카르스트

Karst
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슬로베니아 슈코잔 동굴

카르스트는 석회암, 돌로마이트, 석고 등의 용해성 암석이 녹아 형성된 지형이다.싱크홀과 [1][2]동굴이 있는 지하 배수 시스템이 특징이다.또한 적절한 [3]조건이라면 석영과 같은 보다 내후성 암석에 대한 기록도 있다.지하 배수로 인해 지표수가 제한될 수 있으며, 강이나 호수는 거의 또는 전혀 없습니다.그러나 용해된 암반이 (아마도 파편에 의해) 덮여 있거나 하나 이상의 중첩된 비용성 암석 지층에 의해 제한되는 영역에서는, 독특한 카르스트 특징이 지표면 아래에서만 발생할 수 있으며 [4]지면에서는 완전히 누락될 수 있다.

세계 탄화수소 매장량의 50%가 탄산암에 축적되어 있고, 이 중 많은 부분이 다공질 카르스트 [5]시스템에서 발견되기 때문에, 석유 지질학에서 고 카르스트(지층학 기둥에 매장된 카르스트) 연구는 중요하다.

어원학

탄산염 암석의 주요 분출물(주로 석회암, 증발물 제외)의 전지구 분포

카르스트라는 영어 단어는 19세기 [6]말에 독일 카르스트에서 차용되었는데, 이 카르스트는 훨씬 [7]더 일찍 독일어로 들어왔다.한 해석에 따르면 이 용어는 디나릭 알프스 산맥의 범위 내에서 발견되는 많은 지질학적, 지형학적, 수문학적 특징의 독일어 이름에서 유래했다.산맥은 이탈리아의 북동쪽 구석인 트리에스테에서 아드리아해 동쪽 해안을 따라 발칸 반도를 가로질러 샤르 산맥의 매시프가 시작되는 코소보와 북마케도니아까지 뻗어 있다.카르스트 지대는 초기 지형 연구에서 이탈리아와 슬로베니아 사이의 고원으로 묘사된 북서쪽 끝에 있다.

현지 남슬라브어에서는 로마자화된 일리리아어(라틴어: carsus, Dalmatian: carsus)에서 유래했으며, 나중에 재구성된 형태 *kors the에서 슬로베니아어: kras[8], 세르보크로아티아어: krsh,[9][10][11][12] kras와 같은 형태로 변형되었다.옛 비언어 형태를 보존하는 언어로는 이탈리아어: 카르소어, 독일어: 카르스트어, 알바니아어: 카르스티어가 있다. 메타테시스의 부족은 남슬라브어,[13][14] 특히 슬로베니아어에서 차용하는 것을 막는다.슬로베니아어 보통명사 kras는 18세기에 처음 증명되었고 형용사는 16세기에 [15]krashki를 형성했다.고유명사로서 슬로베니아어 형태의 그라스트는 [16]1177년에 처음 증명되었다.

궁극적으로, 그 단어는 지중해에서 유래되었다.그 단어는 인도유럽조어근 카라에서 유래했을지도 모른다는 주장이 제기되어 왔다.[17]이 이름은 프톨레마이오스가 인용한 카루사디오스 오로스, 그리고 아마도 라틴 카루사르디우스와도 관련이 있을 [15][16]것이다.

초기 학습

프랑스 로제르의 사우베테르 병원 돌린.

슬로베니아 카르스트 연구의 선구자이자 런던 자연지식향상을 위한 왕립학회의 펠로우인 요한 바이하르트 폰 발바소르는 1689년 유럽 학자들에게 카르스트라는 단어를 소개하면서 그의 케르니카 [18]호수에 대한 설명에서 강의 지하 흐름의 현상을 묘사했다.

요반 치비치는 카르스트 지역에 대한 지식을 크게 발전시켜 "카르스트 지형학의 아버지"로 알려지게 되었다.주로 발칸반도의 카르스트 지역을 논하는 크비치의 1893년 출판물 Das Karstphénomen은 카르렌, 돌린, 폴제스와 [5]같은 지형을 묘사한다.1918년 출판물에서 Cvijich는 카르스틱 경관 [5][19]개발을 위한 순환 모델을 제안했다.카르스트 수문학은 프랑스에서 1950년대 후반과 1960년대 초에 학문으로 등장했다.이전에 동굴 탐험가들의 활동은 과학이라기 보다는 스포츠로 치부되어 왔는데, 이는 지하 카르스틱 동굴과 그와 관련된 수로가 과학적인 관점에서 충분히 [20]연구되지 않았다는 것을 의미한다.

발전

크로아티아 신즈 인근 디나릭 알프스의 석회암 퇴적물입니다.

카르스트는 석회암과 같이 층이 얇고 골절이 심한 고밀도 탄산암에서 가장 강하게 발달합니다.카르스트는 일반적으로 분필에서 잘 발달하지 않는데, 분필은 밀도가 높기 보다는 다공성이 높기 때문에 지하수의 흐름이 균열을 따라 집중되지 않기 때문이다.카르스트는 또한 계곡이 형성된 고지대와 같이 수위가 상대적으로 낮고 강우량이 중간에서 많은 곳에서 가장 강하게 개발되었습니다.이는 지하수의 급격한 하향 이동에 기여하여 암반 해체를 촉진하는 반면, 지하수는 탄산염 광물로 포화되어 암반 [21][22]해체를 멈춘다.

용해 화학

카르스트 특성을 일으키는 탄산은 비가 지구의 대기를 통과하면서 물에 쉽게 용해되는 이산화탄소를2 흡수하면서 형성된다.비가 지상에 도달하면 토양 호흡에 의해 생성되는 추가적인2 CO를 제공하는 토양을 통과할 수 있다.용해된 이산화탄소 중 일부는 물과 반응하여 약한 탄산 용액을 형성하고 [23]탄산칼슘을 용해시킨다.석회석 용해 시 1차 반응 순서는 [24]다음과 같다.

호2 + CO2 → H2CO3
카코3 + H2CO3 → Ca2+ + 2 HCO−
3

매우 드문 상황에서 산화가 한 역할을 할 수 있습니다.산화는 미국 뉴멕시코주에서[25] 고대 레추기야 동굴의 형성에 큰 역할을 했으며,[26] 현재 이탈리아의 프라사시 동굴에서 활발하게 진행되고 있다.황산의 형성을 초래하는 황화물의 산화도 카르스트 형성의 부식 요인 중 하나가 될 수 있다.산소(O)가2 풍부한 지표수가 깊은 무독성 카르스트 시스템으로 스며들면서, 산소를 가져오고, 이 산소는 시스템에 존재하는 황화물(황산 또는 황화수소)과 반응하여 황산(HSO24)을 형성합니다.황산은 탄산칼슘과 반응하여 석회암 형성 내에서 침식을 증가시킨다.이 일련의 반응은 다음과 같습니다.

H2S + 2 O2 → H2SO4 (표준 산화)
H2SO4 + 2 H2O → 그러니까2−
4		 + 2 H3O+ (아연산 해리)
카코3 + 2 H3O+ → Ca2+ + H2CO3 + 2 H2O (카보네이트 용해)
Ca2+ + 그러니까42- → CaSO4 (황산칼슘의 형성)
CaSO4 + 2 H2O → CaSO4 · 2 H2O (석고 형성)

이 반응 사슬은 [27]석고를 형성합니다.

형태학

프랑스 덴트 드 크롤의 석회암 포장
에티오피아 루박사투파 플러그

풍경의 카르스트화로 인해 표면과 그 아래에 다양한 크고 작은 특징이 나타날 수 있습니다.노출된 표면에서 작은 특징에는 용액 플루트(또는 리렌카렌), 런넬, 석회암 포장(클린트 및 그리크), 총칭하여 카렌 또는 라피즈(lapiez)가 포함될 수 있습니다.중간 크기의 표면 특징에는 싱크홀 또는 세노테(폐쇄 분지), 수직축, 포이브(반전 깔때기 모양의 싱크홀), 사라지는 흐름 및 다시 나타나는 스프링이 포함될 수 있다.대규모 특징으로는 석회암 포장도로, 폴제스, 카르스트 계곡 등이 있습니다.성숙한 카르스트 풍경은 암반이 남아 있는 것보다 더 많이 제거되어 카르스트 타워 또는 건초 더미/계란함 풍경이 될 수 있습니다.지표면 아래에는 복잡한 지하 배수 시스템(카르스트 대수층 등)과 광범위한 동굴 및 동굴 시스템이 [21]형성될 수 있다.

석회암 해안을 따라, 특히 열대지방에서 침식은 카르스트 지형을 생성하는데, 카르스트 지형은 바다의 정상적인 도달 범위 위에 있는 날카로운 마카테아 표면과 생물학적 활동이나 평균 해수면 [28]또는 약간 위에서의 생물 침식의 결과이다.이러한 구성 중 가장 극적인 것은 태국의 팡가 만과 베트남의 하롱 만에서 볼 수 있다.

물에 용해된 탄산칼슘은 물이 용해된 이산화탄소의 일부를 배출하는 곳에서 침전될 수 있다.샘에서 나오는 강은 오랜 시간에 걸쳐 퇴적된 석회암 층으로 구성된 투파 테라스(tufa teras)를 만들 수 있습니다.동굴에서는 탄산칼슘과 다른 용해된 미네랄의 퇴적에 의해 총칭하여 동굴피질이라 불리는 다양한 특징들이 형성된다.

수문학

Cross section of karst terrain showing topographic features and water flow paths.
잘 발달된 카르스트 지형 특유의 특징
푸에르토 프린세사 지하강, 필리핀

카르스트 지역에서 농사를 짓는 것은 지표수 부족을 고려해야 한다.토양은 충분히 비옥하고, 강우량은 충분할 수 있지만, 빗물은 틈을 통해 땅속으로 빠르게 이동하며, 때때로 비 사이에 지표면의 흙이 바싹 마르게 만든다.

카르스트 펜스터(카르스트 창)는 지하의 물줄기가 암석 층 사이에 표면으로 나타나서 어느 정도 거리를 계단처럼 지나갔다가 싱크홀로 다시 사라질 때 발생합니다.카르스트 지역의 강은 지하에서 여러 번 사라졌다가 다른 장소에서 다시 생겨날 수 있습니다. 보통 다른 이름으로(7개의 이름의 강인 류블랴니차처럼).와이오밍 주 프레몬트 카운티에 있는 포포 아지 강이 그 예입니다.싱크캐니언 주립공원에 있는 싱크대라는 이름만 붙여진 곳에서 강은 매디슨 석회암으로 알려진 형태의 동굴로 흘러들어갔다가 다시 불어난다.협곡 아래 800m(1⁄2m)의 고요한 풀장.터울은 아일랜드 카르스트 지역에서 발견되는 독특한 계절 호수로 지하수로부터 매년 물이 차오르면서 형성된다.

프랑스 동부 오한스 인근 쥐라산맥의 카르스트샘으로 루에강 발원지

카르스트 지형의 우물에서 나오는 물 공급은 안전하지 않을 수 있다. 물이 다공질 대수층에서 발생하는 정상적인 여과 과정을 우회하여 가축 목초지의 싱크홀, 동굴 및 우물까지 방해받지 않고 흐를 수 있기 때문이다.카르스트 층은 동굴성이기 때문에 투과율이 높기 때문에 오염물질이 여과될 기회가 감소합니다.카르스트 지역의 지하수는 지표수처럼 쉽게 오염된다.싱크홀은 종종 농장이나 지역 쓰레기장으로 사용되어 왔다.카르스트 경관의 정화조 과부하 또는 오작동 시 생하수를 지하수로로 직접 흘릴 수 있다.지질학자들은 2007년 현재 전 세계 식수 수요의 약 25%를 공급하고 있는 카르스트 수문학에 대한 이러한 인간 활동의 부정적인 영향을 우려하고 [29]있다.

카르스트 지형은 또한 인간 거주자들에게 어려움을 준다.싱크홀은 표면 개구부가 커짐에 따라 서서히 발달할 수 있지만 동굴의 지붕이 갑자기 무너질 때까지 점진적인 침식은 종종 보이지 않는다.이러한 사건들은 집, 소, 자동차, 농기계를 집어삼켰다.미국에서는 2014년 [30]켄터키주 볼링그린에 있는 국립 콜벳 박물관의 소장품 일부를 갑작스런 붕괴로 삼켜버렸다.

자궁간 카르스트

자궁간 카르스트는 녹지 않는 암석 덮개 아래에 발달한 카르스트 지형이다.일반적으로 이것은 용액이 진행 중인 석회암 지층 위에 있는 사암을 덮는다.예를 들어 영국에서는 석탄기 석회석을 덮고 있는 Twrch Sandstone의 덮개를 가로질러 사우스웨일스의 Cefn yr Ystrad, Mynyd Langatwg 및 Mynyd Langynidr에서 광대한 돌린 밭이 개발되었으며,[31] 이 지역은 과학적으로 특별한 관심 장소로 선언되었습니다.

케겔카르스트

케겔카르스트는 수많은 원뿔 모양의 언덕을 가진 열대 카르스트 지형의 일종으로, 수탉, 모고트, 폴제스에 의해 형성되며 강한 하천 침식 과정이 없다.이 지형은 쿠바, 자메이카, 인도네시아, 말레이시아, 필리핀, 푸에르토리코, 중국 남부, 미얀마, 태국, 라오스,[32] 베트남에서 발견된다.

유사 카스트

의사 카스트의 형태나 외관은 카르스트 기능과 비슷하지만 다른 메커니즘에 의해 생성됩니다.용암 동굴과 화강암 비틀림(예: 호주 빅토리아주의 라베르토슈 동굴) 및 고콜라프 특성 등이 그 예입니다.진흙 동굴은 유사 카르스트의 한 예이다.

팔레오카스트

Palaeokarst 또는 Palaeokarst는 지질 역사에서 관측되고 암석 배열 내에 보존된 카르스트의 발전으로, 사실상 화석 카르스트입니다.예를 들어 사우스웨일스의 석탄기 석회암 시퀀스의 클라이닥 밸리 서브그룹 내에 노출된 고관절 표면은 최근 형성된 석회암에 대한 공기하 풍화작용이 이 기간의 초기 비침적 기간 동안 발생함에 따라 발달했다.침전이 재개되고 석회암 지층이 불규칙한 카르스트 표면에 퇴적되었으며, 이 주기는 장기간 [33]해수면 변동과 관련하여 여러 번 반복되었다.

카르스트 숲

카르스트 지역은 독특한 종류의 숲을 가지고 있는 경향이 있다.카르스트 지형은 인간이 횡단하기 어렵기 때문에 생태계가 비교적 교란되지 않는 경우가 많다.토양은 pH가 높은 경향이 있는데, 이것은 특이한 종의 난초, 야자, 맹그로브, 그리고 다른 [34]식물들의 성장을 촉진합니다.

카르스트 지역

주요 기사:카르스트 지역 목록
중국 윈난성 루난석림

세계에서 가장 큰 석회암 카르스트는 호주의 눌라보 평원이다.슬로베니아는 세계에서 싱크홀 위험이 가장 높은 반면, 미국 동부의 하일랜드 림 서부는 카르스트 [35][36]싱크홀 위험이 두 번째로 높다.

캐나다 북서부 우드 버팔로 국립공원에는 카르스트 싱크홀 지역이 [37]있습니다.

멕시코는 유카탄 반도와 치아파스에 [38]중요한 카르스트 지역을 가지고 있다.

구이저우성, 광시성, 윈난성의 사우스차이나카르스트는 유네스코 세계문화유산이다.

태국 북부의 탐 루앙 낭 논 카르스틱 동굴 시스템은 2018년 주니어 축구팀의 구출으로 유명해졌다.

카르스트 관련 기능의 용어 목록

참고 항목: Speleothem
  • 암스트의 수직 갱도인 Ab,me는 매우 깊고 보통 지하 통로의 그물망으로 통한다.
  • 멕시코 특유의 깊은 싱크홀인 세노테는 지하수를 드러내는 석회암 기반암 붕괴로 인한 것이다.
  • Doline은 또한 싱크홀 또는 싱크홀로 카르스트 지역의 지하를 배수하는 폐쇄적인 움푹 패인 곳이에요."돌린"이라는 이름은 "밸리"를 뜻하는 돌리나에서 유래했으며, 남슬라브어족 언어에서 유래했습니다.
  • 역 깔때기 모양의 싱크홀인 Foibe
  • 카스트 창(일명 '카스트 펜스터')은 용수철이 잠시 떠오르다가 갑자기 인근 싱크홀로 사라지는 기능이다.
  • 카르스트 용수철, 카르스트에서 나오는 용수철로 표면에 물이 흐른다.
  • 석회암 포장, 노출된 석회암의 평평하고 절개된 표면으로 구성된 지형으로서 인공 포장도와 유사합니다.
  • 남슬라브어에서는 하천을 잃거나 강물을 가라앉히거나 포노니카어를 사용한다.
  • 카르스트 평야인 폴제(카르스트 폴제, 카르스트 필드)."폴제"라는 이름은 남슬라브어에서 유래했습니다.
  • 남슬라브어로 에스타벨, 싱크홀과 같은 포노르로 지표면이 지하로 흘러들어간다.
  • 영국의 한 지역에 있는 찌푸린 다공질 불규칙 카르스티 풍경.
  • 아일랜드 카르스트의 특징인 호수의 일종인 터러프(터러치).
  • Uvala는 복합 싱크홀로 합쳐지는 여러 개의 작은 싱크홀의 집합체입니다.이 용어는 남슬라브어에서 유래했다(많은 카르스트 관련 용어들은 서발칸 디나릭 알프스 카르스트에서 초기 연구를 통해 과학 어휘로 유입되었다).

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추가 정보

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