Trochę teorii
Twardy granit krystalizuje w głębokich warstwach litosfery, a procesy wewnętrzne mogą go wypiętrzyć w ogromne góry. Zewnętrzne siły kruszą bloki skalne, w wyniku czego powstają mniejsze kamienie, potem żwir i w końcu coraz drobniejszy piasek. Przyjrzyjmy się, jak natura zmienia potężne skały w pył.
Wietrzeniem nazywamy proces rozpadu skał prowadzący do zmian pod wpływem działania na nie czynników fizycznych, chemicznych i organicznych. Wywołane jest to przez nieustanne oddziaływanie na skały czynników atmosferycznych oraz organizmów. Produktem wietrzenia jest zwietrzeliną.
Procesy wietrzenia zachodzą w przypowierzchniowej warstwie skorupy ziemskiej. Miąższość strefy wietrzenia uzależniona jest m.in. od budowy geologicznej i ukształtowania terenu, warunków klimatycznych, głębokości występowania wód gruntowych i rozwoju świata organicznego.
Rodzaje wietrzenia
Wyróżniamy trzy rodzaje wietrzenia:
fizyczne,
chemiczne,
biologiczne.
Wietrzenie fizyczne (mechaniczne)
Wietrzenie fizyczne, nazywane również mechanicznym, zachodzi, gdy skały rozpadają się na drobniejsze fragmenty pod wpływem:
zmiany w intensywności promieniowania słonecznego (insolacja),
naprzemienne zamarzanie i odmarzanie gruntu (kongelacja),
zmiany wilgotności gruntu (hydracja i dehydracja),
mechaniczna działalność organizmów roślinnych i zwierzęcych.
Wietrzenie fizyczne może zachodzić w różny sposób, w zależności od warunków klimatycznych czy rodzaju poddawanych mu skał. Do najważniejszych rodzajów tego typu wietrzenia należą:
Wietrzenie mrozowe - zamróz
Wietrzenie mrozowe zachodzi w wyniku zmian temperatury. Temperatura powinna osiągać wartości poniżej 0°C. Szczególnie korzystne są warunki, w których skała naprzemiennie poddana jest działaniu mrozu i temperatur dodatnich. Takie okoliczności występują w strefach chłodnych klimatów oraz na obszarach górskich. Niska temperatura nie jest jednak jedynym warunkiem wystąpienia wietrzenia mrozowego. Konieczna jest również obecność w skale pęknięć i porów, w które może wnikać woda. To ona, podczas przemiany fazowej w lód, zwiększa swoją objętość o 9%. Powstający lód wywiera nacisk na ściany szczelin, sukcesywnie je powiększając. W wyniku tego następuje dezintegracja blokowa.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1cKjLmKghrZ0
Film nawiązujący do treści materiału - dotyczy procesu wietrzenia mrozowego.
Zapoznaj się z animacją. Zwróć uwagę na proces powstawania lodu w szczelinach i porach w gruncie, sposób jego rozprzestrzeniania i skutki morfologiczne. Wyjaśnij, na czym polega zamróz.
Wietrzenie termiczne
Temperatura może prowadzić do wietrzenia mechanicznego także na obszarach gorących. Na obszarach pustynnych o klimacie gorącym dochodzi do wietrzenia insolacyjnego, czyli termicznego. Istotna jest tu zmiana temperatury w ciągu doby, co prowadzi do rozszerzenia i kurczenia minerałów budujących skały. Ciemne minerały szybciej i silniej się nagrzewają (bardziej się rozszerzają). Jasne ziarna odbijają w większym stopniu promienie słoneczne, ogrzewając się wolniej i słabiej (rozszerzają się mniej). Na granicy ziaren tworzą się naprężenia, które przyczyniają się do rozkruszania skał. Wskutek tego skały tracą swoją spoistość i dochodzi do rozpadu ziarnistego. Inną formą wietrzenia insolacyjnego jest eksfoliacja, która oznacza oddzielenie się tylko powierzchniowej warstwy skały, która nagrzewa się znacznie szybciej niż wnętrze całego bloku skalnego.
Wietrzenie solne
Obecność soli również może prowadzić do wietrzenia mechanicznego. Następuje ono wtedy, gdy w szczelinach skalnych znajdzie się roztwór soli i dojdzie do ich krystalizacji (krystalizacja przebiega również w innych skałach, np. kryształ górski). Rosnące kryształy doprowadzają do rozsadzenia skały. Proces takiego wietrzenia mechanicznego nazywany jest wietrzeniem solnym.
Wietrzenie ilaste
Czwartym rodzajem wietrzenia mechanicznego jest wietrzenie ilaste. Najważniejszymi minerałami ilastymi są: illit, kaolinit i montmorillonit. Ich powstanie warunkuje nie tylko podłoże, ale i temperatura, wilgotność oraz pH. Ten rodzaj wietrzenia związany jest ze zmieniającą się wilgotnością podłoża zbudowanego z materiałów ilastych. Zmiana uwilgocenia skał ilastych powoduje poziome przesuwanie ziaren mineralnych, które o siebie trą i powodują jednocześnie zmniejszanie swojej średnicy. Skała ta może ulec rozpadowi na skutek hydracji i późniejszej dehydracji. Nasiąkanie podłoża zwiększa jego objętość, a następujące później wyparowanie wody prowadzi do skurczenia się skały i zmniejszenia objętości.
Mechaniczna działalność organizmów żywych
Ostatnim rodzajem wietrzenia fizycznego jest mechaniczna działalność organizmów żywych, zarówno roślin, jak i zwierząt. Przykładem wietrzenia biologicznego będzie rozsadzanie podłoża skalnego przez rosnące w podłożu korzenie drzew.
Przebieg mechanicznej działalności organizmów żywych:
obecność organizmów żywych, np.: korzenie roślin wnikają w szczeliny skał i poszerzają je (nie wytwarzają jednak żadnych substancji chemicznym w tym procesie); korzenie są w stanie rozsadzać nawet lite skały, np. korzeń o długości 1 m i grubości 10 cm może pokruszyć blok o ciężarze 40 ton;
porosty bardzo ściśle przylegają do podłoża skalnego, powodują łuszczenie się skał i ich rozpad na drobne okruchy;
zwierzęta ryją i kopią nory, mogą rozpulchniać, rozdrabniać i przenosić zwietrzały materiał, np. wysokość mrowiska wynosi 30‑150 cm.
Produkty wietrzenia fizycznego
Dezintegracja blokowa – rozpad skały na bloki skalne.
Gołoborza, czyli rumosz skalny powstały wskutek wietrzenia mrozowego.
Piarg – rumosz skalny o drobniejszej frakcji niż gołoborza.
Wietrzenie biologiczne
Wietrzenie biologiczne następuje w wyniku mechanicznego lub chemicznego oddziaływania na skały, ale za pośrednictwem organizmów.
Przykłady mechanicznego rozdrabniania skał to:
wzrost korzeni roślin,
wzrost pędów roślin,
pęcznienie kiełkujących nasion,
kopanie nor przez zwierzęta.
Chemiczna odmiana wietrzenia biologicznego to rozkład skał na skutek działania:
kwasów i innych związków chemicznych wytwarzanych przez rośliny,
różnych związków chemicznych wytwarzanych przez grzyby,
związków chemicznych wytwarzanych przez zwierzęta,
substancji chemicznych powstających z rozkładu martwych szczątków organizmów.
Czy wiesz, że pod wpływem oddziaływania bakterii beztlenowych może dojść do przemiany gipsu w siarkę? Bakterie beztlenowe oddziaływujące na skały węglanowe, w których znajduje się siarka, wytrącają ten pierwiastek podczas swojej aktywności.
Wietrzenie chemiczne
Wietrzenie chemiczne zachodzi, gdy skały ulegają zmianom składu chemicznego, mineralogicznego, zmianom spoistości albo stanu skupienia. Procesy takie występują pod wpływem:
rozpuszczania,
uwadniania,
utleniania,
innych reakcji chemicznych.
Wietrzenie chemiczne - opisy do rozwinięcia
Polega na przyłączeniu wody do krawędzi i powierzchni minerałów lub na umieszczeniu cząsteczek wody wewnątrz struktury krystalicznej minerału. Podczas tego procesu skład chemiczny minerału nie ulega zmianie np. anhydryt po połączeniu z wodą daje gips.
Krasowienie - rodzaj wietrzenia chemicznego
Woda to żywioł o wielkiej sile. Swoim działaniem, nawet powolnym, lecz systematycznym, potrafi zmienić powierzchnię skał. Przedostaje się do zagłębień i szczelin skalnych. Drąży je i rozpuszcza. Proces ten zachodzi nie tylko w sposób mechaniczny, ale jest również reakcją chemiczną. Woda zawierająca związki chemiczne (przede wszystkim dwutlenek węgla) reaguje ze składnikami skał.
Proces krasowienia polega zatem na rozpuszczaniu i wymywaniu skał węglanowych przez wody zawierające dwutlenek węgla, poszerzaniu szczelin i spękań w skale oraz wytrącaniu związków wapnia (głównie aragonitu i kalcytu) i osadzaniu ich na powierzchni skały w postaci nacieków.
Nazwa „kras” pochodzi od chorwackiego słowa krš, które w naszym języku oznacza skałę lub kamień. W Polsce formy krasowe najłatwiej zaobserwować na Wyżynie Krakowsko‑Częstochowskiej. W wyniku procesu krasowienia skał przybierają one często niecodzienne i oryginalne kształty. Niektórzy uważają je za prawdziwe cuda natury.
Reakcja krasowienia chemicznego
Woda nasycona dwutlenkiem węgla wsiąka w ziemię, łącząc się ze znajdującym się tam węglanem wapnia. W wyniku reakcji tworzy się wodorowęglan wapnia, który jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie. W ten sposób woda wraz z wodorowęglanem wapnia wpływa do jaskiń i szczelin skalnych, gdzie w wyniku odwrotnej reakcji wytrąca się węglan wapnia. Gdy roztwór przepływa przez szczeliny skalne, wzrasta ciśnienie COIndeks dolny 22, a zatem więcej dwutlenku węgla rozpuszcza się w wodzie, przez co zwiększa się zdolność roztworu do rozpuszczania skał.
CaCOIndeks dolny 33 + HIndeks dolny 22O + COIndeks dolny 22 → Ca(HCOIndeks dolny 33)Indeks dolny 22
Węglan wapnia + kwas węglowy = kwaśny węglan wapnia/roztwór rozpuszczonej skały wapiennej, który później prowadzi do wytrącania się węglanu wapnia (kalcytu), np. w czasie tworzenia się nacieków czy trawertynu.
Ca(HCOIndeks dolny 33)Indeks dolny 22 → CaCOIndeks dolny 33↓ + HIndeks dolny 22O + COIndeks dolny 22
Spływający roztwór rozpuszczonej skały wapiennej = węglan wapnia (kalcyt; tworzy nacieki) + woda + dwutlenek węgla.
W wyniku chemicznego oddziaływania wody na skały zachodzą zjawiska krasowe. Wapienie, dolomity, gipsy i sole kamienne to rodzaje skał, które pod wpływem wody ulegają rozpuszczeniu. Najbardziej charakterystyczne formy krasowe tworzą się w skałach wapiennych.
Kras solny i gipsowy
Zachodzi pod wpływem rozpuszczania skał łatwo rozpuszczalnych w wodzie (np. sól, gips) bez udziału dwutlenku węgla. Formy krasu fizycznego są zatem mniej trwałe niż te pochodzące z reakcji chemicznej.
W krasowieniu solnym zjawisko rozpuszczania skał zachodzi szybciej niż w krasie węglanowym. Szybko dochodzi do niszczenia powstałych form.
Kras solny obejmuje zazwyczaj niewielkie powierzchnie. Tego rodzaju procesy obserwowane są przede wszystkim na wybrzeżach oceanów i mórz oraz na obszarach wysychających jezior w klimatach gorących i suchych. Obniżający się poziom wody odsłania brzegi i dno, na których odkładały się warstwy soli. W miejscach takich można oglądać formy zbliżone do form krasowych w wapieniach czy gipsach. Kras solny wyróżnia się bogactwem tzw. mikroform – tj. drobnych struktur w postaci jamek, miseczek, żłobków czy żeber. Formy te jednak należą do bardzo nietrwałych, ponieważ szybko ulegają rozpuszczeniu.
W niektórych miejscach formy solnego krasu powierzchniowego osiągają większe rozmiary. Spektakularnym przykładem jest wybrzeże Morza Martwego w Izraelu. Na odsłoniętym w wyniku obniżającego się poziomu wody dnie powstały liczne i ogromne leje oraz zapadliska krasowe tworzące tzw. księżycowy krajobraz. Nieustannie powstające solne leje krasowe stwarzają niebezpieczeństwo dla przebywających tam ludzi i powodują, że na znacznych fragmentach wybrzeża wprowadzano zakaz wstępu.
Specyficznym i wyjątkowym zjawiskiem jest kras podziemny w soli. Na brzegach oceanów i słonych jezior grubość pokładów soli jest na ogół zbyt niewielka, aby mogły w nim powstać formy krasu podziemnego. Są jednak miejsca, gdzie grubość warstw solnych jest wystarczająca, aby mogły w nich powstać jaskinie. Możliwe jest to na terenach górskich, gdzie utworzyły się góry i kopuły solne. Powstają one z warstw soli, które odłożyły się w dawnych okresach geologicznych - tysiące, a niekiedy miliony lat temu, a następnie zostały przykryte kolejnymi warstwami skał osadowych. Ciężar kolejnych warstw skalnych przykrywających pokłady soli sprawił, że pod ich wpływem ujawniły się wyjątkowe cechy fizyczne tej skały. Pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia sól zyskuje bowiem właściwości plastyczne. Już w temperaturze 200°C sól zyskuje konsystencję plasteliny, a ponieważ równocześnie ma małą gęstość, następuje jej wyciskanie ku górze. Podczas wyciskania skał ku górze formują się wysokie słupy soli nazywane diapirami. Niekiedy wysady solne potrafią przebić przykrywające je warstwy skalne i wyłonić się na powierzchni. Proces ten geolodzy określają mianem halokinezy lub halotektoniki, w zależności od przyczyn wywołujących ten proces.
Obszarem, gdzie oglądać można tego rodzaju formy, jest w Płaskowyż Meledic położony w Karpatach Wschodnich na terenie Rumunii. Znajdują się tu Góry Solne (Muntele de Sare). Podobne formy występują również na Górze Praid w Rumunii, kopule solnej Chodża Mumyn oraz Chodża Sartez w Tadżykistanie, górach Zagros w Iranie, a także na diapirze solnym Namakdan na irańskiej wyspie Keszm (Qeshm). W miejscach tych występują solne słupy przybierające postać grzybów, wież, iglic czy ostrych zębów. Na stokach pod wpływem wody opadowej formują się żłobki i żebra solne. W stale rosnących kopułach solnych powstają głębokie wąwozy, cyrki i jęzory solne na wzór tych lodowcowych. W warstwach soli powstają również długie systemy jaskiniowe. Za najdłuższą jaskinię świata utworzoną w soli kamiennej uznawana jest irańska jaskinia Tri Nahaci w górach Zagros, której długość wynosi ponad 6,5 km. Jaskinie solne charakteryzują się również występowaniem różnorodnych form krystalizacji soli, od drobnych, finezyjnych kryształków, po kilkumetrowej długości stalaktyty.
Kras solny - galeria zdjęć
Kras gipsowy podobnie jak kras solny jest bardzo nietrwały. Odróżnia się od solnego tym, że formy powstałe w jego wyniku są wypukłe. Zachodzi „pęcznienie”, z uwagi na fakt, że gips i anhydryt są zbudowane z minerałów pochłaniających wilgoć. Dodatkowo charakterystyczną cechą krasu gipsowego jest pękanie form wzdłuż ich struktur.
W Europie pokrywy krasowiejących skał gipsowych występują między innymi na Średniogórzu Niemieckim, w środkowo‑wschodniej Hiszpanii (prowincja Almeria), południowowschodniej Francji oraz w centralnej części Apeninów we Włoszech. W Europie środkowowschodniej obszarem najlepiej wykształconego krasu gipsowego są tereny położone na zachodnim Uralu, w basenie rzeki Wołgi oraz wzdłuż północnego brzegu Karpat na obszarze Czech, Polski, Ukrainy i Rumunii.
W Polsce regionem, gdzie występuje kras gipsowy, jest Niecka Nidziańska. Największe skupisko form takiego krasu znajduje się w okolicach Buska‑Zdroju, Pińczowa oraz Wiślicy. Na terenie znajdującego się tu Nadnidziańskiego Parku Krajobrazowego utworzono kilka rezerwatów przyrody chroniących unikatowy w skali Polski krajobraz krasu gipsowego. W poszczególnych rezerwatach ochronie podlegają między innymi grzbiety wzgórz gipsowych w formie zaokrąglonych pagórków i kopców. Najbardziej znana tego rodzaju forma znajduje się w Wiślicy. Utworzona jest z gipsów szablastych ułożonych koncentrycznie w kształt kopuły o średnicy 10 m i szerokości 5 m. Gipsy szablaste zawdzięczają swoją nazwę charakterystycznemu kształtowi upodabniającemu je do szabli. Ich kryształy są długie i zakrzywione, wygięte w lekki łuk. Mają one ciemną barwę, miodową bądź brązowawą, posiadają też szklisty połysk. W innych miejscach skały gipsowe przyjmują z kolei formę o nazwie kuest, czyli stromych, asymetrycznych progów denudacyjnych lub strukturalnych, które powstały na obszarze o budowie monoklinalnej wskutek erozji warstw skalnych o różnej odporności na denudację (erozja selektywna). Na wielu z nich podziwiać można ciekawe wychodnie wielkokrystalicznych gipsów z przewarstwieniami iłów i margli. Gipsy wykształcone są w różnych postaciach - od kryptokrystalicznych do wielkokrystalicznych, występujących w postaci zbliźniaczonych kryształów określanych jako jaskółcze ogony. Miąższość serii gipsowej dochodzi maksymalnie do 37 m w rejonie kopalni w Gackach.
Kras gipsowy - galeria zdjęć
Poniższy schemat prezentuje podział krasowiejących skał.
Kras węglanowy
Skałami węglanowymi są: wapień, dolomit, margiel, trawertyn i kreda. Ich nazwa pochodzi od grupy minerałów budujących te skały. Czyste skały węglanowe zbudowane są z kalcytu – CaCOIndeks dolny 33 – lub z kalcytu i dolomitu – CaMg(COIndeks dolny 33)Indeks dolny 2.2.. Skały te są dość powszechne w skorupie ziemskiej, zajmują bowiem około 20 mln kmIndeks górny 22 powierzchni, tj. 12% powierzchni lądów.
Jak już wiadomo wapień jest skałą zbudowaną głównie z węglanu wapnia, zawierającą także niewielki procentowo udział innych domieszek. Przeprowadzając podobne doświadczenie jak w przypadku soli, po wrzuceniu kawałka wapienia do wody stwierdzimy, że nic się z nim nie dzieje! Jak to możliwe, przecież wiemy już, że woda drąży skały. Tak, to prawda, jednak woda, która drąży skały, jest wodą atmosferyczną – deszczową. Woda deszczowa wnikająca w głąb ziemi pod względem chemicznym nie jest czysta. Są w niej pyły i dwutlenek węgla, który pobierany jest z powietrza, z pokrywy humusowej oraz podłoża skalnego. Dwutlenek węgla w kontakcie z wodą reaguje i tworzy kwas węglowy. Kwas ten styka się ze skałą wapienną i ją rozpuszcza.
Kwaśny węglan wapnia dość łatwo rozpuszcza się w wodzie i dalej jest rozprowadzany w postaci roztworu. Płynąc po powierzchni skał wapiennych, wnika w ich głąb wszelkimi znajdującymi się po drodze, najmniejszymi nawet spękaniami i szczelinami. Jest to proces chemicznego wypłukiwania głównego budulca skał wapiennych. Przebiega w tzw. czasie geologicznym mierzonym tysiącami i milionami lat, a jego szybkość jest zależna od wielu czynników, z których najważniejsze to stężenie dwutlenku węgla w wodzie i temperatura wody. Wskutek rozpuszczania wapieni drobna sieć spękań i szczelin stopniowo coraz bardziej poszerza się, aż w końcu dochodzi do ich łączenia się i utworzenia systemu większych kanałów wypełnionych przepływającą pod ciśnieniem hydrostatycznym wodą. W miarę ich powiększania się wzrasta szybkość przepływu wody i w kształtowaniu szczelin podziemnych coraz większą rolę odgrywać zaczyna mechaniczne wymywanie materiału skalnego.
Gdzie spotkać można formy krasowe?
W Europie kras wapienny znajdziemy w pasie począwszy od Gór Betyckich przez Alpy po Góry Dynarskie aż po Karpaty. W Polsce występuje kilka obszarów krasu węglanowego. Formy krasowe można podziwiać w Tatrach, Pieninach, Sudetach, Górach Świętokrzyskich, a także na Wyżynie Krakowsko‑Częstochowskiej oraz na Roztoczu. Najbardziej spektakularne krajobrazy krasowe pochodzą jednak z regionów tropikalnych Azji Południowo‑Wschodniej (Chin, Wietnamu, Tajlandii) czy Ameryki Środkowej (Meksyku, Kuby).
Co wpływa na intensywność krasu?
Intensywność krasowienia jest ściśle powiązana z zawartością w wodzie dwutlenku węgla, który pochodzi z atmosfery, pokrywy roślinnej i glebowej oraz pokrywy skalnej. Im większa jego zawartość, tym bardziej intensywne zjawisko i szybsze tempo krasowienia. Warto dodać, że na intensywność krasowienia ma bardzo duży wpływ zawartość węglanu wapnia (CaCOIndeks dolny 33) w skałach budujących – skały podatne na poddawanie się procesom krasowym zawierają przynajmniej 70% węglanu wapnia.
W zależności od zawartości węglanu wapnia w skałach wyróżnia się:
kras niepełny – zachodzący w skałach zawierających od 70 do 90% węglanu wapnia, wówczas w rzeźbie terenu dominują zarówno formy krasowe, jak i erozyjne i denudacyjne (kras kredy piszącej);
kras pełny – zachodzący w skałach zawierających powyżej 90% węglanu wapnia. W rzeźbie terenu dominują wyłącznie formy krasowe.
Tempo rozpuszczania skał jest zależne od:
klimatu – w wilgotnym klimacie o większych opadach krasowienie zachodzi szybciej,
zawartości dwutlenku węgla w wodzie,
temperatury wody – im niższa, tym więcej dwutlenku węgla jest w niej rozpuszczonego,
wysokości nad poziomem morza – im wyżej, tym woda krąży dłużej, więc intensywniej rozpuszcza skały, (Obniżone temperatury sprawiają, że procesy takie jak zamarzanie i topnienie zachodzą wolniej oraz cyklicznie. Ponadto, woda infiltrująca glebę i skały może krążyć w zamkniętych systemach szczelin i porów przez dłuższy czas, zanim zostanie uwolniona. Te czynniki powodują, że woda oddziałuje intensywniej na skały w tych obszarach.)
ukształtowania terenu – im bardziej płaski obszar, tym więcej wody wsiąka w głąb,
pokrywy roślinnej i glebowej, która jest źródłem dwutlenku węgla,
rodzaju skał, który decyduje o odporności na rozpuszczanie.
Formy krasowe
Do form krasu powierzchniowego możemy zaliczyć: żłobki krasowe, lejki krasowe, uwały, polja, ponory, ostańce krasowe, mogoty, jary krasowe oraz ospę krasową, wywierzyska, trawertyny, doliny krasowe.
Pod powierzchnią ziemi tworzą się formy krasu podziemnego: jaskinie, kominy i studnie jaskiniowe, syfony jaskiniowe. W jaskiniach, wskutek wytrącania się, powstaje szata naciekowa: stalaktyty (sopleńce) – wiszące u stropu jaskini; stalagmity – tworzące się na dnie jaskini; stalagnaty (kolumny jaskiniowe) – powstałe z połączenia stalaktytu i stalagmitu, draperie naciekowe – nacieki o różnych kształtach, przypominające najczęściej draperie lub firany; korytarze, groty, komnaty, sale, pieczary; makarony, galerie, perły jaskiniowe.
Formy krasy powierzchniowego
Powstanie form krasowych - animacja
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R47LKWGx7pS23
Film nawiązujący do treści materiału
W pierwszym etapie rozwoju zjawisk krasowych na powierzchniach powstają tzw. mikroformy, czyli formy o małych rozmiarach, mierzonych w milimetrach czy centymetrach. Przykładem jest ospa krasowa, którą tworzą miniaturowe zagłębienia, często przybierające kształt kolisty. Większe, mierzone w decymetrach, owalne i okrągłe formy określamy mianem miseczek, jamek i kociołków krasowych, które powstały w wyniku oddziaływania wody (rozpuszczanie) na płaskim terenie.
Na powierzchniach stoków spływające strużki wód deszczowych rozpuszczają skałę liniowo, zgodnie z nachyleniem terenu. Powtarzający się proces odpowiada za formowanie się podłużnych zagłębień – bruzd, o przebiegu zgodnym ze spadkiem stoku. Zagęszczenie bruzd krasowych prowadzi do powstania żłobków krasowych. Rozmiary żłobków krasowych mogą być mierzone w centymetrach, ale zdarza się, że osiągają one głębokości dochodzące do kilku metrów. Wraz z ich pogłębianiem formują się ostre lub zaokrąglone krawędzie oddzielające sąsiadujące żłobki. Takie podłużne grzbiety noszą nazwę żeber krasowych.
Licznie występujące mikroformy krasowe pokrywające duże powierzchnie skał węglanowych nazywane są lapiazem krasowym. Najlepiej wykształcone lapiazy występują na rozległych i płaskich wychodniach skał wapiennych.
Wraz z postępującym procesem rozpuszczania, formy krasu powierzchniowego powiększają swoje rozmiary. Najbardziej charakterystyczną formą są lejki lub leje krasowe. Są to owalne zagłębienia o średnicy od kilku do kilkuset merów, o charakterystycznym przekroju, któremu zawdzięczają nazwę. Mogą powstawać na kilka sposobów: w wyniku rozpuszczania skał powierzchniowych, wymywania skał leżących głębiej i osiadania gruntu nad takim miejscem lub zapadania się gruntu nad podziemnymi pustkami, np. jaskiń. Na obszarach gęsto rozmieszczonych lejów krasowych z czasem dochodzi do zaniku oddzielających je krawędzi. Wydłużone obniżenia utworzone z połączenia kilku sąsiadujących lejów krasowych to uwały.
Długotrwała działalność procesów krasowych może również wykształcić formy rzeźby osiągające długość nawet kilkudziesięciu kilometrów i zajmujących powierzchnię kilku tysięcy kmIndeks górny 22. Forma rzeźby terenu w kształcie misy lub kotliny krasowej, posiadająca płaskie dno i otoczona ze wszystkich stron ścianami skalnymi, to polje krasowe. Ogromne polja są typowym elementem krajobrazu Półwyspu Bałkańskiego, szczególnie Chorwacji, Słowenii i Serbii, w Górach Dynarskich. Płaskie dna polji, wypełnione osadami rzecznymi, sprzyjają rozwojowi rolnictwa i stąd wzięła się ich nazwa. W językach południowosłowiańskich słowo polje oznacza bowiem pole.
Do form utworzonych przez rzeki płynące po podłożu krasowiejących skał należą doliny, wąwozy i kaniony krasowe. Typową doliną krasową jest Dolina Prądnika w Ojcowskim Parku Narodowym. W grubym na 200 m kompleksie skał wapiennych przez tysiące lat potoki wyżłobiły głębokie doliny o charakterze jarów czy wąwozów krasowych. Ich głębokość dochodzi miejscami do 100 m, a nad ich dnem górują strome, wapienne ściany. W miejscach, gdzie doliny się zwężają, powstawały bramy skalne. Niekiedy filary bram skalnych połączone są skalnym mostem.
Proces rozpuszczania skał przez wodę powoduje obniżanie się powierzchni terenu, jednak ze względu na różną odporność skał nie zachodzi on równomiernie. W niektórych miejscach w obrębie dolin, uwałów czy polji występują wysokie formy skalne. Takie zachowane skałki wapienne, wyrastające ponad otaczający teren, nazywamy ostańcami krasowymi. Mogą przybierać one różne, często oryginalne kształty: iglic, maczug, baszt. Najbardziej znanym w Polsce jest Maczuga Herkulesa – skała o wysokości dochodzącej do 12 m i charakterystycznie zwężonej podstawie, której zawdzięcza kształt i nazwę. W Ojcowskim Parku Narodowym znajdują się również inne ostańce krasowe, np. Igła Deotymy czy Biała Rękawica. Licznie występujące ostańce są wyróżnikiem krajobrazu Jury Krakowsko‑Częstochowskiej. W klimatach tropikalnych ostańce krasowe przybierają postać wysokich, kopulastych wzniesień, górujących ponad prawie płaskim terenem. Takie formy rzeźby nazywamy mogotami. Wnętrza tych wzgórz są silnie skrasowiałe i często znajdują się w nich jaskinie. Spektakularny krajobraz tzw. krasu wieżowego tworzą zespoły mogotów w pobliżu chińskiego miasta Guilin. Podobne krajobrazy występują również na Kubie i w Wietnamie.
Formy krasu powierzchniowego - galeria zdjęć
Na obszarach krasu powierzchniowego często występują ponory, czyli otwory szczelinowe wydrążone przez wodę. Do ponorów wpływają wody powierzchniowe (najczęściej rzeki pod powierzchnię ziemi). Ponory występują w Polsce w Górach Świętokrzyskich, w Dolinie Suchej Wody w Tatrach, a także na Wyżynie Krakowsko‑Częstochowskiej. Ponory sprawiają, że część wód rzeki, która ma swój początek na obszarach nieprzepuszczalnych, z chwilą gdy wpłynie na obszar krasowy, wpływa do systemu komór. Obniżenia krasowe często łączą się ze sobą i przybierają formy wydłużonych dolin krasowych, zamkniętych wysokimi ścianami skalnymi.
Wody płynące dolinami w utworach wapiennych wypływają często z wywierzyska, czyli wypływu podziemnego strumienia, potoku bądź rzeki na powierzchnię obszaru krasowego. Wywierzysko jest to więc źródło krasowe. W Dolinie Kościeliskiej w Tatrach można podziwiać Lodowe Źródło, gdzie wypływa woda krasowa znajdująca się w obrębie Czerwonych Wierchów. Największe na świecie wywierzysko znajduje się we Francji w miejscowości Vaucluse. Na wiosnę wskutek roztopów w ciągu jednej sekundy wypływa tam 200 m³ wody. Od nazwy tego miejsca wywierzyska nazywa się także niekiedy źródłami wokluzyjnymi. Czasem zdarza się, że rzeki znikają w ponorach, płyną podziemnymi kanałami przez wiele kilometrów, a następnie wydostają się na powierzchnię w postaci wywierzyska.
Formy krasy podziemnego
Formy krasu podziemnego - animacja
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RFIaA1VQJwUYw
Film nawiązujący do treści materiału - dotyczy form krasu podziemnego i ich powstawania.
Wykorzystując system spękań w warstwach skalnych, wody opadowe i powierzchniowe infiltrują i wpływają pod powierzchnię ziemi. W wyniku rozpuszczania skał przez wodę następuje powiększanie się pionowych szczelin i z czasem powstają w ich miejscu kominy lub studnie krasowe, dzięki którym woda opadowa dostaje się pod powierzchnię Ziemi. Łączą one ze sobą kolejne poziomy jaskini i mogą mieć od kilku do kilkuset metrów wysokości. Za najgłębszą znaną studnię krasową uważana jest jaskinia Vrtoglavica w Słowenii o głębokości ponad 600 metrów. Cechą różniącą kominy od studni jest ich szerokość oraz kształt. Komin przybiera kształt zwężający się w górnej części, natomiast studnia krasowa zachowuje na całej swej wysokości zbliżoną średnicę. W klimatach tropikalnych studnie krasowe mogą osiągać niekiedy średnicę kilkudziesięciu metrów, tworząc ogromne okrągłe struktury.
Natrafiając na warstwy skał różniących się odpornością, wody podziemne przestają infiltrować, a zaczynają formować podziemne strumienie. Płynące podziemne potoki wypłukują warstwy skał i odpowiadają za powstawanie chodników i korytarzy jaskiniowych. W miejscach szczególnie spękanych z czasem powstają jaskinie oraz groty.
Najgłębsze jaskinie świata
Obecnie za najgłębszą uznawana jest Jaskinia Wieriowkina znajdująca się w Górach Gagryjskich, w paśmie Kaukazu. Jaskinia położona jest na terenie Abchazji, w Gruzji. Odkryta w latach 60. XX wieku, początkowo nie zapowiadała się na tak rekordową. Aż do końca XX wieku jej głębokość nie przekraczała 600 m, plasując ją na dalekich miejscach. Jednak kolejne wyprawy z lat 2016–2018 systematycznie przesuwały te wartości. W marcu 2018 roku grupa rosyjskich speleologów dotarła na głębokość 2212 m i tym samym ustanowiła nowy rekord głębokości jaskiń.
Najdłuższe jaskinie świata
Szata naciekowa
Podczas przesączania się przez skały woda rozpuszcza kalcyt. Transportuje go w formie roztworu na niższe poziomy. W chwili, gdy woda natrafia na pustkę w skałach, np. jaskinię, zmieniają się warunki fizykochemiczne. Następuje „odgazowanie” wody, a pozbawiony dwutlenku wody roztwór staje się nasycony i rozpoczyna się proces wytrącania kalcytu. W ten sposób powstają nacieki jaskiniowe, które mogą powstawać na stropach jaskini, jej ścianach oraz na dnie.
Powstanie szaty naciekowej w jaskiniach zależy od kilku czynników, m. in. miejsca wypływu wód, jej ilości oraz stanu nasycenia, a także rodzaju ściany i jej urzeźbienia. W efekcie mogą powstawać różnego rodzaju nacieki, często pokrywające całe powierzchnie stropu ścian oraz dna sal i korytarzy. Występują wszędzie tam, gdzie powstają namuliska osadów naniesionych z zewnątrz.
Nacieki można podzielić na dwie grupy: nacieki grawitacyjne tworzące się przez wytrącenie kalcytu z wody spływającej grawitacyjnie oraz nacieki agrawitacyjne przy których wzroście główną rolę odgrywają procesykrystalizacji.
Nacieki jaskiniowe powstające na stropie, przybierające postać kalcytowych sopli, to stalaktyty. W sprzyjających warunkach mogą osiągać nawet 10 m długości. Wyjątkową formą stalaktytów są makarony, czyli cieniutkie, kalcytowe rurki. Z połączenia sąsiadujących stalaktytów lub z wytrącania kalcytu na ścianach jaskini tworzą się draperie skalne. Kapiące ze stropu jaskini krople wody, upadając na dno jaskini, formują kalcytowe wypustki, stożki czy słupy nazywane stalagmitami. Najwyższe stalagmity mają nawet 50 m wysokości. Po połączeniu wydłużającego się stalaktytu z wyrastającym ku niemu stalagmitem może powstać stalagnat, czyli kolumna naciekowa. Wśród form krasowych wyróżnia się nacieki, czyli osad wapienny na ścianach jaskini, który powstał w wyniku wytrącania się węglanu wapnia w warunkach parowania wody. Niekiedy nacieki są zabarwione, czego powodem jest występowanie metali w wodzie.
Jako ciekawostkę można wymienić nacieki lodowe, które pojawiają się w formie stalaktytów, czyli sopli lodowych, stalagmitów i stalagnatów oraz lodu podłogowego i lodospadów występujących na dnie jaskiń. W niektórych jaskiniach te nietrwałe formy mogą występować całorocznie, co uzależnione jest od temperatur panujących w jaskiniach.
W klimatach tropikalnych zapadliska krasowe mogą mieć średnicę kilkuset metrów i osiągać podobną głębokość. Posiadają strome, niemal pionowe ściany skalne, a samo zapadlisko zalane jest przez wodę. Nazywane są cenote. Formy takie spotykane są np. na półwyspie Jukatan w Meksyku. Współcześnie są wielką atrakcją turystyczną tych miejsc, ale w przeszłości stanowiły również źródło wody dla zamieszkujących te tereny Majów. Pełniły wówczas również funkcje religijne – wrzucano do nich różnorodne dary w ofierze bogom, w tym ofiary ze zwierząt i ludzi.
Produkty wietrzenia chemicznego
Skały alitowe – skały zbudowane z tlenków i wodorotlenków glinu, powstałe wskutek wietrzenia chemicznego glikokrzemianów. Reprezentantami tych skał są: lateryty, terra rosa i boksyty.
Ostańce (głowy cukru), które powstają w wyniku intensywnego wietrzenia chemicznego, w klimacie wilgotnym i gorącym, co sprzyja wietrzeniu podatnych skał oraz pozostaniu tylko ich bardziej odpornych partii w postaci monolitów.
Eluwia, czyli nierozpuszczalne w wodzie i substancjach chemicznych pozostałości skały macierzystej. Substancje rozpuszczone w wodzie, które wraz z nią są transportowane, to deluwia.
Nacieki – w wyniku reakcji chemicznych (najczęściej krasowienia) powstają nacieki, czyli wytrącenia substancji mineralnej z roztworu wodnego.
Minerały wtórne, powstałe w wyniku wtórnych procesów (hydratacja, hydroliza, utlenianie, karbonizacja) wynikające z przekształcenia minerałów macierzystych.
Podsumowanie
Typ wietrzenia | Właściwości |
|---|---|
Wietrzenie chemiczne | Wietrzenie chemiczne jest aktywne na obszarach, gdzie występuje wysoka temperatura. Takie warunki sprzyjają przyspieszeniu reakcji chemicznych. Na terenach bardziej suchych wysoka temperatura skutkuje ograniczeniem występowania szaty roślinnej i wietrzenia chemicznego ze względu na zwiększenie parowania. Obserwujemy tam również wzmożone wietrzenie fizyczne. Niska temperatura na obszarach wilgotnych ogranicza reakcje chemiczne. |
Wietrzenie fizyczne | W klimacie polarnym dominuje wietrzenie mechaniczne, szczególnie mrozowe. Produktami takiego wietrzenia są głównie bloki skalne oraz gleby poligonalne. W klimacie umiarkowanym występują liczne efekty wietrzenia mechanicznego oraz chemicznego. Gliny zwietrzelinowe, stożki piargowe oraz rumowiska skalne zaliczamy do głównych form wietrzenia występujących w tej strefie. W strefie klimatu gorącego suchego dominuje wietrzenie mechaniczne (termiczne), które wywołane jest dużym nasłonecznieniem. W efekcie powstają polewy wapienne, róże pustyni oraz wykwity solne. W klimacie wybitnie wilgotnym przeważa wietrzenie chemiczne. Do produktów takiego wietrzenia zaliczamy lateryty. Charakter oraz intensywność wietrzenia są zmienne na poszczególnych obszarach ze względu na różnice w budowie geologicznej, ukształtowaniu terenu, warunkach klimatycznych i szacie roślinnej. |
Wietrzenie biologiczne | Wietrzenie biologiczne ma miejsce w wyniku mechanicznego lub chemicznego oddziaływania na skały, lecz za pośrednictwem organizmów. Przykładami mechanicznego rozdrabniania skał są: wzrost korzeni roślin, wzrost pędów roślin, pęcznienie kiełkujących nasion, drążenie nor przez zwierzęta. |
Zależność intensywności wietrzenia od klimatu
Wietrzenie w bardzo dużym stopniu uzależnione jest od poniższych czynników:
promieniowanie słoneczne,
warunki klimatyczne,
warunki wodne,
budowa geologiczna,
rzeźba terenu,
ekspozycja stoku,
skład atmosfery,
działalność organizmów żywych.
W zależności od tych czynników dochodzi do wietrzenia fizycznego, chemicznego lub biologicznego. Wszystkie te procesy wzajemnie na siebie oddziałują, co może przyczyniać się do potęgowania niektórych z nich, np. wietrzenie chemiczne zachodzi szybciej podczas wspierania go wietrzeniem fizycznym. Spowodowane jest to lepszym wnikaniem związków wodnych w rozdrobnione szczeliny skał. Jednak wietrzenie chemiczne i fizyczne bardzo rzadko działają równocześnie, przeważnie procesy te zachodzą na przemian. Przyczyną tego zjawiska może być występowanie pór roku, a nawet zmiany zachodzące w klimacie.
rodzaj wietrzenia | czynniki wpływające na dany rodzaj wietrzenia |
|---|---|
wietrzenie fizyczne | duże dobowe wahania temperatury powietrza, duże roczne amplitudy temperatury powietrza |
wietrzenie chemiczne | obecność pierwiastków i związków chemicznych: dwutlenek węgla, żelazo, siarka, mangan |
wietrzenie biologiczne | wysoka bioróżnorodność |
Wietrzenie fizyczne
Wietrzenie fizyczne, które jest uwarunkowane stosunkami termicznymi, szybciej zachodzi w klimatach subpolarnych ze względu na niskie temperatury oraz w klimatach zwrotnikowych i podzwrotnikowych – ze względu na bardzo wysokie amplitudy dobowe temperatury powietrza. W strefach umiarkowanych wietrzenie fizyczne jest widoczne w klimatach górskich. W strefie równikowej wietrzenie fizyczne zachodzi mało intensywnie ze względu na stałą temperaturę.
Wietrzenie chemiczne
Wietrzenie chemiczne, które jest zależne od warunków wodnych oraz temperatury, zachodzi najintensywniej w strefie okołorównikowej, gdzie stałym opadom towarzyszy wysoka temperatura. Zjawisko to występuje również podczas pory deszczowej w strefach klimatu monsunowego (w porze deszczowej) i morskiego. Proces ten jest obserwowany również w strefach umiarkowanych podczas lata oraz na obszarach zbudowanych ze skał wapiennych. Wietrzenie chemiczne jest mało widoczne w strefie zwrotnikowej ze względu na niedostatek wody oraz w klimacie okołobiegunowym ze względu na niskie temperatury.
Wietrzenie biologiczne
Wietrzenie biologiczne zachodzi tam, gdzie jest aktywność biologiczna organizmów żywych. Najobfitszą florę i faunę wykazuje strefa równikowa, zatem wietrzenie biologiczne zachodzi tam najintensywniej. Intensywne wietrzenie biologiczne zachodzi także w strefie klimatów umiarkowanych i okołorównikowych oraz w miejscach o typie klimatów morskich i monsunowych. Najmniejsze wietrzenie biologiczne występuje w okolicy zwrotnikowej ze względu na nieodpowiednie warunki do życia, przez niedobór wody oraz brak schronienia (pustynie). Mała intensywność tego procesu widoczna jest również w strefie okołobiegunowej. W innych miejscach na świecie udział organizmów żywych jest taki sam.
