.jpg/1280px-Skocjan_Caves_(3802558032).jpg)
El karst ( / kɑːr st / ) es una topografía formada a partir de la disolución de rocas carbonatadas solubles como la piedra caliza , la dolomita y el yeso . Se caracteriza por elementos como poljes superiores y sistemas de drenaje con sumideros y cuevas subterráneas. [1] [2] También pueden aparecer rocas más resistentes a la intemperie , como la cuarcita , si se dan las condiciones adecuadas. [3]
El drenaje subterráneo puede limitar el agua superficial, con pocos o ningún río o lago. En regiones donde el lecho de roca disuelto está cubierto (quizás por escombros) o confinado por uno o más estratos de roca no soluble superpuestos, las características kársticas distintivas pueden ocurrir sólo en niveles subsuperficiales y pueden faltar por completo en la superficie. [4]
El estudio del paleokarst (karst enterrado en la columna estratigráfica ) es importante en la geología del petróleo porque hasta el 50% de las reservas de hidrocarburos del mundo se encuentran en rocas carbonatadas , y gran parte de ellas se encuentran en sistemas kársticos porosos. [5]
La palabra inglesa karst fue tomada del alemán Karst a finales del siglo XIX, [6] que entró en uso alemán mucho antes, [7] para describir una serie de características geológicas, geomorfológicas e hidrológicas que se encuentran dentro del rango de los Alpes Dináricos , que se extienden desde el extremo noreste de Italia sobre la ciudad de Trieste , a través de la península balcánica a lo largo de la costa del Adriático oriental hasta Kosovo y Macedonia del Norte , donde comienza el macizo de las montañas Šar . La zona kárstica se encuentra en la sección más noroeste, descrita en las primeras investigaciones topográficas como una meseta entre Italia y Eslovenia . Los idiomas que conservan esta forma incluyen el italiano : carso , el alemán : karst y el albanés : karsti .
En las lenguas eslavas del sur locales , todas las variaciones de la palabra se derivan de una base iliria romanizada (que produce latín : carsus , dálmata : carsus ), posteriormente metatetizada a partir de la forma reconstruida * korsъ en formas como esloveno : kras [8] y serbo. -Croata : krš , kras , [9] [10] [11] [12] atestiguado por primera vez en el siglo XVIII, y la forma adjetiva kraški en el siglo XVI. [13] Como nombre propio, la forma eslovena Grast fue atestiguada por primera vez en 1177. [14]
En definitiva, la palabra es de origen mediterráneo . También se ha sugerido que la palabra puede derivar de la raíz protoindoeuropea karra- 'roca'. [15] El nombre también puede estar relacionado con el orónimo Kar(u)sádios oros citado por Ptolomeo , y quizás también con el latín Carusardius . [13] [14]
Johann Weikhard von Valvasor , pionero del estudio del karst en Eslovenia y miembro de la Royal Society de Londres , introdujo la palabra karst a los eruditos europeos en 1689 para describir el fenómeno de los flujos subterráneos de los ríos en su relato del lago Cerknica . [dieciséis]
Jovan Cvijić avanzó enormemente en el conocimiento de las regiones kársticas hasta el punto de ser conocido como el "padre de la geomorfología kárstica". La publicación de Cvijić de 1893, Das Karstphänomen , que analiza principalmente las regiones kársticas de los Balcanes, describe accidentes geográficos como karren, dolines y poljes . [5] En una publicación de 1918, Cvijić propuso un modelo cíclico para el desarrollo del paisaje kárstico. [5] [17]
La hidrología kárstica surgió como disciplina a finales de los años cincuenta y principios de los sesenta en Francia. Anteriormente, las actividades de los espeleólogos, llamados espeleólogos , se consideraban más un deporte que una ciencia, por lo que las cuevas kársticas subterráneas y sus cursos de agua asociados no estaban, desde una perspectiva científica, poco estudiados. [18]
El karst está más desarrollado en rocas carbonatadas densas , como la piedra caliza, que tiene estratos finos y está muy fracturada . El karst no suele estar bien desarrollado en la creta , porque la creta es muy porosa en lugar de densa, por lo que el flujo de agua subterránea no se concentra a lo largo de las fracturas. El karst también está más desarrollado donde el nivel freático es relativamente bajo, como en las tierras altas con valles atrincherados , y donde las precipitaciones son de moderadas a intensas. Esto contribuye al rápido movimiento descendente del agua subterránea, lo que promueve la disolución del lecho de roca, mientras que el agua subterránea estancada se satura con minerales carbonatados y deja de disolver el lecho de roca. [19] [20]
El ácido carbónico que causa las características kársticas se forma cuando la lluvia pasa a través de la atmósfera terrestre recogiendo dióxido de carbono (CO 2 ), que se disuelve fácilmente en el agua. Una vez que la lluvia llega al suelo, puede pasar a través del suelo que proporciona CO 2 adicional producido por la respiración del suelo . Parte del dióxido de carbono disuelto reacciona con el agua para formar una solución débil de ácido carbónico, que disuelve el carbonato de calcio . [21] La secuencia de reacción principal en la disolución de piedra caliza es la siguiente: [22]
En condiciones muy raras, la oxidación puede influir. La oxidación jugó un papel importante en la formación de la antigua cueva Lechuguilla en el estado estadounidense de Nuevo México [23] y actualmente está activa en las cuevas Frasassi de Italia. [24]
La oxidación de sulfuros que conduce a la formación de ácido sulfúrico también puede ser uno de los factores de corrosión en la formación del karst. A medida que las aguas superficiales ricas en oxígeno (O 2 ) se filtran en sistemas kársticos anóxicos profundos, traen oxígeno, que reacciona con el sulfuro presente en el sistema ( pirita o sulfuro de hidrógeno ) para formar ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ). Luego, el ácido sulfúrico reacciona con el carbonato de calcio, provocando una mayor erosión dentro de la formación de piedra caliza. Esta cadena de reacciones es:
Esta cadena de reacción forma yeso . [25]
La karstificación de un paisaje puede dar lugar a una variedad de características de gran o pequeña escala tanto en la superficie como debajo. En las superficies expuestas, las características pequeñas pueden incluir flautas de solución (o rillenkarren), canales , pavimento de piedra caliza (clints y grikes), kamenitzas llamadas colectivamente karren o lapiez. Las características de la superficie de tamaño mediano pueden incluir sumideros o cenotes (cuencas cerradas), pozos verticales, foibe (sumideros en forma de embudo invertido), arroyos que desaparecen y manantiales que reaparecen .
Las características a gran escala pueden incluir pavimentos de piedra caliza , poljes y valles kársticos. Los paisajes kársticos maduros, donde se ha eliminado más lecho de roca de lo que queda, pueden dar lugar a torres kársticas o paisajes de pajares/hueveras . Debajo de la superficie se pueden formar complejos sistemas de drenaje subterráneo (como acuíferos kársticos ) y extensos sistemas de cuevas y cavernas. [19]
La erosión a lo largo de las costas de piedra caliza, especialmente en los trópicos , produce una topografía kárstica que incluye una superficie makatea afilada por encima del alcance normal del mar y socavaciones que son en su mayoría el resultado de la actividad biológica o la bioerosión en el nivel medio del mar o un poco por encima . [26] Algunas de las formaciones más espectaculares se pueden ver en la bahía de Phangnga en Tailandia y en la bahía de Halong en Vietnam .
El carbonato de calcio disuelto en agua puede precipitar donde el agua descarga parte de su dióxido de carbono disuelto. Los ríos que emergen de manantiales pueden producir terrazas de toba , que consisten en capas de calcita depositadas durante largos períodos de tiempo. En las cuevas, una variedad de elementos denominados colectivamente espeleotemas se forman mediante la deposición de carbonato de calcio y otros minerales disueltos.
El karst interestratal es un paisaje kárstico que se desarrolla bajo una capa de rocas insolubles. Normalmente, esto implicará una capa de arenisca superpuesta a estratos de piedra caliza en solución. En el Reino Unido, por ejemplo, se han desarrollado extensos campos de dolinas en Cefn yr Ystrad , Mynydd Llangatwg y Mynydd Llangynidr en el sur de Gales , a través de una cubierta de arenisca de Twrch que se superpone a piedra caliza carbonífera oculta ; esta última localidad ha sido declarada sitio de especial interés científico. al respecto. [27]
Kegelkarst es un tipo de terreno kárstico tropical con numerosas colinas en forma de conos, formadas por cockpits, mogotes y poljes y sin fuertes procesos de erosión fluvial. Este terreno se encuentra en Cuba, Jamaica, Indonesia, Malasia, Filipinas, Puerto Rico, el sur de China, Myanmar, Tailandia, Laos y Vietnam. [28]
El karst de sal (o 'karst de halita') se desarrolla en áreas donde la sal se disuelve bajo tierra. Puede provocar depresiones y colapsos en la superficie que presentan un riesgo geográfico. [29]
Las zonas kársticas tienden a tener tipos de bosques únicos. El terreno kárstico es difícil de atravesar para los humanos, por lo que sus ecosistemas suelen estar relativamente intactos. El suelo tiende a tener un pH alto, lo que fomenta el crecimiento de especies inusuales de orquídeas, palmeras, manglares y otras plantas. [30]
Paleokarst o paleokarst es un desarrollo del karst observado en la historia geológica y preservado dentro de la secuencia de rocas, efectivamente un karst fósil. Por ejemplo, hay superficies paleocársticas expuestas dentro del subgrupo del valle de Clydach de la secuencia de calizas carboníferas del sur de Gales que se desarrollaron como erosión subaérea de calizas recientemente formadas que tuvo lugar durante períodos de no deposición en la primera parte del período. Se reanudó la sedimentación y se depositaron más estratos de piedra caliza sobre una superficie kárstica irregular, ciclo que se repitió varias veces debido a las fluctuaciones del nivel del mar durante períodos prolongados. [31]
Los pseudokarsts son similares en forma o apariencia a las características kársticas, pero se crean mediante mecanismos diferentes. Los ejemplos incluyen cuevas de lava y torres de granito (por ejemplo, la cueva Labertouche en Victoria, Australia ) y características de paleocolapso . Las cuevas de barro son un ejemplo de pseudokarst.
Las formaciones kársticas tienen una hidrología única, lo que da como resultado muchas características inusuales. Un fenster kárstico (ventana kárstica) ocurre cuando una corriente subterránea emerge a la superficie entre capas de roca, cae en cascada a cierta distancia y luego desaparece, a menudo en un sumidero.
Los ríos de las zonas kársticas pueden desaparecer bajo tierra varias veces y reaparecer en diferentes lugares, incluso con otros nombres, como Ljubljanica , el "río de los siete nombres".
Otro ejemplo de esto es el río Popo Agie en el condado de Fremont, Wyoming , donde, en un sitio llamado "The Sinks" en el Parque Estatal Sinks Canyon , el río desemboca en una cueva en una formación conocida como Madison Limestone y luego sube nuevamente 800 m ( 1 ⁄ 2 milla) por el cañón en un plácido estanque.
Un turlough es un tipo único de lago estacional que se encuentra en las zonas kársticas irlandesas y que se forma mediante el brote anual de agua del sistema de agua subterránea.
Artículo principal Acuífero#Karst
Los acuíferos kársticos suelen desarrollarse en piedra caliza . El agua superficial que contiene ácido carbónico natural desciende hacia pequeñas fisuras en la piedra caliza. Este ácido carbónico disuelve gradualmente la piedra caliza agrandando así las fisuras. Las fisuras agrandadas dejan entrar una mayor cantidad de agua lo que conduce a un agrandamiento progresivo de las aberturas. Abundantes y pequeñas aberturas almacenan una gran cantidad de agua. Las aberturas más grandes forman un sistema de conductos que drena el acuífero hacia manantiales. [32]
La caracterización de los acuíferos kársticos requiere exploración de campo para localizar sumideros, tragantes , arroyos que se hunden y manantiales , además de estudiar mapas geológicos . [33] : 4 Los métodos hidrogeológicos convencionales, como las pruebas de acuíferos y el mapeo potenciométrico, son insuficientes para caracterizar la complejidad de los acuíferos kársticos y deben complementarse con trazas de tintes , medición de las descargas de manantiales y análisis de la química del agua. [34] El rastreo de tintes del Servicio Geológico de EE. UU. ha determinado que los modelos convencionales de aguas subterráneas que suponen una distribución uniforme de la porosidad no son aplicables a los acuíferos kársticos. [35]
La alineación lineal de características de la superficie, como segmentos de arroyos rectos y sumideros, se desarrolla a lo largo de los rastros de fractura . Ubicar un pozo en un rastro de fractura o en una intersección de rastros de fractura aumenta la probabilidad de encontrar una buena producción de agua. [36] Los huecos en los acuíferos kársticos pueden ser lo suficientemente grandes como para causar un colapso destructivo o un hundimiento de la superficie del suelo que puede iniciar una liberación catastrófica de contaminantes. [37] : 3–4
El caudal de agua subterránea en los acuíferos kársticos es mucho más rápido que en los acuíferos porosos. Por ejemplo, en el acuífero Barton Springs Edwards, los rastros de tinte midieron los caudales de agua subterránea kárstica de 0,5 a 7 millas por día (0,8 a 11,3 km/d). [38] Los rápidos caudales de agua subterránea hacen que los acuíferos kársticos sean mucho más sensibles a la contaminación del agua subterránea que los acuíferos porosos. [33] : 1
El agua subterránea en las áreas kársticas también se contamina tan fácilmente como los arroyos superficiales, porque las formaciones kársticas son cavernosas y altamente permeables, lo que reduce las oportunidades de filtración de contaminantes.
El agua de pozo también puede ser insegura, ya que puede haber corrido sin obstáculos desde un sumidero en un pasto para ganado, sin pasar por el filtrado normal que se produce en un acuífero poroso . Los sumideros a menudo se han utilizado como vertederos de basura de granjas o comunidades . Los tanques sépticos sobrecargados o que funcionan mal en paisajes kársticos pueden verter aguas residuales sin tratar directamente en canales subterráneos.
Los geólogos están preocupados por estos efectos negativos de la actividad humana sobre la hidrología kárstica que, en 2007 [actualizar], abastecía alrededor del 25% de la demanda mundial de agua potable. [39]
La agricultura en zonas kársticas debe tener en cuenta la falta de agua superficial. Los suelos pueden ser lo suficientemente fértiles y las precipitaciones pueden ser adecuadas, pero el agua de lluvia se mueve rápidamente a través de las grietas hacia el suelo, dejando a veces la superficie del suelo reseca entre lluvias.
La topografía kárstica también plantea dificultades especiales a los habitantes humanos. Los sumideros pueden desarrollarse gradualmente a medida que se agrandan las aberturas en la superficie, pero la erosión progresiva frecuentemente no se ve hasta que el techo de una caverna colapsa repentinamente. Estos acontecimientos se han tragado casas, ganado, automóviles y maquinaria agrícola. En los Estados Unidos, el colapso repentino de una caverna-sumidero se tragó parte de la colección del Museo Nacional Corvette en Bowling Green, Kentucky, en 2014. [40]
El karst de piedra caliza más grande del mundo es la llanura de Nullarbor en Australia . Eslovenia tiene el mayor riesgo de sumideros del mundo, mientras que el borde occidental de las tierras altas en el este de los Estados Unidos tiene el segundo mayor riesgo de sumideros kársticos. [41] [42]
En Canadá, el Parque Nacional Wood Buffalo , Territorios del Noroeste, contiene áreas de sumideros kársticos. [43] México alberga importantes regiones kársticas en la Península de Yucatán y Chiapas . [44] El oeste de Irlanda alberga The Burren , una zona de piedra caliza kárstica. El Karst del sur de China en las provincias de Guizhou , Guangxi y Yunnan es Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO.
Muchos términos relacionados con el karst derivan de lenguas eslavas del sur y entraron en el vocabulario científico a través de investigaciones tempranas en el karst alpino dinárico de los Balcanes occidentales.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )
