Karsztosodás Móga János Karsztfejlődés Karsztosodás Móga János

Karszt-hegység (Kras) Karsztosodás Azt a folyamatot nevezzük ~nak, ahol a kőzet kevés mállási maradék képződése mellett oldódik Karszt-hegység (Kras) A karsztosodás az oldódásnál összetettebb folyamat → a földrajzi burokban játszódik le A karsztos táj arculata, A kialakuló formák minősége, mérete függ: Éghajlat Talaj Kőzet minősége, szerkezete Terület fejlődéstörténete Egyéb tényezőktől A karsztosodás a Földön mindazon helyeken lejátszódik, ahol az alapfeltételek adottak: Ahol oldható kőzetek vannak (Szf. 12%-án) Ahol a hőmérséklet 0°C fölé emelkedik Ahol a terület vízháztartása pozitív

A karsztos táj jellemzői Felszíni vízfolyásokban szegény A felszín alatti karsztosodás hatására térbeli hidrográfia alakul ki Üregesedés Felszíni vízfolyások hiánya miatt völgyhálózat nem vagy csak alárendelten alakul ki – a kisebb mértékű erózió kedvez a fennsíkok kialakulásának A felszíni formák többsége lefolyástalan Az oldott mészanyag kiválásai jelennek meg (mésztufa, cseppkő) Karsztszerű formák (barlangok és zárt mélyedések) nemkarsztos területeken is kialakulhatnak → pszeudokarsztok

Felszíni vízfolyásokban szegény, fennsíkok alakulnak ki

üregesedés

Felszín alatti vízfolyások, zárt , lefolyástalan mélyedések

Üregesedés, kiválás

A kőzet anyaga szerint típusokra különíthető: 1. Karbonátkarsztok A mészkő és a dolomit, alacsony pH-jú vizes környezetben hidrokarbonátos oldódás során oldatba megy 2. Szemikarbonát karsztok Kisebb-nagyobb mennyiségben tartalmaznak mészanyagot Pl. mészhomokkő, lösz, gránit, mészanyagú zöldpala Meszes kötőanyaga hidrokarbonátosan oldódik 3. Parakarszt A kőzet (kősó, gipsz) semleges vagy magas pH-jú víz hatására oldódik (kvarchomokkő) Egyes formák (karrok, dolinák) tipikus mállási folyamatok eredményeként is kialakulhatnak

Karbonátkarsztok

Parakarszt

Szemikarbonát karszt

Oldódáskor a kőzet anyagának egy része oldatba megy Az oldódás Oldódáskor a kőzet anyagának egy része oldatba megy Az oldódás során a mészkő (CaCO3) alacsony pH-jú vízzel érintkezve új egyensúlyi állapotba úgy kerül, hogy a kőzet először Ca2+ HCO3-, ill Ca2+ Mg2+ és HCO3- ionokra különül 1. Ha a HCO3- képződéséhez szükséges H+ ionok a víz (H2O) disszociációjából származnak karbonátos oldódásról beszélünk 2. Ha a HCO3- képződéséhez szükséges H+ ionok a H2CO3 disszociációjából származnak hidrokarbonátos oldódásról van szó.

Hidrokarbonátos oldódás A szénsav képződése A vízbe széndioxid lép be ( a nagyobb parciális nyomású helyről az alacsonyabb koncentrációjú helyre vándorol) Az esőcseppekbe a légköri levegőből kerül be (ennek 0,03-0,07 % a koncentrációja) A talaj felett felfogott csapadékvízben kimutatott légköri eredetű CO2 1,32-3,63 mg/l között változik (Bögli, A. 1960, Czájlik I. 1961.) A talajon átszivárgó vízbe a talajlevegőből kerül a CO2 koncentrációja a mérsékeltövi talajoknál 0,1-3,5%, trópusi talajoknál 0,2-11 % között változik (Zámbó L.1986) Ez a vízbe kerülő CO2 tartalom elsődleges forrása és ez nagyságrendekkel nagyobb a levegő CO2 tartalmánál! Oka: a talajlakó élőlények disszimilációja, ill. a talaj rosszul szellőzik, nem keveredik a légköri levegővel.

Az oldódást az éghajlat közvetlenül (1) és közvetve (2) is meghatározza 1. Közvetlen hatása: a klímától függ a csapadék mennyisége 2. Közvetett hatása: az éghajlat alakítja a növényzetet (csapadék, hőmérséklet), amely végül is meghatározza a talaj minőségét A talaj típusa, vastagsága és számos más adottsága megszabja a talajélet intenzitását és a CO2 produkciót. Ha a hőmérséklet fagypont alá süllyed, a talajélet szünetel A csapadék mennyisége, minősége, eloszlása ugyancsak befolyásolja a talajéletet, CO2 produkciót (Jakucs 1971, Zámbó 1986)

Az oldószer (víz) kétféleképpen lehet jelen: Az oldódás… Az oldószer (víz) kétféleképpen lehet jelen: 1. határrétegként: 0,1-1 mm vastag, nem mozdul el a réteg 2. áramló vízként: áramlik! Alkothat bevonatot (kondenzvíz) Kitöltheti a kőzet üregeit, réseit Az oldódás lejátszódhat: Szabad sziklafelszínen Üledék, ill. talaj alatt Barlangokban Az oldódás végbemehet felszínen: Areális korrózió: Egyenletesen lealacsonyodó felszín Sávosan, vonalasan is történhet, akkor feltagolódik a felszín Laterális korrózió: lejtőhátrálás

A karbonátos kőzetek oldódása két szakaszú: (Dubljanszkij 1987) 1. kémiai oldás: a kőzet felületén a CaCO3 ionokra különül 2. iontranszport során a Ca és CO3 ionok előbb a határrétegbe, majd onnan az áramló oldószerbe jutnak. A kémiai oldás függ: H ion mennyisége (melynek forrása a szénsav) A víz hőmérséklete (magasabb hőmérsékleten az ionizáció könnyebben megy végbe) A kőzet-víz érintkezési felület nagyságától Az iontranszport: annál intenzívebb, minél nagyobb a határréteg és az áramlási zóna közti ion koncentrációkülönbség Ha áramlás nincs: a víz telítetté válik a Ca ionokra nézve Ha a határrétegben a Ca ionok kilépése (elszállítódása) miatt a koncentráció lecsökken, oda a kőzet felületéről újak léphetnek be. Elszállítódás újraoldás

A turbulens áramlás fokozza az oldódás hatékonyságát A turbulencia összetöri a határréteget Az újból kialakuló határréteg Ca koncentrációja kicsi, oda újabb ionok léphetnek be. A lamináris áramlás kis intenzitású molekuláris diffúzióval egyenlítődik ki a határréteg és az áramló oldószer között a Ca koncentráció különbség A Ca és HCO3 ionok instabil molekulát képeznek: Ca2+ + 2HCO3- Ca(HCO3)2 Az oldatban jelenlévő CO2 mennyiségét összes CO2 -nek nevezik Ez az oldatban kötött, egyensúlyi és agresszív CO2 formájában van jelen Kötött CO2: a Ca(HCO3)2 molekulába épül be Egyensúlyi CO2: az oda- és visszaalakulás egyensúlyban tartásához egy bizonyos mennyiségű CO2 –ra van szükség, ez a CO2 a vízben gázként vagy szénsavban fordul elő Agresszív CO2: ha a CO2 -ből több van, mint amennyi az oldatba került Ca ionok ott tartásához szükséges, az további oldásra képes Telítetlen oldat → oldódás Túltelített oldat → kicsapódás

A nyomástól és a hőmérséklettől is Keveredési Korrózió Az egyensúlyi CO2 mennyisége nem csak a Ca2+ koncentrációtól függ, hanem: A nyomástól és a hőmérséklettől is Az egyensúlyi CO2 mennyisége és a nyomás között fordított Az egyensúlyi CO2 mennyisége és a hőmérséklet között egyenes arányosság van Ha a nyomás nő ugyanannyi Ca ion egyensúlyban tartásához kevesebb CO2 -re van szükség, a felesleges CO2 oldásra fordítható. Ha a hőmérséklet csökken ugyancsak kevesebb CO2-re van szükség a már oldatban lévő Ca-ion mennyiség oldatban tartásához Következménye: A karsztba a mélyből érkező vizek újabb CO2 felvétele nélkül is képesek oldóhatást kifejteni. Felemelkedésük során ugyanis lehülnek, az egyensúlyi CO2 egy része agresszív CO2 lesz. Agresszív CO2 származhat különböző koncentrációjú vagy hőmérsékletű, de telített vizekből, ha azok keverednek. A keveredéskor keletkező új oldat egyensúlyi CO2 igénye kevesebb lesz, mint a 2 oldat egyensúlyi CO2 -nek az összege.

A Dolomit oldódása 2 lépcsőben történik 1, a kalcit kötőanyag feloldása – dolomit murva keletkezik 2, dolomit ásvány oldódása – Ca és Mg ion oldódása CaMg(Co3)2 + 2CO2 + H2O → CA 2+ Mg 2+ + 4HCO3 A magnézium oldatba kerülése hőmérséklet függő: 15 °C-on a Ca:Mg arány 2 40 °C-on a Ca:Mg arány 0,5-0,6 Valószínűleg ebből következik, hogy a mérsékelt éghajlati övben a dolomit karsztformákban szegény, trópusi területeken viszont gazdag.

A kősó, gipsz és anhidrit oldódása Parakarsztos oldódás, nem pH függő Semleges pH mellett is végbemegy Gyors oldási folyamat A Kősó Na és Cl ionokra esik szét A gipsz és anhidrit oldódása hőmérsékletfüggő: A gipsz: 40-60 °C-on Az anhidrit: 30-60 °C-on oldódik legjobban

A karsztos lepusztulás sebessége Függ: kőzetminőség, klimatikus viszonyok, van-e talajfedettség Szabad felszínen: a karrasztalok magasságának mérésével 0,015 mm/év Bögli A. 1961 Fedetlen mészkövön mérsékelt éghajlati övi karszton: 1500-2500 mm évi csapadék mellett (Brit-szk.): 0,004-0,0004 mm/év Diego de Almagro (Chile), 8000 mm/év csapadéknál: 0,06-0,09 mm/év A karrok kialakulásának sebessége: 3-5 cm átmérőjű madáritató: 10 év alatt Sweeting, M.M. 1966 Rillek 1 év Madáritatók: 7 év Saroknyomok: 23 év Veress M-Tóth G.-Péntek K. 2001