Karsologie Jiří Faimon rozsah 2/0 3 kredity Vývoj krasu A Kras je geologický systém (území, oblast), který vznikl zvětráváním vodou rozpustného podloží (hornin) Karst is a landscape or terrain that results from the weathering of bedrock types that are soluble in water. Pseudokras nevznikl rozpouštěním vodou, ale jinými mechanismy, viz. např. lávové kanály Krasové podloží (horniny) je typicky tvořeno: • vápenci/mramory • dolomitem, sádrovcem, halitem • kvarcitem a pod. Karsology I: Karst Processes Karsology I: Karst Processes •Mechanismy rozpouštění •Fyzikální – hydratace • • • • • •Role vody – hydratační obal Karsology I: Karst Processes •Mechanismy rozpouštění •Chemické – hydrolýza • • • • • • • • •Voda se zapojuje do reakce (!), buď její molekula jako celek, nebo její hydrolytické produkty, H+ a OH-. Kromě hydrolýzy i hydratace! •Rozpouštění probíhá na fázovém rozhraní tuhá fáze-roztok •Rozpouštění směřuje k rovnováze minerál-voda •Stupeň nasycení roztoku •Index nasycení, SI: SI = 0 (rovnováha), SI<0 nenasycení, SI>0 přesycení •Rychlost rozpouštění je řízen velikostí fázového rozhraní •Role porozity – stěny pórů zvyšují reakční povrch! Porozita hornin závisí na § fyzikálních vlastnostech horniny (pevnost, vrstevnatost, deskovitá odlučnost) § endogenních silách (tektonických pohybech vedoucích k vyzvednutí/rozpukání) Porozita vápenců (limestone) Tichá dohoda, Moravský kras Foto: M. Schwarzová Foto: M. Schwarzová Tichá dohoda, Moravský kras Limestone porosity Tichá dohoda, Moravský kras Foto: M. Schwarzová Porozita vápenců (limestone porosity) Doberdò del Lago (Italian Karst) Karsology I: Karst Processes Porosity pukliny Role puklin v počátečním stavu krasového vývoje. - síť cest pro prosakující vodu z povrchu krasu ke krasovým vývěrům. · pronikání vody, rozpouštění hornin, sycení roztoku daným minerálem · nezbytné pro „nastartování“ krasových procesů (krasovění hornin) porosity 1. Poměr celkového objemu puklin k celkovému objemu horniny [%] 2. Poměr celkového objemu pórů k celkovému objemu pórovitého média [%] 3. Objem neobsazený pevnými částicemi [%] Porosita absolutní Porosita zohledňující všechny (vzájemně propojené i nepropojené/izolované) prázdné prostory Porosita efektivní 1. Poměr objemů pórů dostupných při transportu fluid k celkovému objemu pórovitého média [%] 2. Poměr objemů pórů v půdě/hornině které mohou být gravitačně drenovány k celkovému objemu horniny [%] 3. Množství vzájemně propojených pórů a puklin dostupných pro transport fluid, vyjádřených poměrem objemu propojených pórů a puklin k celkovému objemu horniny Porosita primární Porosita vzniklá během formování horniny Porosita sekundární Porosita vyvinutá po zformování horniny, tak jako pukliny Porosita terciérní Porosita způsobená rozšířením sekundární porosity rozpouštěním Primární porozita vápenců malá! Vavřinecké vápence, Moravský kras Foto: M. Schwarzová Primární porozita Josefovské vápence, Moravský kras Foto: J. Štelcl Hlíznaté křtinské vápence, Moravský kras Foto: J. Štelcl Primární porozita Foto: J. Štelcl Primární porozita •Mikroporozita •Mikrit •Nízká efektivní porozita Foto: J. Štelcl Sekundární porozita, tektonika Převládající směry puklin Tichá dohoda, Moravský kras Foto: M. Schwarzová Primární porozita vápenců malá! Predispozice hornin: • vrstevnatost • lavicová odlučnost Převládající směry puklin Foto: J. Štelcl Lesní lom, Moravský kras Převládající směry puklin, vliv tektoniky Lesní lom, Moravský kras Foto: J. Štelcl Lom Tichá dohoda Moravský kras Foto: M. Schwarzová Sekundární porozita, tektonika Foto: J. Štelcl Sekundární porozita, tektonika Lažánecké vápence Karsology I: Karst Processes Sekundární porozita, tektonika, fyzikální zvětrávání? Systém sekundárních (?) puklin několika řádů • makropukliny X mm – dm (m) Zavzdušněné, voda protéká nejčastěji v tenkém filmu po stěnách, gravitační síly Velká rychlost pohybu vody, krátký čas zadržení • mikropukliny 0.0X (?) mm – 0.X/X mm Totálně zvodnělé (?), vyplněné vodou, kapilární síly střední rychlost pohybu vody, dlouhý čas zadržení (týdny, měsíce, roky?) Terciérní pukliny Vznikají ze sekundárních, rozšiřují se rozpouštěním Krasové i hydrotermální procesy! Terciérní porozita Lom Tichá dohoda Moravský kras Foto: M. Schwarzová Terciérní porozita Lom Tichá dohoda Moravský kras Foto: M. Schwarzová Terciérní porozita Terciérní porozita Tunelová chodba, Punkevní jeskyně, Moravský kras Foto: J. Faimon Terciérní porozita Tunelová chodba, Punkevní jeskyně, Moravský kras Foto: J. Faimon Empirický popis průřezů tercierní porozity. Sasowsky I. and Bishop M. (2006): Empirical study of conduit radial cross-section determination and representation methods on cavernous limestones porosity characterization. Journal of Cave and Karst Studies, v. 68, no. 3, p. 130–136.