KARST: CÁC QUÁ TRÌNH PHONG HÓA VÀ CẢNH QUAN - MÔI TRƯỜNG - 2026

Các núi đá vôi , đá vôi hoặc đá vôi nhẹ nhõm, là một hình thức của địa hình có nguồn gốc là do thời tiết quá trình bằng cách hòa tan đá hòa tan đá vôi, dolomit và thạch cao. Những bức phù điêu này được đặc trưng bởi trình bày một hệ thống thoát nước ngầm với các hang động và cống rãnh.

Từ karst xuất phát từ tiếng Đức Karst, một từ dùng để chỉ khu vực Carso của Ý-Slovenia, nơi có rất nhiều địa hình karst. Học viện Hoàng gia Tây Ban Nha đã chấp thuận việc sử dụng cả hai từ "karst" và "karst", với nghĩa tương đương.

Hình 1. Núi Anaga, Tenerife, quần đảo Canary, Tây Ban Nha. Nguồn: Jan Kraus qua flickr.com/photos/johny

Đá vôi là loại đá trầm tích chủ yếu bao gồm:

• Canxit (canxi cacbonat, CaCO ₃ ).
• Magnesit (magie cacbonat, MgCO ₃ ).
• Các khoáng chất với số lượng nhỏ làm thay đổi màu sắc và mức độ nén của đá, chẳng hạn như đất sét (tập hợp các silicat nhôm ngậm nước), hematit (khoáng oxit sắt Fe ₂ O ₃ ), thạch anh (khoáng silic oxit SiO ₂ ) và siderit (khoáng sắt cacbonat FeCO ₃ ).

Dolomit là một loại đá trầm tích được tạo thành từ khoáng chất dolomit, là cacbonat kép của canxi và magiê CaMg (CO ₃ ) ₂ .

Thạch cao là một loại đá bao gồm canxi sunfat ngậm nước ( CaSO ₄ .2H ₂ O), có thể chứa một lượng nhỏ cacbonat, đất sét, oxit, clorua, silica và anhydrit (CaSO ₄ ).

Các quá trình phong hóa karst

Các quá trình hóa học hình thành karst về cơ bản bao gồm các phản ứng sau:

• Hòa tan carbon dioxide (CO ₂ ) trong nước:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Sự phân ly của axit cacbonic (H ₂ CO ₃ ) trong nước:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Sự hòa tan canxi cacbonat (CaCO ₃ ) bằng cách tấn công axit:

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

• Với tổng phản ứng thu được:

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

• Hoạt động của nước có ga có tính axit nhẹ, tạo ra sự phân ly của dolomit và sự góp phần tiếp theo của các muối cacbonat:

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

Các yếu tố cần thiết cho sự xuất hiện của quá trình giảm karst:

• Sự tồn tại của một ma trận đá vôi.
• Sự hiện diện dồi dào của nước.
• Nồng độ CO _{2 đáng kể} trong nước; nồng độ này tăng khi áp suất cao và nhiệt độ thấp.
• Các nguồn sinh học của CO ₂ . Sự hiện diện của vi sinh vật, tạo ra CO ₂ thông qua quá trình hô hấp.
• Đủ thời gian cho tác động của nước trên đá.

Cơ chế hòa tan đá chủ:

• Tác dụng của dung dịch nước axit sunfuric (H ₂ SO ₄ ).
• Núi lửa, nơi dung nham chảy tạo thành các hang động hoặc đường hầm hình ống.
• Tác động ăn mòn vật lý của nước biển tạo ra các hang động biển hoặc ven biển do tác động của sóng và sự phá hoại của các vách đá.
• Các hang động ven biển được hình thành do tác động hóa học của nước biển, với sự hòa tan liên tục của đá chủ.

Địa mạo của phù điêu karst

Phù điêu karst có thể hình thành bên trong hoặc bên ngoài tảng đá chủ. Trong trường hợp đầu tiên, nó được gọi là giảm karst bên trong, giảm nội tiết hoặc giảm sinh, và trong trường hợp thứ hai là giảm karst bên ngoài, đào thải hoặc biểu sinh.

Hình 2. Phù điêu karst ở Covadonga, Asturias, Tây Ban Nha. Nguồn: Mª Cristina Lima Bazán qua https://www.flickr.com/photos//27435235767

-Kiểm trợ karst nội địa hoặc nội sẹo

Các dòng nước ngầm lưu thông trong các lớp đá cacbon, đang đào sâu các mạch bên trong các tảng đá lớn, thông qua các quá trình hòa tan mà chúng tôi đã đề cập.

Tùy thuộc vào đặc điểm của lớp xói mòn, các hình thức khác nhau của sự phù trợ karst bên trong bắt nguồn.

Hang động khô

Các hang động khô được hình thành khi các dòng nước bên trong rời khỏi những con kênh này đã khoét sâu qua đá.

Phòng trưng bày

Cách đơn giản nhất để được đào bởi nước bên trong hang động là phòng trưng bày. Các phòng trưng bày có thể được mở rộng để tạo thành “hầm” hoặc chúng có thể thu hẹp lại và tạo thành “hành lang” và “đường hầm”. “Đường hầm nhánh” và nước dâng được gọi là “xi phông” cũng có thể được hình thành.

Nhũ đá, măng đá và cột

Trong khoảng thời gian nước vừa rời khỏi dòng chảy bên trong một tảng đá, các phòng trưng bày còn lại sẽ có độ ẩm cao, tiết ra các giọt nước với canxi cacbonat hòa tan.

Khi nước bốc hơi, cacbonat kết tủa thành trạng thái rắn và hình thành mọc lên từ mặt đất được gọi là "măng đá", và các thành tạo khác mọc treo trên trần hang được gọi là "thạch nhũ".

Khi thạch nhũ và thạch nhũ gặp nhau trong cùng một không gian, thống nhất với nhau, một "cột" được hình thành trong các hang động.

Đại bác

Khi mái của các hang động sụp xuống và sụp đổ, các "hẻm núi" được hình thành. Do đó, các vết cắt rất sâu và các bức tường thẳng đứng xuất hiện nơi các dòng sông trên bề mặt có thể chảy qua.

- Giảm karst bên ngoài, đào thải hoặc biểu sinh

Sự hòa tan của đá vôi bởi nước có thể xuyên qua đá trên bề mặt của nó và tạo thành các khoảng trống hoặc hốc có kích thước khác nhau. Các hốc này có thể có đường kính vài mm, các hốc lớn có đường kính vài mét hoặc các rãnh hình ống được gọi là "lapiaces".

Khi một vòng tròn phát triển đầy đủ và tạo ra một chỗ lõm, các dạng địa hình karst khác xuất hiện được gọi là "hố sụt", "uvalas" và "poljes".

Dolinas

Hố chìm là một chỗ trũng có đáy hình tròn hoặc hình elip , kích thước có thể lên tới vài trăm mét.

Thông thường, trong các hố sụt, nước tích tụ bằng cách hòa tan cacbonat tạo ra một bồn rửa có hình dạng như một cái phễu.

Nho

Khi một số hố sụt lớn lên và tham gia vào một chỗ lõm lớn, một "quả nho" được hình thành.

Poljés

Khi một vùng lõm lớn có đáy bằng phẳng và kích thước tính bằng km được hình thành, nó được gọi là "poljé".

Về lý thuyết, poljé là một quả nho lớn, và bên trong poljé có các dạng karst nhỏ nhất: uvalas và hố sụt.

Ở Poljés, một mạng lưới các kênh dẫn nước được hình thành với một bồn rửa đổ vào mạch nước ngầm.

Hình 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Quan sát những người ở phía bên trái của hình ảnh để tham khảo kích thước). Nguồn: MatWr, từ Wikimedia Commons

Karst hình thành như vùng sự sống

Trong các thành tạo karst có các khoảng không gian giữa các hạt, các lỗ rỗng, các khớp nối, các vết đứt gãy, khe nứt và các ống dẫn mà bề mặt của chúng có thể bị vi sinh vật xâm chiếm.

Các đới quang trong thành tạo karst

Trong các bề mặt này của phù điêu karst, ba vùng âm được tạo ra tùy thuộc vào độ xuyên thấu và cường độ của ánh sáng. Các khu vực này là:

• Khu vực cổng vào : khu vực này được chiếu xạ bằng năng lượng mặt trời với chu kỳ chiếu sáng ngày đêm.
• Vùng chạng vạng : vùng âm trung gian.
• Vùng tối : vùng mà ánh sáng không xuyên qua.

Hệ động vật và sự thích nghi trong vùng âm

Các dạng sống khác nhau và cơ chế thích nghi của chúng có tương quan trực tiếp với điều kiện của các vùng phát âm này.

Các khu vực nhập cảnh và hoàng hôn có điều kiện có thể chịu đựng được cho nhiều loại sinh vật, từ côn trùng đến động vật có xương sống.

Vùng tối thể hiện các điều kiện ổn định hơn các vùng bề mặt. Ví dụ, nó không bị ảnh hưởng bởi nhiễu động gió và duy trì nhiệt độ thực tế không đổi trong suốt cả năm, nhưng những điều kiện này khắc nghiệt hơn do không có ánh sáng và không thể quang hợp.

Vì những lý do này, các khu vực karst sâu được coi là nghèo chất dinh dưỡng (oligotrophic), vì chúng thiếu các nhà sản xuất sơ cấp quang hợp.

Các điều kiện hạn chế khác trong thành tạo karst

Ngoài việc thiếu ánh sáng trong môi trường nội sinh, trong các thành tạo karst còn có những điều kiện hạn chế khác đối với sự phát triển của các dạng sống.

Một số môi trường có kết nối thủy văn với bề mặt có thể bị ngập lụt; các hang động sa mạc có thể trải qua thời gian dài hạn hán và hệ thống hình ống núi lửa có thể trải qua hoạt động núi lửa mới.

Trong các hang động bên trong hoặc các thành tạo nội sinh, một loạt các điều kiện đe dọa tính mạng cũng có thể xảy ra, chẳng hạn như nồng độ độc hại của các hợp chất vô cơ; lưu huỳnh, kim loại nặng, độ axit hoặc kiềm cực cao, khí gây chết người hoặc phóng xạ.

Vi sinh vật của vùng nội phân tử

Trong số các vi sinh vật cư trú trong quá trình hình thành nội bào tử, chúng ta có thể kể đến vi khuẩn, vi khuẩn cổ, nấm và có cả vi rút. Các nhóm vi sinh vật này không thể hiện sự đa dạng mà chúng thể hiện trong môi trường sống trên bề mặt.

Nhiều quá trình địa chất như oxy hóa sắt và lưu huỳnh, ammo hóa, nitrat hóa, khử nitơ, oxy hóa lưu huỳnh kỵ khí, khử sunfat (SO ₄ ^2- ), chu trình metan (hình thành các hợp chất hydrocacbon mạch vòng từ metan CH ₄ ), trong số một số khác do vi sinh vật qua trung gian.

Ví dụ về những vi sinh vật này, chúng tôi có thể trích dẫn:

• Leptothrix sp., Có tác dụng kết tủa sắt trong các hang động Borra (Ấn Độ).
• Bacillus pumilis phân lập từ các hang động Sahastradhara (Ấn Độ), làm trung gian cho quá trình kết tủa canxi cacbonat và hình thành tinh thể canxit.
• Vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh dạng sợi Thiothrix sp., Được tìm thấy ở hang Lower Kane, Wyomming (Mỹ).

Các vi sinh vật của vùng đào thải

Một số thành tạo exokarst chứa vi khuẩn deltaproteobacteria spp. , Vi khuẩn Acidobacteria spp., Nitrospira spp. và vi khuẩn proteobacteria spp.

Các loài thuộc các chi: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium, và Firmicutes, trong số những loài khác, có thể được tìm thấy ở dạng ít sinh hoặc endokarst.

Cảnh quan của các thành tạo karst ở Tây Ban Nha

• Công viên Las Loras, được UNESCO công nhận là Công viên địa chất thế giới, nằm ở phía bắc của Castilla y León.
• Hang động Papellona, ​​Barcelona.
• Động Ardales, Malaga.
• Động Santimamiñe, Nước trống.
• Hang động Covalanas, Cantabria.
• Hang động La Haza, Cantabria.
• Thung lũng Miera, Cantabria.
• Sierra de Grazalema, Cádiz.
• Hang động Tito Bustillo, Ribadesella, Asturias.
• Torcal de Antequera, Malaga.
• Cerro del Hierro, Seville.
• Massif de Cabra, Subbética Cordobesa.
• Công viên Tự nhiên Sierra de Cazorla, Jaén.
• Dãy núi Anaga, Tenerife.
• Khối núi Larra, Navarra.
• Thung lũng Rudrón, Burgos.
• Vườn quốc gia Ordesa, Huesca.
• Sierra de Tramontana, Mallorca.
• Tu viện Piedra, Zaragoza.
• Thành phố bị mê hoặc, Cuenca.

Cảnh quan của các thành tạo karst ở Mỹ Latinh

• Hồ Montebello, Chiapas, Mexico.
• El Zacatón, Mexico.
• Dolinas de Chiapas, Mexico.
• Cenotes của Quintana Roo, Mexico.
• Cacahuamilpa Grottoes, Mexico.
• Tempisque, Costa Rica.
• Hang động Roraima Sur, Venezuela.
• Hang động Charles Brewer, Chimantá, Venezuela.
• Hệ thống La Danta, Colombia.
• Gruta da Caridade, Brazil.
• Cueva de los Tayos, Ecuador.
• Hệ thống dao Cura, Argentina.
• Đảo Madre de Dios, Chile.
• Sự hình thành El Loa, Chile.
• Khu vực ven biển Cordillera de Tarapacá, Chile.
• Hệ tầng Cutervo, Peru.
• Hệ tầng Pucará, Peru.
• Hang động Umajalanta, Bolivia.
• Hệ tầng Polanco, Uruguay.
• Vallemí, Paraguay.

Người giới thiệu

1. Barton, HA và Northup, DE (2007). Địa chất vi sinh vật trong môi trường hang động: viễn cảnh quá khứ, hiện tại và tương lai. Tạp chí Nghiên cứu Hang động và Karst. 67: 27-38.
2. Culver, DC và Pipan, T. (2009). Sinh học của các hang động và các môi trường sống dưới lòng đất khác. Oxford, Vương quốc Anh: Nhà xuất bản Đại học Oxford.
3. Engel, AS (2007). Về sự đa dạng sinh học của sinh cảnh karst sulfidic. Tạp chí Nghiên cứu Hang động và Karst. 69: 187-206.
4. Krajic, K. (2004). Các nhà sinh vật học hang động khai quật kho báu bị chôn vùi. Khoa học. 293: 2,378-2,381.
5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. và Wang, k. (2018). Các phản ứng của cộng đồng vi sinh vật trong đất đối với việc trồng cỏ làm thức ăn gia súc trên đất đá vôi bạc màu. Suy thoái và phát triển đất. 29: 4,262-4,270.
6. doi: 10.1002 / ldr.3188
7. Northup, DE và Lavoie, K. (2001). Địa chất vi sinh vật học của hang động: Một đánh giá. Tạp chí Geomicrobiology. 18: 199-222.