Processi e paesaggi di erosione carsica

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Anthony Golden

Il carsico, Carso o rilievo carsico, è una forma di topografia la cui origine è dovuta a processi di alterazione per dissoluzione di rocce solubili come calcare, dolomia e gesso. Questi rilievi sono caratterizzati dalla presentazione di un sistema di drenaggio sotterraneo con grotte e scarichi.

La parola carsica deriva dal tedesco Carso, Una parola usata per riferirsi all'area italo-slovena del Carso, dove abbondano le morfologie carsiche. La Royal Spanish Academy ha approvato l'uso di entrambe le parole "carsico" e "carsico", con significato equivalente.

Figura 1. Monti Anaga, Tenerife, Isole Canarie, Spagna. Fonte: Jan Kraus tramite flickr.com/photos/johny

Le rocce calcaree sono rocce sedimentarie composte principalmente da:

  • Calcite (carbonato di calcio, CaCO3).
  • Magnesite (carbonato di magnesio, MgCO3).
  • Minerali in piccole quantità che modificano il colore e il grado di compattazione della roccia, come argille (aggregati di silicati idrati di alluminio), ematite (ossido ferrico minerale FeDueO3), quarzo (minerale di ossido di silicio SiODue) e siderite (minerale di carbonato di ferro FeCO3).

La dolomite è una roccia sedimentaria costituita dal minerale dolomite, che è il doppio carbonato di calcio e magnesio CaMg (CO3)Due.

Il gesso è una roccia composta da solfato di calcio idrato (CaSO4.2HDueO), che può contenere piccole quantità di carbonati, argilla, ossidi, cloruri, silice e anidrite (CaSO4).

Indice articolo

  • 1 Processi di erosione carsica
  • 2 Geomorfologia dei rilievi carsici
    • 2.1 - Rilievo carsico interno o endocarstico
    • 2.2 - Rilievi carsici, esocarstici o epigenici esterni
  • 3 Formazioni carsiche come zone vitali
    • 3.1 Zone fotiche nelle formazioni carsiche
    • 3.2 Fauna e adattamenti nella zona fotica
    • 3.3 Altre condizioni limite nelle formazioni carsiche
    • 3.4 Microrganismi delle zone endocarstiche
    • 3.5 Microrganismi delle zone esocarstiche
  • 4 Paesaggi delle formazioni carsiche in Spagna
  • 5 Paesaggi delle formazioni carsiche in America Latina
  • 6 Riferimenti

Processi di erosione carsica

I processi chimici di formazione carsica includono fondamentalmente le seguenti reazioni:

  • La dissoluzione dell'anidride carbonica (CODue) in acqua:

CODue  + HDueO → HDueCO3

  • La dissociazione dell'acido carbonico (H.DueCO3) in acqua:

HDueCO3 + HDueO → HCO3- + H3O+

  • La dissoluzione del carbonato di calcio (CaCO3) per attacco acido:

Ladro3  + H3O+ → CaDue+ + HCO3- + HDueO

  • Con una reazione totale risultante:

CODue  + HDueO + CaCO3 → 2HCO3- + ACDue+

  • L'azione di acque gassate leggermente acide, producendo la dissociazione della dolomite e conseguente apporto di carbonati:

CaMg (CO3)Due + 2HDueO + CODue → CaCO3 + MgCO3 + 2HDueO + CODue

Fattori necessari per aspetto del rilievo carsico:

  • L'esistenza di una matrice di roccia calcarea.
  • L'abbondante presenza di acqua.
  • Concentrazione di CODue apprezzabile in acqua; questa concentrazione aumenta con pressioni elevate e basse temperature.
  • Fonti biogeniche di CODue. Presenza di microrganismi che producono CODue attraverso il processo di respirazione.
  • Tempo sufficiente per l'azione dell'acqua sulla roccia.

Meccanismi per scioglimento della roccia ospitante:

  • L'azione di soluzioni acquose di acido solforico (H.DueSW4).
  • Vulcanismo, dove i flussi di lava formano grotte tubolari o tunnel.
  • Azione erosiva fisica dell'acqua di mare che produce grotte marine o costiere, a causa dell'impatto delle onde e dello scoglio delle scogliere.
  • Grotte costiere formate dall'azione chimica dell'acqua di mare, con costante solubilizzazione delle rocce ospiti.

Geomorfologia dei rilievi carsici

Il rilievo carsico può formarsi all'interno o all'esterno di una roccia ospite. Nel primo caso si chiama rilievo carsico interno, endocarstico o ipogeno, e nel secondo caso rilievo carsico esterno, esocarstico o epigenico.

Figura 2. Rilievo carsico a Covadonga, Asturie, Spagna. Fonte: Mª Cristina Lima Bazán tramite https://www.flickr.com/photos/[email protected] / 27435235767

-Rilievo carsico interno o endocarstico

Le correnti d'acqua sotterranee che circolano all'interno di letti di rocce carboniose, stanno scavando corsi interni all'interno delle grandi rocce, attraverso i processi di dissoluzione di cui abbiamo parlato..

A seconda delle caratteristiche della pergamena si originano diverse forme di rilievo carsico interno.

Grotte secche

Le grotte secche si formano quando le correnti d'acqua interne lasciano questi canali che hanno scavato tra le rocce..

Gallerie

Il modo più semplice per essere scavati dall'acqua all'interno di una grotta è la galleria. Le gallerie possono essere allargate a formare "volte" oppure possono essere ristrette e formare "corridoi" e "cunicoli", possono anche formare "cunicoli ramificati" e risalite d'acqua chiamate "sifoni".

Stalattiti, stalagmiti e colonne

Durante il periodo in cui l'acqua ha appena lasciato il suo corso all'interno di una roccia, le restanti gallerie sono lasciate con un alto grado di umidità, trasudando gocce d'acqua con carbonato di calcio disciolto..

Quando l'acqua evapora, il carbonato precipita in uno stato solido e compaiono formazioni che crescono dal terreno chiamate "stalagmiti", e altre formazioni crescono pendenti dal soffitto della grotta, chiamate "stalattiti".

Quando una stalattite e una stalagmite coincidono nello stesso spazio, unendosi, si forma una "colonna" all'interno delle grotte..

Cannoni

Quando il tetto delle grotte crolla e crolla, si formano dei "canyon". Pertanto, compaiono tagli molto profondi e pareti verticali dove possono circolare i fiumi superficiali..

-Rilievo esterno carsico, esocarstico o epigenico

La dissoluzione del calcare dall'acqua può perforare la roccia sulla sua superficie e formare vuoti o cavità di diverse dimensioni. Queste cavità possono essere di pochi millimetri di diametro, grandi cavità di diversi metri di diametro o canali tubolari chiamati "lapiaci".

Quando un lapiaz si sviluppa sufficientemente e genera una depressione, appaiono altre morfologie carsiche chiamate "doline", "uvalas" e "poljes".

Dolinas

La dolina è una depressione con base circolare o ellittica, le cui dimensioni possono raggiungere diverse centinaia di metri.

Frequentemente l'acqua si accumula nelle doline che, sciogliendo i carbonati, scava un lavandino a forma di imbuto.

Uva

Quando diverse doline crescono e si uniscono in una grande depressione, si forma un "grappolo".

Poljés

Quando si forma una grande depressione con fondo piatto e dimensioni in chilometri, si parla di "poljé".

Un poljé è in teoria un'uva immensa, e all'interno del poljé ci sono le più piccole forme carsiche: uvalas e doline..

Nel poljés si forma una rete di canali d'acqua con un pozzo che sfocia nelle acque sotterranee.

Figura 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Osserva le persone sul lato sinistro dell'immagine per riferimento alle dimensioni). Fonte: MatWr [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], da Wikimedia Commons

Formazioni carsiche come zone vitali

Nelle formazioni carsiche sono presenti spazi intergranulari, pori, articolazioni, fratture, fessure e condotti, le cui superfici possono essere colonizzate da microrganismi.

Zone fotiche nelle formazioni carsiche

In queste superfici dei rilievi carsici si generano tre zone fotiche a seconda della penetrazione e dell'intensità della luce. Queste zone sono:

  • Zona di ingresso: questa zona è esposta all'irraggiamento solare con un ciclo di illuminazione giorno-notte giornaliero.
  • zona crepuscolare: zona fotica intermedia.
  • Zona scura: area in cui la luce non penetra.

Fauna e adattamenti nella zona fotica

Le diverse forme di vita e i loro meccanismi di adattamento sono direttamente correlati alle condizioni di queste zone fotiche.

Le zone di ingresso e crepuscolo hanno condizioni tollerabili per una varietà di organismi, dagli insetti ai vertebrati..

La zona scura presenta condizioni più stabili rispetto alle zone superficiali. Ad esempio non risente della turbolenza dei venti e mantiene una temperatura praticamente costante durante tutto l'anno, ma queste condizioni sono più estreme per l'assenza di luce e l'impossibilità della fotosintesi..

Per questi motivi, le aree carsiche profonde sono considerate povere di nutrienti (oligotrofiche), in quanto prive di produttori primari fotosintetici..

Altre condizioni limite nelle formazioni carsiche

Oltre all'assenza di luce negli ambienti endocarstici, nelle formazioni carsiche esistono altre condizioni limitanti per lo sviluppo delle forme di vita.

Alcuni ambienti con collegamenti idrologici alla superficie possono subire allagamenti; le grotte del deserto possono sperimentare lunghi periodi di siccità e i sistemi tubolari vulcanici possono sperimentare una rinnovata attività vulcanica.

Nelle caverne interne o nelle formazioni endogene, possono verificarsi anche una varietà di condizioni pericolose per la vita, come concentrazioni tossiche di composti inorganici; zolfo, metalli pesanti, acidità o alcalinità estrema, gas letali o radioattività.

Microrganismi di aree endocarstiche

Tra i microrganismi che popolano le formazioni endocarstiche si possono citare batteri, archaea, funghi e ci sono anche virus. Questi gruppi di microrganismi non presentano la diversità che mostrano negli habitat di superficie.

Molti processi geologici come l'ossidazione del ferro e dello zolfo, l'ammonificazione, la nitrificazione, la denitrificazione, l'ossidazione anaerobica dello zolfo, la riduzione del solfato (SO4Due-), ciclizzazione del metano (formazione di composti idrocarburici ciclici da metano CH4), tra gli altri, sono mediati da microrganismi.

Come esempi di questi microrganismi possiamo citare:

  • Leptothrix sp., che effettua la precipitazione del ferro nelle grotte di Borra (India).
  • Bacillus pumilis isolato dalle grotte del Sahastradhara (India), mediando la precipitazione del carbonato di calcio e la formazione di cristalli di calcite.
  • Batteri filamentosi ossidanti zolfo Thiothrix sp., trovato nella grotta di Lower Kane, Wyomming (USA).

Microrganismi delle zone esocarstiche

Alcune formazioni exokarst contengono deltaproteobatteri spp., acidobatteri spp., Nitrospira spp. Y proteobatteri spp.

Nelle formazioni ipogeniche o endocarstiche si possono trovare specie dei generi: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium Y Firmicutes, tra gli altri.

Paesaggi delle formazioni carsiche in Spagna

  • Parco Las Loras, designato come Geoparco mondiale dell'UNESCO, situato nella parte settentrionale di Castilla y León.
  • Grotta Papellona, ​​Barcellona.
  • Grotta di Ardales, Malaga.
  • Grotta di Santimamiñe, paese vuoto.
  • Grotta di Covalanas, Cantabria.
  • Grotte di La Haza, Cantabria.
  • Valle di Miera, Cantabria.
  • Sierra de Grazalema, Cadice.
  • Grotta di Tito Bustillo, Ribadesella, Asturie.
  • Torcal de Antequera, Malaga.
  • Cerro del Hierro, Siviglia.
  • Macizo de Cabra, Subbética Cordobesa.
  • Parco naturale della Sierra de Cazorla, Jaén.
  • Montagne di Anaga, Tenerife.
  • Massiccio di Larra, Navarra.
  • Valle di Rudrón, Burgos.
  • Parco nazionale di Ordesa, Huesca.
  • Sierra de Tramontana, Maiorca.
  • Monastero di pietra, Saragozza.
  • Città incantata, Cuenca.

Paesaggi di formazioni carsiche in America Latina

  • Laghi di Montebello, Chiapas, Messico.
  • El Zacatón, Messico.
  • Dolinas del Chiapas, Messico.
  • Cenotes of Quintana Roo, Messico.
  • Grotte di Cacahuamilpa, Messico.
  • Tempisque, Costa Rica.
  • Grotta di Roraima Sur, Venezuela.
  • Charles Brewer Cave, Chimantá, Venezuela.
  • Sistema La Danta, Colombia.
  • Gruta da Caridade, Brasile.
  • Cueva de los Tayos, Ecuador.
  • Cura Knife System, Argentina.
  • Isola Madre di Dio, Cile.
  • Formazione di El Loa, Cile.
  • Zona costiera della Cordillera de Tarapacá, Cile.
  • Formazione Cutervo, Perù.
  • Formazione Pucará, Perù.
  • Grotta di Umajalanta, Bolivia.
  • Formazione Polanco, Uruguay.
  • Vallemí, Paraguay.

Riferimenti

  1. Barton, H.A. e Northup, D.E. (2007). Geomicrobiologia in ambienti rupestri: prospettive passate, attuali e future. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
  2. Culver, D.C. e Pipan, T. (2009). La biologia delle grotte e di altri habitat sotterranei. Oxford, Regno Unito: Oxford University Press.
  3. Engel, A.S. (2007). Sulla biodiversità degli habitat carsici sulfidici. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
  4. Krajic, K. (2004). I biologi delle caverne portano alla luce tesori sepolti. Scienza. 293: 2.378-2.381.
  5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. e Wang, k. (2018). Risposte della comunità microbica del suolo alla coltivazione di erba da foraggio in terreni carsici degradati. Degrado e sviluppo del suolo. 29: 4.262-4.270.
  6. doi: 10.1002 / ldr.3188
  7. Northup, D.E. e Lavoie, K. (2001). Geomicrobiologia delle grotte: una rassegna. Giornale di geomicrobiologia. 18: 199-222.

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