيارات المياه الجوفية التي تدور داخل طبقات الصخور الكربونية ، تقوم بحفر مجاري داخلية داخل الصخور الكبيرة ، من خلال عمليات الذوبان التي ذكرناها.

اعتمادًا على خصائص النظف ، تنشأ أشكال مختلفة من الإغاثة الكارستية الداخلية.

الكهوف الجافة

تتشكل الكهوف الجافة عندما تترك تيارات المياه الداخلية هذه القنوات التي نحتت عبر الصخور.

صالات العرض

إن أبسط طريقة للحفر بالمياه داخل الكهف هي المعرض. يمكن توسيع الأروقة لتشكل "أقبية" أو يمكن تضييقها وتشكيل "ممرات" و "أنفاق" ، كما يمكن تشكيل "أنفاق متفرعة" ويرتعات مائية تسمى "شفاطات".

الهوابط والصواعد والأعمدة

خلال الفترة التي يغادر فيها الماء مجراه داخل صخرة ، تترك الأروقة المتبقية درجة عالية من الرطوبة ، مما يؤدي إلى نضح قطرات الماء مع كربونات الكالسيوم المذابة.

عندما يتبخر الماء ، تترسب الكربونات في حالة صلبة وتظهر التكوينات التي تنمو من الأرض تسمى "الصواعد" ، وتنمو التكوينات الأخرى متدلية من سقف الكهف ، تسمى "الهوابط".

عندما يلتقي الهوابط والصواعد في نفس المكان ، يتحدان ، يتشكل "عمود" داخل الكهوف.

مدافع

عندما ينهار سقف الكهوف وينهار ، تتشكل "الأخاديد". وبالتالي ، تظهر جروح عميقة جدًا وجدران عمودية حيث يمكن أن تتدفق الأنهار السطحية.

- الإغاثة الخارجية الكارستية أو الخارجية أو اللاجينية

قد يؤدي انحلال الحجر الجيري عن طريق الماء إلى اختراق الصخور على سطحه وتشكيل فراغات أو تجاويف بأحجام مختلفة. يمكن أن تكون هذه التجاويف بقطر بضعة ملليمترات ، أو تجاويف كبيرة يبلغ قطرها عدة أمتار أو قنوات أنبوبية تسمى "الحويصلات".

عندما يتطور لابياز بشكل كافٍ ويولد اكتئابًا ، تظهر أشكال كارستية أخرى تسمى "المجاري" و "أوفالاس" و "بولجيس".

دوليناس

المجرى عبارة عن منخفض ذو قاعدة دائرية أو بيضاوية ، يمكن أن يصل حجمها إلى عدة مئات من الأمتار.

في كثير من الأحيان ، يتراكم الماء في المجاري المائية عن طريق إذابة الكربونات ويحفر حوضًا على شكل قمع.

العنب

عندما تنمو العديد من المجاري وتنضم إلى منخفض كبير ، يتشكل "عنب".

Poljés

عندما يتشكل منخفض كبير ذو قاع مسطح وأبعاده بالكيلومترات ، يطلق عليه اسم "poljé".

تعتبر poljé من الناحية النظرية عنبًا ضخمًا ، وفي داخل poljé توجد أصغر أشكال كارستية: uvalas و المجاري.

في Poljés ، تتشكل شبكة من القنوات المائية مع حوض يفرغ في المياه الجوفية.

الشكل 3. كويفا ديل فانتازما ، أبرادا تيبوي ، فنزويلا. (لاحظ الأشخاص على الجانب الأيسر من الصورة كمرجع للحجم). المصدر: MatWr ، من ويكيميديا ​​كومنز

التكوينات الكارستية كمناطق الحياة

توجد في التكوينات الكارستية فراغات بين الخلايا ، ومسام ، ومفاصل ، وكسور ، وشقوق ، وقنوات ، يمكن أن تستعمر الكائنات الدقيقة أسطحها.

المناطق الضوئية في التكوينات الكارستية

في هذه الأسطح من النقوش الكارستية ، يتم إنشاء ثلاث مناطق ضوئية اعتمادًا على اختراق الضوء وشدته. هذه المناطق هي:

• منطقة المدخل: تتعرض هذه المنطقة للإشعاع الشمسي بدورة إضاءة يومية ليلاً ونهاراً.
• منطقة الشفق: منطقة ضوئية وسيطة.
• المنطقة المظلمة: منطقة لا يخترق الضوء فيها.

الحيوانات والتكيفات في المنطقة الضوئية

ترتبط الأشكال المختلفة للحياة وآليات تكيفها ارتباطًا مباشرًا بظروف هذه المناطق الضوئية.

تتميز مناطق الدخول والشفق بظروف مقبولة لمجموعة متنوعة من الكائنات الحية ، من الحشرات إلى الفقاريات.

تقدم المنطقة المظلمة ظروفًا أكثر استقرارًا من المناطق السطحية. على سبيل المثال ، لا يتأثر باضطراب الرياح ويحافظ على درجة حرارة ثابتة عمليًا على مدار العام ، ولكن هذه الظروف أكثر تطرفًا بسبب غياب الضوء واستحالة التمثيل الضوئي.

لهذه الأسباب ، تعتبر المناطق الكارستية العميقة فقيرة بالمغذيات (قليلة التغذية) ، لأنها تفتقر إلى المنتجين الأوليين في مجال التمثيل الضوئي.

شروط أخرى مقيدة في التكوينات الكارستية

بالإضافة إلى غياب الضوء في البيئات الكارستية ، توجد في التكوينات الكارستية شروط أخرى مقيدة لتطوير أشكال الحياة.

قد تعاني بعض البيئات التي لها وصلات هيدرولوجية بالسطح من الفيضانات ؛ يمكن أن تشهد الكهوف الصحراوية فترات طويلة من الجفاف ويمكن أن تشهد الأنظمة الأنبوبية البركانية نشاطًا بركانيًا متجددًا.

في الكهوف الداخلية أو التكوينات الذاتية ، يمكن أن تحدث مجموعة متنوعة من الظروف التي تهدد الحياة ، مثل التركيزات السامة للمركبات غير العضوية ؛ الكبريت والمعادن الثقيلة والحموضة الشديدة أو القلوية والغازات المميتة أو النشاط الإشعاعي.

الكائنات الحية الدقيقة في المناطق الداخلية

من بين الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في تكوينات endocarstic ، يمكننا أن نذكر البكتيريا والعتائق والفطريات وهناك أيضًا فيروسات. هذه المجموعات من الكائنات الحية الدقيقة لا تمثل التنوع الذي تظهره في الموائل السطحية.

العديد من العمليات الجيولوجية مثل الحديد والكبريت الأكسدة، وتوليد الأمونيا، النترجة، نزع النتروجين، أكسدة الكبريت اللاهوائية، والحد من كبريتات (SO ₄ ^2-)، cyclization الميثان (تشكيل المركبات الهيدروكربونية الحلقية من غاز الميثان CH ₄)، وبين تتوسط الكائنات الحية الدقيقة البعض الآخر.

كأمثلة على هذه الكائنات الحية الدقيقة يمكننا الاستشهاد:

• Leptothrix sp. ، التي تؤثر على ترسيب الحديد في كهوف بورا (الهند).
• تم عزل Bacillus pumilis من كهوف Sahastradhara (الهند) ، مما أدى إلى ترسيب كربونات الكالسيوم وتكوين بلورات الكالسيت.
• البكتيريا الكبريتية المؤكسدة الخيطية Thiothrix sp. ، وجدت في كهف كين السفلي ، ويومينج (الولايات المتحدة الأمريكية).

الكائنات الحية الدقيقة في المناطق الخارجية

تحتوي بعض تكوينات exokarst على deltaproteobacteria spp. ، Acidobacteria spp. ، Nitrospira spp. والبروتيوبكتيريا النيابة.

الأنواع من الأجناس: Epsilonproteobacteriae و Ganmaproteobacteriae و Betaproteobacteriae و Actinobacteriae و Acidimicrobium و Thermoplasmae و Bacillus و Clostridium و Firmicutes ، من بين أمور أخرى ، يمكن العثور عليها في تكوينات hypogenic أو endokarst.

المناظر الطبيعية للتكوينات الكارستية في إسبانيا

• حديقة لاس لوراس ، التي صنفتها اليونسكو كمتنزه جيولوجي عالمي ، وتقع في الجزء الشمالي من قشتالة وليون.
• كهف بابيلونا ، برشلونة.
• كهف أرداليس ، ملقة.
• كهف سانتيمامين ، بلد فارغ.
• كهف كوفالاناس ، كانتابريا.
• كهوف لا هازا ، كانتابريا.
• وادي ميرا ، كانتابريا.
• سييرا دي جرازاليما ، قادس.
• كهف تيتو بوستيلو ، ريباديسيا ، أستورياس.
• Torcal de Antequera ، ملقة.
• سيرو ديل هييرو ، إشبيلية.
• ماسيف دي كابرا ، سوبيتيكا كوردوبيسا.
• منتزه سييرا دي كازورلا الطبيعي ، جيان.
• جبال أناجا ، تينيريفي.
• ماسيف لارا ، نافارا.
• وادي رودرون ، بورغوس.
• حديقة أورديسا الوطنية ، هويسكا.
• سييرا دي ترامونتانا ، مايوركا.
• دير بيدرا ، سرقسطة.
• مسحور سيتي ، كوينكا.

المناظر الطبيعية للتكوينات الكارستية في أمريكا اللاتينية

• بحيرات مونتيبيلو ، تشياباس ، المكسيك.
• الزاكاتون ، المكسيك.
• دوليناس دي تشياباس ، المكسيك.
• سينوتس كوينتانا رو ، المكسيك.
• كهوف كاكاهواميلبا ، المكسيك.
• تيمبيسك ، كوستاريكا.
• كهف رورايما سور ، فنزويلا.
• كهف تشارلز بروير ، شيمانتا ، فنزويلا.
• نظام لا دانتا ، كولومبيا.
• Gruta da Caridade ، البرازيل.
• كويفا دي لوس تايوس ، الإكوادور.
• نظام كورا نايف ، الأرجنتين.
• جزيرة مادري دي ديوس ، تشيلي.
• تشكيل إل لوا ، شيلي.
• المنطقة الساحلية من كورديليرا دي تاراباكا ، تشيلي.
• تشكيل Cutervo ، بيرو.
• تشكيل بوكارا ، بيرو.
• كهف اوماجالانتا ، بوليفيا.
• تشكيل بولانكو ، أوروغواي.
• فاليمي ، باراغواي.

المراجع

1. بارتون ، ها ونورثوب ، دي (2007). علم الأحياء الدقيقة في بيئات الكهوف: وجهات نظر الماضي والحاضر والمستقبل. مجلة دراسات الكهف والكارست. 67: 27-38.
2. كولفر ، دي سي و بيبان ، ت. (2009). بيولوجيا الكهوف والموائل الجوفية الأخرى. أكسفورد ، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة أكسفورد.
3. إنجل ، أس (2007). على التنوع البيولوجي لموائل الكارست الكبريتيكية. مجلة دراسات الكهف والكارست. 69: 187-206.
4. كراجيتش ، ك. (2004). اكتشف علماء الأحياء في الكهوف كنزًا مدفونًا. علم. 293: 2378-2381.
5. Li ، D. ، Liu ، J. ، Chen ، H. ، Zheng ، L. and Wang ، k. (2018). استجابات المجتمع الميكروبي للتربة لزراعة عشب الأعلاف في التربة الكارستية المتدهورة. تدهور الأراضي وتنميتها. 29: 4262 - 4270.
6. دوى: 10.1002 / ldr.3188
7. نورثوب ، دي ولافوي ، ك. (2001). علم الأحياء الدقيقة للكهوف: مراجعة. مجلة علم الأحياء الدقيقة. 18: 199-222.