Καρστικά Φαινόμενα

 

Είναι γεωμορφολογικός όρος ο οποίος χαρακτηρίζει τα εσωτερικά μορφολογικά στοιχεία τα οποία δημιουργούνται στα ασβεστολιθικά πετρώματα εξαιτίας της διαλυτικής δράσεως του νερού. Καρστικοποίηση είναι η διαδικασία δημιουργίας σπηλαίων, δολινών, πολγών κ.α.

-Καρστική διάβρωση Ο όρος αναφέρεται στη διάβρωση που προκαλεί το νερό της βροχής στα πετρώματα αφού εμπλουτισθεί σε CO2 από την ατμόσφαιρα και το έδαφος. Το CO2 προέρχεται από την αποσύνθεση οργανικών ουσιών. Προσβάλλει κυρίως ανθρακικά άλατα του ασβεστίου και μαγνησίου. Παράγοντες που επιδρούν στην καρστική διάβρωση είναι η κατάλληλη τεκτονική κατασκευή της περιοχής, η κλίση της επιφάνειας του εδάφους, οι κλιματολογικές συνθήκες και η χημική σύσταση των ασβεστόλιθων. Οι καρστικές περιοχές χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη σπηλαίων, εγκοίλων, ρωγμών, σχισμών, καταβοθρών και κλειστών βυθισμάτων. Μια τέτοια περιοχή επίσης έχει έντονη ξηρασία λόγω της υπόγειας απορροής των υδάτων και ταυτόχρονα μειωμένη βλάστηση.

-Διαλυτική ικανότητα ύδατος Απεσταγμένο νερό σε συνήθη θερμοκρασία διαλύει 16mg/lt

CaCO3, ενώ όταν είναι εμπλουτισμένο σε CO2 κατά την αντίδραση: CO2+Η2Ο↔Η2CO3, αυξάνεται η διαλυτική του ικανότητα. Με συνηθισμένη περιεκτικότητα σε CO2 και σε 0°C η διαλυτική ικανότητα του νερού είναι 70 mg/lt, ενώ στη φύση η τιμή κυμαίνεται από 100-200 mg/lt και φτάνει συχνά τα 400 mg/lt. Έτσι με την παρουσία του ανθρακικού οξέος στο νερό ο ασβεστόλιθος (ανθρακικό ασβέστιο) μετατρέπεται σε όξινο δισανθρακικό ασβέστιο κατά την αντίδραση: Η2CO3 + CaCO3 ↔ Ca(HCO3)2

Η αντίδραση μετατοπίζεται προς τα προϊόντα σε περίπτωση περίσσειας CO2 ή προς τα αντιδρώντα όταν υπάρχει έλλειψη, οπότε έχουμε διάλυση ή καθίζηση CaCO3 ανάλογα με την περίπτωση.

-Χημική αποσάθρωση και διαδικασία διάλυσης Καθώς τα νερά κατεισδύουν στον ασβεστόλιθο από τις κατακλάσεις διαλύουν το ανθρακικό ασβέστιο. Σύντομα επέρχεται κορεσμός τους με αποτέλεσμα να μην μπορούν να συνεχίσουν τη διάβρωση. Για να ξεκινήσει ξανά πρέπει να έχουμε ανάμειξη δυο ή περισσότερων διαλυμάτων διαφορετικής περιεκτικότητας σε Η2CO3 ή απλώς διαφορετικής θερμοκρασίας. Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτική ικανότητα του νερού αποτελούν και η θερμοκρασία και η πίεση. Αύξηση της θερμοκρασίας συνεπάγεται ελάττωση της διαλυτικής ικανότητας, ενώ αύξηση της πίεσης έχει ως συνέπεια την αύξηση της λόγω του ότι υπάρχει περισσότερο CO2 σε διάλυση. Ακόμη η διάλυση επηρεάζεται θετικά από την παρουσία ιόντων

Mg2+ και Na+ , ενώ το αντίθετο συμβαίνει όταν υπάρχει SO42-. Πολλές φορές τα ρέοντα στη μάζα του ασβεστόλιθου ύδατα χάνουν τη διαβρωτική τους ικανότητα και αποθέτουν τα περιεχόμενα σε διάλυση άλατά τους. Αυτό συμβαίνει λόγω μεταβολής των φυσικοχημικών συνθηκών. Έτσι έχουμε αποφράξεις αγωγών και ρωγμών και κατ’ επέκτασιν μετατροπές στο αρχικό υπόγειο δίκτυο. Τα νερά κατά τη διάρκεια που διαβρώνουν δεν μπορούν να προχωρήσουν σε βάθος πιο κάτω από το βασικό επίπεδο. Έτσι καρστικά σπήλαια που σήμερα βρίσκονται κάτω από το νερό σίγουρα δημιουργήθηκαν όταν η στάθμη ήταν χαμηλότερα. -Μηχανική διάβρωση από το νερό Στην καρστική διάβρωση συμβάλλει κατά πολύ και η μηχανική δράση του νερού. Οι ασβεστόλιθοι αποτελούν πρακτικά αδιαπέρατα από το νερό πετρώματα, όμως συνήθως είναι κατακερματισμένα και το πλήθος των ρωγμών και των κατακλάσεων (με τριχοειδείς διαστάσεις έως και χάσματα) τα καθιστούν υδροπερατά. Έτσι εκτός από τα τεκτονικά αιτία που συντελούν στα παραπάνω, ενεργούν και τα κρυογενετικά φαινόμενα που προκαλούν διαρρήξεις στη μάζα των ασβεστόλιθων. -Ερυθρά Γη (Terra Rossa) Η παρουσία της ερυθράς γης σηματοδοτεί μια καρστικοποιημένη περιοχή. Πρόκειται για ίζημα, κυρίως αργίλου, πλούσιου σε οξείδια σιδήρου που του προσδίδουν χρώμα ερυθρό. Τα οξείδια αυτά προκύπτουν από ανθρακικό σίδηρο που οξειδώνεται προς λειμωνίτη. Η terra rossa αποτελεί αδιάλυτο υπόλειμμα των ασβεστόλιθων και πληρώνει οπές και ανοίγματα σε περιοχές με καρστικές μορφές. Αποθέσεις μεγάλης έκτασης είναι καλλιεργήσιμες.

-Επιφανειακές καρστικές μορφές

 Γλυφές: γενικά είναι αύλακες βαθιές ή αβαθείς που οφείλονται στη διαλυτική δράση του νερού. Διακρίνονται σε δακτυλιογλυφές και αμαξοτροχιές με βάση το μέγεθος, τη μορφή και τον τρόπο δημιουργίας τους. Οι δακτυλιογλυφές μοιάζουν με μικρά κανάλια, σαν να έγιναν από το σύρσιμο δακτύλων πάνω στον ασβεστόλιθο. Δημιουργούνται σε κεκλιμένα στρώματα με αρκετή κλίση και είναι μικρών διαστάσεων. Οι αμαξοτροχιές δημιουργούνται σε λιγότερο κεκλιμένα στρώματα έχουν μεγαλύτερες διαστάσεις και συχνά ακολουθούν το δίκτυο των διακλάσεων. Μεταξύ τους χωρίζονται με οδοντωτές ράχες. Σχεδόν πάντοτε οι γλυφές καταλήγουν σε σημεία όπου τα επιφανειακά ύδατα κατεισδύουν στα πετρώματα. Δολίνες: πρόκειται για κλειστές λεκάνες σχήματος κυκλικού ή ελλειπτικού όπου το βάθος είναι μικρότερο του εύρους. Οι διαστάσεις τους κατά το βάθος κυμαίνονται από δυο ως και εκατό μέτρα ενώ του εύρους από είκοσι ως εκατοντάδες μέτρα. Στον πυθμένα τους συσσωρεύονται χημικά ιζήματα. Σ’ αυτά άλλοτε συναντούμε βλάστηση, ενώ κάποιες φορές το πάχος τους είναι ικανό να συγκρατήσει τα νερά της βροχής και να δημιουργήσει τέλματα. Διακρίνονται σε εγκατακρημνισιγενείς όταν πρόκειται για κατάρρευση της οροφής υπόγειου εγκοίλου και σε διαλυσιγενείς όταν οφείλονται σε χημική διάλυση. Ουβάλες: η συνένωση πολλών δολινών λόγω εκτεταμένης διάλυσης των ασβεστόλιθων οδηγεί στο σχηματισμό ευρέων βυθισμάτων που ονομάζονται ουβάλες. Η έκταση τους μπορεί να είναι μερικές εκατοντάδες τετραγωνικά μέτρα ως και αρκετά τετραγωνικά χιλιόμετρα. Ορισμένες φορές είναι δυνατό στο εσωτερικό μιας ουβάλας να δημιουργηθούν νέες δολίνες. Τότε η ουβάλα ανήκει σε παλαιότερο κύκλο καρστικής διάβρωσης. Τέλος οι ουβάλες τείνουν να πάρουν επίμηκες σχήμα. Αυτό συμβαίνει γιατί αποτελούν συνένωση δολινών οι οποίες ακολουθούν τα δίκτυα των διακλάσεων που παρουσιάζουν ομαλή κατανομή. Πόλγες: είναι η μεγαλύτερη επιφανειακή καρστική μορφή. Είναι μια μεγάλη λεκάνη σε καρστικό περιβάλλον με σχήμα ελλειπτικό. Η επιφάνεια της φτάνει αρκετές εκατοντάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα. Τα νερά της πόλγης αποστραγγίζονται δια μέσου καταβοθρών που βρίσκονται στα περιθώρια της. Τελικά καταλήγουν στη θάλασσα οπότε έχουμε υποβρύχιες πηγές ή στα γύρω όρη ως καρστικές πηγές. Κάποιες φορές όπου οι καταβόθρες επικοινωνούν με λεκάνες περιοχών που βρίσκονται ψηλότερα είναι δυνατό να μετατραπούν σε πηγές βωκλυσιανού τύπου. Αυτό συμβαίνει κατόπιν αυξήσεως του βρόχινου νερού ή τήξεως του χιονιού. Το ύψος όπου βρίσκονται οι πόλγες κυμαίνεται από ύψη κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας ως και πάνω από χίλια μέτρα. Ο πυθμένας τους αποτελείται από ένα εύφορο αλλουβιακό πεδίο και πολλές φορές συναντάμε λοφίσκους από αδιάλυτους ασβεστόλιθους που ονομάζονται Hums. Οι χαμηλού υψομέτρου πόλγες μπορεί να μετατραπούν σε τέλματα και λίμνες. Επίσης κάποιες μπορεί να μετατρέπονται σε λίμνες περιοδικά. Αυτό συμβαίνει γιατί είναι αδύνατο να διαφύγουν τα νερά από τις καταβόθρες. Η δημιουργία των πολγών είναι συνδυασμός τεκτονικής δράσης και καρστικής διάβρωσης. Αρχικά έχουμε επιφανειακή ταπείνωση από τεκτονικά αίτια και στη συνέχεια την τελική διαμόρφωση του ανάγλυφου από καρστική διάβρωση. Είναι επίσης δυνατό η ταπείνωση να οφείλεται σε κατακρήμνιση υπόγειων εγκοίλων. Σε διαφορετική περίπτωση η δημιουργία μιας πόλγης οφείλεται στη συνένωση δολινών σε ουβάλες και τελικά ουβάλων σε πόλγη.

-Υπόγειες καρστικές μορφές 

Καταβόθρες: πρόκειται για μορφές που αναπτύσσονται κατακόρυφα ή με μεγάλη κλίση και επικοινωνούν με την επιφάνεια. Προχωρούν στον ασβεστόλιθο κατά βάθος και συνδέονται σε πολύπλοκα συστήματα αγωγών και οχετών, βρίσκονται στα χαμηλότερα σημεία ή στα περιθώρια λεκανών. Υπόγειοι οχετοί: πρόκειται για υπόγειες οδούς στις οποίες ρέει ελεύθερα ή υπό πίεση το νερό. Χαρακτηριστικό τους είναι το πολύ μεγάλο μήκος σε σχέση με το πλάτος και το ύψος τους.

Σπήλαια: είναι υπόγεια έγκοιλα αρκετά μεγάλων διαστάσεων που επικοινωνούν με την ατμόσφαιρα μέσω στενών οπών και είναι επισκέψιμα από τον άνθρωπο. Ο σχηματισμός των σπηλαίων ακολουθεί τις επιφάνειες διακλάσεων και διαστρώσεως του ασβεστόλιθου. Έτσι αναπτύσσεται αναλόγως κατακόρυφα ή οριζόντια. Όταν οι δυο αυτές επιφάνειες διασταυρώνονται είναι δυνατή η δημιουργία θολωτής μορφής. Ο θόλος διευρύνεται με προοδευτική κατάπτωση της οροφής και των περιθωρίων του. Αν η ανάπτυξη του θόλου γίνει κατακόρυφα και τελικά έχουμε κατάρρευση της οροφής σχηματίζεται ένα φυσικό φρεάτιο, ενώ αν υπάρχει οριζόντια ανάπτυξη και ακολουθήσει πτώση της οροφής έχουμε επιφανειακά τον σχηματισμό ενός χαίνοντος βαράθρου. Τα περισσότερα σπήλαια αναπτύσσονται σε ασβεστόλιθους. Όμως δεν είναι όλοι πλούσιοι σε αριθμό σπηλαίων. Αυτό συμβαίνει γιατί η ύπαρξή τους οφείλεται στο βαθμό διακλαστικότητας συνοχής και διαλυτότητας των ασβεστόλιθων. Σπανιότερα έχουμε και σπήλαια σε γύψο, όπου όμως έχουν ακανόνιστο σχήμα και συχνές καταπτώσεις των υπερκείμενων τμημάτων τους. Επίσης είναι δυνατή η ύπαρξη σπηλαίων σε μάργες και ψαμμίτες όμως και εδώ έχουμε διαφορετικά από τα συνήθη σχήματα και μικρό μέγεθος.

-Άλλα είδη σπηλαίων εκτός από τα καρστικά σπήλαια υπάρχουν και οι παρακάτω κατηγορίες ανάλογα με τα πετρώματα στα οποία βρίσκονται και τον τρόπο γένεσης αυτών. Αιολικά: δημιουργούνται με τη διαδικασία της απορρίνισης και της αποφύσησης, δηλαδή της φθοράς που επιφέρουν λόγω τριβής τα μεταφερόμενα από τον άνεμο υλικά και η μεταφορά αυτών. Έτσι από τη στροβιλοειδή κίνηση των μεταφερομένων από τον άνεμο υλικών έχουμε τη δημιουργία εγκοίλων. Παράκτια (ενάλια): δημιουργούνται με τη διαβρωτική δράση των κυμάτων, που οφείλεται στη δύναμη με την οποία προσκρούουν αυτά στα πετρώματα. Επιπλέον διάβρωση προκαλούν λόγω του ότι μεταφέρουν θραύσματα ήδη κατεστραμμένων πετρωμάτων. Επίσης λαμβάνει μέρος και η διαλυτική δράση του θαλασσινού νερού κυρίως στα ασβεστολιθικά πετρώματα. Έτσι στην περίπτωση μη ανθεκτικών πετρωμάτων είναι δυνατόν να σχηματιστούν σπήλαια, ενώ στην περίπτωση ενός ακρωτηρίου όπου έχουμε στις δυο αντίθετες πλευρές δημιουργία παράκτιων σπηλαίων είναι δυνατόν αυτά να ενωθούν και να σχηματίσουν ένα φυσικό τόξο ή μια φυσική γέφυρα διατηρούμενη για κάποιο χρονικό διάστημα. Η κατακρήμνισή της θα δώσει απομονωμένες νησίδες. Η ύπαρξη όμως τέτοιων νησίδων δε σημαίνει απαραίτητα την κατά το παρελθόν δημιουργία φυσικής γέφυρας. Ηφαιστειακά: οφείλουν τη δημιουργία τους στο ότι καθώς ρέει η λάβα, το εξωτερικό της τμήμα ψύχεται ταχύτερα. Έτσι όταν μεταβληθεί η θέση του εσωτερικού μέρους της λάβας έχουμε σχηματισμό εγκοίλων. Κοραλλιογενή: δημιουργούνται στους κοραλλιογενείς υφάλους παράλληλα με την ανάπτυξη των κοραλλιών. Τέλος υπάρχουν και σπήλαια σε ανθρακικά πετρώματα τα οποία δεν σχηματίζονται λόγω της καρστικής διάβρωσης, αλλά με τη λεγόμενη ανάπτυξη κατά θετικό τρόπο. Η δημιουργία αυτών των σπηλαίων είναι ταυτόχρονη με τη δημιουργία του περιβάλλοντος πετρώματος. Για παράδειγμα ένας καταρράκτης που εναποθέτει τραβερτινικό υλικό σχηματίζει έγκοιλα καθώς το μέτωπό του προχωρά προς τα εμπρός (καταρράκτες Έδεσσας). Πολλά από αυτά τα έγκοιλα αποκλείονται όταν ενωθούν τα γένια του καταρράκτη με το μαξιλάρι. Τα ηφαιστειακά, τα κοραλλιογενή και τα σπήλαια που αναπτύσσονται σε τραβερτινικές αποθέσεις, είναι πρωτογενή δηλαδή ο χρόνος δημιουργίας τους ταυτίζεται με τον αντίστοιχο του περιβάλλοντος πετρώματος. Όλα τα υπόλοιπα είδη σπηλαίων δημιουργήθηκαν μετά από τα πετρώματα στα οποία βρίσκονται και γι’ αυτό λέγονται δευτερογενή.

-Καρστικές πηγές Οι καρστικές πηγές αντιστοιχούν στην αποχέτευση ενός υπόγειου συστήματος εγκοίλων και αγωγών. Χαρακτηρίζονται από αστάθεια στην παροχή τους, η οποία εξαρτάται από το κλίμα της περιοχής, τη φύση και τον όγκο του ασβεστόλιθου. Πολλές φορές συμβαίνει να έχουμε αιφνίδια αύξηση της παροχής σε σύντομο χρονικό διάστημα από τη στιγμή της βροχόπτωσης. Το νερό αυτού του τύπου των πηγών δεν διηθείται μέσα από τα στρώματα των πετρωμάτων και είναι δυνατό πολλές φορές να είναι μολυσματικό.

Πηγή

Οδηγός Σπηλαιολογίας Βαξεβανόπουλος Μάρκος Λαζαρίδης Γεώργιος 

ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2002