Geomorfología – Kárstica 1 Paloma Fernández García Dpto. Geodinámica. Facultad C.C. Geológicas Universidad Complutense de Madrid KARST (Nombre correspondiente a la región Yugoslava“Kras” ) Paloma Fernández García Presión parcial de CO2 Disolución Carbonato 10 º C CaCO3 + H2O + CO2 2(HCO3)- + Ca2+ Para calizas CaMg (CO3)2 + 2CO2 + 2H2O 4(HCO3 )- + Ca2+ + Mg2+ Para dolomias EL KARST El Karst se produce como resultado del proceso de carbonatación en rocas carbonáticas (calizas y dolomías) y en rocas evaporíticas (yesos), dando lugar a una morfología específica. El karst es el resultado de la conectividad entre el flujo de agua “externo” y el flujo de agua “interno” Sus principales riesgos derivan de una perdida de “masa” por disolución en profundidad, ocasionando depresiones y subsidencias Como resultado del proceso de carbonatación, aparecen concentraciones de terrígenos finos: arcillas de descalcificación y desarrollo de suelos rojos (terra rosa) Paloma Fernández García Características Favorables para la Karstificación • Litologías carbonáticas y dolomíticas (calizas y dolomias) y rocas evaporíticas (yesos) • En menor medida: conglomerados, arenas con fuerte cementación de carbonatos; rocas metamórficas (mármol); hielo etc • Condiciones Climáticas y Ambientales Los climas fríos y con precipitación abundante proporcionan una concentración de CO2 tres veces mayor que en climas cálidos CO2 (0ºC) = 3 CO2 (30ºC) • Las Condiciones de cobertera vegetal y suelos (compuestos orgánicos, húmus), asociadas a condiciones anaeróbias, proporcionan un incremento muy importante de CO2 • Arquitectura kárstica: las Condiciones Estructurales (buzamientos) y Discontinuidades (intersecciones de fracturas) son decisivos en el desarrollo del karst (porosidad por fractura) • En el Karst la porosidad (capacidad de disolución) es secundaria y no primaria Paloma Fernández García Control de la Estructura Geológica La condición mas favorable: series potentes, homogéneas y permeables, con pocos terrígenos finos y con niveles impermeables en la base La geometría interna (estratificación, plegamiento) condiciona las líneas básicas de la circulación subterránea así como la fracturación (conexión vertical) La estratificación horizontal favorece el desarrollo de galerías (conductos) horizontales El buzamiento a favor o en contra de la ladera, produce efectos diferentes Las variaciones del nivel freático condiciona la inundabilidad de las galerías Cavidades Kársticas: conductos subterráneos por donde fluye el agua Paloma Fernández García CONTENIDO EN AGUA Medios Homogéneos: Zona no saturada: circulación estacional de aire y agua Zona saturada: saturación por agua (aumento de la presión intersticial) Paloma Fernández García Funcionamiento Hidrogeológico del Karst Infiltración de agua y disolución de conductos Agua rellenando conductos y fluctuación estacional Paloma Fernández García sumidero Zona vadosa o (aireación) Zona epifreática o (fluctuación) Zona freática o (saturada) Contenido en CO2 decreciente Funcionamiento Hidrogeológico del Karst Paloma Fernández García Disolución por “Efecto Mezcla” Dos aguas saturadas generan al mezclarse una fase no saturada (mezcla), que tiende a alcanzar su saturación, aumentando su potencial de disolución, ampliando conductos y galerías. 1. Agua subterránea (saturada). Zona freática 2. Agua subárea (saturada). Zona vadosa 3. Agua de Mezcla (subsaturada). Zona epifreática: aguas agresivas Paloma Fernández García 1. Dolina 2. Uvala 3. Poldje 4. Sima Relación de las Formas exokárstica y endokárstica 5. Galería de drenaje horizontal 6. Surgencia 7. Valle ciego Aguas agresivas La morfología kárstica distingue entre formas exokarsticas y endokarsticas, aunque en realidad están interconectadas Paloma Fernández García Formas Exokarsticas: mayores (susceptibles de ser cartografiadas) y menores Formas Erosivas (mayores) Formas Constructivas Dolinas (torcas) y Uvalas Poljes Pavimentos Valles kársticos Travertinos y tobas Formas Erosivas (menores) Lapiaz (lenar) Simas y sumideros Formas Mixtas Cubetas de decalcificación Paloma Fernández García TIPOS DE DOLINAS Atendiendo al proceso genético Dolina de Disolución: Se forman gradualmente por perdida del material (disolución y carbonatación) a favor de discontinuidades El hundimiento es progresivo, rellenandose por arcillas de descalcificación, lagunas y coluviones Dolina de Subsidencia: Se forman en macizos cársticos recubiertos de una Formación Superficial. El proceso se desarrolla en profundidad (oculto), hasta que se refleja en superficie Paloma Fernández García Dolina subsidente Paloma Fernández García Dolina de subsidencia, Picos de Europa Paloma Fernández García Relleno de dolina, Zaragoza Paloma Fernández García TIPOS DE DOLINAS Atendiendo al proceso genético Dolina de Colapso: Se producen por el hundimiento brusco de una cavidad subyacente. La rotura produce contornos irregulares y paredes verticales que progresivamente tienden a suavizarse con coluviones Son más profundas Uvalas: Formas complejas resultantes de la intersección de 2 o más dolinas. Su localización es preferente a favor de líneas de drenaje Paloma Fernández García Permeabilidad de Fractura Los tipos de dolinas se encuentran vinculados con el grado de fisuración. La permeabilidad en la zona de fractura es decisiva, siempre que no se alcance un grado de trituración tal, que limite dicha permeabilidad D. Colapso disolución en un “sentido” D. Subsidencia La disolución es lenta Fase de Inicio Fase Final Caso Intermedio disolución en dos “sentidos” Paloma Fernández García Dolina de colapso Paloma Fernández García Dolina de subsidencia, al fondo origen del arroyo que drena la dolina, Castel de Castel Paloma Fernández García UVALAS Depresiones alargadas irregulares, procedentes de la unión de varias dolínas Paloma Fernández García Campo de dolinas (cockpits) Paloma Fernández García DOLINAS Se forman por un “rebajamiento” de la superficie topográfica respecto de su entorno, dando contornos cerrados CARACTERÍSTICAS Forman depresiones cónicas en forma de embudo, con una relación profundidad – anchura de 1/3. Son puntos de infiltración preferentes a favor de un sumidero Sus dimensiones son variables. Tamaños: varios m – Km. Profundidad: variable (centena de m.) Su desarrollo se encuentra muy relacionado con la denominada “permeabilidad de fractura”, además de con la densidad de fracturación y puntos de intersección de las mismas PROCESOS RESULTANTES Subsidencia: Descenso paulatino de la superficie en macizos cárstico cubiertos. La extensión puede ser importante. El proceso (lento) puede verse acelerado por acción humana Colapso: Hundimiento brusco de zonas puntuales del terreno, como consecuencia de la rotura del techo de una cavidad. El proceso puede llevar asociado brechas de colapso. Alta peligrosidad Paloma Fernández García POLJES Depresiones cerradas (endorreicas) de fondo plano y laderas abruptas, que pueden inundarse periódicamente Formas complejas con génesis litológico y estructural (sinclinales, pliegues) También se asocian a valles fluviales cársticos. Escala regional (hasta 100 km2) Su inundabilidad está relacionada con variaciones del nivel freático y no tanto con la lluvia caida Frecuentes perdidas por infiltración en sumideros (ponor) que pueden funcionar también como surgencias. Son varios y se suelen situar en los bordes Su fondo esta recubierto por relleno aluvial, arcillas de descalcificación y alto contenido en materia orgánica Paloma Fernández García Polje de Zafarraya, Málaga Paloma Fernández García Ponor (sumidero) Paloma Fernández García PAVIMENTOS (evolución del karst) Morfología a favor de la estratificación horizontal del propio macizo La evolución a favor de la fracturación, da lugar a formas como simas; corredores o calles; tormos etc A menor escala y por disolución se producen formas menores como lapiaz Las formas más evolucionadas son los valles fluviales muy encajados (1); los valles que desaparecen (2); los valles alternativamente funcionales (3) y los espacios interconectados Cañones y hoces (1) Valles ciegos (2) Valles secos (3) Ventanas Kársticas (4) “calles” sumideros “Mogotes”, “Tormos” (1) (2) Paloma Fernández García Estratificación y diaclasado Paloma Fernández García Torcal de Antequera, Málaga Sima (entrada a Valporquero) Tormos Lapiaz Paloma Fernández García Valles Kársticos (fluvio Kárst) Ventana cárstica Valle ciego Valle seco Surgencia Principales características morfológicas de los valles kársticos: Valles con fuerte verticalidad de las laderas (hoces, gargantas, etc) Escorrentía superficial escasa (faltan tributarios) Importante circulación subterránea, con fluctuaciones del nivel freático Formas “abortadas” (valle ciego, valles seco, ventanas cársticas) Ríos aloctonos al Karst Paloma Fernández García Hoces del río Duratón, al fondo pliegue monoclinal de Sepúlveda Paloma Fernández García Formas Constructivas: Travertinos y Tobas Son precipitados exógenos (subaéreos) de carbonatos, motivados bien por procesos físico – químicos (travertinos) o bien por intervención de bacterias (tobas) Se relacionan con surgencias de agua; valles fluviales y terrazas. Forman acumulaciones de gran espesor, adoptan formas de recubrimiento vegetal Interés cronológico; ornamental y constructivo Carbonatos de neoformación: CaCO3 + H2O + CO2 2(HCO3)- + Ca2+ Paloma Fernández García Paloma Fernández García Travertinos del valle del río Guadalfeo, Granada Paloma Fernández García Formas Mixtas: cubetas y rellenos por arcillas de decalficación Se asocian con suelos ferruginosos; pardos y mediterráneos Otros nombres: “terra rossa” “terra fusca” Paloma Fernández García Relleno de karstificación en biocalcarenitas, Alameda