Карст - Википедия - Karst

Для использования в других целях см. Карст (значения).
Шкоцянские пещеры, Словения
Глобальное распространение основных выходов карбонатных пород (в основном известняк, Кроме эвапориты )
В Подземная река Пуэрто-Принсеса, Филиппины

Карст это топография образуется в результате растворения растворимых горных пород, таких как известняк, доломит, и гипс. Для него характерны подземные дренажные системы с воронки и пещеры.[1] Это также было задокументировано для большего выветривание -устойчивые породы, такие как кварцит при подходящих условиях.[2] Подземный дренаж может ограничивать объем поверхностных вод, так как рек и озер практически отсутствуют. Однако в регионах, где растворенная коренная порода покрыта (возможно, обломками) или ограничена одним или несколькими наложенными друг на друга нерастворимыми пластами горной породы, характерные карстовые особенности могут возникать только на подземных уровнях и могут полностью отсутствовать над землей.

Изучение карста считается первостепенным в нефтяная геология потому что до 50% мирового запасы углеводородов размещены в пористых карстовых системах.[3]

Этимология

Английское слово карст был заимствован из немецкого Карст в конце 19 века,[4] который вошел в немецкий намного раньше.[5] Согласно одной интерпретации, этот термин происходит от немецкого названия ряда геологических, геоморфологических и гидрологических особенностей, обнаруженных в ассортимент из Динарские Альпы, протянувшаяся от северо-восточного угла Италия над городом Триест, через Балканский полуостров вдоль побережья восточного Адриатика к Косово и Северная Македония, где массив из Шарские горы начинается, а точнее, карстовая зона в самом северо-западном разрезе, описанная в ранних топографических исследованиях как плато, между Италией и Словения.

В местном Южнославянские языки, все варианты этого слова происходят от романизированного иллирийского основания (давая латинский: Carsus, Далматинский романс Carsus), позже метатезированный из реконструированного вида *корсъ в такие формы, как Словенский: крас[6] и Сербо-хорватский: крш, крас.[7][8][9][10] Языки, сохраняющие старую неметатезированную форму, включают Итальянский: Карсо, Немецкий: Карст, и албанский: Карсти; отсутствие метатезиса исключает заимствование из любого из южнославянских языков, в частности Словенский.[11][12] Словенское нарицательное существительное крас был впервые засвидетельствован в 18 веке, а форма прилагательного крашки в 16 веке.[13] Как существительное собственное, словенская форма Grast впервые засвидетельствован в 1177 году.[14]

В конечном счете, это слово средиземноморского происхождения. Было высказано предположение, что это слово может происходить от Протоиндоевропейский корень карра- 'Скала'.[15] Имя также может быть связано с ороним Кар (у) садиос орос цитируется Птолемей и, возможно, также на латынь Карусардиус.[13][14]

Ранние исследования

Карстовые известняки как скульптуры в Императорский дворец в Шэньяне, Шэньян, Китай

Иоганн Вайхард фон Вальвазор, пионер изучения карста в Словения и член Королевское общество улучшения естественных знаний, Лондон, ввел слово карст европейским ученым в 1689 г., описав феномен подземных потоков рек в своем отчете о Озеро Церкница.[16]

Йован Цвиджич значительно продвинул знания о карстовых регионах, так что он стал известен как «отец карстовой геоморфологии». В первую очередь обсуждаются карстовые регионы Балкан, публикация Цвиича 1893 г. Das Karstphänomen описывает формы рельефа, такие как каррен, долины и Poljes.[3] В публикации 1918 года Цвиджич предложил циклическая модель для карстового ландшафта.[3][17] Карст гидрология возникла как дисциплина в конце 1950-х - начале 1960-х годов во Франции. Раньше деятельность спелеологов называлась спелеологи, был отклонен как скорее спорт, чем наука, а это означает, что подполье карстовые пещеры и связанные с ними водотоки с научной точки зрения малоизучены.[18]

Химия

Долине в причина де Советер, Лозер, Франция

Развитие карста происходит всякий раз, когда кислый вода начинает разрушать поверхность коренная порода возле его трещин или плоскостей подстилки. В качестве основы (обычно известняк или доломит ) продолжает деградировать, его трещины имеют тенденцию к увеличению. Со временем эти трещины станут шире, и в конечном итоге под ними может начать формироваться какая-то дренажная система. Если эта подземная дренажная система действительно сформируется, это ускорит развитие карстовых образований в этом регионе, потому что больше воды сможет протекать через регион, придав ему большую эрозионную способность.[19]

Механизм растворения

В угольная кислота что вызывает карстовые особенности, образуется при прохождении дождя Атмосфера Земли подобрать углекислый газ (CO2), который растворяется в воде. Как только дождь достигнет земли, он может пройти почва которые могут обеспечить гораздо больше CO2 образовывать слабый раствор угольной кислоты, который растворяет карбонат кальция. Последовательность первичных реакций при растворении известняка следующая:

ЧАС2О+CO2→ЧАС2CO3
CaCO3+ЧАС2CO3→Ca2++2 HCO−
3
Река Ли, Гуйлинь, Китай

В особых и очень редких случаях, которые встречались в прошлом в Пещера Лечугилла в Нью-Мексико (а совсем недавно в Пещеры Фразасси в Италии), другие механизмы также могут играть роль. Окисление сульфиды ведущий к формированию серная кислота также может быть одним из факторов коррозии при образовании карста. Так как кислород (O2) -обогатые поверхностные воды проникают в глубокие бескислородные карстовые системы, они приносят кислород, который вступает в реакцию с сульфидом, присутствующим в системе (пирит или сероводород ) с образованием серной кислоты (H2ТАК4). Затем серная кислота вступает в реакцию с карбонатом кальция, вызывая повышенную эрозию известняковой формации. Эта цепь реакций является:

ЧАС2S+2 O2→ЧАС2ТАК4(окисление сульфидов)
ЧАС2ТАК4+2 ч2О→ТАК2−
4		+2 ч3О+(диссоциация серной кислоты)
CaCO3+2 ч3О+→Ca2++ЧАС2CO3+2 ч2О(растворение карбоната кальция)
Ca2++ТАК42-→CaSO4(образование сульфата кальция)
CaSO4+2 ч2О→CaSO4 · 2 H2О(формирование гипса)

Эта цепочка реакций образует гипс.[20]

Морфология

Рубакса туф подключи в Эфиопии
Тротуар из известняка в Dent de Crolles, Франция

Карстификация ландшафта может привести к появлению множества крупномасштабных или мелких деталей как на поверхности, так и под ней. На открытых поверхностях мелкие детали могут включать канавки для раствора (или рилленкаррен), рунели, известняковое покрытие (clints and grikes), собирательно называемые karren или lapiez. Особенности поверхности среднего размера могут включать: воронки или сеноты (закрытые бассейны), вертикальные стволы, неудача (воронки в форме перевернутой воронки), исчезающие потоки и вновь появляющиеся пружины. Крупномасштабные функции могут включать известняковые тротуары, Poljes, и карстовые долины. Зрелые карстовые ландшафты, где было удалено больше коренных пород, чем остатков, могут привести к карстовые башни, или стог сена / ящик для яиц пейзажи. Под поверхностью сложные подземные дренажные системы (такие как карстовые водоносные горизонты ) и обширный пещеры могут образовываться системы каверн.

Эрозия вдоль известняковых берегов, особенно в тропики, создает карстовый рельеф, который включает в себя острую поверхность макатеа над обычным досягаемостью моря и поднутрения, которые в основном являются результатом биологической активности или биоэрозия на или немного выше средний уровень моря. Некоторые из наиболее драматичных образований можно увидеть на Таиланд с Пангнга Бэй и в Залив Халонг в Вьетнам.

Карбонат кальция, растворенный в воде, может выпадать в осадок там, где вода выделяет часть растворенного диоксида углерода. Реки, выходящие из источников, могут давать туф террасы, состоящие из слоев кальцита, отложившихся в течение длительных периодов времени. В пещерах множество объектов, вместе называемых образования образуются в результате отложения карбоната кальция и других растворенных минералов.

Гидрология

Поперечный разрез карстовой местности с топографическими особенностями и путями водотока.
Особенности, характерные для хорошо развитой карстовой местности
А карстовый источник в Горы Юра около Оуханс на востоке Франции у истока реки Лу

При ведении сельского хозяйства в карстовых районах необходимо учитывать недостаток поверхностных вод. Почвы могут быть достаточно плодородными, и количество осадков может быть достаточным, но дождевая вода быстро проходит через щели в землю, иногда оставляя поверхность почвы пересохшей между дождями.

А карстовый фенстер (карстовое окно) возникает, когда подземный поток выходит на поверхность между слоями породы, каскады на некотором расстоянии, а затем снова исчезает, часто в провале. Реки в карстовых областях могут несколько раз исчезать под землей и снова возникать в разных местах, обычно под другим названием (например, Любляница, река семи имен). Примером этого является Popo Agie River в Округ Фримонт, Вайоминг. На сайте просто под названием "Раковины" в Государственный парк Синкс-Каньон, река впадает в пещеру в образовании, известном как Мэдисонский известняк, а затем снова поднимается на 800 м (1⁄2 ми) вниз по каньону в спокойном бассейне. А беспокойный это уникальный тип сезонных озер, обнаруженных в ирландских карстовых областях, которые образуются в результате ежегодного подъема воды из подземной водной системы.

Водоснабжение из колодцы в карстовой топографии может быть небезопасным, так как вода могла беспрепятственно течь из воронки на пастбище для крупного рогатого скота, через пещеру и в колодец, минуя обычную фильтрацию, которая происходит в пористый водоносный горизонт. Карстовые образования кавернозны и поэтому обладают высокой проницаемостью, что снижает возможность фильтрации загрязняющих веществ. Грунтовые воды в карстовых областях так же легко загрязненный как поверхностные потоки. Воронки часто использовались как усадьбы или сообщества. свалки. Перегружен или неисправен септики в карстовых ландшафтах неочищенные сточные воды могут сбрасываться прямо в подземные каналы.

Карстовая топография также представляет трудности для жителей. Воронки могут развиваться постепенно по мере увеличения поверхностных отверстий, но постепенно. эрозия часто остается незамеченным, пока внезапно не рухнет крыша пещеры. Такие события охватили дома, скот, автомобили и сельскохозяйственную технику. В Соединенных Штатах внезапное обрушение такой пещеры-воронки поглотило часть коллекции Национальный музей корветов в Боулинг-Грин, Кентукки в 2014.[21]

Межпластовый карст

Межпластовый карст - это карстовый ландшафт, который развит под покровом нерастворимых пород. Обычно это включает обложку песчаник вышележащие пласты известняка подвергаются растворению. Например, в Соединенном Королевстве обширные месторождения долина были разработаны на Cefn yr Ystrad, Mynydd Llangatwg и Mynydd Llangynidr на юге Уэльс через обложку Twrch песчаник который лежит поверх скрытого Каменноугольный известняк, последний был объявлен сайт особого научного интереса в отношении этого.[22]

Кегелькарст

Кегелькарст - это тип тропической карстовой местности с многочисленными конусообразными холмами, образованными кабинами, моготы, и Poljes и без сильных процессов речной эрозии. Эта местность встречается на Кубе, Ямайке, Индонезии, Малайзии, Филиппинах, Пуэрто-Рико, южном Китае, Мьянме, Таиланде, Лаосе и Вьетнаме.[23]

Псевдокарст

Псевдокарсты похожи по форме или внешнему виду на карстовые элементы, но создаются разными механизмами. Примеры включают лава пещеры и гранит торс - например, пещера Лабертуш в Виктория, Австралия -и палеоколлапс Особенности. Грязевые пещеры являются примером псевдокарста.

Палеокарст

Палеокарст или палеокарст - это развитие карста, наблюдаемое в геологической истории и сохранившееся в пределах последовательности горных пород, фактически ископаемый карст. Например, есть палеокарстовые поверхности, обнаженные в Подгруппе долины Клайдах Каменноугольный известняк последовательность Южный Уэльс который развивался как суб-воздушный выветривание недавно образовавшихся известняков происходило в периоды отсутствия отложений в ранней части периода. Отложения возобновились, и новые пласты известняка откладывались на неровной карстовой поверхности, цикл повторялся несколько раз в связи с колебаниями уровня моря в течение продолжительных периодов времени.[24]

Карстовые районы

Основная статья: Список карстовых территорий
Каменный лес Лунань, Юньнань, Китай

Самый большой в мире известняковый карст - австралийский Налларборская равнина. В Словении самый высокий в мире риск образования воронок, в то время как западная Highland Rim на востоке США находится на втором месте по риску карстовых воронок.[25][26]

В Мексике находятся важные карстовые регионы Полуостров Юкатан и Чьяпас.[27]

В Южно-китайский карст в провинциях Гуйчжоу, Гуанси, и Юньнань провинции - объект Всемирного наследия ЮНЕСКО.

В Тхам Луанг Нанг Нон карстовая пещерная система в северный Таиланд был прославлен 2018 спасение юношеской футбольной команды.

Список терминов для карстовых особенностей

Смотрите также: Speleothem
  • Abîme, вертикальная шахта в карстовых зарослях, которая может быть очень глубокой и обычно открывается в сеть подземных ходов
  • Сенот, глубокая воронка, характерная для Мексики, образовавшаяся в результате обрушения известняковой коренной породы, которая обнажает подземные воды под ней.
  • Долине, также раковина или провал, представляет собой замкнутую впадину, дренирующуюся под землю в карстовых областях. Название «долина» происходит от долина, что означает «долина», происходит от южнославянских языков.
  • Foibe, перевернутая воронкообразная воронка
  • Карстовое окно (также известный как «карстовый фенстер»), особенность, при которой на короткое время появляется родник, а затем поток воды внезапно исчезает в близлежащей воронке.
  • Карстовый источник, родник, выходящий из карста, порождающий поток воды на поверхности
  • Тротуар из известняка, рельеф, состоящий из плоской врезанной поверхности обнаженного известняка, напоминающей искусственный тротуар.
  • Потеря потока, тонущая река или Понорница на южнославянских языках.
  • Поле (карстовое поле, карстовое поле), большая плоская карстовая равнина. Название «поле» происходит от южнославянских языков.
  • Понор, такой же как Estavelle, раковина или провал в южнославянских языках, где поверхностный поток входит в подземную систему
  • Хмуриться, пористый неправильный карстовый ландшафт в одном из регионов Англии.
  • Turlough (турлач), тип исчезающего озера, характерный для Ирландский карст.
  • Увала, совокупность нескольких более мелких индивидуальных воронок, которые сливаются в составную воронку. Термин происходит от южнославянских языков (многие термины, связанные с карстом, происходят от Южнославянские языки, вошедшего в научный словарь благодаря ранним исследованиям альпийского карста Западных Балкан Динар).

Смотрите также

  • Глациокарст - Карстовый ландшафт, покрытый оледенением в холодные периоды плейстоцена.
  • Karstjäger
  • Список форм рельефа - Ссылки на статьи Википедии о формах рельефа
  • Хмуриться - Ландшафтные особенности, которые варьируются от аморфных неглубоких ям до неровных лабиринтных впадин глубиной до нескольких метров
  • Спелеология - Наука о пещерных и карстовых системах
  • Подземная река - Река, которая полностью или частично протекает под поверхностью земли.
  • Термокарст - Неровная поверхность земли из заболоченных котловин и небольших торосов, образовавшихся в результате таяния вечной мерзлоты.

использованная литература

  1. ^ "Что такое карст?". 16 мая 2006 г. Архивировано с оригинал 16 мая 2006 г.. Получено 31 декабря, 2019.
  2. ^ Геоморфологические ландшафты мира.
  3. ^ а б c Форд, Дерек (2007). «Йован Цвиджич и основание карстовой геоморфологии». Экологическая геология. 51 (5): 675–684. Дои:10.1007 / s00254-006-0379-x. S2CID  129378021.
  4. ^ Краткий оксфордский словарь английского языка. 2002. Vol. 1 ЧАС НОЧИ. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета, стр. 1481.
  5. ^ Сибольд, Эльмар. 1999. Kluge Etymologisches Wörterbuch der Deutschen Sprache, 23-е изд. Берлин: Вальтер де Грюйтер, стр. 429.
  6. ^ Ерней Павшич (2006). Геолошки терминологический словарь (на словенском). Založba ZRC. п. 142. ISBN  978-961-6568-84-5. Получено 15 июн 2020.
  7. ^ Шегота, Томислав (25 января 2009 г.). "Krš ili kras? Krš! - Geografija.hr". Geografija.hr (на хорватском). Архивировано из оригинал 3 ноября 2018 г.. Получено 30 октября 2018.
  8. ^ Матас, Матэ (7 июня 2004 г.). "Велики крш око крша у езику - Geografija.hr". Geografija.hr (на хорватском). Получено 30 октября 2018.
  9. ^ Роглич, Йосип (1974). Krš Jugoslavije (Том 9/1 изд.). Загреб: JAZU Jugoslovenska Akademija Znanosti and Umjetnosti. п. 29.
  10. ^ "karst | Поиск по этимологическому словарю в Интернете". www.etymonline.com. Получено 31 декабря, 2019.
  11. ^ Пфайффер, Дитер. 1961. "Zur Definition von Begriffen der Karst-Hydrologie". Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft 113: 51–60, п. 52
  12. ^ Пёртнер, Рудольф. 1986 г. Bevor die Römer kamen: Städte und Stätten deutscher Urgeschichte. Расатт: Пабель-Моэвиг Верлаг, п. 88.
  13. ^ а б Сной, Марко (2003). Slovenski etimološki slovar. Любляна: Модрижан. п. 318.
  14. ^ а б Безлай, Франция (ред.). 1982 г. Etimološki slovar slovenskega jezika, т. 2, К – О. Любляна: САЗУ, с. 82.
  15. ^ Гамс, И., Крас в Словении - в просторе в казу (Карст в Словении в пространстве и времени), 2003 г., ISBN  961-6500-46-5.
  16. ^ Пол Ларсен, Научные описания исчезающего озера: Янез Вальвазор, озеро Церкница и новая философия, 2003.
  17. ^ Цвиджич, Йован (1918). "Hydrographie souterraine et évolution morphologique du Karst". Recueil des travaux de l'institut de géographie alpine (На французском). 6 (4): 375–426. Дои:10.3406 / rga.1918.4727.
  18. ^ Гилли, Эрик; Манган, Кристиан; Мудри, Жак (2012). Гидрогеология: цели, методы, применение. Перевод Fandel, Choél. CRC Press. п. 7.
  19. ^ «Что такое карст (и почему он важен)?». Институт карстовых вод.
  20. ^ Galdenzi, S .; Cocchioni, M .; Morichetti, L .; Amici, V .; Скури, С. (2008). «Сульфидный химический состав грунтовых вод в пещере Фразасси, Италия» (PDF). Журнал исследований пещер и карста. 70 (2): 94–107.
  21. ^ Паттерсон, Том. «Настроение мрачное, ремонт неуверенный при открытии музея Корвет». CNN. Получено 2019-08-26.
  22. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-11-20. Получено 2013-03-03.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  23. ^ Уиттоу, Джон (1984). Словарь по физической географии. Лондон: Пингвин, 1984, с. 292. ISBN  0-14-051094-X.
  24. ^ Хауэллс, М.Ф. (2007). Британская региональная геология: Уэльс. Кейворт, Ноттингем: Британская геологическая служба. п. 118. ISBN  978-085272584-9.
  25. ^ «Государственный университет Остина Пи: работа Харнед Боул не виновата в появлении нового провала, - говорят эксперты». 22 мая 2014 г. Архивировано с оригинал 22 мая 2014 г.. Получено 31 декабря, 2019.
  26. ^ «Что такое топография карста и почему вам это нужно?». 25 февраля 2009 г.. Получено 31 декабря, 2019.
  27. ^ Mora, L .; Bonifaz, R .; Лопес-Мартинес, Р. (2016). "Геоморфологическое единство острова Куенка-дель-Рио-Гранде-де-Комитан, Лагос-де-Монтебелло, Чьяпас-Мексика". Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana (на испанском). 68 (3): 377–394. Дои:10.18268 / BSGM2016v68n3a1.

дальнейшее чтение

  • Форд, округ Колумбия, Уильямс, П., Карстовая гидрогеология и геоморфология, John Wiley and Sons Ltd., 2007 г., ISBN  978-0-470-84996-5
  • Дженнингс, Дж. Н., Карстовая геоморфология, 2-е изд., Блэквелл, 1985, ISBN  0-631-14032-8
  • Палмер, А.Н., Пещерная геология, 2-е издание, Cave Books, 2009, ISBN  978-0-939748-66-2
  • Свитинг, М., Карстовые формы рельефа, Макмиллан, 1973, ISBN  0-231-03623-X
  • ван Бейнен, П. (Ред.), Управление карстом, Springer, 2011, ISBN  978-94-007-1206-5
  • Вермёлен, Дж. Дж., Уиттен, Т., «Биоразнообразие и культурные ценности в управлении ресурсами известняка в Восточной Азии: уроки Восточной Азии», Всемирный банк, 1999 г., ISBN  978-0-821345-08-5

внешние ссылки