KARST: PROSES PELAPUKAN DAN BENTANG ALAM - LINGKUNGAN HIDUP - 2025

The karst , karst atau karst lega, adalah bentuk topografi yang asal adalah karena pelapukan proses dengan melarutkan batu larut batugamping, dolomit dan gipsum. Relief ini dicirikan dengan menghadirkan sistem drainase bawah tanah dengan gua dan saluran air.

Kata karst berasal dari bahasa Jerman Karst, sebuah kata yang digunakan untuk merujuk pada daerah Italia-Slovenia, Carso, di mana bentang alam karst berlimpah. Royal Spanish Academy menyetujui penggunaan kedua kata "karst" dan "karst", dengan arti yang setara.

Gambar 1. Pegunungan Anaga, Tenerife, Kepulauan Canary, Spanyol. Sumber: Jan Kraus via flickr.com/photos/johny

Batuan kapur adalah batuan sedimen yang terutama terdiri dari:

• Kalsit (kalsium karbonat, CaCO ₃ ).
• Magnesit (magnesium karbonat, MgCO ₃ ).
• Mineral dalam jumlah kecil yang mengubah warna dan derajat pemadatan batuan, seperti lempung (agregat aluminium silikat terhidrasi), hematit (mineral oksida besi Fe ₂ O ₃ ), kuarsa (mineral silikon oksida SiO ₂ ) dan siderite (mineral besi karbonat FeCO ₃ ).

Dolomit adalah batuan sedimen yang tersusun dari mineral dolomit, yaitu karbonat ganda dari kalsium dan magnesium CaMg (CO ₃ ) ₂ .

Gipsum adalah batuan yang tersusun dari kalsium sulfat terhidrasi ( CaSO ₄ .2H ₂ O), yang mungkin mengandung sedikit karbonat, tanah liat, oksida, klorida, silika dan anhidrit (CaSO ₄ ).

Proses pelapukan karst

Proses kimiawi pembentukan karst pada dasarnya meliputi reaksi-reaksi berikut:

• Melarutkan karbon dioksida (CO ₂ ) dalam air:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

• Disosiasi asam karbonat (H ₂ CO ₃ ) dalam air:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

• Pelarutan kalsium karbonat (CaCO ₃ ) dengan serangan asam:

CaCO ₃ + H ₃ O ⁺ → Ca ²⁺ + HCO ₃ ^- + H ₂ O

• Dengan reaksi total yang dihasilkan:

CO ₂ + H ₂ O + CaCO ₃ → 2HCO ₃ ^- + Ca ²⁺

• Tindakan air berkarbonasi yang sedikit asam, menghasilkan disosiasi dolomit dan kontribusi karbonat selanjutnya:

CaMg (CO ₃ ) ₂ + 2H ₂ O + CO ₂ → CaCO ₃ + MgCO ₃ + 2H ₂ O + CO ₂

Faktor-faktor yang diperlukan untuk munculnya relief karst:

• Adanya matriks batuan kapur.
• Keberadaan air yang melimpah.
• Konsentrasi CO _{2 yang cukup besar} di dalam air; konsentrasi ini meningkat dengan tekanan tinggi dan suhu rendah.
• Sumber biogenik CO ₂ . Adanya mikroorganisme yang menghasilkan CO ₂ melalui proses respirasi.
• Waktu yang cukup untuk aksi air di atas batu.

Mekanisme pelarutan batuan induk:

• Tindakan larutan asam sulfat (H ₂ SO ₄ ).
• Vulkanisme, tempat aliran lava membentuk gua atau terowongan berbentuk tabung.
• Aksi erosif fisik air laut yang menghasilkan gua-gua laut atau pesisir, akibat benturan ombak dan penggerusan tebing.
• Gua-gua pantai dibentuk oleh aksi kimiawi air laut, dengan pelarutan batuan inang yang konstan.

Geomorfologi relief karst

Relief karst dapat terbentuk di dalam atau di luar batuan induk. Dalam kasus pertama disebut karst internal, relief endokarsis atau hipogenik, dan dalam kasus kedua relief karst, eksokarsis atau epigenik.

Gambar 2. Relief karst di Covadonga, Asturias, Spanyol. Sumber: Mª Cristina Lima Bazán melalui https://www.flickr.com/photos//27435235767

- Karst internal atau relief endokarsis

Arus air bawah tanah yang bersirkulasi di dalam lapisan batuan karbon, menggali jalur internal di dalam batuan besar, melalui proses pelarutan yang telah kami sebutkan.

Bergantung pada karakteristik gerusan, berbagai bentuk relief karst internal berasal.

Gua kering

Gua-gua kering terbentuk ketika aliran internal air meninggalkan saluran yang telah mengukir melalui bebatuan.

Galeri

Cara paling sederhana untuk digali dengan air di dalam gua adalah galeri. Galeri dapat diperlebar membentuk “kubah” atau dapat dipersempit dan membentuk “koridor” dan “terowongan”. “Terowongan bercabang” dan naiknya air yang disebut “sifon” juga dapat dibentuk.

Stalaktit, stalagmit dan kolom

Selama periode ketika air baru saja keluar dari jalurnya di dalam batu, galeri yang tersisa dibiarkan dengan tingkat kelembapan yang tinggi, memancarkan tetesan air dengan kalsium karbonat terlarut.

Ketika air menguap, karbonat mengendap menjadi bentuk padat dan muncul formasi yang tumbuh dari tanah disebut "stalagmit", dan formasi lain tumbuh menggantung dari langit-langit gua yang disebut "stalaktit".

Saat stalaktit dan stalagmit bertemu di ruang yang sama, menyatu, "kolom" terbentuk di dalam gua.

Meriam

Ketika atap gua runtuh dan runtuh, "ngarai" terbentuk. Jadi, potongan yang sangat dalam dan dinding vertikal muncul di mana sungai permukaan dapat mengalir.

-Karst eksternal, relief eksokarsis atau epigenik

Larutnya batugamping oleh air dapat menembus batuan di permukaannya dan membentuk rongga atau rongga dengan berbagai ukuran. Rongga ini bisa berdiameter beberapa milimeter, rongga besar berdiameter beberapa meter atau saluran tubular disebut "lapiaces".

Saat lapiaz berkembang cukup dan menghasilkan depresi, bentang alam karst lainnya muncul yang disebut "lubang runtuhan", "uvalas" dan "poljes".

Lumba-lumba

Lubang runtuhan adalah cekungan dengan dasar melingkar atau elips , yang ukurannya bisa mencapai beberapa ratus meter.

Seringkali, di lubang pembuangan air terakumulasi dengan melarutkan karbonat, menggali bak cuci dalam bentuk corong.

Anggur

Ketika beberapa lubang besar tumbuh dan bergabung dalam depresi hebat, "anggur" terbentuk.

Poljés

Saat terbentuk depresi besar dengan dasar datar dan dimensi dalam kilometer, itu disebut "poljé".

Secara teori, poljé adalah anggur yang sangat besar, dan di dalam poljé ada bentuk-bentuk karst terkecil: uvalas dan sinkholes.

Di Poljés, jaringan saluran air dibentuk dengan bak yang bermuara di air tanah.

Gambar 3. Cueva del Fantasma, Aprada-tepui, Venezuela. (Amati orang-orang di sisi kiri gambar untuk referensi ukuran). Sumber: MatWr, dari Wikimedia Commons

Formasi karst sebagai zona kehidupan

Pada formasi karst terdapat ruang intergranular, pori, sendi, rekahan, fisura dan saluran, yang permukaannya dapat dijajah oleh mikroorganisme.

Zona fotik dalam formasi karst

Pada permukaan relief karst ini, terbentuk tiga zona fotik tergantung pada penetrasi dan intensitas cahaya. Zona-zona tersebut adalah:

• Area masuk : area ini terkena penyinaran matahari dengan siklus pencahayaan siang-malam harian.
• Zona senja : zona fotik menengah.
• Area gelap : area dimana cahaya tidak menembus.

Fauna dan adaptasi di zona fotik

Berbagai bentuk kehidupan dan mekanisme adaptasinya secara langsung berkorelasi dengan kondisi zona fotik ini.

Zona masuk dan senja memiliki kondisi yang dapat ditoleransi untuk berbagai organisme, dari serangga hingga vertebrata.

Zona gelap menghadirkan kondisi yang lebih stabil daripada zona superfisial. Misalnya, tidak terpengaruh oleh turbulensi angin dan mempertahankan suhu yang praktis konstan sepanjang tahun, tetapi kondisi ini lebih ekstrim karena tidak adanya cahaya dan ketidakmungkinan fotosintesis.

Karena alasan ini, kawasan karst dalam dianggap miskin nutrisi (oligotrofik), karena tidak memiliki penghasil utama fotosintesis.

Kondisi pembatas lainnya dalam formasi karst

Selain tidak adanya cahaya di lingkungan endokarsis, dalam formasi karst terdapat kondisi pembatas lain untuk perkembangan bentuk kehidupan.

Beberapa lingkungan dengan sambungan hidrologi ke permukaan dapat mengalami banjir; gua gurun dapat mengalami kekeringan yang lama dan sistem tubular vulkanik dapat mengalami aktivitas vulkanik baru.

Dalam gua internal atau formasi endogenik, berbagai kondisi yang mengancam jiwa juga dapat terjadi, seperti konsentrasi toksik dari senyawa anorganik; sulfur, logam berat, keasaman ekstrim atau alkalinitas, gas mematikan atau radioaktivitas.

Mikroorganisme di daerah endokarsis

Di antara mikroorganisme yang menghuni formasi endokarsis, bisa disebut bakteri, archaea, jamur dan ada juga virus. Kelompok mikroorganisme ini tidak menunjukkan keragaman yang mereka tunjukkan di habitat permukaan.

Berbagai proses geologi seperti oksidasi besi dan sulfur, ammonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi, oksidasi sulfur anaerobik, reduksi sulfat (SO ₄ ^2- ), siklisasi metana (pembentukan senyawa hidrokarbon siklik dari metana CH ₄ ), antara lain yang lainnya dimediasi oleh mikroorganisme.

Sebagai contoh mikroorganisme ini kami dapat mengutip:

• Leptothrix sp., Yang mempengaruhi presipitasi besi di gua Borra (India).
• Bacillus pumilis diisolasi dari gua Sahastradhara (India), menengahi presipitasi kalsium karbonat dan pembentukan kristal kalsit.
• Bakteri pengoksidasi belerang berserabut Thiothrix sp., Ditemukan di Gua Bawah Kane, Wyomming (AS).

Mikroorganisme dari zona exocarstic

Beberapa formasi exokarst mengandung deltaproteobacteria spp. , Acidobacteria spp., Nitrospira spp. dan proteobacteria spp.

Spesies dari marga: Epsilonproteobacteriae, Ganmaproteobacteriae, Betaproteobacteriae, Actinobacteriae, Acidimicrobium, Thermoplasmae, Bacillus, Clostridium dan Firmicutes, antara lain, dapat ditemukan dalam formasi hipogenik atau endokarst.

Pemandangan formasi karst di Spanyol

• Taman Las Loras, ditetapkan sebagai Taman Geografis Dunia oleh UNESCO, terletak di bagian utara Castilla y León.
• Gua Papellona, ​​Barcelona.
• Gua Ardales, Malaga.
• Gua Santimamiñe, Negeri Kosong.
• Gua Covalanas, Cantabria.
• Gua La Haza, Cantabria.
• Lembah Miera, Cantabria.
• Sierra de Grazalema, Cádiz.
• Gua Tito Bustillo, Ribadesella, Asturias.
• Torcal de Antequera, Malaga.
• Cerro del Hierro, Seville.
• Macizo de Cabra, Subbética Cordoba.
• Taman Alam Sierra de Cazorla, Jaén.
• Pegunungan Anaga, Tenerife.
• Massif dari Larra, Navarra.
• Lembah Rudrón, Burgos.
• Taman Nasional Ordesa, Huesca.
• Sierra de Tramontana, Mallorca.
• Biara Piedra, Zaragoza.
• Enchanted City, Cuenca.

Pemandangan formasi karst di Amerika Latin

• Danau Montebello, Chiapas, Meksiko.
• El Zacatón, Meksiko.
• Dolinas de Chiapas, Meksiko.
• Cenotes dari Quintana Roo, Meksiko.
• Gua Cacahuamilpa, Meksiko.
• Tempisque, Kosta Rika.
• Gua Roraima Sur, Venezuela.
• Gua Charles Brewer, Chimantá, Venezuela.
• Sistem La Danta, Kolombia.
• Gruta da Caridade, Brasil.
• Cueva de los Tayos, Ekuador.
• Sistem Pisau Cura, Argentina.
• Pulau Madre de Dios, Chili.
• Pembentukan El Loa, Chili.
• Daerah pesisir Cordillera de Tarapacá, Chili.
• Formasi Cutervo, Peru.
• Formasi Pucará, Peru.
• Gua Umajalanta, Bolivia.
• Formasi Polanco, Uruguay.
• Vallemí, Paraguay.

Referensi

1. Barton, HA dan Northup, DE (2007). Geomikrobiologi di lingkungan gua: perspektif masa lalu, saat ini dan masa depan. Jurnal Studi Gua dan Karst. 67: 27-38.
2. Culver, DC dan Pipan, T. (2009). Biologi gua dan habitat bawah tanah lainnya. Oxford, Inggris: Oxford University Press.
3. Engel, AS (2007). Tentang keanekaragaman hayati habitat karst sulfida. Jurnal Studi Gua dan Karst. 69: 187-206.
4. Krajic, K. (2004). Ahli biologi gua menemukan harta karun yang terpendam. Ilmu. 293: 2.378-2.381.
5. Li, D., Liu, J., Chen, H., Zheng, L. dan Wang, k. (2018). Respon komunitas mikroba tanah terhadap budidaya rumput hijauan di tanah karst yang terdegradasi. Degradasi dan Perkembangan Lahan. 29: 4.262-4.270.
6. doi: 10,1002 / ldr. 3188
7. Northup, DE dan Lavoie, K. (2001). Geomikrobiologi gua: Tinjauan. Jurnal Geomikrobiologi. 18: 199-222.