อ่าน 11 นาที
คาร์สต์
คาร์สต์ ( / k ɑːr s t / ) เป็น ภูมิประเทศ ที่เกิดจากการละลายของ หินคาร์บอเนต ที่ละลายได้ เช่น หินปูน และ โดโลไมต์ มีลักษณะเด่นคือ มีเนินทราย อยู่ด้านบนและระบบระบายน้ำที่มี หลุมยุบ...
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 CO2เพิ่มเติมที่เกิดจากการหายใจของดินคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายบางส่วนทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างสารละลายกรดคาร์บอนิกอ่อนๆ ซึ่งจะละลายแคลเซียมคาร์บอเนต [ 21 ] ลำดับปฏิกิริยาหลักในการละลายหินปูนมีดังต่อไปนี้: [ 22 ]

- H₂O + CO₂ → H₂CO₃
- CaCO 3 + H 2 CO 3 → Ca 2+ + 2 HCO−3
ในสภาวะที่หายากมาก การออกซิเดชันอาจมีบทบาท การออกซิเดชันมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของถ้ำ Lechuguilla โบราณ ในรัฐนิวเม็กซิโก ของสหรัฐอเมริกา [ 23 ]และปัจจุบันยังคงเกิดขึ้นในถ้ำ Frasassiของอิตาลี[ 24 ]

การออกซิเดชันของซัลไฟด์ที่นำไปสู่การก่อตัวของกรดซัลฟิวริกอาจเป็นหนึ่งในปัจจัยการกัดกร่อนในการก่อตัวของหินปูนได้เช่นกัน เมื่อ น้ำผิวดินที่มี ออกซิเจน สูงซึมเข้าไปในระบบหินปูนลึกที่ปราศจาก ออกซิเจนน้ำจะนำออกซิเจนเข้าไปด้วย ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับซัลไฟด์ที่มีอยู่ในระบบ ( ไพไรต์หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ ) เพื่อสร้างกรดซัลฟิวริก ( H₂SO₄ ) จากนั้นกรดซั ลฟิวริกจะทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์บอเนต ทำให้เกิดการกัดเซาะเพิ่มขึ้นภายในหินปูนปฏิกิริยาลูกโซ่ นี้ คือ:
- H₂S + 2O₂ → H₂SO₄ (ปฏิกิริยาออกซิเดชันของซัลไฟด์)
- H₂SO₄ + 2 H₂O → SO₂2−4+ 2 H 3 O + (การแตกตัวของกรดซัลฟิวริก)
- CaCO₃ + 2 H₃O⁺ → Ca²⁺ + H₂CO₃ + 2 H₂O (การละลายของแคลเซียมคาร์บอเนต)
- Ca 2+ + SO2−4 → CaSO₄ (การเกิดแคลเซียมซัลเฟต)
- CaSO 4 + 2 H 2 O → [CaSO 4 ·2H 2 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 โพรง ลำธาร ที่ไหลลงสู่ใต้ดินและแหล่งน้ำพุนอกเหนือจากการศึกษาแผนที่ทางธรณีวิทยา [ 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) แพลตฟอร์มการสื่อสารสำหรับงานวิจัยด้านธรณีวิทยาถ้ำเชิงกายภาพและวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์
- การกำเนิดถ้ำและแหล่งน้ำบาดาลในพื้นที่หินปูนถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 23 เมษายน 2553 ที่Wayback Machine – พจนานุกรมขนาดใหญ่เกี่ยวกับคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่หินปูน
- Acta Carsologica – บทความวิจัยและบทวิจารณ์ในทุกสาขาที่เกี่ยวข้องกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์
- CDK Citizens of the Karst – พลเมืองแห่งคาร์สต์ องค์กรพัฒนาเอกชนไม่แสวงหาผลกำไรที่อุทิศตนเพื่อการอนุรักษ์ภูมิประเทศคาร์สต์ของเปอร์โตริโก (มีเว็บไซต์ภาษาอังกฤษ)
- หน้าเว็บของ The Virtual Cave เกี่ยวกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์
- พอร์ทัลข้อมูลเกี่ยวกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์ - ห้องสมุดดิจิทัลแบบเปิดที่เชื่อมโยงนักวิทยาศาสตร์ ผู้จัดการ และนักสำรวจ
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ คาร์สต์
คาร์สต์ ( / k ɑːr s t / ) เป็น ภูมิประเทศ ที่เกิดจากการละลายของ หินคาร์บอเนต ที่ละลายได้ เช่น หินปูน และ โดโลไมต์ มีลักษณะเด่นคือ มีเนินทราย อยู่ด้านบนและระบบระบายน้ำที่มี หลุมยุบ...
นิรุกติศาสตร์
คำภาษาอังกฤษ karst ถูกยืมมาจาก คำ ภาษาเยอรมัน Karst ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 [ 6 ] ซึ่งถูกนำมาใช้ในภาษาเยอรมันก่อนหน้านั้นมาก [ 7 ] เพื่ออธิบายลักษณะทางธรณีวิทยา ธรณีสัณฐานวิทยา และอุทกวิทยาจำนวนหนึ่งที่พบใน เทือกเขา Dinaric Alps...
การศึกษาเบื้องต้น
โยฮันน์ ไวค์ฮาร์ด ฟอน วาลวาซอร์ ผู้บุกเบิกการศึกษาเกี่ยวกับภูมิประเทศแบบคาร์สต์ใน สโลวีเนีย และสมาชิกของ ราชสมาคม แห่งลอนดอน ได้นำคำว่า คาร์สต์ มาใช้กับนักวิชาการชาวยุโรปในปี ค.ศ.
การพัฒนา
ภูมิประเทศแบบคาร์สต์พัฒนาได้ดีที่สุดใน บริเวณที่มี หินปูน หนาแน่น เช่น หินปูน ซึ่งมี ชั้น บาง และ มีรอยแตก จำนวนมาก โดยทั่วไปแล้วภูมิประเทศแบบคาร์สต์จะไม่พัฒนาได้ดีใน หินชอล์ก เนื่องจากหินชอล์กมีรูพรุนสูงมากกว่าที่จะหนาแน่น...