- Processi di erosione carsica
- Fattori necessari per la comparsa del rilievo carsico:
- Meccanismi per la dissoluzione della roccia ospite:
- Geomorfologia dei rilievi carsici
- -Rilievo carsico interno o endocarastico
- Grotte a secco
- Gallerie
- Stalattiti, stalagmiti e colonne
- cannoni
- -Rilievo carsico, esocarstico o epigenico esterno
- doline
- Uva
- polje
- Formazioni carsiche come zone vitali
- Zone fotiche nelle formazioni carsiche
- Fauna e adattamenti nella zona fotica
- Altre condizioni limite nelle formazioni carsiche
- Microrganismi delle aree endocarstiche
- Microrganismi delle zone esocarstiche
- Paesaggi delle formazioni carsiche in Spagna
- Paesaggi di formazioni carsiche in America Latina
- Riferimenti
Il rilievo carsico , carsico o carsico, è una forma di topografia la cui origine è dovuta ai processi di alterazione degli agenti atmosferici sciogliendo le rocce solubili calcari, dolomiti e gesso. Questi rilievi sono caratterizzati dalla presentazione di un sistema di drenaggio sotterraneo con grotte e scarichi.
Il termine carsico deriva dal tedesco carsico, termine usato per indicare l'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. Montagne di 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, CaCO 3 ).
- Magnesite (carbonato di magnesio, MgCO 3 ).
- Minerali in piccole quantità che modificano il colore e il grado di compattazione della roccia, come argille (aggregati di silicati idrati di alluminio), ematite (minerale di ossido ferrico Fe 2 O 3 ), quarzo (minerale di ossido di silicio SiO 2 ) e siderite (minerale di carbonato di ferro FeCO 3 ).
La dolomite è una roccia sedimentaria costituita dal minerale dolomite, che è il doppio carbonato di calcio e magnesio CaMg (CO 3 ) 2 .
Il gesso è una roccia composta da solfato di calcio idrato ( CaSO 4 .2H 2 O), che può contenere piccole quantità di carbonati, argilla, ossidi, cloruri, silice e anidrite (CaSO 4 ).
Processi di erosione carsica
I processi chimici di formazione carsica includono fondamentalmente le seguenti reazioni:
- Dissoluzione dell'anidride carbonica (CO 2 ) in acqua:
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
- La dissociazione dell'acido carbonico (H 2 CO 3 ) in acqua:
H 2 CO 3 + H 2 O → HCO 3 - + H 3 O +
- La dissoluzione del carbonato di calcio (CaCO 3 ) per attacco acido:
CaCO 3 + H 3 O + → Ca 2+ + HCO 3 - + H 2 O
- Con una reazione totale risultante:
CO 2 + H 2 O + CaCO 3 → 2HCO 3 - + Ca 2+
- L'azione di acque gassate leggermente acide, producendo la dissociazione della dolomite e conseguente apporto di carbonati:
CaMg (CO 3 ) 2 + 2H 2 O + CO 2 → CaCO 3 + MgCO 3 + 2H 2 O + CO 2
Fattori necessari per la comparsa del rilievo carsico:
- L'esistenza di una matrice di roccia calcarea.
- L'abbondante presenza di acqua.
- L' apprezzabile concentrazione di CO 2 nell'acqua; questa concentrazione aumenta con pressioni elevate e basse temperature.
- Fonti biogeniche di CO 2 . Presenza di microrganismi che producono CO 2 attraverso il processo respiratorio.
- Tempo sufficiente per l'azione dell'acqua sulla roccia.
Meccanismi per la dissoluzione della roccia ospite:
- L'azione di soluzioni acquose di acido solforico (H 2 SO 4 ).
- Vulcanismo, dove le colate laviche 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 ospitante. Nel primo caso è chiamato 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//27435235767
-Rilievo carsico interno o endocarastico
Le correnti idriche 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 a secco
Le grotte secche si formano quando i flussi d'acqua interni 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”, si possono formare anche “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 goccioline d'acqua con carbonato di calcio disciolto.
Quando l'acqua evapora, il carbonato precipita allo stato solido e compaiono formazioni che crescono dal terreno chiamate "stalagmiti", e altre formazioni crescono appese al soffitto della grotta, chiamate "stalattiti".
Quando una stalattite e una stalagmite si incontrano nello stesso spazio, unendosi, si forma una "colonna" all'interno delle grotte.
cannoni
Quando il tetto delle grotte crolla e crolla, si formano "canyon". In questo modo compaiono tagli molto profondi e muri verticali dove possono scorrere i fiumi superficiali.
-Rilievo carsico, esocarstico o epigenico esterno
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 "lapiaces".
Quando un lapiaz si sviluppa sufficientemente e genera una depressione, appaiono altre forme carsiche chiamate "doline", "uvalas" e "poljes".
doline
La dolina è una depressione a base circolare o ellittica , la cui dimensione può raggiungere diverse centinaia di metri.
Frequentemente nelle doline si accumula l'acqua che sciogliendo i carbonati scava un pozzo a forma di imbuto.
Uva
Quando diverse doline crescono e si uniscono in una grande depressione, si forma un "grappolo".
polje
Quando si forma una grande depressione con fondo piatto e dimensioni in chilometri, si parla di “poljé”.
Un poljé è in teoria un'uva enorme, 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, 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 ingresso : questa zona è esposta all'irraggiamento solare con ciclo di illuminazione giorno-notte giornaliero.
- Zona crepuscolare : zona fotica intermedia.
- Area 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 delle turbolenze del vento 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 serie di condizioni pericolose per la vita, come concentrazioni tossiche di composti inorganici; zolfo, metalli pesanti, acidità o alcalinità estrema, gas letali o radioattività.
Microrganismi delle 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 (SO 4 2- ), la ciclizzazione del metano (formazione di composti di idrocarburi ciclici da metano CH 4 ), tra 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.
- I batteri filamentosi che ossidano lo zolfo Thiothrix sp., Trovati nella Lower Kane Cave, Wyomming (USA).
Microrganismi delle zone esocarstiche
Alcune formazioni di exokarst contengono deltaproteobacteria spp. , Acidobacteria spp., Nitrospira spp. e proteobatteri spp.
Specie dei generi: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium e Firmicutes, tra le altre, possono essere trovate in formazioni ipogeniche o endokarst.
Paesaggi delle formazioni carsiche in Spagna
- Parco Las Loras, designato World Geopark dall'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 Miera, Cantabria.
- Sierra de Grazalema, Cadice.
- Grotta di Tito Bustillo, Ribadesella, Asturie.
- Torcal de Antequera, Malaga.
- Cerro del Hierro, Siviglia.
- Massif 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 Piedra, Saragozza.
- Città incantata, Cuenca.
Paesaggi di formazioni carsiche in America Latina
- Laghi di Montebello, Chiapas, Messico.
- El Zacatón, Messico.
- Dolinas de 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 di Madre de Dios, Cile.
- Formazione di El Loa, Cile.
- Area costiera della Cordillera de Tarapacá, Cile.
- Formazione Cutervo, Perù.
- Formazione Pucará, Perù.
- Grotta di Umajalanta, Bolivia.
- Formazione Polanco, Uruguay.
- Vallemí, Paraguay.
Riferimenti
- Barton, HA e Northup, DE (2007). Geomicrobiologia in ambienti rupestri: prospettive passate, attuali e future. Journal of Cave and Karst Studies. 67: 27-38.
- Culver, DC e Pipan, T. (2009). La biologia delle grotte e di altri habitat sotterranei. Oxford, Regno Unito: Oxford University Press.
- Engel, AS (2007). Sulla biodiversità degli habitat carsici sulfidici. Journal of Cave and Karst Studies. 69: 187-206.
- Krajic, K. (2004). I biologi delle caverne portano alla luce tesori sepolti. Scienza. 293: 2.378-2.381.
- 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.
- doi: 10.1002 / ldr.3188
- Northup, DE e Lavoie, K. (2001). Geomicrobiologia delle grotte: una revisione. Giornale di geomicrobiologia. 18: 199-222.