Verkarstung in Kefalonien | Γεωπάρκο Κεφαλονιάς

Καρστικοποίηση

Kefalonia ist die größte Insel im Ionischen Meer und präsentiert eine Vielzahl von Geoformen, die in direktem Zusammenhang mit seinen lithologischen und tektonischen Merkmalen stehen. Der Hauptteil der Insel besteht aus Felsformationen der Pre Apoulia-Zone, und ein Teil davon ist von Felsen der äußeren ionischen Zone bedeckt. Kalksteine dominieren die Insel, insbesondere im Gebiet von Sami, das hauptsächlich durch Kalksteine gekennzeichnet ist, die während der Mesozoikumzeit abgelagert wurden (251-65 My).

Kalksteine sind Sedimentgesteine, die mehr als 1/4 der Erdoberfläche bedecken; ihre Hauptkomponente ist Calciumcarbonat (CaCO3), das leicht mit Wasser reagiert. Es ist hauptsächlich Meeressediment, das in früheren geologischen Zeiten durch kontinuierliche langsame und stetige Fällung von Schalen verschiedener Organismen gebildet wurde, die in den Erdmeeren aus Calciumcarbonat lebten. Diese Sedimente waren stärker mit Calciumcarbonat (CaCO3) angereichert, das im Meerwasser enthalten ist, und durch ihre kontinuierliche Ablagerung bilden sie Schichten unterschiedlicher Dicke, abhängig von den in jedem Gebiet vorherrschenden Bedingungen. Aufgrund einer Reihe von physikalisch-chemischen Phänomenen, die als Diagenese bekannt sind, verfestigt sich dieses Meeressediment langsam und verwandelt sich schließlich in festen Kalkstein.

Aufgrund der Bewegungen der Platten, aus denen die Erdkruste besteht, wurde die Orogenese eingeleitet und als Ergebnis bilden Kalksteine, die am Boden der Meere gebildet wurden, ganze Berge und bilden einen großen Prozentsatz des Landes. Das anfängliche Sediment, das verdichtet worden war, bricht und reißt unter dem Einfluss großer tektischer Kräfte. Wasser fließt durch diese Risse (diese Risse können Brüche und Verwerfungen sein, die je nach Wirkung der Kraft entstehen) und schafft karstische Phänomene und Formen (der Name Karst kommt aus dem Gebiet von Carso Slowenien östlich von Triest, wo das Phänomen zuerst beobachtet und untersucht wurde), die letztendlich für die Bildung der meisten Höhlen verantwortlich sind. Der Begriff Karst bedeutete ursprünglich ein Steinfeld, aber heute wurde er aufgrund der Wasserauflösungskraft von frei löslichen Gesteinen konzeptionell auf jedes geomorphologische Merkmal, entweder oberflächlich oder unterirdisch, erweitert. Die unterirdische Entwässerung ist das Hauptmerkmal dieser Gebiete. Selbst Gebiete, die starke Regenfälle erhalten, werden aufgrund des Wassers in den Felsen (Infiltration) von der Vegetation befreit.

Das Verhältnis von reinem Wasser zu Calciumcarbonat muss 75.000: 1 betragen, um sich aufzulösen. Wenn Regenwasser jedoch auf den Boden fällt, wird es mit Kohlendioxid (CO2) angereichert, das entweder aus der Atmosphäre oder aus der Zersetzung und Atmung von Pflanzen stammt. Kohlensäure ist eine schwache Säure, die aus der Reaktion von in Wasser (H2CO3) gelöstem Kohlendioxid CO2 + H2O ↔ H2CO3 gebildet wird und die als schwache Säure wirkt, die die Karbonatgesteine (karstkorrosion) auflöst. Wenn das Wasser also mit Kohlensäure angereichert ist, wird während der Reaktion H2CO3 + CaCO3↔Ca (HCO3)2 der Kalkstein (Calciumcarbonat) in saures Calciumbicarbonat umgewandelt. Die Reaktion verlagert sich entweder im Falle von überschüssigem CO² auf die Produkte oder bei einem Mangel auf die Reaktanten, in diesem Fall haben wir je nach Fall eine Auflösung oder Fällung von CaCO3.

Im Laufe der Zeit fließt Wasser in die Risse (Frakturen und Verwerfungen) des Gesteins, erweitert sie und bildet so eine eigenartige Landschaft auf der Oberfläche mit Geommen wie Karrens, karstischen Seen, Quellen, Dolinen, Poljes und einem komplexen System von unterirdischen Hohlräumen und Leitungen innerhalb der Masse von Kalkstein, die durch den Begriff Karst gekennzeichnet ist. Der kontinuierliche Wasserfluss ist notwendig, um die Auflösung fortzusetzen. Die Geschwindigkeit dieser Reaktionen hängt von der Menge und Qualität des Wassers (Salzkonzentration, gesamtes gelöstes Kohlendioxid und pH-Wert), der Temperatur, dem Druck und schließlich der Reinheit des Kalksteins ab. Die bekanntesten unterirdischen Karstformen sind Hohlräume mit einer unregelmäßigen Anordnung wie Höhlen, Abgründe und das Phänomen wird Karstifikation genannt. Eine Höhle ist definiert als jede unterirdische Höhle, in die ein Mensch passen kann.

Insbesondere im Gebiet von Sami treten zahlreiche karstische Phänomene aufgrund der kombinierten Wirkung von Lithologie (Limsteinen), tektonischen Aktivität (Frakturen und Verwerfungen), klimatischen Bedingungen sowie Erosions- und Ablagerungsprozessen auf. Es wurden etwa 17 Stätten von Höhlen und Karstseen aufgezeichnet, die sich in den Kalksteinen der Pre Apoulia-Zone gebildet haben, die sich im Mesozoikum (251-65 My) und hauptsächlich während der Kreidezeit und des Paläozäns abgelagert haben.

Karstifizierungsprozess auf der Insel Kefalonia

Die geologischen Bedingungen auf der Insel begünstigten die Bildung einer Vielzahl von unterirdischen und terrestrischen karstischen Formationen, insbesondere im Gebiet von Sami, da es sich in der östlichen Küstenzone der Insel befindet. Es befindet sich in der Nähe des ionischen Schubs, entlang dem während des unteren Pliozäns (5.3-3.6My) seine Ausbreitung auf der autochthonen Pre Apoulia-Zone stattfand. Dieses Ereignis ist das wichtigste tektonische Ereignis auf der Insel Kefalonia.

Daher hängt der hohe Grad der Karstifizierung, der in diesem Gebiet beobachtet wird, von den Kalksteinen ab, die aufgrund ihrer Lage stark tektonisiert erscheinen, wo in Kombination mit Regenwasser, das durch die Risse (Brechen und Verwerfungen) fließt, und dem gelösten CO2 die Auflösung von Calciumcarbonat die Bildung von karstischen Formationen wie Höhlen (Drogarati), Dolines (Agioi Theodoroi, Chiridoni, Sotira, Zervati), Schlaglochhöhlen (AgiosEleousa, Agalaki), Cenoten (Melissani, Fytidi, Agioi Pantes, Vrouspa, Agalaki, Xerovrouspa, Liarou Höhle, Angelatou Hole, Papa's Höhle, Lakuditsa), unterirdischen Flüssen und kartischen Seen (Karavomylos, Abythos) führt. Die meisten von ihnen sind Geosites des Geoparks.

Das Phänomen, das mehrere Forscher engagiert hat, ist die Tatsache, dass die karstischen Formationen, die sich im Gebiet von Sami knapp über oder unter dem Meeresspiegel entwickeln, über ein karstisches System von Leitungen aus fließendem Wasser (karstisches hydrologisches Netzwerk) miteinander kommunizieren, wo Brackwasser aus dem Inneren in die Küstenzone von Karavomylos fließt. Das beeindruckendste Ereignis ist jedoch die Verbindung der karstischen hydrologischen Achse Argostoli-Sami (Argostoli Sinkholes - Karavomylos-Gebiet). Genauer gesagt, in den Sinklöchern von Argostoli fließt Meerwasser zu, es kommt in Kontakt mit den in karstischen Leitungen ausfließendem Wasser und mischt sich mit Süßwasser, das aus höheren Schichten und speziell aus Kalksteinen des Berges Aenos stammt. Infolgedessen vermischt sich Süßwasser mit Meerwasser und sprudelt als Brackwasser in höheren Höhen über dem Meeresspiegel, 15 km östlich, im weiteren Bereich der Küstenzone von Karavomilos.

Es gibt drei mögliche Faktoren, die gleichzeitig wirken und das Phänomen erklären. Der erste Faktor ist die Energie der ägäisch-Adritischen Meeresströmung, die zur Bildung eines höheren Meeresspiegels in den Dolinen von Argostoli um 2-30 cm im Verhältnis zum Gebiet von Karavomylos führt. Der zweite und wichtigste Faktor ist der Dichteunterschied zwischen dem Meerwasser, das in das Dolinenloch fließt (1.258 kg / dm3 bei 25οC) und Brackwasser, das aus den Quellen fließt (1.0002 kg / dm3 bei 15οC). Der dritte Faktor ist die Existenz tiefer karsttischer Leitungen, wie z.B. Siphons, die unter Wasser arbeiten und zusätzlich zur Wirkung der Wirkung der ägäisch-Adritischen Meeresströmung zur Entstehung des Phänomens beitragen.

Ähnliche karstische Phänomene wurden auch an anderen Orten auf der ganzen Welt beobachtet, dennoch kann der hydrogeologische Mechanismus, der das kartische System der Kephalonia-Dolinenlöcher steuert, nirgendwo anders gefunden werden, daher kann dieses Phänomen definitiv als eines der spektakulärsten und interessantesten hydrogeologischen Phänomene der Welt angesehen werden, dass Geowissenschaftler seit etwa 150 Jahren beschäftigt. Diese Daten sind 1) der stetige Zufluss von Meerwasser in den Dolinen, die die gesamte Insel durchquert, und Abflüsse als Brackwasser auf der gegenüberliegenden Seite der Insel an den Quellen von Karavomilos, 2) der signifikante Fluss von Meerwasser in den Dolinenlöchern, der bis zu 3 m / Sekunde gemessen wurde, und 3) die Fluktuation der Sauggeschwindigkeit, abhängig von der Menge der atmosphärischen Niederschläge.

Die ersten Schlussfolgerungen über den karitischen Komplex der Sinklöcher der Argostoli - Sami-Region kamen 1963, nachdem die Österreicher Zötl und Maurin Pigment (160 Kgr Uranin, chemischer Detektor) in die Dolinenlöcher des Argostoli-Gebiets eingeführt hatten und ihre Kommunikation mit den Quellen des Sami-Gebiets nach fünfzehn Tagen beobachteten. Der Abstand zwischen den Sinkholes und den Federn in einer geraden Linie beträgt 15 km.

Es wurden viele Hypothesen aufgestellt, um dieses Phänomen durch verschiedene Mechanismen zu erklären. Die häufigste davon ist die Theorie der Meeresgezeiten und starken Winde, die verwendet wurden, um ähnliche Phänomene zu erklären, aber aufgrund des ununterbrochenen Wasserzuflusses nicht auf die Insel angewendet werden können. Es ist daher nicht möglich, die Ursache des Phänomens bei periodischen Überschwemmungen oder Winden zu interpretieren, da sie keine konstante Kraft und Richtung liefern.

Laut Studien, die zu dem Phänomen durchgeführt wurden, scheinen die folgenden Faktoren dazu beizutragen:

Der Meeresspiegel an der Seite der Dolinen ist höher als die Abflussquellen im Gebiet von Sami. Diese Tatsache ist auf die Energie des ägäisch-adritischen Stroms zurückzuführen und ist die ursprüngliche Ursache des Phänomens. Es sollte beachtet werden, dass das Phänomen des Höhenunterschieds im Meeresspiegel nicht immer gilt, sondern für ein paar Stunden des Tages unterbrochen wird. Während die beschriebene hydraulische Steigung eine Ursache für den Strömungseffekt ist, ist sie dennoch nicht der einzige Grund, da sich der Fluss auch dann fortsetzt, wenn der Höhenunterschied Null ist. Es wurde auch beobachtet, dass der Grundwasserspiegel in Sinkholes von Argostoli bei -1,70 m im Verhältnis zum Meeresspiegel liegt, während auf der gegenüberliegenden Seite in der Nähe der Quellen von Karavomilos der Grundwasserspiegel bei -0,73 m liegt. Dies bedeutet, dass es sich einen Meter höher befindet (Existenz einer piezometrischen Steigung gegenüber dem Grundwasserfluss).
Folglich wäre die Bewegung des Wassers von den Sinkholes von Argostoli zu den Quellen von Karavomilos völlig außergewöhnlich, wenn es keinen Unterschied in der Dichte des Grundwassers gäbe. Daher dringt Meerwasser (höhere Dichte) durch die Sinklöcher ein, kommt in Kontakt und vermischt sich mit dem Süßwasser, das aus dem Eindringen von Regenwasser in die Karbonatgesteine des Mount Aenos stammt. Dann spaltet sich dieses Wasser, das durch das karstische Netzwerk der Kalksteinfelsen von Aenos gefiltert wird, als Brackwasser auf der anderen Seite der Insel, in der Küstenzone von Karavomilos. Der Grundwasserfluss kann schematisch mit kommunizierenden Gefäßen simuliert werden, die Wasser mit zwei verschiedenen Dichten enthalten, da das hydrostatische Gleichgewicht das Wasser zwingt, sich mit der niedrigsten Dichte zur Seite zu bewegen.
Auch in der Existenz eines karitischen unterirdischen Leitungsnetzes. Der unterirdische Fluss wird durch eine durchlässige, karstische Leitung und hauptsächlich durch eine große Leitung (A-A1) realisiert, die die Westseite der Insel (Argostoli-Gebiet) mit dem Osten (Sami-Gebiet) verbindet. Die Hydrographen, die in allen Höhlen von Sami durchgeführt wurden, gaben Hauptachsen mit der Richtung N-S, die sehr nahe an der Richtung der Dolinen liegt, die NE-SW sind. Von diesem Leitungsnetz aus werden jedoch nur Teile davon gewartet. Die Ursache für die Zerstörung dieser karstischen Leitung geschah aufgrund der zahlreichen Fehler, die auf der Insel mit hauptsächlich N-S-Ausrichtung existieren. Diese Tatsache erklärt die vierzehntägige Verzögerung des Pigments von Argostoli nach Sami sowie den kleinen negativen Höhenunterschied der Dolinen im Vergleich zu den Federn. Die Schaffung dieses Karstkanals kam ursprünglich aus der Senkung des Meeresspiegels während des Messinian (vor 7 Millionen Jahren), was die Entwicklung des küstennahen Karstkanalnetzes im Gebiet von Argostoli ermöglichte. Dann, als ein Anstieg des Meeresspiegels geschah, wurde dieses Netzwerk zu einem U-Boot und anschließend zu einem neuen Rückzug während der letzten Eiszeit, die vor 18.000 Jahren begann.
Schließlich wurde aufgrund dieser Leitung das Regenwasser aus dem Gebiet von Argostoli nach Osten transportiert. "Jetzt, da sich die gesamte Leitung oder Teile davon unter dem Meeresspiegel befindet, wurde der hydrostatische Druck ausgeglichen, so dass der Fluss hätte aufhören sollen." Dennoch wird die östliche Seite der Insel weiterhin über das östliche Karstnetz und durch ein zusätzliches Leitungsnetz versorgt, das aufgrund des Eindringens von Regenwasser in das Gebiet von Aenos entstanden ist. Folglich steigt die Strömungsgeschwindigkeit, wenn sich diese beiden Leitungsnetze treffen, während der Zeiten starker Regenfälle an, was zu dem Phänomen der Absaugung führt, die die Aspiration von Meerwasser in Argostoli mit hohen Geschwindigkeiten aktiviert (Bernoulli-Theorie).