- Processos de meteorització càrstica
- Factors necessaris per a la aparició en relleu càrstic:
- Mecanismes per a la dissolució de la roca hoste:
- Geomorfologia dels relleus càrstics
- -Relieve càrstic intern o endocárstico
- coves seques
- galeries
- Estalactites, estalagmites i columnes
- canons
- -Relieve càrstic extern, exocárstico o epigénico
- dolines
- uvalas
- poljés
- Les formacions càrstiques com a zones de vida
- Zones fòtiques en les formacions càrstiques
- Fauna i adaptacions a la zona fòtica
- Altres condicions limitants en formacions càrstiques
- Microorganismes de les zones endocársticas
- Microorganismes de les zones exocársticas
- Paisatges de formacions càrstiques a Espanya
- Paisatges de formacions càrstiques a Llatinoamèrica
- referències
El karst, relleu càrstic o càrstic, és una forma de topografia l'origen es deu a processos de meteorització per dissolució de roques solubles de l'tipus calcàries, dolomies i guix. Aquests relleus es caracteritzen per presentar un sistema de drenatge subterrani amb coves i desguassos.
La paraula càrstic prové de l'alemany Karst, vocable amb el qual es denomina a la zona italo-eslovena Carso, on abunden les formes de relleu càrstic. La Real Acadèmia Espanyola va aprovar l'ús de tots dos vocables "càrstic" i "càrstic", amb equivalència de significat.
Figura 1. Muntanyes d'Anaga, Tenerife, Illes Canàries, Espanya. Font: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny
Les roques calcàries són roques sedimentàries formades majoritàriament per:
- Calcita (carbonat de calci, CaCO 3).
- Magnesita (carbonat de magnesi, MgCO 3).
- Minerals en petites quantitats que modifiquen el color i el grau de compactació de la roca, com argiles (agregats de silicats d'alumini hidratats), hematita (mineral d'òxid fèrric Fe 2 O 3), quars (mineral d'òxid de silici SiO 2) i siderita (mineral de carbonat de ferro FeCO 3).
La dolomia és una roca sedimentària constituïda pel mineral dolomita, que és carbonat doble de calci i magnesi CaMg (CO 3) 2.
El guix és una roca composta per sulfat de calci hidratat (CAS 4.2H 2 O), que pot contenir petites quantitats de carbonats, argila, òxids, clorurs, sílice i anhidrita (CAS 4).
Processos de meteorització càrstica
Els processos químics de formació càrstica inclouen bàsicament les següents reaccions:
- La dissolució de diòxid de carboni (CO 2) en aigua:
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
- La dissociació d'àcid carbònic (H 2 CO 3) en aigua:
H 2 CO 3 + H 2 O → HCO 3 - + H 3 O +
- La dissolució de carbonat de calci (CaCO 3) per atac àcid:
CaCO 3 + H 3 O + → Ca 2+ + HCO 3 - + H 2 O
- Amb una reacció total resultant:
CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → 2HCO 3 - + Ca 2+
- L'acció d'aigües carbonatades lleugerament àcides, produint la dissociació de la dolomita i posterior aportació de carbonats:
CaMg (CO 3) 2 + 2H 2 O + CO 2 → CaCO 3 + MgCO 3 + 2H 2 O + CO 2
Factors necessaris per a la aparició en relleu càrstic:
- L'existència d'una matriu de roca calcària.
- La presència abundant d'aigua.
- La concentració de CO 2 apreciable en l'aigua; aquesta concentració augmenta amb altes pressions i baixes temperatures.
- Fonts biogèniques de CO 2. Presència de microorganismes, els quals produeixen CO 2 a través del procés de respiració.
- Suficient temps per l'acció de l'aigua sobre la roca.
Mecanismes per a la dissolució de la roca hoste:
- L'acció de solucions aquoses d'àcid sulfúric (H 2 SO 4).
- Vulcanisme, on els fluxos de lava formen coves tubulars o túnels.
- Acció erosiva física de l'aigua de la mar que produeix coves marines o costaneres, per impacte de les onades i soscavament de penya-segats.
- Coves costaneres formades per acció química de l'aigua de mar, amb solubilització constant de roques hoste.
Geomorfologia dels relleus càrstics
El relleu càrstic pot formar-se dins d'una roca hoste o fora d'aquesta. En el primer cas es denomina relleu càrstic intern, endocárstico o hipogènic, i en el segon cas relleu càrstic extern, exocárstico o epigénico.
Figura 2. Relleu càrstic a Covadonga, Astúries, Espanya. Font: Mª Cristina Lima Bazán via
-Relieve càrstic intern o endocárstico
Els corrents d'aigua subterrànies que circulen dins de llits de roques carbonàtiques, van cavant cursos interns dins de les grans roques, a través dels processos de dissolució que hem esmentat.
Depenent de les característiques de la soscavació, s'originen diferents formes de relleu càrstic intern.
coves seques
Les coves seques es formen quan els corrents interns d'aigua abandonen aquests canals que han cavat a través de les roques.
galeries
La forma més senzilla de cavat per l'aigua dins d'una cova és la galeria. Les galeries poden eixamplar-formant "voltes" o poden estrènyer i constituir "passadissos" i "túnels".També es poden formar "túnels ramificats" i ascensos d'aigua anomenats "sifons".
Estalactites, estalagmites i columnes
Durant el període en què l'aigua recentment ha abandonat el seu curs dins d'una roca, les galeries romanents queden amb un alt grau d'humitat, traspuant gotes d'aigües amb carbonat de calci dissolt.
Quan l'aigua s'evapora, el carbonat precipita a estat sòlid i apareixen unes formacions que creixen des del sòl anomenades "estalagmites", i altres formacions creixen penjant de l'sostre de la cova, anomenades "estalactites".
Quan coincideixen en el mateix espai una estalactita i una estalagmita, unint-se, es forma una "columna" dins de les coves.
canons
Quan el sostre de les coves col·lapsa i s'esfondra, es formen els "canons". Apareixen així uns talls molt profunds i parets verticals per on poden circular rius superficials.
-Relieve càrstic extern, exocárstico o epigénico
La dissolució de la roca calcària per aigua pot perforar la roca en la seva superfície i formar buits o cavitats de diferents mides. Aquestes cavitats poden ser d'uns pocs mil·límetres de diàmetre, grans cavitats de diversos metres de diàmetre o canals tubulars anomenats "rasclers".
A l'desenvolupar suficientment un lapiaz i generar una depressió, apareixen altres formes de relleu càrstics anomenats "dolines", "uvalas" i "poljes".
dolines
La dolina és una depressió de base circular o el·líptica , la grandària pot arribar a diversos centenars de metres.
Freqüentment, en les dolines s'acumula aigua que per dissolució dels carbonats cava un embornal en forma d'embut.
uvalas
Quan diverses dolines creixen i s'uneixen en una gran depressió, es forma una "uvala".
poljés
A l'formar-se una depressió gran de fons pla i dimensions en quilòmetres, aquesta es denomina "poljé".
Un poljé és en teoria una uvala immensa, i dins de l'poljé existeixen les formes càrstiques de menor grandària: uvalas i dolines.
En els poljés es forma una xarxa de canals d'aigua amb un embornal que desemboca en aigües subterrànies.
Figura 3. Cova de l'Fantasma, Aprada-tepui, Veneçuela. (Observeu a les persones a la banda esquerra de la imatge per establir referència de mida). Font: MatWr, from Wikimedia Commons
Les formacions càrstiques com a zones de vida
A les formacions càrstiques ha espais intergranulars, porus, unions, fractures, fissures i conductes, les superfícies poden ser colonitzades per microorganismes.
Zones fòtiques en les formacions càrstiques
En aquestes superfícies dels relleus càrstics es generen tres zones fòtiques en funció de la penetració i intensitat de la llum. Aquestes zones són:
- Zona d'entrada: aquesta zona està exposada a la irradiació solar amb cicle diari d'il·luminació dia-nit.
- Zona de penombra: zona fòtica intermèdia.
- Zona fosca: zona on no penetra la llum.
Fauna i adaptacions a la zona fòtica
Les diferents formes de vida i els seus mecanismes d'adaptació, es correlacionen directament amb les condicions d'aquestes zones fòtiques.
Les zones d'entrada i de penombra posseeixen condicions tolerables per a una varietat d'organismes, des d'insectes a vertebrats.
La zona fosca presenta condicions més estables que les zones superficials. Per exemple, no està afectada per la turbulència dels vents i manté una temperatura pràcticament constant durant tot l'any, però aquestes condicions són més extremes per l'absència de llum i la impossibilitat d'efectuar la fotosíntesi.
Per aquestes raons, les zones càrstiques profundes són considerades pobres en nutrients (oligotròfiques), ja que no tenen productors primaris fotosintètics.
Altres condicions limitants en formacions càrstiques
A més de l'absència de llum en ambients endocársticos, en les formacions càrstiques ha altres condicions limitants per al desenvolupament de formes de vida.
Alguns ambients amb connexions hidrològiques cap a la superfície, poden patir inundacions; les coves dels deserts poden travessar llargs períodes de sequera i els sistemes tubulars d'origen volcànic poden experimentar renovada activitat volcànica.
En les cavernes internes o formacions endogénicas, poden presentar-se també una varietat de condicions perilloses per a la vida, com concentracions tòxiques de compostos inorgànics; sofre, metalls pesats, acidesa o alcalinitat extremes, gasos letals o radioactivitat.
Microorganismes de les zones endocársticas
Entre els microorganismes que habiten les formacions endocársticas es poden citar bacteris, arqueobacteris, fongs i també existeixen virus. Aquests grups de microorganismes no presenten la diversitat que mostren en els hàbitats superficials.
Molts processos geològics com oxidació de ferro i de sofre, amonificació, nitrificació, desnitrificació, oxidació anaeròbica de sofre, reducció de sulfat (SO 4 2-), ciclació de metà (formació de compostos hidrocarburs cíclics a partir de metà CH 4), entre d'altres, són mitjans per microorganismes.
Com a exemples d'aquests microorganismes podem citar:
- Leptothrix sp., Que efectua la precipitació de ferro a les coves Esborra (Índia).
- Bacillus pumilis aïllats de les coves Sahastradhara (Índia), que intervenen la precipitació de carbonat de calci i la formació de cristalls de calcita.
- Els bacteris filamentoses oxidants de sofre Thiothrix sp., Trobades en la cova Lower Kane, Wyomming (USA).
Microorganismes de les zones exocársticas
Algunes formacions exocàrstiques contenen deltaproteobacteria spp., Acidobacteri spp., Nitrospira spp. i proteobacteri spp.
En les formacions hipogénicas o endokársticas poden trobar espècies dels gèneres: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium i Firmicutes, entre d'altres.
Paisatges de formacions càrstiques a Espanya
- Parc Les Loras, designat Geoparque Mundial per la UNESCO, situat a la part septentrional de Castella i Lleó.
- Cova Papellona, Barcelona.
- Cova Ardales, Màlaga.
- Cova Santimamiñe, País Vazco.
- Cova de Covalanas, Cantàbria.
- Coves de la Haza, Cantàbria.
- Vall de l'Miera, Cantàbria.
- Serra de Grazalema, Cadis.
- Cova Tito Bustillo, Ribadesella, Astúries.
- Torcal d'Antequera, Màlaga.
- Turó del Ferro, Sevilla.
- Massís de Cabra, Subbética cordovesa.
- Parc Natural de Serra de Cazorla, Jaén.
- Muntanyes d'Anaga, Tenerife.
- Massís de Larra, Navarra.
- Vall de l'Rudrón, Burgos.
- Parc Nacional d'Ordesa, Osca.
- Serra de Tramuntana, Mallorca.
- Monestir de Pedra, Saragossa.
- Ciutat Encantada, Conca.
Paisatges de formacions càrstiques a Llatinoamèrica
- Llacs de Montebello, Chiapas, Mèxic.
- El Zacatón, Mèxic.
- Dolines de Chiapas, Mèxic.
- Cenotes de Quintana Rosego, Mèxic.
- Grutes de Cacahuamilpa, Mèxic.
- Tempisque, Costa Rica.
- Cova Roraima Sud, Veneçuela.
- Cova Charles Brewer, Chimantá, Veneçuela.
- Sistema de la Danta, Colòmbia.
- Gruta dóna Caridade, Brasil.
- Cova dels Tayos, Equador.
- Sistema Ganivet Curá, Argentina.
- Illa Mare de Déu, Xile.
- Formació del Lloa, Xile.
- Zona costanera de la Serralada de Tarapacá, Xile.
- Formació de Cutervo, Perú.
- Formació de Pucará, Perú.
- Cova de Umajalanta, Bolívia.
- Formació Polanco, Uruguai.
- Vallemí, Paraguai.
referències
- Barton, HA and Northup, DE (2007). Geomicrobiology in cavi environments: past, current and future perspectives. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
- Culver, DC and Pipan, T. (2009). The biology of caves and other Subterranean habitats. Oxford, UK: Oxford University Press.
- Engel, AS (2007). On the biodiversity of sulfidic carst habitats. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
- Krajic, K. (2004). Cave biologists Unearth buried treasure. Science. 293: 2378-2381.
- Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. and Wang, k. (2018). Soil microbial community responses to forage grass cultivation in degraded carst soils. Land Degradation and Development. 29: 4262-4270.
- doi: 10.1002 / ldr.3188
- Northup, DE and Lavoie, K. (2001). Geomicrobiology of caves: A review. Geomicrobiology Journal. 18: 199-222.