Vittring, karstlandskap och massrörelser Flashcards
Vad är en dolin?
En dolin är ett naturligt bildat dräneringshål där vatten leds ner från is- eller markytan till djupare liggande tunnelsystem. Slukhålen dränerar vatten från markytan ner till berggrunden som ofta består av kalksten, där vatten med lågt pH-värde kan lösa uppkalkstenen ovanför och därmed bilda ett nätverk av kalkstensgrottor med gångar och ibland stora salar. Om taket på en sådan kalkstensgrotta plötsligt kollapsar och störtar ner i grottan uppstår en så kallad “instörtningsdolin” (ofta felaktigt kallad slukhål), som sedan bildar en permanent dolin(nedsjunken mark i ett karstområde).
Vilka landformer ser vi i karstlandskap?
Mikrokarst (Karren)
Makrokarst (doliner, poljes, kägelkarst etc)
•Grottor – bildas antingen: ovanför grundvattennivån av korrosionseffekt
vadosa vatten, under grundvattennivån genom cirkulation eller freatiskt vatten, eller vid vattennivån eller i den grunda freatiskt zon, ofta i samband med fluktuationer i vattennivån självt.
• Polje är ett sänkningsfält i jordytan, bildat genom att en underjordisk hålighet i ett karstlandskap störtat in. Poljer bildar ofta slutna kitteldalar.
- (Mikrokarst) Karren - Karren bildas när vattnet rinner ner ett berg med en lutning, och löser upp berget medan den kröker. Vatten rinner alltid i riktningen med dne hgsta gradienten, brantaste lutningen, och bildar räfflor som blir djupare och djupare. Till sist dränberas hela bergytan genom karren.
- Alvar/Kalkstenshäll – Öland - Mycket liknande upplösningseffekter producerar alvar. De ser mycket lika Karren, men de bildas längs sprickor i kalkstenen som bildats av tektoniska rörelser. I detta fall tränger vatten in i sprickan och inte stannar på ytan. Upplösningen fortsätter inne i sprickan, som blir bredare och bredare.
I tropiska och subtropiska klimat: (mer effektiv kemisk vittring)
•Stenskogar – Madagascar
• Kägelkarst/Sockertoppar/Fenglin (tower) och Fengcon (cone) – Kina – den första är enskilda toppar den andra är toppar som sitter ihop.
Södra Kina: tower karst (fenglin), pinnacle karst (shilin) (stenskog) and cone karst (fengcong), as well as other karst phenomena such as Tiankeng karst (giant dolines), table mountains and gorges. Shibing also contains a range of minor karst features including karren, tufa deposits and caves
För att formation som dessa i Kina ska kunna bildas krävs:
1. hård, kompakt karbonatberggrund. I Guilin är det devon-kalksten.
2. stark höjning, i detta fall från en kollision mellan Indien med Asien för att bilda Himalaya.
3. monsun klimat med hög fuktighet under den varmaste årstiden
4. Slutligen området får inte ha täckts av glaciärer.
(Li-floden har också bidragit till topografin)
Fengcon bildas om höjningen gör att dräneringen fångas under jorden
Vad är en karstgrotta?
Karstgrottor är belägna i berg av kalksten eller dolomit och har bildats genom att vatten med lågt pH har trängt in och cirkulerat i sprickor och småningom löst upp (korroderat) bergarten och karst har börjat att bildas. Grottgångarna är orsakade av vattnets kemiska inverkan på stenen. Beroende på riktningen och beskaffenheten hos de vägar i bergets inre utefter vilket vattnet har runnit har gångarna fått olika form, storlek, längdutsträckning, höjd och läge.
Droppsten är samlingsnamnet för de olika kalkstensformationer som bildas av att kalciumkarbonat fälls ut ur kalkhårt vatten. Den vanligast förekommande är stalaktiten som bildas i (grott)tak. Stalaktiter kan vara smala som strån eller mer konliknande. Även mer oregelbunda former förekommer, s.k. heliktiter. Droppstenar som bildas på marken kallas stalagmiter. En stalaktit som växer samman med en stalagmit kallas för pelare.
Hur bildas ett karstlandskap?
Resultat av kemisk vittring - Solution/Upplösning
Kalksten, som huvudsakligen består av mineralet kalcit, kalciumkarbonat (CaCOз) är mycket känsligt för vittring med surt vatten, och reagerar enligt följande: CaCO3 + (H+ + HCO3-) -> Ca2+ + 2HCO3- Kalciumkarbonat + kolsyra --> Kalciumjon + Vätekarbonat
När sprickor i kalksten vidgas genom upplösning kan omfattande karstsystem bildas.
För att ett kalkstenslandskap ska bli ett karstlandskap måste följande kriterier ifyllas:
- Kalkstensformationen måste innehålla 80%< kalciumkarbonat för att upplösningsprocessen ska vara effektiv.
- Komplexa mönster av sprickor krävs för att vatten ska röra sig mot avrinningskanalerna.
- En omättad luftzon måste finnas mellan markytan och grundvattennivån
- Vegetationen måste leverera varierande mängder organiska syror
Karst i kalkstensterräng (avsaknad av ytdränering - underjordiskt dräneringssystem).
Vad är solution?
Solution eller upplösning är en kemisk vittringsprocess som inträffar då vatten bildar (organiska) syror med tex koldioxid och löser mineraler i sten.
Vattenmolekyler är dipoler, vilket innebär att syresidan har en svag negativ laddning, medan vätesidan har en svag positiv laddning. Denna egenskap gör att rent vatten kan lösa upp en halit, som är koksalt i mineralform. De flesta andra mineral kan emellertid ses som olösliga av rent vatten. Men när vattnet innehåller syra, till exempel kolsyra som bildas när vatten kommer i kontakt med luft, eller svavelsyra i surt regn, kan det bryta ned de allra flesta mineral. Mineralen i magmatiska bergarter som kristalliserar vid hög temperatur, olivin och pyroxen är känsliga, medan kvarts som bildats vid lägre temperaturer är mer beständigt. Kalksten, som huvudsakligen består av mineralet kalcit, kalciumkarbonat (CaCOз) är mycket känsligt för vittring med surt vatten, och reagerar enligt följande:
CaCO3 + (H+ + HCO3-) \rightarrow Ca2+ + 2HCO3-
Kalciumkarbonat + kolsyra –> Kalciumjon + Vätekarbonat
När sprickor i kalksten vidgas genom upplösning kan omfattande karstsystem bildas.
Kännetecken: Håligheter i olika former. Landformer: Karst i kalkstensterräng (avsaknad av ytdränering - underjordiskt dräneringssystem). Landformer: Mikrokarst (Karren), Makrokarst (doliner, poljes, kägelkarst etc) Doliner är som vattenpölsbilden, hål i ytan ibland ända ner till grottan.
Vad är kemisk vittring?
Berggrunden utsätts för kemisk vittring av de ämnen som finns lösta i främst regnvatten. I atmosfären har vattnet reagerat med koldioxid och då bildat den svaga syran kolsyra: H2O+CO2 –> H2CO3
Trots kolsyrans svaghet är det till stor del denna syra som angriper bergartsmaterial eftersom den är i hög grad allmänt tillgänglig (detta kommer av att både koldioxid och vatten finns naturligt i atmosfären och att dessa ämnen lätt reagerar med varandra). De enkla beståndsdelar som frigjorts av den kemiska vittringen kan antingen lösas i vatten och transporteras iväg eller bilda nya kemiska föreningar på vittringsplatsen; exempelvis kan många meter tjocka lager av s.k. vittringsjord bildas på berggrunden.
Den kemiska vittringen är främst påtaglig i humida, tropiska, områden. Även i områden med kalkstensberggrund, som byggs upp av mineralet kalcit (CaCO3), är den kemiska vittringen med kolsyra i synnerhet påtaglig. Kolsyran frigör från kalkstenen kalciumjoner (Ca2+) och karbonatjoner (CO32-), vilka löses i vatten och transporteras iväg av rinnande sådant. Detta resulterar i att kalkstensbergarten urgröps. Denna process kan, om den ges tilltäckligt lång tid, urgröpa stora grottor och bergssalar, eventuellt med droppstensbildningar (stalaktiter). Detta betecknas som karstfenomen . Om grottvittringen blir tillräckligt stor eller sker tillräckligt högt uppe i berggrunden kan den ovanliggande berggrunden störta in, varför landskapet får en urgröpning, en dolin. Doliner kan förekomma i olika storlekar, från några enstaka kubikmeter upp till flera kilometer i diameter och 500 meter i djup. Naturlandskap som innehåller doliner benämns karstlandskap.
Den kemiska vittringen är således en exogen process som påverkar naturlandskapet, men den har även en avgörande biologisk betydelse. De flesta näringsämnen som växter hämtar från marken (förutom kväveföreningar) har nämligen frigjorts från berggrunden via kemisk vitt-ring.
Hur bildas kägelkarst/sockertoppar?
- Ytavrinning förlorar vatten till grottsysten som utvecklas i kalkstenen. Ytavspolning leds ned i sjunkhål under grundvattenivån/ytan.
- Toppar bildas från marken som blir kvar efter erosionen från vattendragen (ytavrinningen). Grottsystem blir större då snabba underjordsströmmar borrar igenom kalkstenen, och grundvattenytan sänks.
- Mycket av kalkstenen har eroderats förbi grottorna ned mot lager av lerskiffer(?). Kalkstenstoppar står kvar, många med flera vattenlösa grottor med frakturer.
