geomorfologija krsa - predavanja

Predavanja iz kolegija

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA

Ak. god. 2009./2010.

Neven Bočić Geografski odsjek PMF-a

Napomene: Ovi materijali isključivo su namjenjeni studentima Geografskog odsjeka kao pomoć za pripremu ispita iz kolegija Geomorfologija i hidrografija krša. U ovim materijalima nisu obuhvaćeni svi sadržaji potrebni za pripremu ispita. Korištenje u druge svrhe nije dopušteno!

SAMO ZA INTERNU UPOTREBU!


Geografski odsjekPrirodoslovno –matematički fakultet

Neven BočićZavod za fizičku geografiju

1. Uvod u krš2. Uvjeti za nastanak i razvoj krša. Proces okršavanja3. Krška hidrografija4. Geomorfologija krša5. Tipovi krša6. Krš Hrvatske7. Značajnija krška područja svijeta8. Društveno-gospodarski značaj krških područja9. Zaštita krša

Sadržaj kolegija:


Pojam i rasprostranjenost krša


Krš je područje koje se odlikuje specifičnim geomorfološkim i hidrografskim značajkama.

Krški krajolik odlikuje se podzemnim hidrografskim sustavom te razvijenim podzemnim reljefnim oblicima – špiljama.

Krš se razvija na topljivim stijenama poput vapnenca, dolomita,mramora i gipsa.

Krš je teren koji obuhvaća hidrologiju i reljefne oblike proizašle iz kombinacije visoke topljivosti stijena i dobro razvijene sekundarne(pukotinske) poroznosti.


Geomorfološki aspekt – specifični površinski i podzemni reljefni oblici

Hidrogeološki aspekt – dominantna podzemna cirkulacija vode u kršu

Temeljni geoznanstveni aspekti istraživanja krša:

- ova dva pristupa temelje se na dva izražena svojstva krša (specifična morfologija i hidrografija) te su u razumijevanju i istraživanju krša isprepletena i nerazdvojna


Naziv i njegovo porijeklo

Karr/gar – (porijeklo: preindoeuropski jezici) kamen

Krš (hrv.)

Kras (slov.)

Karst (engl. njem.)

Carso (ital.)

U hrvatskoj znanstvenoj i stručnoj terminologiji prihvaćen je pojam “krš”.

U svjetskoj literaturi prihvaćen je međunarodni pojam “karst”.


Rasprostranjenost krša u svijetu

Područje Površina [km2] Površina karbonata [km2] Udio [%]

Svijet 133.448.089 16.721.876 12,5Ruska federacija 20.649.781 3.331.673 16,1Južna Amerika 17.792.882 370.809 2,1Afrika 30.001.574 2.773.252 9,2Sjeverna Amerika 22.229.293 4.076.077 18,3Istočna i jugoistočna Azija 15.638.629 1.688.219 10,8Bliski istok i središnja Azija 11.129.677 2.554.380 23,0Europa (bez Rusije) 6.125.842 1.334.864 21,8Australija i Novi Zeland 9.611.377 592.601 6,2


© SGGES, University of Auckland, New Zealand, 2008

Rasprostranjenost krša u svijetu

Važnost istraživanja krša


- poznavanje specifičnosti nastanka i razvoja krških fenomena

- istraživanje klimatskih i ekoloških promjena

- razumijevane funkcionalnih značajki krša

- pitanje vodoopskrbe iz krških vodonosnika te odvodnje

- zaštita okoliša (prvenstveno voda i tla) u kršu

- turistički potencijali krškog krajolika

- specifičnosti izgradnje, prostornog planiranja i održivog razvoja

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA (2)


Neven Bočić

Zavod za fizičku geografiju

Uvjeti za nastanak i razvoj krša. Proces okršavanja




- topljive stijene- pukotinska poroznost- voda (geomorfološki agens)

Temeljni uvjeti za razvoj krša:

Modifikatori: litologija, tektonika, reljef, klima, vegetacija,...


1. STIJENE

Krš se razvija na stijenama dobro topljivim u vodi

Najvažnije stijene krša:

▪ vapnenac, dolomit – karbonati▪ mramor – metamorfozirani vapnenci i dolomiti▪ evaporiti – gips i anhidrit (kalcijevi sulfati), sol (halit, silvit)▪ karbonatne breče i konglomerati

Za krš na prostoru Hrvatske značajni su vapnenci i dolomitite mjestimično karbonatne breče i konglomerati.


Topljivost pojedinih minerala


Karbonati – zauzimaju oko 10 % površine kopna, a u Hrvatskoj oko 50 % površine države


2. PUKOTINE

Poroznost – udio volumena šupljina u ukupnom volumenu stijena

Efektivna poroznost – udio volumena međusobno spojenih šupljina

Tipovi poroznosti:

▪ Primarna poroznost (matriks poroznost)▪ Sekundarna poroznost (pukotinska)▪ Tercijarna poroznost (kanalska)


Sekundarna i tercijarna poroznost – tzv. krška poroznost

Pukotinska poroznost:

- usmjerava djelovanje vode- čine ju različite tektonske i međuslojna pukotine- povećava se s vremenom


3. VODA - geomorfološki agens koji destrukcijski (prvenstveno kemijski)

djeluje na stijene na površini i u podzemlju (duž pukotina!)

CaCO + H O + CO Ca + 2HCO3 2 2 3↔ 2+ -

- kemijski proces otapanja kalcita prikazan je jednadžbom:

- ovaj kemijski proces nazivamo disolucija

- topljivost kalcita ovisi o parcijalnom tlaku atmosferskog

CO2

- proces pospješuje nastao pedogenetskim i biogenetskim procesima te različite anorganske i organske kiseline

CO2


- geomorfološki proces otapanja stijena u prirodi nazivamo korozija

- ukupnost procesa nastanka i razvoja krša nazivamo okršavanje

- osim korozije, okršavanje čine i ostali procesi, a ponajviše erozija i urušavanje

- klima modificira okršavanje utjecajem na temperaturu vode, nakoličinu padalina, na vegetaciju, udio ugljičnog dioksida,....

Krška denudacija – svi denudacijski procesi u kršu

- dovodi do snižavanja razine terena - tektonika i selektivna denudacija – raščlanjen reljef- istovremeno s površinskom denudacijom odvija se i u podzemlju

Intenzitet krške denudacije:

Najčešće vrijednosti prosječnog snižavanja terena su u rasponu: 30 mm/1000 god. (White, 2007) – 50 mm/1000 god. (Gams, 1998)

Brzina proširivanja špiljskih kanala može biti čak10 – 100 cm/1000 god. (Palmer, 2002)

Mjerenje krške denudacije:

Direktne metode (npr. vapnenačke tablete, korozijski mikrometar)Indirektne metode (npr. mjerenje tvrdoće vode i protoka)



Neven Bočić


Osnove krške hidrografije




- topljive stijene- pukotinska poroznost- voda (geomorfološki agens)

Temeljni uvjeti za razvoj krša:

Modifikatori: litologija, tektonika, reljef, klima, vegetacija,...

Krški sustav – “grey box”

Black box – poznati ulaz i izlaz, ali ne i veze

White box – poznati ulaz i izlaz i sve veze

I – Input (ulaz) u sustav

O – Output (izlaz) u sustav

T – Throughput (prolaz) kroz sustav



Otjecanje u kršu – uglavnom podzemno (puno padalina, suhi krajolik)

Hidrogeologija – proučava vode u podzemlju – hidrogeologija krša

Vodonosnik (aquifer, akvifer)- slobodni- zatvoreni- viseći

Barijere ili zaustave (aquifuge)- potpune- viseće

Aquiclude

Aquitard

Krški vodonosnici – nehomogeni i anizotropni


Hidrografske zone u podzemlju krša


ULAZ – INPUT (I) U KRŠKI SUSTAV

Autogeni - voda koja putem padalina padne na kršku površinu odmah se difuzno procjeđuje u podzemlje

Alogeni - voda se skuplja na površini susjednih nepropusnih područja te tako formiranim površinskim vodenim tokovima koncentrirano dotječe u krško područje


Autogeni - difuzni ulaz

Autogeni - voda koja putem padalina padne na kršku površinu odmah se difuzno procjeđuje u podzemlje

Geomorfološka posljedica – zatvorene krške udubine i snižavanje razine površine zbog korozije

Hidrografska posljedica – odsutnost vodenih tokova na površini


Alogeni - koncentrirani ulaz - ponori

Ponori:- sitasti- špiljski/jamski

Ponori:- stalni- sezonski- povremeni


Alogeni - voda se skuplja na površini susjednih nepropusnih područja te tako formiranim površinskim vodenim tokovima koncentriranodotječe u krško područje

Geomorfološka posljedica – ponorske doline, suhe doline, kanjoni

Hidrografska posljedica – vodeni tokovi kontaktnog krša, mogućnost poplava zbog smanjenog kapaciteta ponora


IZLAZ – OUTPUT (O) IZ KRŠKOG SUSTAVA

Izvori (vrela)VruljeEstaveleDifuzni izlaz

Izlazi:- stalni- sezonski- povremeni


Tipovi izvori:- silazni- preljevni- uzlazni


Izvori:- silazni- preljevni- uzlazni


Izvori:- silazni- preljevni- uzlazni

THROUGHPUT (T) - PROLAZ KROZ SUSTAV


Des. B. Vigna

Limit of the recharge

area

Limit of surface watershed

Impermeable rock

Carbonate rock

SpringSurface runoff

water

Direct infiltration water

- pukotinski- kanalski (krški provodnici)



Fissures (faults, fractures, bedding planes with more or less slow circulation, function as storage) Caves (relative fast circulation,

function as drains)

Different height of the water levels related to hydraulic pressure losses

Phreatic zoneDes. B. Vigna




Bahun, 1968)


Otjecanje u kršu


Hidrogeološka skica Slunjske zaravni (1 – potpune barijere,

2 – viseće barijere, 3- područja izgrađena od stijena

promjenjivih hidrogeoloških karakteristika, 4 - kvartarne

fluvijalne naslage, 5 – propusne okršene karbonatne

stijene, 6 – izohipse, e=200 m, 7 – izdvojeni vrhovi, 8 –

izvori, 9 – ponori, 10 – površinski vodeni tokovi, 11 – dio

toka rijeke Korane koji sezonski presušuje, 12 – utvrđene

veze podzemnih vodotoka, 13 – pretpostavljene veze

podzemnih vodotoka; 14 – pretpostavljeni smjer otjecanja

u podzemlju; 15 – utvrđena razvodnica, 16 – utvrđena

razvodnica, okvirno locirana, 17 – pretpostavljena

razvodnica, 18 – razvodnica porječja Korane i Une, 19 –

razvodnica porječja Korane i Gline, 20 – razvodnica porječja

Korane i Slunjčice, 21 – državna granica Hrvatske i BiH, 22

– granica istraživanog područja). Izvori: Polšak (1974),

Polšak i dr. (1976, 1981, 1987); Dešković (1984), Polšak i

Dešković (1985), Korolija i dr. (1979, 1981), Biondić i dr.

(1998) i vlastita istraživanja. Izrađeno na orohidrografskoj

podlozi mjerila 1 : 100000, listovi Slunj i Bihać.


Shema otjecanja u krškom području


Površinski vodotoci u kršu – alogeni vodotoci


Topografski i hidrogeološka razvodnica



Neven Bočić


Ponikve


PONIKVE - najkarakterističniji oblici u kršu- “dijagnostički” oblici krša (Ford & Williams, 2007)- postoje i područja krša bez ponikava

Hrv. – ponikva, vrtača, dolac, dolSlov. – vrtača, udornica (urušna ponikva)Srb. – vrtačaEng. (USA) – sinkhole, Eng. (UK) – doline (međunarodno prihvaćen termin)


PONIKVE → udubine u krškom reljefu koje su:

1. zatvorene

2. (sub)cirkularnog ocrta

→ funkcionalno – predstavljaju mjesta AUTOGENOG (difuznog) ulaza vode u krški sustav

→ veličina: od nekoliko metara do više stotina metara (max. 1 km)


MORFOLOGIJA PONIKAVA

Tlocrt ponikava

a≈b a>b a>>b

- kružne - elipsaste - izdužene



Presjek ponikava

h < 1/3 l l = 2-3 h

- tanjuraste - ljevkaste - cilindrične

h≈ l

- zdjelaste(bunaraste)



Asimetričnost presjeka ponikava

- razlika u litologiji - položaj slojeva - tektonika



Složenost ponikava:- jednostavne i složene


GENEZA PONIKAVA – tri osnovna procesa

KOROZIJA URUŠAVANJE SUFOZIJA

K

U S

Najpovoljnije za razvoj ponikava:

• topljive stijena,

• tektonski izlomljene,

• debelo uslojeni i masivni vapnenci,

• mali nagibi padina (<12°)


GENEZA PONIKAVA


GENEZA PONIKAVA – klasifikacija korozijskih ponikava

DRAWDOWN doline (“obične korozijske ili tzv. akceleracijske ponikve”



POINT RECHARGE doline “ponikve koncentriranog ulaza”



INCEPTION doline (“predodređene”)


GENEZA PONIKAVA


GENEZA PONIKAVA







Crveno jezero

- urušna ponikva- jama- kriptodepresija



Gustoća ponikava u hipsometrijskim razredima

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

200,0

150-2

00

200-2

50

250-3

00

300-3

50

350-4

00

400-4

50

450-5

00

500-5

50

550-6

00

600-6

50

650-7

00

Hipsometrijski razredi (m)

Gus

toća

pon

ikav

a (p

on./k

m2

Gustoća ponikava u razredima nagiba padina

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0-2 2-5 5-12 12-32 32-55 >55

Razredi nagiba padina (°)

Gus

toća

pon

ikav

a (p

on./k

m2)

Gustoća ponikava u razredima vertikalne raščlanjenosti

0

10

20

30

40

50

60

0-50 50-100 100-150 150-200 200-250 250-300

Razredi v ertikalne raščlanjenosti (m/km2)

Gus

toća

(pon

./km

2)

Gustoća ponikava po litostratigrafskim jedinicama

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

P 1T1 2T1 T2 2T3 J1 J2 J3;1,2 J3;2,3 K1 K2;1,2 K2;3 K,Pc E,Ol M2 Pl,Q

pon.

/km

2

Ponikve – odnos prema geološkoj građi i morfometrijskim pokazateljima



Neven Bočić


Uvale, polja i zaravni u kršu


UVALE

- zatvorene krške udubine veće od ponikava, a manje od zavala polja u kršu

- “zatvorene depresije srednje veličine” (closed depression features of intermediate size, White, W.B., 1988)

- među najslabije istraženim reljefnim oblicima u kršu

- podzemno odvodnjavanje!

- na dnu može biti manji vodeni tok

- prema Poljaku (1951) dva tipa: prave i ponikvaste

- možemo razlikovati tri osnovna tipa: prave, ponikvaste i fluviokrške (dolinaste)

- uvale: jednostavne i složene, uzdužne, poprečne i dijagonalne (struktura!)


ZAVALE POLJA U KRŠU, POLJA U KRŠU, KRŠKA POLJA- ovi pojmovi upotrebljavaju se u literaturi kao sinonimi

- velike zatvorene udubine u kršu ravnog dna (uglavnom akumulacijskog)

- sastoje se od zavale i polja u dnu zavale

- engl. Karst polje (Italija – campo, Francuska – plans, Kuba – hojos)



- prava polja (npr. Krbavsko) – podzemno otjecanje

- ostala polja izgledaju kao prava, ali imaju površinsko otjecanje (barem do susjednog polja (npr. polja gornje Krke)

- jednostavna i složena

- postanak poligenetski

- glavna uloga tektonike (neotektonika)– međugorske zavale, pull-apart strukture


Tipovi polja u kršu

1. Kontaktno polje

2. Strukturno polje

3. Polje u razini vodnog lica


- u dinarskom kršu oko 130 polja

- najveće Livanjsko i Ličko polje (> 400 km2)


ZARAVNI U KRŠU- velike zaravnjene površine na kršu (u makro planu)

- u mikro planu često vrlo raščlanjene (ponikve i kanjoni)

- postanak još nije potpuno razjašnjen (poligenetski je u svakom slučaju)

- mogu bit samostalne (velike), u zavalama polja ili kao izdignuti fragmenti

- mogu biti pokrivene, polupokrivene ili ogoljele

Glavne grupe teorija o

morfogenezi zaravni:

- erozijske

- abrazijske

- korozijske

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠANajvažnija istraživanja zaravni u kršu na prostoru Dinarida

Autor Godina Dominantni proces Starost zaravni Prostor istraživanja

Penck, A.* 1900. bočna riječna erozija donji tercijar-miocen Dinarski krš

Cvijić, J. * 1900. korozivno zaravnjavanje u razini temeljnice g.miocen-d.pliocen Dinarski krš

Davis, W. M. * 1901. erozivno-denudacijski procesi - Dinarski krš

Hranilović, H. 1901. fluvijalna erozija - „Drežnički pene-plain“

Pavičić, S. 1908. abrazija mlađi miocen Zaravan Ličkog Petrovog sela

Grund, A. * 1910. krška denudacija do razine vode temeljnice miocen Dinarski krš

Terzaghi, K. * 1913. korozija u inundacijskom nivou - Dinarski krš

Cvijić, J. 1921. abrazija/fluv.erozija pliocen (pont) Dinarski krš (oko Bihaćke zavale)

Milojević, B.Ž. 1923. fluvijalna erozija miocen/pliocen Sjeverno-dalmatinska zaravan(„Kistanjska zaravan“)

Krebs, N. * 1929. korozija/fluv.erozija donji pliocen Dinarski krš

Milojević, B. 1938. abrazija miocen Sjeverno-dalmatinska zaravan(dolina Cetine)

Roglić, J. 1951. rubna korozija gornji pliocen Unsko-koranska zaravan

Roglić, J. 1957. rubna korozija srednji/gornji pliocen Dinarski krš

Friganović, A.M. 1961. rubna korozija gornji pliocen Sjeverno-dalmatinska zaravan(Krka)

Baučić, I. 1967. rubna korozija (modificirano) srednji miocen-kraj tercijara Sjeverno-dalmatinska zaravan (Cetina)

Bahun, S. 1970. fluv.erozija/ korozija(zbog inundacija) pleistocen Ogulinsko-plaščanska zavala

Fritz, F. 1972. - stariji pleistocen Sjeverno-dalmatinska zaravan(Zrmanja)

Herak, M. 1986. geotektonski okvir - navlake - Dinarski krš

Bahun, S. 1990. abrazija krajem paleogena Dinarski krš

Bognar, A. 1992./94. padinski procesi(i korozija)

donji plioceng.eocen-d.neogen J. Velebit/V. Dinaridi

Bognar, A. 2006. tropsko arealno trošenje mezozoik Dinarski krš


- geneza zaravni – mirni tektonski okvir

- krška denudacija kroz duži period (u tercijaru)

- korozija u vertikalnom smjeru do razine vode temeljnice

- korozija – jedini arealni proces


Najveće zaravni u Hrvatskoj:

1. Karlovačka (Unsko-koranska) zaravan

2. Istarska zaravan (zapadnoistarska)

3. Sjevernodalmatinska zaravan

1.2.

3.



Neven Bočić


Fluviokrš – značajke i tipologija


FLUVIOKRŠ

- jedan od morfogenetskih tipova reljefa

- podrazumijeva kompleks geomorfoloških procesa: korozija, fluvijalna erozija, padinski procesi (Roglić, 1955, Gams i dr. 1981)

Reljefni oblici:

OPĆI:

- krški (npr. ponikve, uvale)

- fluviodenudacijski (npr. doline, jaruge)

SPECIFIČNI:

- fluviokrški


Arealni fluviokršna određenom području prisutni i fluvio-denudacijski procesi i korozija (Roglić, 1955, Gams, 1986, Komac, 2005)

• “dolomitski” podtip

- razvoj dolina i jaruga na dolomitu

• “kanjonski” podtip

- usijecanje efluentnih i influentnih tekućica u okršenom području






Kontaktni fluviokrš

linija kontakta odjeljuje krško od nekrškog područja tj. područja s prevladavajućom korozijom od područja s prevladavajućim fluviodenudacijskim procesima

linijski i mozaični podtipovi

izvorišni kontakt – output vode – izvori – izvorišni obluci

ponorski kontakt – input vode – ponori – ponorske doline (slijepe)

ponorske doline (Mihevc, 1991): - okršene doline- sufozijski kontakti oblici- ponorski strmci- slijepe doline (u užem smislu)- doline s proširenim dnom











Documents

geomorfologija krsa - predavanja