Introduzione
In tutto il mondo i paesaggi carsici variano da dolci colline punteggiate da doline, come si trovano in porzioni degli Stati Uniti centrali, a colline frastagliate e pinnacolo carsico trovato nei tropici. Lo sviluppo di tutte le forme carsiche richiede la presenza di roccia che può essere disciolta dalle acque superficiali o sotterranee.
Il termine carsico descrive una topografia distintiva che indica la dissoluzione (chiamata anche soluzione chimica) delle rocce solubili sottostanti da acqua superficiale o acqua sotterranea., Anche se comunemente associati con rocce carbonatiche (calcare e dolomite) altre rocce altamente solubili come evapora (gesso e salgemma) possono essere scolpiti in terreno carsico.
Comprendere le grotte e il carso è importante perché il dieci per cento della superficie terrestre è occupato dal paesaggio carsico e tanto quanto un quarto della popolazione mondiale dipende dall’acqua fornita dalle aree carsiche. Sebbene sia più abbondante nelle regioni umide dove è presente roccia carbonatica, il terreno carsico si verifica in ambienti temperati, tropicali, alpini e polari., Le caratteristiche del carso variano in scala da microscopici (precipitati chimici) a interi sistemi di drenaggio ed ecosistemi che coprono centinaia di miglia quadrate e ampi altipiani carsici.
Sebbene i processi carsici scolpiscano paesaggi meravigliosi, i sistemi carsici sono molto vulnerabili all’inquinamento delle acque sotterranee a causa della velocità relativamente rapida del flusso d’acqua e della mancanza di un sistema di filtrazione naturale. Ciò mette le forniture locali di acqua potabile a rischio di essere contaminate., A metà degli anni 1980, inondazioni di grotte nella zona altamente popolata di Bowling Green, Kentucky, causato rifiuti industriali a fuoriuscire nel vasto sistema di fessure sotterranee inquinando le acque sotterranee nei pozzi locali. A causa dell’espansione urbana milioni di dollari vengono spesi ogni anno negli Stati Uniti per riparare danni a strade, edifici e altre strutture costruite su superfici carsiche instabili.
Topografia carsica
Il grado di sviluppo delle morfologie carsiche varia notevolmente da regione a regione., È probabile che i grandi sistemi di drenaggio nelle aree carsiche abbiano componenti di drenaggio sia fluviale (superficiale) che carsico (sotterraneo). Come affermato nell’introduzione, il termine carsico descrive una topografia distintiva che indica la dissoluzione delle rocce sottostanti da acque superficiali o sotterranee.
L’acqua cade come pioggia o neve e si impregna nel terreno. L’acqua diventa debolmente acida perché reagisce chimicamente con l’anidride carbonica che si trova naturalmente nell’atmosfera e nel terreno. Questo acido è chiamato acido carbonico ed è lo stesso composto che rende le bevande gassate sapore piccante., L’acqua piovana filtra verso il basso attraverso il terreno e attraverso fratture nella roccia rispondendo alla forza di gravità. L’acido carbonico nelle acque sotterranee in movimento dissolve il substrato roccioso lungo le superfici delle articolazioni, delle fratture e dei piani di lettiera, formando infine passaggi di caverne e caverne.
Il calcare è una roccia sedimentaria costituita principalmente da carbonato di calcio sotto forma di calcite minerale. L’acqua piovana scioglie il calcare con la seguente reazione: Calcite + acido carbonico = Ioni calcio disciolti in acque sotterranee + ioni bicarbonato disciolti in acque sotterranee.,
Le fessure e le giunture che si interconnettono nel terreno e nella roccia consentono all’acqua di raggiungere una zona al di sotto della superficie del terreno in cui tutte le fratture e gli spazi vuoti sono completamente riempiti (noti anche come saturi) con acqua. Questa zona ricca di acqua è chiamata zona satura e la sua superficie superiore è chiamata falda freatica. Il volume dello spazio vuoto (spazio riempito di aria o acqua) nel suolo o nella roccia è definito porosità. Maggiore è la proporzione di vuoti in un dato volume di terreno o roccia maggiore è la porosità., Quando questi vuoti sono interconnessi, l’acqua o l’aria (o altri fluidi) possono migrare da vuoto a vuoto. Così il terreno o roccia si dice che sia permeabile perché fluidi (aria e acqua) possono facilmente muoversi attraverso di loro. Il bedrock permeabile fa una buona falda acquifera, uno strato di roccia che trattiene e conduce l’acqua. Se l’acqua di falda che scorre attraverso la roccia permeabile sottostante è acida e la roccia è solubile, un tipo distintivo di topografia, topografia carsica, può essere creato.,
La prima parte della nostra animazione mostra l’evoluzione delle morfologie carsiche create dal movimento verso il basso dell’acqua accompagnato dalla dissoluzione della roccia e dal trasporto di massa dei sedimenti nei canali dei ruscelli. Nelle aree tropicali con spessi massicci calcari, un paesaggio notevole e distintivo di colline frastagliate e gole strette domina completamente il paesaggio. Il movimento della soluzione lungo le fratture e le articolazioni incide il substrato roccioso e lascia blocchi di calcare come guglie isolate o pinnacoli., Pinnacoli vanno da piccole caratteristiche a pochi pollici di altezza a forme intermedie a pochi piedi di altezza a grandi pinnacoli centinaia di piedi di altezza. Oltre all’incisione di pinnacoli e colline residue, fogli di acqua che scorre si muovono su superfici inclinate creando una varietà di caratteristiche superficiali incise. La nostra animazione al computer mostra le morfologie dominanti, come pinnacoli, coni e torri, che si trovano comunemente nell’ambiente carsico tropicale del nord di Porto Rico.,
Il nostro modello di carta rappresenta un altro tipo di paesaggio carsico, quello di una pianura calcarea rotolante come si trova nel Kentucky centro-meridionale, nel nord della Florida e nel bordo delle Highland del Tennessee centrale dove il doline carsico è la caratteristica dominante. Doline carsico è il tipo più diffuso di paesaggio carsico. Il paesaggio è punteggiato da doline (doline) che possono variare ampiamente in numero e dimensioni. Per la pianura Dolina nel Kentucky centrale, ci sono circa 5,4 doline per chilometro quadrato su un’area di 153 chilometri quadrati., Per North Florida ci sono quasi 8 doline per chilometro quadrato su un’area di 427 chilometri quadrati (Bianco, 1988, tabella 4.1, pagina 100).
La topografia carsica dominata da doline o doline di solito ha diverse caratteristiche superficiali distinte. Il nostro modello cartaceo mostra caratteristiche normalmente associate alla topografia carsica. Le doline (anche conosciute come doline) sono depressioni superficiali formate da: 1) la dissoluzione del substrato roccioso che forma una depressione a forma di ciotola, o 2) il crollo di grotte poco profonde che si sono formate dalla dissoluzione del substrato roccioso., Queste doline o bacini poco profondi possono riempirsi di acqua formando laghi o stagni. Le sorgenti sono luoghi in cui l’acqua sotterranea emerge sulla superficie della terra. I flussi che scompaiono sono flussi che terminano bruscamente scorrendo o filtrando nel terreno. I flussi che scompaiono sono la prova di un drenaggio superficiale interrotto e quindi indicano la presenza di un sistema di drenaggio sotterraneo. Gli ingressi delle caverne sono aperture naturali nella terra abbastanza grandi da permettere a una persona di entrare. Le grotte possono riflettere un complesso sistema di drenaggio sotterraneo.,tates
What do Caves Contain?,
L’acqua in movimento può trasportare materiali terrestri dentro e attraverso le grotte fisicamente o chimicamente. Le grotte contengono caratteristiche interessanti come risultato dei processi fisici e chimici che le formano. Tra queste caratteristiche ci sono blocchi di rottura di roccia formata dal crollo dei soffitti delle caverne. Si vedono anche sedimenti contenenti massi, sabbia, limo e argilla depositati dall’acqua che scorre dentro e attraverso passaggi e condotti delle caverne. Gli speleogeni sono forme irregolari o distintive di roccia carbonatica incise dal substrato roccioso mediante gocciolamento o acqua corrente., Gli speleogeni possono formarsi dove la roccia non è uniforme nella composizione chimica. Di conseguenza, la roccia meno solubile si dissolve più lentamente della roccia adiacente più solubile nel tempo. La roccia meno solubile tende a stare in rilievo e proietta da pareti e soffitti di grotte.
Lontano dai loro ingressi, le grotte di solito forniscono una temperatura e un’umidità relativamente costanti per un lungo periodo di tempo. Pertanto, le grotte forniscono un ambiente ideale per la deposizione chimica di minerali., Quando l’acqua carica di carbonato disciolto penetra nel passaggio della grotta riempito d’aria, può perdere l’eccesso di anidride carbonica nell’atmosfera della grotta, o l’acqua stessa può evaporare, causando la precipitazione dell’acqua di gocciolamento carbonato secondario o altri minerali dalla soluzione, creando formazioni di grotte o speleotemi tra cui stalattiti a forma di cono, stalagmiti, flowstone o rimstone, o Le grotte nelle aree carsiche hanno spesso stalattiti (masse di calcare chimico simili a ghiaccioli) che pendono dai soffitti delle grotte e stalagmiti robuste che sporgono dal pavimento della grotta., Stalattiti e stalagmiti possono essere lunghi da pochi pollici a diversi piedi. A volte l’acqua a goccia scorrerà lungo le pareti e sul pavimento della grotta creando depositi di flowstone o rimstone. Dove l’acqua a goccia filtra da un giunto e poi gocciola sui bordi delle sporgenze, si formano depositi di grande complessità noti come tendaggi., Il colore delle pietre gocciolanti e delle pietre di flusso deriva da composti organici e/o di ossido di ferro introdotti dalla superficie, conferendo agli speleotemi un colore marrone arancio o dalla presenza di ossidi e idrossidi di ferro e manganese che conferiscono agli speleotemi un colore marrone scuro o nero.
Cosa vive sottoterra?
Alcuni scienziati sono interessati all’ecologia delle caverne e a come gli animali delle caverne interagiscono con i microclimi delle caverne., Gli animali trovati nelle grotte includono di tutto, dagli animali di superficie come i procioni che occasionalmente usano la grotta, agli animali che si sono adattati esclusivamente alla vita nella grotta (troglobiti). I troglobiti non possono sopravvivere al di fuori delle caverne. Questi possono includere animali così diversi come pesci e gamberi senza occhi, coleotteri delle caverne, vermi piatti e altri tipi insoliti di insetti. Molti di questi animali hanno perso la pigmentazione del corpo e sono di colore bianco o trasparente. Anche se l’ambiente della grotta sembra essere stabile, il cambiamento può e si verifica., La temperatura della grotta varia a causa del movimento dell’aria vicino agli ingressi e della temperatura dell’acqua che entra nella grotta. In realtà, alcune grotte hanno i loro sistemi meteorologici che creano vento a causa delle differenze di temperatura e pressione tra l’ingresso e i passaggi interni.
Molti animali, come pipistrelli, grilli delle caverne e ratti da imballaggio, visitano regolarmente, allevano i loro piccoli o vanno in letargo nelle caverne. Questi animali sono chiamati troglosseni . Grotte possono supportare un gran numero di diversi tipi di pipistrelli., I pipistrelli possono essere tra gli animali più benefici per le persone e l’ecosistema come mangiatori di insetti e impollinatori di piante. Il piccolo pipistrello marrone può mangiare 600 zanzare in un’ora eseguendo così il lavoro di un “insetticida naturale”, aiutando a controllare i parassiti delle colture e altri insetti. Il Mammoth Cave-Flint Ridge System in Kentucky, che è il sistema di grotte più esteso del mondo, ha una biodiversità di 43 mammiferi, 15 rettili, 19 anfibi e 3 pesci. Nel 1981, le Nazioni Unite hanno designato Mammoth Cave National Park come patrimonio dell’Umanità., Segui questo link per un eccellente riassunto della Mammoth Cave area e altre grotte trovate nel sistema del Parco Nazionale degli Stati Uniti.
Nel 1988 gli Stati Uniti hanno approvato il Federal Cave Resource Protection Act che conserva e protegge tutte le grotte significative trovate sulla terra federale per le future generazioni di americani.
Cosa c’è in esso per me?
Sapere dove si trovano le caratteristiche del carso potrebbe aiutare gli urbanisti e gli urbanisti, così come i singoli proprietari terrieri, a prendere decisioni su dove costruire case e altre strutture., Questa informazione potrebbe salvare le città migliaia di dollari in riparazioni agli edifici che sono costruiti su terreno carsico instabile.
Le sorgenti carsiche forniscono acqua potabile a milioni di persone. La conoscenza del terreno carsico e il movimento dell’acqua nei sistemi di drenaggio sotterraneo è importante per mantenere una buona qualità e acqua potabile sicura. L’inquinamento delle acque sotterranee è un grave problema nel terreno carsico.
Grotte forniscono un luogo per la ricreazione. Sebbene la maggior parte delle grotte situate nei parchi nazionali siano protette, ci sono oltre 200 grotte commerciali a livello nazionale che sono aperte al pubblico., La speleologia ricreativa è diventata un hobby popolare. La Società Speleologica Nazionale ha circa 20.000 affiliati attivi a livello nazionale.
I depositi conservati nelle grotte possono dire ai geologi dei climi passati. Fossili e manufatti trovati nelle grotte aiutano geologi e archeologi a svelare la preistoria di un’area.
Le grotte supportano una comunità unica di batteri, funghi e animali non visti sulla superficie della Terra.
Domande
- Perché c’è spesso un vento alla foce di una grotta?
- Si formano grandi grotte in ambienti asciutti sopra la falda freatica?,
- Si formano caratteristiche di dripstone come stalattiti e stalagmiti in grotte che si trovano al di sotto o al di sopra della falda freatica? Perché o perché no?
- La falda freatica è sempre livellata?
- Una persona dovrebbe esplorare una grotta da sola?
- Una persona dovrebbe costruire una casa vicino a una dolina?
- Una persona dovrebbe raccogliere stalattiti e stalagmiti?
- Una persona dovrebbe raccogliere animali nelle caverne?
Domande di riflessione
- Che abilità ti aiuta a sviluppare questo contenuto?
- Quali sono gli argomenti chiave trattati in questo contenuto?,
- In che modo il contenuto di questa sezione può aiutarti a dimostrare la padronanza di un’abilità specifica?
- Quali domande hai su questo contenuto?