Procesos Formadores de Karst

Procesos Formadores de Karst,

EI término carst es la castellanización del vocablo alemán karst (de uso generalizado internacionalmente), trasliteración a su vez del topónimo Kras, que designa una región esloveno-croata. En principio lo aplicaron únicamente a fisonomías desarrolladas en materiales carbonáticos (calizas y dolomías), para extenderlo posteriormente a formas similares, pero sobre otras litologías: sulfatos (yeso, anhidrita y epsomita); haluros (halita, silvina y carnalita); rocas sedimentarias detríticas con cemento carbonático o sulfatado, caso de areniscas y conglomerados calcáreos; y rocas metamórficas carbonatadas, fundamentalmente mármoles; entre otros.

Algunos procesos específicos, entre los que destacan la meteorización por hidrólisis, vulcanismo, periglaciarismo y glaciarismo, pueden hacer que materiales muy diferentes a los anteriores originen fisonomías similares a las características de un paisaje kárstico. Corresponde a una convergencia de formas, y según cada caso suelen aludirse como: pseudokarst en rocas volcánicas (conductos lávicos), plutónicas (determinadas formas menores) o silíceas (cuarcitas karstificadas); g!aciokarst, cuando se producen en hielo glaciar; y termokarst o criokarst, en zonas de permafrost.

Respecto a los últimos términos citados, debe precisarse que muchos autores utilizan «glaciokarst» para referir un karst (s.s.) desarrollado sobre rocas solubles del lecho subglaciar y que, por tanto, presenta morfología mixta; ejemplo son los jous en Picos de Europa, depresiones mixtas por sobreexcavacián glaciar y disolución con participación de aguas fluvioglaciares. En estos casos, el sistema de conductos sobre el hielo lo aluden como “crio o termokarst”.

El conjunto de procesos que desarrollan modelados kársticos propiamente dichos, recibe el nombre de karstificación; es una meteorización mezcla de acciones químicas (disolución, hidratación, sustitución iónica y óxido-reducción) y físicas (transferencia de masa y difusión).

En sales (yeso, halita o anhidrita), el proceso es una simple disolución en medio acuoso, y tan sólo depende de la concentración (actividad) iónica en el agua y su variación con la temperatura.

Las rocas carbonatadas (calizas, dolomías y mármoles) tienen muy baja solubilidad intrínseca, por lo cual su karstificación encierra reacciones químicas y fenómenos físicos complejos en las interfases atmósfera-suelo-agua-roca.

De manera simplificada, el proceso tiene lugar en cuatro fases.

1) Disolución escasa en agua pura (bajos contenidos de anión bicarbonato), disociándose en anión carbonato y catión metálico. La tasa de disolución es alta pero muy limitada en el tiempo, generando formas superficiales con desarrollo rápido.

2) Formación de ácido carbónico disociado (anión bicarbonato + protón) en bajas proporciones, a partir de la oxidación del anión carbonato (pH < 8,5). La tasa de disolución es alta-media, dando lugar a formas mas incisivas también superficiales.

3) Intervención del dióxido de carbono atmosférico o edáfico, que está físicamente disuelto en el agua. Una pequeña proporción será hidratada y químicamente disuelta dando ácido carbónico disociado, y retroalimentando el proceso al formarse más ácido carbónico a partir de aniones carbonato procedentes de la roca; la disponibilidad del mismo (fuerte y agresivo) hace que esta fase. aun con tasas de disolución medias, sea la más importante en la karstificación superficial.

4) Fase con total interacción atmósfera-agua-roca. E1 desequilibrio entre el contenido en dióxido de carbono del aire y el agua, llega a suplirse disolviendo físicamente grandes cantidades de aquél (en función de su disponibilidad y la temperatura del agua). Así aparecen numerosas reacciones reversibles hasta llegar a un cierto equilibrio que puede ser alterado según: el flujo del agua. superficie de roca expuesta, variaciones del nivel freático. temperatura, etc. Las tasas de disolución disminuyen progresivamente, aunque la duración de esta etapa llega a generar karstificaciones importantes.

El conjunto de reacciones puede simplificarse para los carbonatos de las calizas y dolomías, respectivamente, del modo que sigue:

CaCO3 + CO2 + H2O ó 2 (HCO3)- + Ca2+

CaMg(CO3)2 + 2 CO2 + 2 H2O ó 4 (HCO3)- + Ca2- + Mg2-

Reacciones similares son las descritas para compuestos orgánicos (ácidos húmicos) que intervienen en la disolución de los carbonatos; esta vez favorecida por aumentos en la temperatura:

CaCO3 + 2R-COOH ó Ca(R-COOH)2 + H2O + CO2

Estas reacciones físico-químicas son tanto más efectivas cuanto mayor sea la agresividad y movilidad del agua: la primera depende del grado de disociación iónica, directamente relacionado con su disponibilidad en dióxido de carbono; la segunda está controlada por la red de circulación o flujo.

El progreso de la disolución hacia zonas subsuperficiales y profundas tiene lugar mediante percolación de aguas agresivas a través de discontinuidades, es decir, diaclasas, fracturas y planos de estratificación: al penetrar dichas aguas en el subsuelo, se alejan del ambiente atmosférico y edáfico que les proporciona CO2, a la vez que se cargan de carbonato; así pierden agresividad y aumenta la fase saturada con baja capacidad de disolución. Por ello, aún se discute cómo puede producirse la ampliación de esas discontinuidades llegando a formar conductos para la libre circulación hídrica subterránea.

Al proceso anterior sólo parece oponerse otro que, en principio, sería el responsable de la karstificación en zonas profundas; es la disolución por mezcla (mischungekorrosion): dos aguas saturadas generan al mezcíarse una fase no saturada, transformándose así en aguas agresivas con capacidad para ampliar los conductos subterráneos (Bögli, 1964, ref. 1980).

Debido al carácter reversible, a las reacciones de disolución pueden sucederle

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