คาร์สต์



คาร์สต์ ( / k ɑːr s t / ) เป็นภูมิประเทศที่เกิดจากการละลายของหินคาร์บอเนต ที่ละลายได้ เช่นหินปูนและโดโลไมต์มีลักษณะเด่นคือมีเนินทรายอยู่ด้านบนและระบบระบายน้ำที่มีหลุมยุบและถ้ำอยู่ใต้ดิน[ 1 ] [ 2 ]มีหลักฐานบางอย่างที่บ่งชี้ว่าคาร์สต์อาจเกิดขึ้นใน หินที่ทนต่อ การผุกร่อน ได้มากกว่า เช่น หินควอตไซต์หากมีเงื่อนไขที่เหมาะสม[ 3 ]
การระบายน้ำใต้ดินอาจจำกัดปริมาณน้ำผิวดิน ทำให้มีแม่น้ำหรือทะเลสาบน้อยมากหรือไม่มีเลย ในภูมิภาคที่หินฐาน ที่ละลาย ถูกปกคลุม (อาจด้วยเศษหิน) หรือถูกจำกัดด้วยชั้นหินที่ไม่ละลายน้ำที่ทับซ้อนกันหนึ่งชั้นหรือมากกว่านั้น ลักษณะภูมิประเทศแบบคาร์สต์ที่โดดเด่นอาจเกิดขึ้นเฉพาะในระดับใต้พื้นดินและอาจหายไปโดยสิ้นเชิงเหนือพื้นดิน[ 4 ]
การศึกษาเกี่ยวกับหินปูนโบราณ (หินปูนที่ฝังอยู่ในชั้นหิน ) มีความสำคัญในธรณีวิทยาปิโตรเลียม เนื่องจาก แหล่งสำรองไฮโดรคาร์บอนของโลกมากถึง 50% อยู่ในหินคาร์บอเนตและส่วนใหญ่อยู่ในระบบหินปูนที่มีรูพรุน[ 5 ]
นิรุกติศาสตร์

คำภาษาอังกฤษkarstถูกยืมมาจาก คำ ภาษาเยอรมันKarstในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 [ 6 ]ซึ่งถูกนำมาใช้ในภาษาเยอรมันก่อนหน้านั้นมาก[ 7 ]เพื่ออธิบายลักษณะทางธรณีวิทยา ธรณีสัณฐานวิทยา และอุทกวิทยาจำนวนหนึ่งที่พบในเทือกเขา Dinaric Alpsซึ่งทอดยาวจากมุมตะวันออกเฉียงเหนือของอิตาลีเหนือเมืองTriesteข้ามทางตะวันตกเฉียงใต้ ของ สโล วีเนีย คาบสมุทรบอลข่านตามแนวชายฝั่งทะเลเอเดรียติก ตะวันออก ไปจนถึงโคโซโวและมาซิโดเนียเหนือซึ่ง เป็น จุด เริ่มต้น ของเทือกเขา Šarเขตคาร์สต์อยู่ทางตะวันตกเฉียงเหนือสุด ซึ่งในการวิจัยทางภูมิประเทศในยุคแรกๆ อธิบายว่าเป็นที่ราบสูงระหว่างอิตาลีและสโลวีเนีย
ในภาษาสลาฟใต้ ท้องถิ่น รูปแบบต่างๆ ของคำนี้มาจาก ฐาน อิลลีเรียน ที่ถูกโรมัน (ให้ผลเป็นละติน : carsus , ดัลเมเชียน : carsus ) ต่อมาถูกเปลี่ยนรูปในภาษาสลาฟจากรูปแบบที่สร้างขึ้นใหม่* korsъเป็นรูปแบบต่างๆ เช่นสโลเวเนีย : kras [ 8 ]และเซอร์โบ-โครเอเชีย : krš , kras [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] ซึ่งปรากฏครั้ง แรกในศตวรรษที่ 18 และรูปแบบคำคุณศัพท์kraškiในศตวรรษที่ 16 [ 13 ] ในฐานะคำนามเฉพาะ รูปแบบสโลเวเนียGrastปรากฏครั้งแรกในปี 1177 [ 14 ]ภาษาปัจจุบันที่ยังคงรักษารูปแบบที่ไม่เปลี่ยนรูป (ด้วย-ar- ) ได้แก่อิตาลี : Carso , เยอรมัน : Karstและแอลเบเนีย : karsti
ในที่สุด คำนี้มีต้นกำเนิดมาจากเมดิเตอร์เรเนียนนอกจากนี้ยังมีการเสนอแนะว่าคำนี้อาจมาจากรากศัพท์ภาษาโปรโตอินโด-ยุโรป* karra- 'หิน' [ 15 ]ชื่อนี้อาจเชื่อมโยงกับชื่อเมืองKar(u)sádios oros ที่ Ptolemyอ้างถึงและอาจเชื่อมโยงกับภาษาละตินCarusardius ด้วย[ 13 ] [ 14 ]
การศึกษาเบื้องต้น

โยฮันน์ ไวค์ฮาร์ด ฟอน วาลวาซอร์ผู้บุกเบิกการศึกษาเกี่ยวกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์ในสโลวีเนียและสมาชิกของราชสมาคมแห่งลอนดอน ได้นำคำว่าคาร์สต์มาใช้กับนักวิชาการชาวยุโรปในปี ค.ศ. 1689 เพื่ออธิบายปรากฏการณ์การไหลของแม่น้ำใต้ดินในบันทึกเกี่ยวกับทะเลสาบเซอร์คนิกา[ 16 ]
Jovan Cvijićได้พัฒนาความรู้เกี่ยวกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์อย่างมาก จนได้รับการยกย่องว่าเป็น "บิดาแห่งธรณีสัณฐานวิทยาแบบคาร์สต์" โดยส่วนใหญ่กล่าวถึงภูมิประเทศแบบคาร์สต์ในคาบสมุทรบอลข่าน ผลงานตีพิมพ์ของ Cvijić ในปี 1893 เรื่องDas Karstphänomenได้อธิบายถึงลักษณะภูมิประเทศต่างๆ เช่น คาร์เรน โดลีนและโปลเยส [ 5 ] ในผลงานตีพิมพ์ปี 1918 Cvijić ได้เสนอแบบจำลองวัฏจักรสำหรับการพัฒนาภูมิประเทศแบบคาร์สต์[ 5 ] [ 17 ]
อุทกวิทยาคาร์สต์เกิดขึ้นเป็นสาขาวิชาในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 ในฝรั่งเศส ก่อนหน้านี้ กิจกรรมของนักสำรวจถ้ำที่เรียกว่านักสำรวจ ถ้ำ ถูกมองว่าเป็นเพียงกีฬามากกว่าวิทยาศาสตร์ ดังนั้นถ้ำคาร์สต์ ใต้ดิน และทางน้ำที่เกี่ยวข้องจึงไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอจากมุมมองทางวิทยาศาสตร์[ 18 ]
การพัฒนา

ภูมิประเทศแบบคาร์สต์พัฒนาได้ดีที่สุดใน บริเวณที่มี หินปูน หนาแน่น เช่น หินปูน ซึ่งมีชั้น บาง และมีรอยแตก จำนวนมาก โดยทั่วไปแล้วภูมิประเทศแบบคาร์สต์จะไม่พัฒนาได้ดีในหินชอล์กเนื่องจากหินชอล์กมีรูพรุนสูงมากกว่าที่จะหนาแน่น ดังนั้นการไหลของน้ำใต้ดินจึงไม่กระจุกตัวอยู่ตามรอยแตก นอกจากนี้ ภูมิประเทศแบบคาร์สต์ยังพัฒนาได้ดีที่สุดในบริเวณที่มีระดับน้ำใต้ดินค่อนข้างต่ำ เช่น ในพื้นที่สูงที่มีหุบเขาลึกและบริเวณที่มีปริมาณน้ำฝนปานกลางถึงมาก ซึ่งส่งผลให้ระดับน้ำใต้ดินเคลื่อนตัวลงอย่างรวดเร็ว ส่งเสริมการละลายของหินฐาน ในขณะที่น้ำใต้ดินที่นิ่งจะอิ่มตัวด้วยแร่คาร์บอเนตและหยุดการละลายของหินฐาน[ 19 ] [ 20 ]
เคมีของการละลาย
กรดคาร์บอนิกที่ทำให้เกิดลักษณะภูมิประเทศแบบคาร์สต์นั้นเกิดขึ้นเมื่อฝนตกผ่านชั้นบรรยากาศของโลกและดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ซึ่งละลายในน้ำได้ง่าย เมื่อฝนตกลงสู่พื้นดิน อาจผ่านดิน ซึ่งให้ เพิ่มเติมที่เกิดจากการหายใจของดินคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายบางส่วนทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างสารละลายกรดคาร์บอนิกอ่อนๆ ซึ่งจะละลายแคลเซียมคาร์บอเนต [ 21 ] ลำดับปฏิกิริยาหลักในการละลายหินปูนมีดังต่อไปนี้: [ 22 ]

- H₂O + →
- CaCO + H CO → Ca 2+ + 2 HCO−3
ในสภาวะที่หายากมาก การออกซิเดชันอาจมีบทบาท การออกซิเดชันมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของถ้ำ Lechuguilla โบราณ ในรัฐนิวเม็กซิโก ของสหรัฐอเมริกา [ 23 ]และปัจจุบันยังคงเกิดขึ้นในถ้ำ Frasassiของอิตาลี[ 24 ]

การออกซิเดชันของซัลไฟด์ที่นำไปสู่การก่อตัวของกรดซัลฟิวริกอาจเป็นหนึ่งในปัจจัยการกัดกร่อนในการก่อตัวของหินปูนได้เช่นกัน เมื่อ น้ำผิวดินที่มี ออกซิเจน สูงซึมเข้าไปในระบบหินปูนลึกที่ปราศจาก น้ำจะนำออกซิเจนเข้าไปด้วย ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับซัลไฟด์ที่มีอยู่ในระบบ ( ไพไรต์หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ ) เพื่อสร้างกรดซัลฟิวริก ( H₂SO₄ ) จากนั้นกรดซั ฟิวริกจะทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์บอเนต ทำให้เกิดการกัดเซาะเพิ่มขึ้นภายในหินปูนปฏิกิริยาลูกโซ่ นี้ คือ:
- H₂S + 2O₂ H₂SO₄ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของซัลไฟ
- H₂SO₄ + H₂O → 2−4+ 2 H O + (การแตกตัวของกรดซัลฟิวริก)
- CaCO₃ + 2 → Ca²⁺ + H₂CO₃ H₂O (การละลายแคลเซียมคาร์บอเนต
- Ca 2+ + SO2−4 → CaSO₄ การเกิดแคลเซียมซัลเฟต)
- CaSO + 2 H O → [CaSO ·2H O] (การก่อตัวของยิปซั่ม)
ปฏิกิริยาลูกโซ่นี้ก่อให้เกิดยิปซัม[ 25 ]
สัณฐานวิทยา

การเกิดภูมิประเทศแบบคาร์สต์อาจส่งผลให้เกิดลักษณะทางธรณีวิทยาที่หลากหลาย ทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ทั้งบนพื้นผิวและใต้พื้นผิว บนพื้นผิวที่เปิดโล่ง ลักษณะขนาดเล็กอาจรวมถึงร่องน้ำที่เกิดจากการละลาย (หรือ rillenkarren) ร่องน้ำไหลร่องหินปูน (clints และ grikes) และkamenitzasซึ่งรวมเรียกว่า karren หรือ lapiez ลักษณะทางธรณีวิทยาขนาดกลางบนพื้นผิวอาจรวมถึงหลุมยุบหรือเซโนเตส (แอ่งปิด) ปล่อง แนวตั้ง foibe (หลุมยุบรูปทรงกรวยคว่ำ) ลำธารที่หายไป และน้ำพุ ที่ปรากฏ ขึ้น อีกครั้ง
ลักษณะขนาดใหญ่อาจรวมถึงพื้นหินปูน โพลเยและหุบเขาคาร์สต์ ภูมิประเทศคาร์สต์ที่สมบูรณ์ ซึ่งมีการกำจัดหินฐานออกไปมากกว่าที่เหลืออยู่ อาจส่งผลให้เกิดหอคอยคาร์สต์หรือ ภูมิประเทศ แบบกองฟาง/กล่องไข่ใต้พื้นผิว ระบบระบายน้ำใต้ดินที่ซับซ้อน (เช่นชั้นหินอุ้มน้ำ คาร์สต์ ) และถ้ำและระบบโพรงถ้ำขนาดใหญ่อาจเกิดขึ้นได้[ 19 ]
การกัดเซาะตามแนวชายฝั่งหินปูน โดยเฉพาะในเขตร้อนทำให้เกิดภูมิประเทศแบบคาร์สต์ ซึ่งรวมถึงพื้นผิวหินปูนแหลมคมที่อยู่เหนือระดับน้ำทะเลปกติ และร่องลึกซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากกิจกรรมทางชีวภาพหรือการกัดเซาะทางชีวภาพที่ระดับน้ำทะเลเฉลี่ยหรือสูงกว่าเล็กน้อย[ 26 ]รูปแบบที่น่าทึ่งที่สุดบางส่วนสามารถพบได้ในอ่าว พังงาของประเทศไทยและอ่าวฮาลองในเวียดนาม
แคลเซียมคาร์บอเนตที่ละลายในน้ำอาจตกตะกอนออกมาในบริเวณที่น้ำปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่บางส่วนออกมา แม่น้ำที่ไหลออกมาจากแหล่งน้ำพุอาจก่อให้เกิด ระเบียง หินปูนซึ่งประกอบด้วยชั้นของแคลไซต์ที่สะสมตัวเป็นเวลานาน ในถ้ำ ลักษณะทางธรณีวิทยาที่หลากหลายซึ่งเรียกรวมกันว่าหินงอกหินย้อยเกิดจากการสะสมตัวของแคลเซียมคาร์บอเนตและแร่ธาตุอื่นๆ ที่ละลายอยู่
คาร์สต์ระหว่างชั้นหิน
ภูมิประเทศคาร์สต์แบบแทรกซ้อนเป็นภูมิประเทศคาร์สต์ที่พัฒนาขึ้นใต้ชั้นหินที่ไม่ละลาย โดยทั่วไปแล้วจะมีชั้นหินทราย ปกคลุม อยู่เหนือชั้นหินปูนที่กำลังละลาย ตัวอย่างเช่น ในสหราชอาณาจักร มีทุ่งโดลีนขนาดใหญ่เกิดขึ้นที่Cefn yr Ystrad , Mynydd LlangatwgและMynydd Llangynidrในเวลส์ตอนใต้ บนชั้นหินทราย Twrchซึ่งอยู่เหนือหินปูนยุคคาร์บอนิเฟอรัส ที่ถูกซ่อนอยู่ โดย สถานที่แห่งสุดท้ายนี้ได้รับการประกาศให้เป็นพื้นที่ที่มีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์เป็นพิเศษ[ 27 ]

ภูมิประเทศแบบคีเกลคาร์สต์ ภูมิประเทศแบบคาร์สต์เกลือ และป่าคาร์สต์
Kegelkarst เป็นภูมิประเทศคาร์สต์เขตร้อนชนิดหนึ่งที่มีเนินเขาคล้ายกรวยจำนวนมาก เกิดจากหลุมบ่อ โมโกเตสและโพลเจสโดยไม่มีกระบวนการกัดเซาะจากแม่น้ำที่รุนแรง ภูมิประเทศนี้พบได้ในคิวบา จาเมกา อินโดนีเซีย มาเลเซีย ฟิลิปปินส์ เปอร์โตริโก จีนตอนใต้ เมียนมาร์ ไทย ลาว และเวียดนาม[ 28 ]
คาร์สต์เกลือ (หรือ 'คาร์สต์ฮาไลต์') เกิดขึ้นในพื้นที่ที่เกลือละลายอยู่ใต้ดิน ซึ่งอาจนำไปสู่การยุบตัวและการทรุดตัวของพื้นผิวซึ่งก่อให้เกิดอันตรายทางธรณีวิทยา[ 29 ]
พื้นที่คาร์สต์มักจะมีป่าประเภทเฉพาะ พื้นที่คาร์สต์เป็นพื้นที่ที่มนุษย์เดินทางผ่านได้ยาก ดังนั้นระบบนิเวศจึงมักไม่ถูกรบกวนมากนัก ดินมักมีค่า pH สูง ซึ่งส่งเสริมการเจริญเติบโตของกล้วยไม้ ปาล์ม โกงกาง และพืชชนิดอื่นๆ ที่หายาก[ 30 ]
ปาเลโอคาร์สต์
ปาเลโอคาร์สต์ หรือ ปาเลโอคาร์สต์ คือ การพัฒนาของคาร์สต์ที่สังเกตได้ในประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาและได้รับการอนุรักษ์ไว้ในลำดับชั้นหิน ซึ่งก็คือคาร์สต์ฟอสซิลนั่นเอง ตัวอย่างเช่น มีพื้นผิวปาเลโอคาร์สต์ที่เปิดเผยอยู่ในกลุ่มย่อยหุบเขาไคลแดชของลำดับชั้นหินปูนคาร์บอนิเฟอ รัสทางตอนใต้ ของเวลส์ซึ่งพัฒนาขึ้นจากการผุกร่อน บนอากาศ ของหินปูนที่เพิ่งก่อตัวขึ้นในช่วงที่ไม่มีการสะสมตัวในช่วงต้นของยุคดังกล่าว การสะสมตัวกลับมาดำเนินต่อและมีการสะสมชั้นหินปูนเพิ่มเติมบนพื้นผิวคาร์สต์ที่ไม่สม่ำเสมอ วัฏจักรนี้เกิดขึ้นซ้ำหลายครั้งโดยเชื่อมโยงกับระดับน้ำทะเลที่ผันผวนในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน[ 31 ]
คาร์สต์เทียม
ภูมิประเทศแบบซูโดคาร์สต์มีรูปทรงหรือลักษณะคล้ายกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์ แต่เกิดจากกลไกที่แตกต่างกัน ตัวอย่าง เช่น ถ้ำ ลาวาและหิน แกรนิต รูปทรงยอด แหลม เช่น ถ้ำลาเบอร์ทูชในรัฐวิกตอเรีย ประเทศออสเตรเลียและภูมิประเทศที่เกิดจากการยุบตัวในอดีตถ้ำโคลนก็เป็นตัวอย่างหนึ่งของภูมิประเทศแบบซูโดคาร์สต์
อุทกวิทยา


ภูมิประเทศแบบคาร์สต์มีระบบอุทกวิทยาที่เป็นเอกลักษณ์ ส่งผลให้เกิดลักษณะทางธรณีวิทยาที่แปลกตามากมาย ตัวอย่างเช่น ช่อง หินปูน (karst fenster ) เกิดขึ้นเมื่อลำธารใต้ดินผุดขึ้นมาบนพื้นผิวระหว่างชั้นหินไหลลงมาเป็นชั้นๆ แล้วก็หายไปใต้ดินอีกครั้ง มักจะลงไปในหลุมยุบ
แม่น้ำในพื้นที่หินปูนอาจหายไปใต้ดินหลายครั้งแล้วผุดขึ้นมาใหม่ในที่ต่างๆ แม้กระทั่งใช้ชื่อที่แตกต่างกัน เช่นลูบลิยานิกาหรือ "แม่น้ำเจ็ดชื่อ"
อีกตัวอย่างหนึ่งคือแม่น้ำโปโป อากีในเขตฟรีมอนต์ รัฐไวโอมิงซึ่งบริเวณที่ชื่อว่า "เดอะ ซิงค์ส" ในอุทยานแห่งรัฐซิงค์ส แคนยอนแม่น้ำไหลลงสู่ถ้ำในชั้นหินปูนที่เรียกว่าหินปูนแมดิสัน แล้วไหลขึ้นมาอีกครั้งที่ระดับความลึก800เมตร ( 1/2 ไมล์ ) ลงไปตามหุบเขา กลายเป็นแอ่งน้ำสงบนิ่ง
ทะเลสาบ น้ำตื้นตามฤดูกาล (Turlough)เป็นทะเลสาบชนิดพิเศษที่พบได้ในพื้นที่หินปูนของไอร์แลนด์ เกิดจากการผุดขึ้นของน้ำจากระบบน้ำใต้ดินเป็นประจำทุกปี
ชั้นหินอุ้มน้ำ

โดยทั่วไปแล้วชั้นหินอุ้มน้ำคาร์สต์จะพัฒนาขึ้นในหินปูนน้ำผิวดินที่มีกรดคาร์บอนิก ตามธรรมชาติ จะเคลื่อนตัวลงไปในรอยแตกเล็กๆ ในหินปูน กรดคาร์บอนิกนี้จะค่อยๆ ละลายหินปูน ทำให้รอยแตกขยายใหญ่ขึ้น รอยแตกที่ขยายใหญ่ขึ้นจะทำให้น้ำปริมาณมากขึ้นไหลเข้าไป ซึ่งนำไปสู่การขยายตัวของช่องเปิดอย่างต่อเนื่อง ช่องเปิดเล็กๆ จำนวนมากจะกักเก็บน้ำปริมาณมาก ช่องเปิดที่ใหญ่กว่าจะก่อตัวเป็นระบบท่อส่งน้ำที่ระบายน้ำจากชั้นหินอุ้มน้ำไปยังแหล่งน้ำพุ[ 32 ]
การกำหนดลักษณะของแหล่งน้ำบาดาลแบบคาร์สต์จำเป็นต้องมีการสำรวจภาคสนามเพื่อค้นหาหลุมยุบ โพรงลำธารที่ไหลลงสู่ใต้ดินและแหล่งน้ำพุนอกเหนือจากการศึกษาแผนที่ทางธรณีวิทยา [ 33 ] : 4 วิธีการทางอุทกธรณีวิทยาแบบดั้งเดิม เช่น การทดสอบแหล่งน้ำบาดาลและการทำแผนที่ศักย์ไฟฟ้าไม่เพียงพอที่จะกำหนดลักษณะความซับซ้อนของแหล่งน้ำบาดาลแบบคาร์สต์ และจำเป็นต้องเสริมด้วยการติดตามด้วยสีย้อมการวัดปริมาณน้ำที่ไหลจากแหล่งน้ำพุ และการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของน้ำ[ 34 ]การติดตามด้วยสีของสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาได้ระบุว่าแบบจำลองน้ำบาดาลแบบดั้งเดิมที่สมมติว่ามีการกระจายตัวของความพรุนอย่างสม่ำเสมอไม่สามารถใช้ได้กับแหล่งน้ำบาดาลแบบคาร์สต์[ 35 ]
การเรียงตัวเชิงเส้นของลักษณะพื้นผิว เช่น ส่วนของลำธารตรงและหลุมยุบ เกิดขึ้นตามแนวรอยแตกการหาตำแหน่งบ่อน้ำในรอยแตกหรือจุดตัดของรอยแตกจะเพิ่มโอกาสในการพบน้ำที่มีคุณภาพดี[ 36 ]ช่องว่างในชั้นหินอุ้มน้ำคาร์สต์อาจมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เกิดการพังทลายหรือการทรุดตัวของพื้นผิวดิน ซึ่งอาจก่อให้เกิดการปล่อยสารปนเปื้อนออกมาอย่างร้ายแรง[ 37 ] : 3–4
อัตราการไหลของน้ำใต้ดินในชั้นหินปูนคาร์สต์นั้นเร็วกว่าในชั้นหินอุ้มน้ำที่มีรูพรุนมาก ตัวอย่างเช่น ในชั้นหินอุ้มน้ำ Barton Springs Edwards ร่องรอยสีวัดอัตราการไหลของน้ำใต้ดินในชั้นหินปูนคาร์สต์ได้ตั้งแต่ 0.5 ถึง 7 ไมล์ต่อวัน (0.8 ถึง 11.3 กม./วัน) [ 38 ]อัตราการไหลของน้ำใต้ดินที่รวดเร็วทำให้ชั้นหินปูนคาร์สต์มีความไวต่อการปนเปื้อนของน้ำใต้ดินมากกว่าชั้นหินอุ้มน้ำที่มีรูพรุนมาก[ 33 ] : 1
น้ำใต้ดินในพื้นที่หินปูนก็ปนเปื้อน ได้ง่ายพอๆ กับลำธารผิวดิน เนื่องจากโครงสร้างหินปูนมีลักษณะเป็นถ้ำและมีความซึมผ่านได้สูง ทำให้โอกาสในการกรองสารปนเปื้อนลดลง
น้ำบาดาลอาจไม่ปลอดภัยเช่นกัน เนื่องจากน้ำอาจไหลออกมาจากหลุมยุบในทุ่งเลี้ยงสัตว์โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง ทำให้ไม่ผ่านการกรองตามปกติที่เกิดขึ้นในชั้นหิน อุ้มน้ำที่มีรูพรุน หลุมยุบมักถูกใช้เป็นที่ทิ้งขยะ ของฟาร์มหรือชุมชน ถังบำบัดน้ำเสียที่รับน้ำหนักเกินหรือทำงานผิดปกติในพื้นที่หินปูนอาจปล่อยน้ำเสียดิบลงสู่ช่องทางใต้ดินโดยตรง
นักธรณีวิทยากังวลเกี่ยวกับผลกระทบเชิงลบของกิจกรรมของมนุษย์ต่อระบบอุทกวิทยาของหินปูน ซึ่งในปี 2550 เป็นแหล่งน้ำที่เพียงพอต่อความต้องการน้ำดื่มทั่วโลกประมาณ 25% [ 39 ]
ผลกระทบของอุทกวิทยาในพื้นที่หินปูน
การทำเกษตรในพื้นที่หินปูนต้องคำนึงถึงการขาดแคลนน้ำผิวดิน ดินอาจมีความอุดมสมบูรณ์เพียงพอ และปริมาณน้ำฝนอาจเหมาะสม แต่ฝนจะซึมผ่านรอยแตกในดินลงสู่พื้นดินอย่างรวดเร็ว ทำให้ดินชั้นบนแห้งแล้งระหว่างฤฝน
ลักษณะภูมิประเทศแบบคาร์สต์ยังก่อให้เกิดความยากลำบากเป็นพิเศษสำหรับผู้อยู่อาศัย หลุมยุบสามารถเกิดขึ้นได้ทีละน้อยเมื่อช่องเปิดบนพื้นผิวขยายใหญ่ขึ้น แต่การกัดเซาะ ที่เกิดขึ้น อย่างต่อเนื่องมักจะมองไม่เห็นจนกว่าหลังคาของถ้ำจะพังทลายลงอย่างกะทันหัน เหตุการณ์เช่นนี้ได้กลืนกินบ้านเรือน ปศุสัตว์ รถยนต์ และเครื่องจักรทางการเกษตร ในสหรัฐอเมริกา การพังทลายอย่างกะทันหันของถ้ำ-หลุมยุบดังกล่าวได้กลืนกินส่วนหนึ่งของคอลเลกชันของพิพิธภัณฑ์National Corvette Museumในเมือง Bowling Green รัฐเคนตักกี้ในปี 2014 [ 40 ]
พื้นที่หินปูน

ที่ราบ Nullarborของออสเตรเลียเป็นพื้นที่หินปูนคาร์สต์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก สโล วีเนียมีความเสี่ยงต่อการเกิดหลุมยุบสูงที่สุดในโลก ขณะที่Highland Rim ทางตะวันตก ของสหรัฐอเมริกาตะวันออกมีความเสี่ยงต่อการเกิดหลุมยุบคาร์สต์สูงเป็นอันดับสอง[ 41 ] [ 42 ]
ในแคนาดาอุทยานแห่งชาติวูดบัฟฟาโลนอร์ทเวสต์เทริทอรีส์ มีพื้นที่ที่เป็นหลุมยุบแบบคาร์สต์[ 43 ]เม็กซิโกมีภูมิภาคคาร์สต์ที่สำคัญในคาบสมุทรยูคาตันและเชียปัส [ 44 ] ทางตะวันตกของไอร์แลนด์เป็นที่ตั้งของเดอะเบอร์เรนซึ่งเป็นพื้นที่หินปูนคาร์สต์ คาร์สต์ทางตอนใต้ของจีนในมณฑลกุ้ยโจวกวางซีและยูนนานเป็นแหล่งมรดกโลกของยูเนสโก
รายการคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับลักษณะภูมิประเทศแบบคาร์สต์
คำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์จำนวนมากมีที่มาจากภาษาสลาฟใต้และเข้ามาอยู่ในคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ผ่านการวิจัยในช่วงแรกๆ ในภูมิประเทศแบบคาร์สต์ไดนาริกแอลป์ของคาบคาบสมุทรบอลข่านตะวันตก
- อบีเม (Abîme)คือปล่องแนวตั้งในภูมิประเทศหินปูน ซึ่งอาจลึกมากและมักเปิดออกสู่เครือข่ายทางเดินใต้ดิน
- เซโนเต้คือหลุมยุบขนาดลึกที่เป็นเอกลักษณ์ของเม็กซิโก เกิดจากการยุบตัวของชั้นหินปูน ทำให้เห็นน้ำใต้ดินอยู่ด้านล่าง
- โดลีนหรือหลุมยุบ คือแอ่งปิดที่ระบายน้ำลงใต้ดินในพื้นที่หินปูน คำว่าโดลีนมาจากคำในภาษาสลาฟใต้ว่าdolina ซึ่งแปลว่า "หุบเขา"
- โฟเบ (Foibe)คือหลุมยุบรูปทรงกรวยคว่ำ
- หน้าต่างคาร์สต์ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ช่องคาร์สต์") คือลักษณะทางธรณีวิทยาที่น้ำพุผุดขึ้นมาเพียงชั่วครู่ แล้วน้ำก็หายไปอย่างฉับพลันลงสู่หลุมยุบที่อยู่ใกล้เคียง
- บ่อน้ำบาดาลแบบคาร์สต์คือ บ่อน้ำที่ผุดขึ้นมาจากหินปูน ก่อให้เกิดกระแสน้ำไหลบนพื้นผิว
- พื้นผิวหินปูนคือลักษณะภูมิประเทศที่ประกอบด้วยพื้นผิวเรียบเป็นร่องลึกของหินปูนที่โผล่ขึ้นมา คล้ายกับทางเท้าที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์
- ลำธารที่แห้งเหือดแม่น้ำที่ทรุดตัว หรือponornicaในภาษาสลาฟใต้
- โปลเย (Polje, karst polje, ที่ราบหินปูน) คือที่ราบขนาดใหญ่ที่มีลักษณะเป็นที่ราบหินปูนโดยเฉพาะ คำว่าโปลเยมาจากภาษาสลาฟใต้
- Ponor (เหมือนกับestavelleซึ่งหมายถึงแอ่งน้ำหรือหลุมยุบในภาษาสลาฟใต้ ที่ซึ่งน้ำผิวดินไหลลงสู่ระบบใต้ดิน)
- สกาวล์ (Scowle)คือภูมิประเทศหินปูนที่มีรูพรุนและไม่สม่ำเสมอในภูมิภาคหนึ่งของประเทศอังกฤษ
- ทะเลสาบเทอร์ลอฟ (Turlach) เป็นทะเลสาบที่หายไปในลักษณะเฉพาะของภูมิประเทศแบบคาร์สต์ในไอร์แลนด์
- อูวาลา (Uvala)คือกลุ่มของหลุมยุบขนาดเล็กหลายๆ หลุมที่รวมตัวกันกลายเป็นหลุมยุบรวม คำนี้มีที่มาจากภาษาสลาฟใต้
การศึกษาภูมิประเทศแบบคาร์สต์
การศึกษาแง่มุมต่างๆ ของภูมิภาคคาร์สต์เรียกว่าการศึกษาคาร์สต์[ 45 ]วิทยาศาสตร์คาร์สต์[ 46 ]หรือคาร์สต์วิทยา[ 47 ]ซึ่งรวมถึงกระบวนการทางชีววิทยา เคมี นิเวศวิทยา ธรณีสัณฐานวิทยา อุทกธรณีวิทยา อุทกวิทยา การเมือง สังคมเศรษฐกิจ และกระบวนการอื่นๆ ในระดับพื้นที่และเวลาที่หลากหลายในภูมิภาคคาร์สต์ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทำความเข้าใจแหล่งน้ำบาดาลและระบบนิเวศของคาร์สต์ และการพัฒนาโครงสร้างบนพื้นผิวและใต้ดิน เพื่อให้สามารถปกป้องสิ่งแวดล้อมและวางแผนกิจกรรมของมนุษย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ[ 48 ]นักวิจัยคาร์สต์ที่มีชื่อเสียง ได้แก่Jovan CvijićและWilliam Morris Davis
ดูเพิ่มเติม
- อัลวาร์ – สภาพแวดล้อมทางชีวภาพที่ประกอบด้วยหินปูน
- ไกรค์ (Gryke) – ลักษณะภูมิประเทศแบบคาร์สต์ตามธรรมชาติ ประกอบด้วยพื้นผิวเรียบที่ถูกกัดเซาะของหินปูนที่โผล่ขึ้นมา
- ธาร น้ำแข็งคาร์สต์ – ภูมิประเทศแบบคาร์สต์ที่เคยถูกปกคลุมด้วยธารน้ำแข็งในช่วงยุคน้ำแข็งของสมัยไพลสโตซีน
- คำศัพท์เกี่ยวกับลักษณะภูมิประเทศ
- สเปเลโอโลยี – วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับระบบถ้ำและหินปูน
- แม่น้ำใต้ดิน – แม่น้ำที่ไหลอยู่ใต้ผิวดินทั้งหมดหรือบางส่วน
- เทอร์โมคาร์สต์ – พื้นผิวดินที่ไม่เรียบ เป็นแอ่งน้ำขังและเนินดินเล็กๆ ที่เกิดจากการละลายของชั้นดินเยือกแข็งถาวร
อ่านเพิ่มเติม
- Ford, DC, Williams, P., อุทกธรณีวิทยาและธรณีสัณฐานวิทยาของภูมิประเทศแบบคาร์สต์ , John Wiley and Sons Ltd., 2007, ISBN 978-0-470-84996-5
- Jennings, JN, Karst Geomorphology , ฉบับที่ 2, Blackwell, 1985, ISBN 0-631-14032-8
- Palmer, AN, ธรณีวิทยาถ้ำ , พิมพ์ครั้งที่ 2, สำนักพิมพ์ Cave Books, 2009, ISBN 978-0-939748-66-2
- สวีทติ้ง, เอ็มเอ็ม , ภูมิประเทศแบบคาร์สต์ , แมคมิลแลน, 1973, ISBN 0-231-03623-X
- van Beynen, P. (Ed.), Karst management , Springer, 2011, ISBN 978-94-007-1206-5
- Vermeulen, JJ, Whitten, T., "ความหลากหลายทางชีวภาพและทรัพย์สินทางวัฒนธรรมในการจัดการทรัพยากรหินปูนในเอเชียตะวันออก: บทเรียนจากเอเชียตะวันออก", ธนาคารโลก, 1999, ISBN 978-0-821345-08-5
ลิงก์ภายนอก
- เครือข่ายกำเนิดถ้ำ (Speleogenesis Network) แพลตฟอร์มการสื่อสารสำหรับงานวิจัยด้านธรณีวิทยาถ้ำและวิทยาศาสตร์คาร์สต์
- การกำเนิดถ้ำและแหล่งน้ำบาดาล ในพื้นที่หินปูน (เก็บถาวรเมื่อ 2010-04-23 ที่Wayback Machine) – พจนานุกรมขนาดใหญ่เกี่ยวกับคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่หินปูน
- Acta Carsologica – บทความวิจัยและบทวิจารณ์ในทุกสาขาที่เกี่ยวข้องกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์
- CDK Citizens of the Karst – พลเมืองแห่งคาร์สต์ องค์กรพัฒนาเอกชนไม่แสวงหาผลกำไรที่อุทิศตนเพื่อการอนุรักษ์ภูมิประเทศคาร์สต์ของเปอร์โตริโก (มีเว็บไซต์ภาษาอังกฤษ)
- หน้าเว็บของ The Virtual Cave เกี่ยวกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์
- พอร์ทัลข้อมูลเกี่ยวกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์ - ห้องสมุดดิจิทัลแบบเปิดที่เชื่อมโยงนักวิทยาศาสตร์ ผู้จัดการ และนักสำรวจ