Karst

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Karst (tiếng Đức: Karst, tiếng Việt: Các-xtơ) là hiện tượng phong hóa đặc trưng của những miền núi đá vôi bị nước chảy xói mòn. Sự xói mòn không phải do cơ chế lực cơ học, mà chủ yếu là do khí điôxít cacbon (CO2) trong không khí hòa tan vào nước, cộng với các ion dương của hyđrô (H+) tạo thành axít cacbonic. Axít cacbonic là thủ phạm chính trong quá trình ăn mòn đá vôi. Sản phẩm tự nhiên của quá trình phong hóa karst là các hang động với các nhũ đá, măng đá, sông suối ngầm,... Các sản phẩm tự nhiên nổi tiếng tại Việt Nam là: Động Thiên Cung, Hang Sửng Sốt (vịnh Hạ Long), động Phong Nha (Quảng Bình), hồ Thang Hen (Cao Bằng), động Hương Tích (Hà Nội), Tam Cốc - Bích Động, hang động Tràng An (Ninh Bình)...

Từ Karst là tên gọi cho Kras, một khu vực ở Slovenia dọc theo bờ biển Adriatic và nằm trên một cao nguyên đá vôi.

Địa hình karst[sửa | sửa mã nguồn]

Địa hình karst là địa hình của các kiểu phân rã đặc trưng thông thường được đánh dấu bởi các hệ thống thoát nước theo hang động ngầm dưới đất. Đây là các khu vực mà ở đó nền đá có lớp bị hòa tan hoặc các lớp, thông thường (nhưng không phải luôn luôn) là đá cacbonat chẳng hạn như đá vôi hay đôlômít. Trong những chỗ như thế có rất ít hoặc thậm chí không có hệ thống thoát nước trên bề mặt. Một số khu vực có địa hình karst, chẳng hạn khu vực ở miền nam Missouri và miền bắc Arkansas tại Hoa Kỳ, có chứa hàng nghìn hang động.

Đầu nguồn sông Loue chỉ ra sự hình thành của carxtơ.

Phản ứng hóa học trong địa hình karst[sửa | sửa mã nguồn]

Sự tạo thành của địa hình karst nói chung là kết quả của nước mưa có chứa lượng cacbonic hòa tan (hay còn gọi là mưa axít nhẹ), tác động lên nền đá vôi hay đôlômít và hòa tan một phần các chất chứa trong các loại đá này theo thời gian. Quá trình hòa tan dưới bề mặt đá sẽ diễn ra nhanh hơn nếu đá có nhiều khe nứt và tạo ra địa hình với các đặc trưng đặc biệt, bao gồm các hố sụt hay thung lũng (các lòng chảo khép kín), các đường thông thẳng đứng, các các dòng suối đột ngột biến mất. Sau một thời gian đủ lớn, các hệ thống thoát nước ngầm phức tạp này (chẳng hạn các tầng ngậm nước karst) và các hệ thống hang động có phạm vi rộng có thể được tạo ra.

Axít cacbonic tham gia vào quá trình này được tạo ra khi các hạt mưa đi qua khí quyển đã lôi theo khí CO2 và hòa tan nó trong nước. Khi mưa rơi xuống mặt đất, nó ngấm qua các lớp đất, thu thập thêm CO2 để tạo ra dung dịch axít cacbonic yếu:

H2O + CO2 → H2CO3
CaCO3 → Ca2+ + CO32–
CO32– + H2CO3 → 2 HCO3
CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2 HCO3

Nước có tính axít yếu này bắt đầu hòa tan đá từ vị trí các khe nứt và các lớp đá trong các tầng đá vôi. Theo thời gian các khe nứt này mở rộng dần và nền đá vẫn tiếp tục bị hòa tan. Các khoảng rỗng trong các lớp đá tăng dần về kích thước và bắt đầu phát triển hệ thống thoát nước ngầm, cho nhiều nước hơn đi qua và làm tăng tốc độ hình thành các đặc trưng karst ngầm.

Xâm thực vách đá vôi trên cồn cát san hô cổ ven bờ biển.

Sự hình thành karst[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên nhân ban đầu phải tính đến là sự hoạt động trồi lên của các khối xâm nhập nông á núi lửa trẻ(XNNANLT) hơn đá vôi. Các khối XNNANLT cùng với việc nâng các lớp đá vôi lên cao như ngày nay còn làm phát sinh động đất, đứt gãy và núi lửa. Tại giao điểm của các đứt gãy hoặc các đới đứt gãy lớn, núi lửa phun lên sẽ làm biến chất đá vôi, biến đá vôi thành vôi sống (CaO) dễ hoà tan trong nước, đồng thời mang vào các đứt gãy, khe nứt của đá vôi dăm, cuội, dung nham núi lửa và nước ngầm.Dung nham này trong môi môi trường nước sẽ bị biến thành bùn, sét - kaolin mềm bở dễ bị nước cuốn trôi hoặc lắng chìm vào các khe nứt, lỗ hổng do mật độ nặng hơn đá vôi từ 0,3 - 0,4 g/cm3. Nước đã đóng vai trò dọn dẹp lòng hang (cuốn trôi vôi sống, bùn, sét - kaolin) và tạo thành các thạch nhũ cho chúng ta thấy như ngày nay. Xói mòn dọc theo các bờ biển đá vôi, nói chung diễn ra ở vùng nhiệt đới, tạo ra địa hình karst điển hình, bao gồm bề mặt makatea rõ nét phía trên mực nước biển thông thường và các chỗ cắt ngắn chủ yếu là kết quả của các hoạt động sinh học hay xói mòn sinh học tại (hoặc phía trên một chút) mực nước biển trung bình. Một số trong số các sự hình thành karst gây ấn tượng nhất có thể thấy ở vịnh Phangnga của Thái Lanvịnh Hạ Long của Việt Nam.

Măng đá ngón tay phù thủy trong hệ thống động Carlsbad.

Canxi cacbonat bị hòa tan bởi nước chứa axít nhẹ có thể tích tụ lại ở bất kỳ chỗ nào. Trong các hang, các nhũ đá và các măng đá được hình thành nhờ sự tích tụ của canxi cacbonat và các khoáng chất bị hòa tan khác khi nước nhỏ giọt từ phía trên xuống. Một ví dụ là Gruta Rei do Mato trong "sự hình carxtơ Lagoa Santa" gần Sete Lagoas, Brasil với nhũ đá dài tới 20 mét.

Các sự hình thành khác bao gồm các tấm đệm (trong đó dòng chảy là từ các vết nứt chứ không phải là từ các điểm), và lớp cặn canxi xuất hiện khi dòng chảy của nước giàu canxit bị cản trở và canxit lắng xuống theo dòng chảy. Helictit là sự hình thành có dạng vòng xoắn gắn liền với mái và tường của hang. Các dạng hình thành dạng dòng chảy lớn hơn là các vũng nước tù đọng, chúng có dạng như bồn tắm và có thể chứa nhiều tinh thể canxit hoặc aragonit lớn hơn như là kết quả của sự bay hơi chậm. Các con sông hiện ra từ các hang đá vôi cũng có thể tạo ra các địa hình tufa, chứa các lớp trầm tích canxit theo thời gian khi nước thoát khỏi môi trường hang động giàu CO2.

Thoát nước và các vấn đề[sửa | sửa mã nguồn]

Trồng trọt trong khu vực karst cần phải tính toán đến sự mất nước. Đất có thể đủ màu mỡ và lượng mưa là vừa phải nhưng nước mưa nhanh chóng chui xuống các đường nứt vào trong đất, đôi khi làm cho mặt đất bị khô nẻ trong khoảng thời gian giữa các trận mưa.

Việc cung cấp nước từ các giếng trong khu vực có địa hình carxtơ là khá nguy hiểm, do nước giếng có thể là nước chảy ra từ các chỗ đất sụt trong các bãi chăn thả gia súc thông qua các hang động và tới giếng mà không có sự tinh lọc thông thường diễn ra trong các tầng đất xốp ngậm nước.

Nước ngầm trong khu vực karst rất dễ bị ô nhiễm như là nước bề mặt. Thông thường các chỗ đất sụt được sử dụng để lập trang trại hay thậm chí là chỗ đổ rác cho cộng đồng. Trong các khu vực karst mà các hố phân tự hoại là hệ thống xử lý chất thải chủ yếu thì sự quá tải hay sự trục trặc của hệ thống sẽ thải các chất thải còn tươi vào trong các kênh nước ngầm.

Địa hình karst tự nó cũng gây ra một số khó khăn cho sự cư trú của con người. Các chỗ đất sụt có thể phát triển dần dần cho đến khi các lỗ hổng bề mặt đủ lớn, nhưng sự xói mòn ngầm là hoàn toàn không biết trước được và mái của các hang động ngầm có thể sập bất thình lình. Những sự kiện như thế gây ra tổn thất cho nhà cửa, gia súc, xe cộ, máy móc, và thậm chí là con người.

Giả karst[sửa | sửa mã nguồn]

Giả karst diễn ra ở những nơi mà nguyên nhân gây xói mòn chính không phải là nước mưa, nhưng ở đó cũng có hệ thống thoát nước ngầm. Nó có thể diễn ra ở vùng đá bazan, trong đó hệ thống thoát nước là xuyên qua các hang động dung nham, hoặc nằm trong các ngọn đồi có cấu tạo là đá granit (ví dụ hang LabertoucheVictoria, Úc).

Một phần danh sách các khu vực karst[sửa | sửa mã nguồn]

Động Tiên Sơn, Phong Nha-Kẻ Bàng, Quảng Bình, Việt Nam

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]