Ejemplos comparativos de cuevas kársticas
Las cuevas kársticas son producto de la naturaleza. A lo largo de la larga era geológica, se han formado diferentes tipos de cuevas debido a los diferentes entornos naturales de las formaciones rocosas carbonatadas. Tienen diferentes causas, formas y usos. Los primeros humanos utilizaron cuevas para establecerse. En muchas cuevas de mi país se han encontrado una gran cantidad de fósiles humanos antiguos y reliquias culturales de diferentes períodos. Las cuevas no sólo permitieron a los pueblos primitivos protegerse del viento y la lluvia y resistir el frío y el calor intensos. Más importante aún, obtuvieron una sensación de seguridad y pudieron resistir los ataques de las bestias. Cuando la gente descubrió y utilizó el fuego, las cuevas eran el mejor lugar para preservar. fuego. El sitio del "Hombre de Pekín" en Zhoukoudian, Beijing, es el sitio de viviendas en cuevas kársticas primitivas humanas más famoso del mundo. El paisaje de cuevas kársticas es el paisaje natural con mayor valor turístico y estético en los tiempos modernos. Actualmente, hay más de 1.000 cuevas abiertas al público en todo el mundo, incluidas unas 300 en China, que atraen a unos 30 millones de turistas cada año. Además, hay cuevas para que los exploradores exploren y estudien en profundidad. La cueva es también el mejor lugar para la generación y preservación de la cultura humana. La cultura rupestre es casi un tema independiente.
Por ello, muchos antropólogos, arqueólogos, geógrafos, biólogos, químicos, ambientalistas, climatólogos, historiadores, escritores, exploradores, expertos en turismo, etc. todos conceden gran importancia a la investigación, desarrollo y utilización de las cuevas. En las cuevas se pueden encontrar no solo fósiles humanos antiguos y sus reliquias culturales, sino también una gran cantidad de fósiles biológicos y nuevas razas biológicas, diversas cuevas y acumulaciones, y su estética y turismo.
Este es un lugar importante para estudiar la evolución humana, el entorno biológico y los cambios globales.
Debido a la gran cantidad de cuevas kársticas que hay en el mundo, es imposible contarlas. Por ejemplo, en la zona de Guilin se sabe que se han desarrollado más de 2.000 cuevas kársticas de cierta escala. (La gente puede entrar y la longitud es de más de 20 m), por lo que en el karst. En la comparación de cuevas, solo seleccionamos el Parque Nacional de las Cavernas de Carlsbad en Nuevo México, EE. UU., que tiene un trabajo geológico más detallado.
1. Parque Nacional de las Cavernas de Carlsbad
Según Arthur N. Palmer:
El Parque Nacional de las Cavernas de Carlsbad De Cave es una de las cuevas subterráneas más grandes de Estados Unidos. Estados Unidos y contiene la mayor variedad de depósitos químicos, especialmente Drip Rock.
(1) Antecedentes regionales
El Parque Nacional de las Cavernas de Carlsbad está ubicado en la esquina sureste de la Ciudad de Nuevo México, a lo largo del famoso acantilado sureste de Guadalupe, extendiéndose hacia el noreste, con una altitud de Comienza tu descenso desde el Parque Nacional de las Montañas de Guadalupe en Texas. El entorno regional de ambos parques es casi idéntico, cubierto por megaarrecifes del Pérmico y calizas con lechos de arrecifes posteriores. Se trata de una región de meseta profundamente cortada con una elevación promedio de 4000 a 6000 pies sobre el nivel del mar, con la árida cuenca de Delaware a 1000 pies más abajo.
Las Cavernas de Carlsbad es una de las cuevas más grandes del parque y cuenta con todos los elementos que debe tener cualquier cueva común y corriente. La cueva contiene grandes cámaras oscuras interconectadas, aberturas arqueadas que conducen a todas las direcciones de la cueva, intercaladas con coloridas estalactitas y estalagmitas, y cámaras de considerable longitud y profundidad. La cámara más grande de la cueva y la más grande del mundo se llama Gran Sala y cubre 14 acres. El llamado "pozo sin fondo" tiene una profundidad máxima de 370 pies. En el pasado, los geólogos consideraban la cueva como uno de los mejores ejemplos de cuevas de piedra caliza ordinarias. Sin embargo, sorprendentemente, la geología y los orígenes de las Cavernas de Carlsbad son muy diferentes de la mayoría de las otras cuevas.
Las Montañas de Guadalupe estuvieron habitadas ya hace 12.000 años, pero los indios nunca desarrollaron la Cueva de Carlsbad, principalmente porque la entrada al pasaje de la cueva es muy empinada. No fue hasta finales del siglo XIX que los vaqueros locales se familiarizaron con la entrada, ya que una gran cantidad de murciélagos salían a alimentarse por la noche antes de regresar a la cueva al amanecer. Estos útiles bichos son cientos de murciélagos mexicanos de cola libre. Habitan un área llamada Bat Cave dentro de las Cavernas de Carlsbad (cerrada a los visitantes). Cada noche, estas colonias de murciélagos comen más de una tonelada de insectos.
En 1883, Rolh Sublett, de 12 años, fue introducido en la cueva con una cuerda por su padre. Esta fue la primera vez que alguien entró en la cueva, pero sólo vio lo que el sol podía alcanzar. .
Un joven minero de fertilizantes llamado Jim White quedó fascinado por los vastos y empinados pasajes subterráneos que conducían desde la Baticueva a lo desconocido. Con la ayuda de White, Wil-lis T. Lee, del Servicio Geológico de Estados Unidos, dirigió una expedición del USGS a la cueva durante seis meses de investigación y mapeo. Después de que se confirmaron el tamaño y la belleza de la cueva, el presidente Coolidge aprobó una legislación en 1923 para establecer el Monumento Nacional de las Cavernas de Carlsbad y el Parque Nacional de las Cavernas de Carlsbad en 1930.
(2) Características geológicas
1) Formación de cuevas: la cueva de Carlsbad se diferencia de otras cuevas formadas por ácido carbónico superficial. Se forma principalmente por la erosión del ácido sulfúrico formado por oxidación. azufre. El ácido sulfúrico es poco común en las aguas subterráneas, pero hay algunas excepciones, como cuando el gas de sulfuro de hidrógeno se escapa de fuentes profundas o cuando el sulfuro de hierro (como la pirita) se erosiona. La evidencia más reciente sugiere que las Cavernas de Carlsbad se formaron cuando el sulfuro de hidrógeno en las profundidades de la superficie reaccionó con el oxígeno en la superficie o cerca de ella para formar ácido sulfúrico, que es altamente soluble en piedra caliza. Las reacciones químicas son las siguientes:
Formas geológicas típicas de China y comparación global
2) Lecho rocoso y estructuras geológicas: las características específicas del fondo geológico aquí son similares a las de Guadero, Texas El área que rodea el Parque Nacional Pusan es similar, por lo que se describe brevemente aquí. El Parque Nacional de las Cavernas de Carlsbad contiene tres formaciones rocosas con diferentes litologías que ocurren simultáneamente. La escarpa de Guadalupe se formó por una barrera de coral desnuda que se formó alrededor de la cuenca de Delaware durante el Pérmico. Conocido como la Piedra Caliza Capitán, este arrecife contiene esqueletos fosilizados de gusanos de musgo, esponjas y algas en una matriz sin capas, así como piedra caliza de textura fina. Al noreste del arrecife se encuentra la piedra caliza Back River (Formación Artesia), que tiene una estructura claramente estratificada. Las rocas contienen grandes cantidades de tiza erosionada de la tierra cercana y yeso formado en áreas donde se interrumpió la circulación del agua. Al sureste, el Margen de Arrecife Capitán es una falda aluvial compuesta por clastos de arrecife intercalados con calizas contemporáneas con otras unidades rocosas depositadas en las aguas profundas de la Cuenca de Delaware, recubiertas por el yeso del sustrato de Castilla del Pérmico y sales evaporadas. La Figura 3-68 muestra las fases sedimentarias del lecho rocoso en el área de Carlsbad.
El levantamiento de la corteza terrestre durante las eras Mesozoica y Cenozoica erosionó gran parte del yeso mediante disolución. Ahora, todo lo que queda en el levantamiento son bolsas de piedra caliza resistente, que tenía esencialmente la misma estructura geológica cuando se depositó en el mar interior hace entre 200 y 250 millones de años. Junto con el levantamiento de la corteza, también se produjo una inclinación hacia el sureste y un plegamiento extenso. Las fallas que han experimentado desplazamientos de cientos de pies se encuentran dispersas por todo el parque, especialmente a lo largo de los márgenes de arrecifes y cuencas. Las fallas normales en el lado oeste de las Montañas de Guadalupe (fuera del parque) producen miles de pies de desplazamiento. Hay dos conjuntos distintos de juntas cerca de las Cavernas de Carlsbad: juntas paralelas al frente del arrecife y juntas perpendiculares al frente del arrecife. Muchas de las principales juntas paralelas al frente del arrecife están llenas de sedimentos de aguas poco profundas de origen terrestre. Estos sedimentos se encuentran en la piedra caliza como vetas clásticas de arenisca y limolita.
Figura 3-68 Corte transversal geológico de la Escarpa de Guadalupe, que muestra la ubicación de las Cavernas de Carlsbad
(3) Forma de relieve de las cuevas
Principales formas de relieve formadas por disolución Por supuesto, los accidentes geográficos deben incluir accidentes geográficos kársticos. Las áreas kársticas típicas consisten en muchas fisuras por corrosión, hoyos y depresiones en forma de embudo llamadas sumideros, donde el agua superficial se acumula y fluye bajo tierra. Las cuevas son el resultado de la erosión del agua subterránea. En el clima semiárido de las Montañas de Guadalupe, el karst es en gran medida invisible y, aunque hay muchas cuevas en la zona, no son verdaderos karst. Los paisajes kársticos están más desarrollados en zonas húmedas, como el Parque Nacional Mammoth Cave en Kentucky.
La mayoría de las cuevas están compuestas por largos pasajes formados por la disolución de ríos subterráneos.
En estas cuevas, especialmente en las muchas que todavía se están formando hoy en día, es fácil encontrar puntos clave para la recarga de aguas subterráneas y manantiales para la descarga de aguas subterráneas. Por el contrario, las Cavernas de Carlsbad y la mayoría de las cuevas de las Montañas de Guadalupe están formadas por enormes cavernas interconectadas con contornos muy irregulares. Casi todas las cuevas están ahora inactivas después de haber sido abandonadas por el agua. Dado que las pistas sobre las fuentes de agua originales, los patrones de flujo y los manantiales son casi inexistentes, los intentos de describir la génesis de las Cavernas de Carlsbad en términos de la circulación ordinaria del agua subterránea y las reacciones del ácido carbónico no logran explicar las características de estos complejos de cuevas.
Las Cavernas de Carlsbad están ubicadas principalmente en el área del arrecife, pero también se extienden hacia el lecho de roca adyacente del arrecife posterior (al noroeste de la cueva) y la pila de escombros del arrecife anterior (en el extremo sur de la cámara grande). . Sin embargo, a pesar de la gran variación en los tipos de rocas, las formas y características de las cuevas son bastante consistentes. Las cámaras principales de la cueva son espaciosas y arqueadas, con una disposición de canales de fisuras lineales controlados por importantes juntas en la piedra caliza de Capitán. En algunos lugares, complejos techos cavernosos se alinean en los bordes de las cavernas, donde los poros originales de la piedra caliza se han disuelto y expandido para formar un laberinto de agujeros interconectados como el queso suizo. Bonny Park es uno de los mejores ejemplos de ello. Estas cavidades, grietas y superficies esponjosas son el resultado de la disolución de la zona subacuática (debajo del nivel freático). Las características de disolución de la filtración están limitadas por algunos pequeños barrancos y pozos de disolución.
Algunos de los pasillos y pasajes más grandes se concentran debajo de la entrada a tres profundidades diferentes: -160 pies (Cueva de los Murciélagos); -660 pies (Gran Salón y Salón del Almuerzo); -740 pies (Cueva Inferior); , El Palacio del Rey y algunos salones adyacentes. Estos niveles no están controlados por diferencias en el tipo de roca y diferentes planos pueden representar diferentes etapas del desarrollo de la cueva. Varios lagos pequeños salpican el nivel más bajo de la cueva, con Cloud Lake en su punto más bajo a 1037 pies debajo de la entrada de la cueva. Estos lagos son sólo sitios de almacenamiento para zonas vadosas y no representan niveles de agua subterránea. En muchos lugares, la forma original de la cueva ha sido alterada por el colapso de la roca del techo. El iceberg gigante es el trozo de roca colapsado más grande. Algunos bloques de roca rezuman travertino, lo que sugiere que el colapso ocurrió en una etapa tardía del desarrollo de la cueva; sin embargo, el techo de la cueva parece ser sólido; Hasta donde sabemos, no se han derrumbado grandes trozos de roca durante el desarrollo de la cueva.
Los sedimentos de las Cavernas de Carlsbad son extensos y diversos. El más fascinante es el travertino compuesto, que se forma por la deposición de carbonato de calcio después de que el dióxido de carbono del agua subterránea se libera al aire de la cueva. Las tasas de crecimiento de estos travertinos varían ampliamente, pero la tasa máxima de crecimiento del travertino en cuevas es de aproximadamente 1 cm cada 100 años. En comparación con Mammoth Cave y Wind Cave, Carlsbad Caverns tiene más estalactitas, estalagmitas y rocas rizadas. Algunas de estas estalagmitas pueden crecer hasta 60 pies de altura.
Protuberancias con forma de uva, parecidas a cúmulos, conocidas como estructuras de palomitas de maíz de cueva, se depositan en pequeños agujeros en la roca por donde el agua se filtra hacia afuera. Estos depósitos pueden haberse formado en otros depósitos de cuevas de la misma manera. Están especialmente desarrollados donde la brisa y las corrientes de aire seco a través de las cuevas traen agua capilar desde las rocas húmedas. En el lado de barlovento, las estructuras de la cueva, parecidas a palomitas de maíz, unidas a estalactitas y estalagmitas parecen más complejas y variadas. Sin embargo, las corrientes de aire cálido y húmedo de las profundidades del lago de la cueva hacen que el agua que gotea se condense en la fría superficie de la roca. El lado de barlovento de los sedimentos de las cuevas en estos lugares está parcialmente disuelto, por lo que sólo se forman estructuras en forma de palomitas de maíz en el lado de sotavento.
Cuando el agua gotea lentamente en un recipiente poco profundo que contiene material de grano fino, como arena, la arena se recubre con una capa de carbonato de calcio. Si hay suficiente perturbación, estos granos de arena no se unirán al suelo, formando cuentas redondas de cueva. Las cuentas de cueva más grandes de las Cavernas de Carlsbad tienen más de 1 pulgada de diámetro.
Ciertos sedimentos de cuevas se acumulan o se depositan en áreas inundadas, incluidos cristales de calcita en forma de dientes de perro, depósitos de piedra caliza depositados en los bordes de los pozos de agua (llamados "blebstones") y revestimientos esféricos, papilares y con forma de nube. (el origen del nombre "Cloud Lake"). El origen del nombre "Lago de las Nubes").
La mayoría de los grandes depósitos de cuevas ya no están desarrollados y se están secando gradualmente. La existencia de grandes depósitos de cuevas indica que el clima en el pasado debe haber sido así. relativamente húmedo, posiblemente durante el período lluvioso del Pleistoceno.
Recientemente, se descubrió que grandes cantidades de humedad estaban expulsadas de la cueva en forma de vapor de agua, por lo que se instaló una esclusa de aire en el ascensor de la cueva para evitar que la cueva se seque a un ritmo acelerado.
(4) Sedimentos de la cueva de Carlsbad
Una variedad de acumulaciones físicas y químicas proporcionan evidencia de la formación de la cueva de Carlsbad. El más famoso de ellos es la enorme masa de yeso depositada horizontalmente en el centro de la cueva. Estos depósitos de yeso, que tenían hasta 20 pies de espesor, se disolvieron parcialmente y sólo los trozos separados de yeso sobreviven hasta el día de hoy. El agua que goteaba del techo de la cueva disolvió el yeso verticalmente, formando "agujeros" en muchos lugares (Figura 3-69).
Gran parte del yeso depositado en el suelo de la cueva provino del agua de mar rica en sulfatos que alguna vez llenó toda la cueva; sin embargo, en algunos lugares, el revestimiento de piedra caliza de varios pies de profundidad en realidad ha sido reemplazado por yeso; Análisis recientes del yeso han demostrado que contiene cantidades significativas del isótopo de azufre 32S, lo que sugiere que el sitio puede haber sido influenciado por organismos primitivos. El yeso no procede de la Formación Castellana, al menos no directamente, porque la Formación Castellana no es rica en 32S.
La presencia de pirofilita, un mineral arcilloso cubierto por caolinita, proporciona más pistas sobre el origen de las Cavernas de Carlsbad. La halloysita se forma mediante la transformación de otros minerales arcillosos en ambientes ácidos y ricos en sulfatos, mientras que la caolinita (también un mineral arcilloso) es un residuo insoluble típico de la disolución de la piedra caliza. La aparición simultánea de yeso y caolinita sugiere que el ácido sulfúrico jugó un papel más importante que el ácido carbónico en la formación de las Cavernas de Carlsbad. La pirita, que abunda en la piedra caliza del arrecife posterior, se oxida para formar ácido sulfúrico pero, salvo unos pocos casos aislados, no existe relación entre los tipos de cuevas y la distribución de la pirita; El azufre oxidado en las salmueras de los yacimientos petrolíferos es una fuente más probable de ácido sulfúrico. El gas sulfuro de hidrógeno (H2S) se produce en las formaciones ricas en petróleo de la cuenca de Delaware. El sulfuro de hidrógeno se oxida primero para formar azufre y agua, y luego el azufre se oxida aún más para formar ácido sulfúrico. Se han encontrado residuos de azufre puro en Carlsbad y otras cuevas cercanas; esto apoya firmemente la idea de que el sulfuro de hidrógeno jugó un papel en el origen de la cueva. También podría explicarse la falta de conexión entre la forma en que evolucionó la cueva y los patrones habituales de flujo del agua subterránea. Estos tres niveles en la cueva probablemente representan la altura promedio del nivel freático en diferentes momentos, ya que la tasa máxima de oxidación del sulfuro está en o por encima del nivel freático, pero disminuye ligeramente en la zona sumergida. La capa de yeso está cubierta por tiza, que es principalmente un mineral insoluble que queda cuando la piedra caliza se disuelve. Durante la formación de la cueva, también se trajeron de la superficie algunos guijarros calcáreos redondeados y escasos, pero eran sólo un puñado y tuvieron poco efecto sobre el origen de la cueva.
Figura 3-69 Cueva Karst de Carlsbad
2. Comparación de la Cueva Karst
Cueva Shihua en el Geoparque Global Fangshan, Beijing, China y el mundo natural de EE. UU. Comparación del patrimonio de las cavernas de Carlsbad. La cueva Shihua se formó en la toba del Ordovícico y desarrolló siete capas de cuevas horizontales, que concentraban casi todos los tipos y formas de sedimentos químicos de cuevas kársticas. La cercana cueva del Hombre de Pekín de Zhoukoudian es la cueva kárstica más famosa del mundo que contiene fósiles humanos antiguos. La Caverna de Carlsbad es una cueva horizontal de tres niveles desarrollada en piedra caliza del Pérmico, que también contiene una gran cantidad de depósitos químicos coloridos. También quedan antiguos murales indios en cuevas cercanas (Figura 3-70).
Figura 3-70 Pinturas en la cueva