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TEMA 16: MODELADO
KÁRSTICO
16.1 DISOLUCIÓN DE LAS ROCAS POR EL AGUA
Se necesitan carbonatos y gran cantidad de agua para que estos se disuelvan. Las formas características de las regiones kársticas son:
-Depresiones cerradas de tamaño variable.
-Drenaje superficial desorganizado.
-Cuevas de drenaje subterráneo.
La disolución de las rocas carbonatadas es una reacción química reversible, si la disolución avanza se forman los karst de calizas y dolomías. Esa agua tiene que ser rica en CO2. Si se disuelven calizas y dolomías van a disolverse por fallas y diaclasas.
El agua pura es poco capaz de disolver el carbonato. Cuando la karstificacion alcanza gran desarrollo tiene lugar la aparición de conductos y cavidades por las que circula el agua.Dentro de las karstificacion también tienen lugar procesos de formación de rocas calizas por la precipitación de los iones calcio y bicarbonato que van en disolución.
Proceso destructivo: DISOLUCION
H2O + CO2 =H2CO
CaCO3 + H2CO3 =Ca(HCO3)
Se forman lenares, lapiaces, dolinas, simas, cañones, galerías y cuevas.
Proceso constructivo: PRECIPITACION
(procesos inversos) la caliza precipita y el agua se evapora.
La cantidad de caliza que puede ser disuelta en equilibrio de saturación por unidad de volumen de agua depende de la presión parcial del CO2 del aire, a mayor presión parcial mayor disolución porque el agua esta en contacto. A mayor temperatura, menor capacidad de disolución de las calizas o dolomías. Son reacciones lentas. La cantidad de caliza que se disuelve depende de la cantidad de CO2, en los suelos hay hasta en 31% de CO2 por la respiración de las raíces de las plantas y la desintegración de la materia orgánica. En las cuevas esta entre el 1 y 2%. En la atmosfera hay un 0,035% y en la nieve un 0,1%
Si se pone en contacto el agua cargada en CO2 con aire con menor cantidad de CO2, perderá CO2 y precipitara el carbonato cálcico. Si se pone en contacto con aire con mayor concentración de CO2, toma el CO2 y disolverá mas calcita.
Según la temperatura del agua, si se enfría disuelve más calcita y si se calienta precipitara más calcita.
Cuando cesa la disolución se alcanza el equilibrio.
La cuantificación de la disolución de calizas depende de:
-Presencia de fallas y diaclasas por las que pueda circular el agua cargada de CO2.
-Pendiente de la superficie. Si es elevada el agua de escorrentía no dejara disolverse rápidamente.
-Intensidad de la precipitación.
-Dirección del viento dominante.
La disolución es mayor en climas tropicales húmedos. La disolución en las cuevas arrojan valores muy dispares. Los valores mas altos de disolución kárstica lo proporcionan las regiones nevadas del Ártico y las calizas de las cadenas alpinas, por la nieve que retiene CO2 más que en la atmósfera. Los valores mas bajos se dan en las áreas templadas.
Clasificación de las morfologías kársticas
a)SUPERFICIALES: EXOKARSTICAS
Pueden ser constructivas (edificación tavertinicos) o destructivas (lapiaz, polje, dolinas, valles).
b)SUBTERRANEAS: ENDOKARSTICAS
16.2 CARACTERISTICAS SUPERFICIALES DE LAS CALIZAS: KARREN O LAPIAZ
Las superficies rocosas construidas por calizas aflorantes que se disuelven creando surcos o agujeros llamados lapiaz. Estos modelados son de gran variedad morfológica.
- Campos de lapiaz: microformas que pueden aparecer agrupadas. Pequeños afloramientos de calizas que dejan huecos.
- Lapiaz libre: se desarrolla cuando el agua fluye por los afloramientos calizos. Se ven bien los surcos causados por la erosión.
-Lapiaz cubierto o semilibre: la disolución se produce en la interfase suelo-caliza. Forma pequeñas oquedades por que el sedimento tiene apenas espesor.
- Son muchas clasificaciones , la más utilizada es según los factores de su formación:
-Naturaleza de las reacciones químicas.
-Tipo y cantidad de precipitación.
que haber un material impermeable, hasta ese punto se erosionara. Erosiona en la vertical hasta el material impermeable y después empezara a erosionar en la horizontal.
El fondo va a ser plano y las laderas suelen ser mas abruptas. Poseen drenaje kárstico y el tamaño mínimo del fondo es 400m. La morfología en planta es mas irregular que en las dolinas.
16.5 VALLES Y FUENTES KARSTICOS
Los valles aparecen en combinación con los procesos fluviales. El drenaje superficial va a ser alto porque hay muchas diaclasas por las que filtrara el agua haciendo que valla más rápido. Se formaran cuevas infrayacentes y responden en días o semanas a la precipitación.
Tipos de valles:
-Alógenos: son estrechos y con vertientes escarpadas, formando cañones y desarrollados a favor de fracturas. La incisión se produce por erosión fluvial y disolución kárstica. Suelen tener un elevado caudal que erosione el valle. Se denominan cañones cuando son de paredes verticales y hoces si además originan meandros. En ocasiones pueden producir colapsos de cavidades kársticas que pueden permanecer parte de las calizas de la superficie formando un puente natural.
-De cabecera: se caracterizan por una surgencia kárstica al pie de un afloramiento calcáreo, suelen ser fuentes de gran caudal en las que nacen ríos.
-Ciegos: ríos pierden su agua hasta que se quedan secos. Esa perdida se produce paulatinamente o el flujo se pierde en un punto en el interior del macizo kárstico o mediante sumideros pequeños que hacen que pierda el agua. Si se pierde en el interior, en su base hay una cueva en la que desaparece el agua, suele darse en la parte superior de los macizos.
-Semiciegos: el agua generalmente se absorbe en un punto y desaparece. Cuando tiene lugar una avenida o inundación, el agua fluye más allá del punto normal de desaparición hasta que se pierde puntualmente. La parte superior del valle se sitúa hasta el punto… y la parte inferior…
-Secos: carecen de canales fluviales en su lecho. Se encuentran en las cabeceras de la red fluvial. Tienen laderas escarpadas y fondos planos. Se han formado por climas en el pasado con mayores precipitaciones, suficientes para que recorriese una red fluvial por la superficie o por descenso del nivel freático debido a un levantamiento o incisión de los valles principales.
FUENTES KARSTICAS
Lugares en los que emergen a la superficie las aguas de endokarst. El nivel freático tiene que estar a igual o mayor altura que el nivel topográfico.
Edificios tavertinicos: precipitación subaérea de carbonato por procesos fisico-quimicos (travertinos) o por intervención de organismos (tobas).
Están asociadas a surgencias y a canales fluviales.
16.6 ENDOKARST
Es un karst subterráneo, en procesos de disolución y/o precipitación en formaciones más o menos potentes de rocas solubles. La evolución del modelado kárstico es la conexión entre el exokarst y endokarst. Dependerá de las condiciones ambientales, condiciones físicas (tipo material, estructura de la galería, oscilación, nivel freático –a mayor nivel freático, mayor agua en disolución-).
Contexto hidrológico o hidrogeológico regional
El funcionamiento hidrogeológico subterráneo permite distinguir 3 zonas:
-Vadosa o aireación: zona en endokarst, normalmente galerías rellenas de aire pero cuando aumenta la precipitación cambia. Se infiltra por diaclasas y se llena la zona vadosa.
-Pepifreático o fluctuación: funcionamiento mixto, a veces saturada de agua y en otras, llena de aire (zona vadosa).
-Freática: cavidades rellenas de agua permanentemente y karstificacion activa.
Los endokarst pueden ser:
>Cavernas o galerías: conductos originados por aguas de percolación mediante en ensanchamiento de discontinuidades (diaclasas, planos de estratificación, porosidad…). Están ampliamente desarrolladas en calizas y yesos y menor en cloruros. También se forman procesos erosivos del litoral o volcánicos y los derivados de la rotura por gravedad.
Las galerías son conductos de poca altura y anchura. Pueden ser: rectas o sinuosas, horizontales, verticales (SIMA) o inclinadas. Las SIMAS se producen frecuentemente en las fallas.
Las cámaras o salas son mas anchas, altas y son de mayor tamaño que las anteriores.
Estos tipos de cavidades kársticas son producidas principalmente por disolución, también influyen factores hidrológicos y de gravedad.
·Tipo y estructura de las calizas: normalmente estratificadas y diaclasadas por donde entra el agua y crea las cavidades con diferentes formas depende de la inclinación de la estratificación (mas inclinadas, mas agua recorrerá) y el grado de diaclasado (mas grande la grieta, mas agua). En las calizas
Las cavidades son un lugar de gran erosión y también sedimentación clástica, química y orgánica, son una excelente trampa para la acumulación de sedimentos.
Estos depósitos puedenser originados mediante:
-Aportes mecánicos: corrientes fluviales freáticas vadosas, coladas de barro o desprendimientos y colapsos.
-Acumulaciones de restos orgánicos: excrementos animales y restos vegetales.
Los depósitos de cavidades pueden ser:
>Alóctonos: introducidos por corrientes de agua exteriores o animales: coladas de barro, desprendimientos y colapsos y corrientes fluviales.
>Autóctonos: desprendimientos y colapsos, residuos de decalcificación, bloques de colapso y esquirlas de gelifracción.
La mayoría son alóctonos, originados fuera de la cueva y transportados por corrientes fluviales al interior de la cueva.
Los que se encuentran en la entrada de la cueva son más complejos y tienen restos arqueológicos y en el interior pueden carecer de restos arqueológicos y proporcionan información sobre la génesis y evolución de las cavidades.
La mayoría de los procesos, estructuras y depósitos que se encuentran en las cavidades son iguales a los ambientes fluviales de lasuperficie. Y estas secuencias que se encuentran en episodios repetidos pueden formar estratigrafías complejas.
El agua entra en el karst arrastrando sedimentos y materiales del exterior.
El agua filtra por las grietas de la roca y recoge sedimentos y materiales del interior de la roca.
16.8 KARST EN EVAPORITAS
Los depósitos de evaporitas se forman en mares, lagoons y lagos interiores en los que la evaporación es mayor que la escorrentía superficial y subterránea. Las evaporitas:
-Yesos (caSO42H2O) Zaragoza,
-Anhidrita (CaSO4) Zaragoza, no es tan abundante.
-Halita (NaCl) en el Mar Muerto, es muy alta y depende poco de la temperatura.
Anhidrita mas agua, produce yeso, se produce un incremento de volumen 1557 veces por lo que se produce la deformación de la estructura de las rocas plegándolas y fracturándolas. La disolución es rápida para el yeso es
40 ⁰ y a mayor de 58⁰ se forman anhidrita. También depende de la profundidad, el yeso desciende y se transforma en anhidrita y esta sube arriba, se hidrata y se convierte en yeso sufriendo muchos pliegues.
La disolución en agua delas evaporitas es mucho mas simple que los procesos que disuelven los carbonatos. Dependen de: coeficiente de solubilidad, tiempo de contacto y temperatura.
Los principales factores que controlan la karstificacion son:
-Composición de las evaporitas y los acuíferos , más pura mejor se disuelve.
-Estructura y textura de las rocas solubles y de los acuíferos.
-Cantidad de agua en contacto con las evaporitas y sus propiedades físico-químicas
-Régimen del flujo (laminar, turbulento, freático, vadoso).
-Variación del nivel freático.
Modelado kárstico en evaporitas:
-Superficiales : exokarst
·Destructivas : lapiaz, valles y dolinas. (Def es la misma que antes).
>Modelado kárstico desarrollado en halita: la halita es difícil que aflore a causa de su elevada solubilidad y solo puede encontrarse en ambientes áridos.
· Constructivas:precipitación.
Necesitamos lagos internos sobresaturados con una intensa evaporización
-Subterráneas: endokarst.
·Destructivas: cavernas o galerías (Def es la misma que antes).
·Constructivas: dependen de la saturación delas aguas, al yeso le cuesta más si el agua esta sobresaturada.
>Precipitación : espeleotermas, controlados por la evaporación. La sobresaturación viene dada por la evaporación.
Las formas son las mismas que en calizas, aunque mas filamentosas y fibrosas: estalactitas, estalagmitas y columnas y suelen estar muy ramificadas, van inclinándose hacia la corriente de agua para que ese agua sobresaturada precipite.
16.9 RIESGOS KARSTICOS, APLICACIONES Y USOS
