Procesy i etapy powstawania jaskiń. - Czeskie klimaty - okiem Polaka
Menu główne:
Procesy i etapy powstawania jaskiń.
Atrakcje przyrodnicze > Jaskinie w Czechach
Kras i procesy fizyko-chemiczne z nim związane.
Słowo "kras" pochodzi z języka chorwackiego (krs) i oznacza skałę lub kamień. Tak nazywano wyżynne obszary półwyspu Istria. Z czasem słowo to przyjęło się jako określenie typowego zespołu występujących tam zjawisk.
Jaskinie krasowe to jaskinie powstałe na skutek rozpuszczania skał krasowiejących przez wodę. Do takich skał zaliczamy sól kamienną, gips, wapień i dolomit. Jaskinie w soli kamiennej i w dolomicie występują sporadycznie. Sól rozpuszcza się zbyt łatwo i powstałe jaskinie są bardzo nietrwałe. Dolomit z kolei rozpuszcza się trudno, a jego spękana budowa nie sprzyja powstawaniu jaskiń.
Wapień zbudowany jest z węglanu wapnia - kalcytu (CaCO3). Węglan wapnia rozpuszczany jest przez wodę tylko w niewielkim stopniu, ale woda nasycona dwutlenkiem węgla z powietrza i gleby rozpuszcza go już 300 razy silniej. Dzieje się tak dlatego, że po połączeniu wody z dwutlenkiem węgla powstaje kwas węglowy (H2CO3), który reaguje z węglanem wapnia tworząc kwaśny węglan wapnia (Ca(HCO3)2) łatwo rozpuszczalny w wodzie. Intensywność tego procesu zależy od temperatury, dlatego w zimniejszym klimacie jaskinie są mniejsze i posiadają uboższe nacieki.
Podstawowym procesem w powstawaniu form krasowych jest rozpuszczanie skał przez wodę. Typowo proces ten przebiega w wapieniach. Skała wapienna nie jest chemicznie czysta, tzn. nie jest zbudowana jedynie z węglanu wapnia: czasem zawiera też domieszki nierozpuszczalne, co sprawia, że proces rozpuszczania przebiega wolniej, a formy krasowe przybierają różnorodne formy.
Proces krasowienia zachodzi zarówno na powierzchni skał, jak i wewnątrz masywów. W wyniku tej działalności powstają formy krasowe na powierzchni i pod ziemią. Do głównych form powierzchniowych należą: żłobki, żebra, lejki, doliny, jary, wąwozy, polia oraz mogoty. Formami krasu podziemnego są jaskinie, które powstają na skutek penetracji wód krasowych w skale.
Formy krasu powierzchniowego i podziemnego.
1-dolina, 2-otwór jaskini (czarno zaznaczone są korytarze, poziomym szrafem korytarze wypełnione wodą, pionowym-wypełnione osadami), 3-lejki krasowe, 4-otwarty lejek krasowy, 5-studnia krasowa, 6-ślepa dolina z ponorem, 7-wywierzysko.
(źródło: Szelerewicz M., Górny A., "Jaskinie Wyżyny Krakowsko - Wieluńskiej")
1-dolina, 2-otwór jaskini (czarno zaznaczone są korytarze, poziomym szrafem korytarze wypełnione wodą, pionowym-wypełnione osadami), 3-lejki krasowe, 4-otwarty lejek krasowy, 5-studnia krasowa, 6-ślepa dolina z ponorem, 7-wywierzysko.
(źródło: Szelerewicz M., Górny A., "Jaskinie Wyżyny Krakowsko - Wieluńskiej")
Procesy i etapy powstawania jaskiń.
Proces chemicznego osłabiania i rozpuszczania skały nazywany jest korozją. Oprócz niego pewien wpływ na tworzenie jaskiń ma erozja, czyli mechaniczne wymywanie odłamków skalnych, np. przez silny wodny strumień. Woda wnika w skałę przez powstałe wcześniej niewielkie szczeliny (tzw. szczeliny inicjalne), poszerza je i tworzy skomplikowany system podziemnych kanałów. Wody wnikające w skałę zbierają się w coraz większe kanały i wypływają na powierzchnię w dużych źródłach zwanych wywierzyskami znajdujących się w dnach dolin, u podnóża masywu lub na granicy ze skałami nieprzepuszczalnymi. Takie wywierzyska "wypluwają" nieraz ogromne ilości wody. Z największego wywierzyska Polski, Lodowego Źródła w Dolinie Kościeliskiej w Tatrach, podczas silnych ulew wylewa się do 10 000 litrów wody na sekundę, a na świecie występują wywierzyska wielokrotnie większe (np. na Kaukazie maksymalne wypływy wywierzyska odprowadzającego wody z masywu Bzybzkiego sięgają 197 000 litrów na sekundę). Czasami na terenach krasowych spotyka się sytuację odwrotną, gdy rzeka ginie nagle wpadając do otworu w ziemi i kontynuuje swoją drogę pod ziemią. Miejsce takie nazywamy ponorem.
Można wyróżnić trzy etapy tworzenia się korytarzy. W pierwszym wody wypełniają całkowicie przekrój korytarzy i płyną często pod znacznym ciśnieniem. Strefę tę nazywamy strefą saturacji. Później wody płyną tylko dnem korytarzy. Jest to strefa wadyczna, w której całkowicie zalane mogą pozostawać tylko pewne odcinki korytarzy zwane syfonami. Na końcu, w strefie aeracji woda opuszcza całkowicie korytarze i występuje tylko w postaci deszczu podziemnego i niewielkich jeziorek. Suche już korytarze jaskini mogą z upływem czasu wypełnić się znowu wodą. W każdej z wymienionych stref powstają inne typowe formy krasu podziemnego. W warunkach całkowitego wypełnienia wodą tworzą się kotły wirowe (eworsyjne), korytarze o kształcie okrągłych rur (pod ciśnieniem) i korytarze o charakterze gąbczastym (przy wolnym przepływie wody). W korytarzach częściowo wypełnionych wodą tworzą się rynny denne, kręte meandry i jamki wirowe pozwalające odczytać prędkość i kierunek przepływu wody. W strefie aeracji tworzy się szata naciekowa. Wszystkie te elementy, a często ich złożone połączenia dla doświadczonego grotołaza są swoistą encyklopedią historii jaskini i przewodnikiem pozwalającym przewidywać budowę nieznanych jeszcze partii.
Woda tworząca jaskinie spływa najpierw pionowymi studniami w dół, aby po osiągnięciu poziomu wywierzyska płynąć poziomo w jego kierunku. Z czasem, kiedy na skutek erozji powstaje nowe, niżej położone wywierzysko, wody opuszczają korytarze wypełnione dotychczas wodą i tworzą nowe niżej. Położone wyżej poziome części jaskini stają się suche i z czasem częściowo zamulają się lub ulegają zawaleniu. W ten sposób w jednej jaskini można odnaleźć wiele "pięter" połączonych pionowymi studniami i kominami, którymi to piętrami kiedyś woda odpływała poziomo do wywierzysk. Im piętra położone wyżej, tym starsze. Na terenach wyżynnych korytarzy poziomych jest więcej niż pionowych. W górach większą rolę odgrywają formy pionowe.
Powstawanie i rodzaje szaty naciekowej.
Formy naciekowe są naturalną ozdobą podziemnych komór i korytarzy. Często pokrywają całe powierzchnie stropu, ścian oraz dna sal i korytarzy, osiągając nieraz znaczne rozmiary. Głównym jednak minerałem budującym nacieki, zwłaszcza w typowych obszarach krasowych, jest kalcyt i jego odmiany. W okresie zimy w częściach do których dociera mróz, powstają też piękne lecz nietrwałe nacieki lodowe, tworzące podobne formy jak klasyczne nacieki kalcytowe.
W zależności od położenia miejsca wypływu, urzeźbienia ściany, ilości wody i stanu jej nasycenia powstają rozmaite formy naciekowe. Ogólnie nacieki podzielić można na dwie grupy: nacieki grawitacyjne (tworzące się przez wytrącenie kalcytu z wody spływającej grawitacyjnie) oraz nacieki agrawitacyjne przy których wzroście główną rolę odgrywają siły krystalizacji.
W grupie nacieków grawitacyjnych wyróżniamy szereg form, których kształt w znacznej mierze uwarunkowany jest miejscem powstawania nacieku. Stalaktyty to jedne z najczęściej spotykanych form naciekowych. Tworzą się pod stropem lub w miejscach przewieszonych. Formą, która zapoczątkowuje rozwój większego, masywnego stalaktytu jest stalaktyt rurkowy, zwany makaronem. Makarony są naciekami żywymi, współcześnie przyrastającymi. Osiągają długość kilkudziesięciu cm, występując niekiedy w dużych skupiskach. Bardzo rzadką formą stalaktytów są stalaktyty sferolityczne. Mają one postać kuli zakończonej makaronem.
Na przewieszonych fragmentach ścian tworzą się, często z mleka wapiennego, draperie i zasłony. Wysokość ich sięga do 2 m, a długość dochodzi do kilku metrów. Zasłony, zbudowane z krystalicznego kalcytu, dzięki małej grubości zazwyczaj są przeświecające. Często na krawędzi pokryte są “języczkami” nacieku wełnistego.
Najlepiej zachowanymi formami naciekowymi są polewy, często o znacznej grubości, pokrywające duże powierzchnie ścian i dna korytarzy. Na polewach tworzą się często, w zależności od stopnia nachylenia powierzchni, żebra lub formy nacieku kaskadowego. W miejscach o mniejszym nachyleniu ściany powstają misy zwane polami ryżowymi, a w bardziej stromych partiach naciek wełnisty.
Kolejną dużą grupę nacieków stanowią stalagmity, wyrastające bezpośrednio pod stalaktytami. Tworzą one rozmaite formy od cienkich, wysmukłych poprzez pagodowe, masywne o trójkątnym przekroju, aż do form płaskich, talerzowych, z płaskim, szerokim wierzchołkiem.
Formą powstałą z połączenia stalaktytu i stalagmitu jest kolumna naciekowa zwana stalagnatem.
Osobną grupą nacieków grawitacyjnych są pizolity. Ich kulista, wypolerowana odmiana znana jest pod nazwą pereł jaskiniowych. Powstają w obrębie mis naciekowych, gdzie w wodzie, wokół ośrodka krystalizacji (może nim być ziarno piasku) wytrąca się koncentrycznie węglan wapnia.
Do grupy nacieków agrawitacyjnych należą: nacieki grzybkowe, heliktyty i kryształy kalcytu. Nacieki grzybkowe pokrywają ściany, strop i głazy. Często występują na powierzchni innych form naciekowych. Powstają z kalcytu wytrącającego się z wody, która podsiąka kapilarnie przez drobne szczeliny podłoża, lub z rozpryskujących się kropli. Nacieki grzybkowe są najczęściej formami o kształcie kulistej pałeczki, osadzonej na krótkim, wąskim trzonku. Ich długość rzadko przekracza 20 mm. Kierunek wzrostu tych nacieków jest zawsze prostopadły do podłoża, z którego wyrastają. Heliktyty to krystaliczne, zazwyczaj nieregularne, krzaczaste wyrostki rosnące w dowolnych kierunkach, często na stalaktytach, polewach, ścianach i stropach.
Krystaliczne skupienia kalcytu są to kryształy tworzące na ścianach jaskiń zgrupowania w kształcie szczotek. Wielkość ich często przekracza 10 cm. Są bezbarwne lub mają barwę miodową o różnym stopniu intensywności.
Zróżnicowanie form naciekowych w jaskiniach.
1-makarony, 2-stalaktyty, 3-stalaktyty sferolityczne, 4-draperie i zasłony, 5-polewy, 6-żebra, 7-pola ryżowe, 8-nacieki wełniste, 9-misy naciekowe, 10-stalagmity, 11-kolumny naciekowe, 12-pizolity,13-nacieki grzybkowe, 14-heliktyty, 15-nacieki piaszczyste, 16-nacieki lodowe.
(źródło: Szelerewicz M., Górny A., "Jaskinie Wyżyny Krakowsko - Wieluńskiej")
1-makarony, 2-stalaktyty, 3-stalaktyty sferolityczne, 4-draperie i zasłony, 5-polewy, 6-żebra, 7-pola ryżowe, 8-nacieki wełniste, 9-misy naciekowe, 10-stalagmity, 11-kolumny naciekowe, 12-pizolity,13-nacieki grzybkowe, 14-heliktyty, 15-nacieki piaszczyste, 16-nacieki lodowe.
(źródło: Szelerewicz M., Górny A., "Jaskinie Wyżyny Krakowsko - Wieluńskiej")
