Karst: processos de intemperismo e paisagismo

O carste , carste ou alívio cárstica, é uma forma de topografia cuja origem é devido aos agentes atmosféricos processos por dissolução de rochas solúveis calcário, dolomite e gesso. Esses relevos são caracterizados por apresentar um sistema de drenagem subterrânea com cavernas e drenos.

A palavra cárstica vem do alemão Cársico , uma palavra com a qual a área Carlo-Ítalo-Eslovena é chamada, onde abundam as formas cársticas. A Real Academia Espanhola aprovou o uso das palavras “karst” e “karst”, com equivalência de significado.

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Figura 1. Montanhas Anaga, Tenerife, Ilhas Canárias, Espanha. Fonte: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny

As rochas calcárias são rochas sedimentares compostas principalmente por:

  • Calcite (carbonato de cálcio, CaCO 3 ).
  • Magnesite (carbonato de magnésio MgCO 3 ).
  • Minerais em pequenas quantidades que modificam a cor e o grau de compactação da rocha, como argilas (agregados de silicato de alumínio hidratado), hematita (minério de óxido férrico Fe 2 O 3 ), quartzo (minério de óxido de silício SiO 2 ) e siderite (carbonato de mineral de ferro FeCO 3 ).

A dolomita é uma rocha sedimentar constituída pelo mineral dolomita, que é o dobro de cálcio e carbonato de magnésio CaMg (CO 3 ) 2 .

O gesso é uma rocha composta de sulfato de cálcio hidratado ( CaSO 4 .2H 2 O), que pode conter pequenas quantidades de carbonatos, argila, óxidos, cloretos, sílica e anidrita (CaSO 4 ).

Processos de intemperismo cársico

Os processos químicos incluem a formação cárstica, basicamente, as seguintes reacções:

  • A dissolução de dióxido de carbono (CO 2 ) em água:

CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3

  • A dissociação de ácido carbónico (H 2 CO 3 ) em água:

H 2 CO 3 + H 2 O → HCO 3 + H 3 O +

  • A dissolução de carbonato de cálcio (CaCO 3 ) por ataque:

CaCO 3 + H 3 O + → Ca 2+ + HCO 3 + H 2 O

  • Com uma reação total resultante:

CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → 2HCO 3 + Ca 2+

  • acção água carbonatada ligeiramente ácido, produzindo a dissociação de dolomite e subsequente entrega de carbonatos:

CaMg (CO 3 ) 2 + 2H 2 O + CO 2 → CaCO 3 + MgCO 3 + 2H 2 O + CO 2

Fatores necessários para o surgimento de relevo cárstico:

  • A existência de uma matriz de pedra calcária.
  • A presença abundante de água.
  • A concentração de CO 2 apreciável em água; esta concentração aumenta com a altas pressões e temperaturas baixas.
  • Fontes biogênicas de CO 2 . Presença de microrganismos, que produzem CO 2 através do processo de respiração.
  • tempo suficiente para a ação da água sobre a rocha.

Mecanismos de dissolução da rocha hospedeira:

  • A acção de soluções aquosas de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ).
  • Volcanism onde fluxos de lava formar cavernas tubulares ou túneis.
  • Ação física erosiva da água do mar que produz cavernas marinhas ou costeiras, devido ao impacto das ondas e à destruição de falésias.
  • Cavernas costeiras formadas por ação química da água do mar, com constante solubilização das rochas hospedeiras.

Geomorfologia de relevos cársticos

O cársico pode ser formado dentro ou fora de uma rocha hospedeira. No primeiro caso, é chamado de alívio cársico interno, endocárdico ou hipogênico, e no segundo caso, alívio cárstico externo, exorácico ou epigenético.

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Figura 2. Alívio do carste em Covadonga, Astúrias, Espanha. Fonte: Mª Cristina Lima Bazán via https://www.flickr.com/photos/ 154124730 @ N05 / 27435235767

-Relieve interno ou endocárstico kárstico

As correntes de água subterrânea que circulam dentro de leitos de rochas carbonatadas estão cavando cursos internos dentro das grandes rochas, através dos processos de dissolução que mencionamos.

Dependendo das características do rebaixo, se originam diferentes formas de alívio interno do carste.

Cavernas secas

Cavernas secas se formam quando as correntes internas de água deixam esses canais que cavaram através das rochas.

Galerias

A maneira mais fácil de cavar a água dentro de uma caverna é a galeria. As galerias podem aumentar formando “abóbadas” ou podem estreitar e constituir “corredores” e “túneis”. Também podem formar “túneis ramificados” e subidas de água chamadas “sifões”.

Estalactites, estalagmites e colunas

Durante o período em que a água acaba de deixar o seu curso dentro de uma rocha, as galerias restantes são uma humidade elevada, as gotas de água que exsuda com carbonato de cálcio dissolvido.

Quando a água evapora, o carbonato precipita para um estado sólido e as formações que crescem do solo chamadas “estalagmites” aparecem e outras formações crescem penduradas no teto da caverna, chamadas “estalactites”.

Quando eles coincidem no mesmo espaço uma estalactite e uma estalagmite, juntando-se a “coluna” é formado no interior das cavernas.

Gargantas

Quando o teto das cavernas cai e desmorona, os “desfiladeiros” são formados. Assim, cortes muito profundos e paredes verticais aparecem onde os rios superficiais podem circular.

-Carro externo, alívio exorácico ou epigenético

A dissolução da rocha calcária pela água pode perfurar a rocha em sua superfície e formar orifícios ou cavidades de tamanhos diferentes. Essas cavidades podem ter alguns milímetros de diâmetro, cavidades grandes com vários metros de diâmetro ou canais tubulares chamados “lapiaces”.

Quando um lapiaz se desenvolve suficientemente e gera uma depressão, outras formas de alívio cársico chamadas “golfinhos”, “uvas” e “poljes” aparecem.

Dolinas

A dolina é uma depressão de base circular ou elíptica , cujo tamanho pode atingir várias centenas de metros.

Freqüentemente, a água se acumula nos golfinhos que, dissolvendo os carbonatos, cavam um poço em forma de funil.

uvala

Quando vários golfinhos crescem e se juntam a uma grande depressão, uma “uva” é formada.

poljés

Quando uma depressão grande com fundo plano e dimensões em quilômetros é formada, é chamada de poljé.

Um poljé é, teoricamente, uma imensa uvala, e dentro do poljé existem formas cársticas menores: uvala e buracos.

Nos poljés é formada uma rede de canais de água com um poço que deságua nas águas subterrâneas.

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Figura 3. Caverna Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Observe as pessoas no lado esquerdo da imagem para estabelecer a referência do tamanho). Fonte: MatWr [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], do Wikimedia Commons

Formações cársicas como zonas da vida

Nas formações cársicas existem espaços intergranulares, poros, articulações, fraturas, fissuras e dutos, cujas superfícies podem ser colonizadas por microorganismos.

Zonas fóticas em formações cársicas

Nestas superfícies dos relevos cársicos, são geradas três zonas fóticas, dependendo da penetração e intensidade da luz. Estas áreas são:

  • Zona de entrada : esta zona é exposta à irradiação solar com o ciclo diário de iluminação diurna e noturna.
  • Zona crepuscular : zona fótica intermediária.
  • Zona escura : área onde a luz não penetra.

Fauna e adaptações na zona fótica

Os diferentes modos de vida e seus mecanismos de adaptação se correlacionam diretamente com as condições dessas áreas fóticas.

As zonas de entrada e crepúsculo têm condições toleráveis ​​para uma variedade de organismos, de insetos a vertebrados.

A zona escura possui condições mais estáveis ​​que as áreas da superfície. Por exemplo, não é afetado pela turbulência dos ventos e mantém uma temperatura praticamente constante ao longo do ano, mas essas condições são mais extremas devido à ausência de luz e à impossibilidade de realizar fotossíntese .

Por esses motivos, as áreas cársticas profundas são consideradas pobres em nutrientes (oligotróficas), pois não possuem produtores fotossintéticos primários.

Outras condições limitantes nas formações cársicas

Além da ausência de luz nos ambientes endocárdicos, nas formações cársicas existem outras condições limitantes para o desenvolvimento de formas de vida.

Alguns ambientes de conexões hidrológicas para a superfície, podem sofrer inundações; As cavernas do deserto podem passar por longos períodos de seca e os sistemas tubulares vulcânicos podem experimentar uma atividade vulcânica renovada.

Em cavernas internas ou formações endógenas, uma variedade de condições com risco de vida também pode ocorrer, como concentrações tóxicas de compostos inorgânicos; enxofre, metais pesados, extrema acidez ou alcalinidade, gases letais ou radioatividade.

Microrganismos das áreas endocárdicas

Bactérias, arquéias, fungos e vírus também existem entre os microorganismos que habitam formações endocárdicas. Esses grupos de microrganismos não têm a diversidade que mostram nos habitats de superfície.

Muitos processos geológicos, como oxidação de ferro e enxofre, amonificação, nitrificação, desnitrificação, oxidação anaeróbica de enxofre, redução de sulfato (SO 4 2- ), ciclização de metano (formação de compostos cíclicos de hidrocarbonetos a partir de metano CH 4 ), entre outros são mediados por microorganismos.

Como exemplos desses microrganismos, podemos citar:

  • Leptothrix sp., Que afeta a precipitação de ferro nas cavernas de Borra (Índia).
  • Bacillus pumilis isolado das cavernas de Sahastradhara (Índia), que mediam a precipitação de carbonato de cálcio e a formação de cristais de calcita.
  • A bactéria oxidante filamentosa Thiothrix sp., Encontrada na caverna Lower Kane, Wyomming (EUA).

Microrganismos das zonas exocársticas

Algumas formações exocárticas contêm deltaproteobacteria spp. , acidobacteria spp., Nitrospira spp. e proteobactérias spp.

Nas formações hipogênicas ou endocárticas, podem ser encontradas espécies dos gêneros: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium e Firmicutes , entre outros.

Paisagens de formações cársticas na Espanha

  • Las Loras Park, designado World Geopark pela UNESCO, localizado na parte norte de Castilla e Leão.
  • Caverna de Papellona, ​​Barcelona.
  • Gruta Ardales, Malaga.
  • Santimamiñe Cave, País Basco.
  • Caverna de Covalanas, Cantábria.
  • Cavernas de La Haza, Cantábria.
  • Vale de Miera, Cantábria.
  • Sierra de Grazalema, Cádiz.
  • Cueva Tito Bustillo, Ribadesella, Asturias.
  • Torcal de Antequera, Málaga.
  • Cerro del Hierro, Sevilha.
  • Maciço de cabra, Subbética cordobesa.
  • Parque Natural da Serra de Cazorla, Jaén.
  • Montanhas Anaga, Tenerife.
  • Maciço de Larra, Navarra.
  • Rudrón Valley, Burgos.
  • Parque Nacional de Ordesa, Huesca.
  • Sierra de Tramontana, Maiorca.
  • Monasterio de Piedra, Saragoça.
  • Cidade encantada, Cuenca.

paisagens cársicas na América Latina

  • Lagos Montebello, Chiapas, México.
  • O Zacatón, México.
  • Dolpas de Chiapas, México.
  • Cenotes de Quintana Roo, México.
  • Cacahuawamilpa Grutas, México.
  • Tempisque, Costa Rica.
  • Caverna de Roraima Sur, Venezuela.
  • Charles Brewer Cave, Chimanta, Venezuela.
  • Sistema Danta, Colômbia.
  • Gruta da Caridade, Brasil.
  • Caverna dos Tayos, Equador.
  • Sistema de facas Curá, Argentina.
  • Ilha Madre de Dios, Chile.
  • Formação de El Loa, Chile.
  • Zona costeira da Cordilheira de Tarapacá, Chile.
  • Formação de Cutervo, Peru.
  • Formação de Pucara, Peru.
  • Umajalanta Cave, Bolívia.
  • Formação Polanco, Uruguai.
  • Vallemi, Paraguai.

Referências

  1. Barton, HA e Northup, DE (2007). Geomicrobiologia em ambientes de cavernas: perspectivas passadas, atuais e futuras. Revista de Estudos caverna e Karst. 67: 27-38.
  2. Culver, DC e Pipan, T. (2009). A biologia de cavernas e outros habitats subterrâneos. Oxford, Reino Unido: Oxford University Press.
  3. Engel, AS (2007). Sobre a biodiversidade de habitats cársticas sulfídicos. Revista de Estudos caverna e Karst. 69: 187-206.
  4. Krajic, K. (2004). biólogos caverna desenterrar um tesouro enterrado. Ciência 293: 2.378-2.381.
  5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. e Wang, k. (2018). Respostas da comunidade microbiana do solo ao cultivo de gramíneas forrageiras em solos cársicos degradados. Degradação e desenvolvimento da terra. 29: 4262-4270.
  6. doi: 10.1002 / ldr.3188
  7. Northup, DE e Lavoie, K. (2001). Geomicrobiologia de cavernas: uma revisão. Revista de Geomicrobiologia. 18: 199-222.

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