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 odsjek Prirodoslovno –matematički fakultet

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA

Neven Bočić Zavod za fizičku geografiju

GEOMORFOLOGIJA GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA HIDROGRAFIJA KRŠA

Sadržaj kolegija: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Uvod u krš Uvjeti za nastanak nastanak i razvoj krša. krša. Proces okršavanja okršavanja Krška hidrografija Geomorfologija krša Tipovi krša Krš Hrvats Hrvatske ke Značajnija krška područ ja svijeta Društveno-gospodarski značaj krških podru č ja Zaštita krša





Sadržaj kolegija: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Uvod u krš Uvjeti za nastanak nastanak i razvoj krša. krša. Proces okršavanja okršavanja Krška hidrografija Geomorfologija krša Tipovi krša Krš Hrvats Hrvatske ke Značajnija krška područ ja svijeta Društveno-gospodarski značaj krških podru č ja Zaštita krša


Pojam i rasprostranjenost krša Krš je područ je koje se odlikuje specifi čnim geomorfološkim

i hidrografskim značajkama.

Krški krajolik odlikuje se podzemnim hidrografskim sustavom te razvijenim podzemnim reljefnim reljefnim oblicima – špiljama. Krš se razvija na topljivim stijenama stijenama poput vapnenca, vapnenca, dolomita, mramora i gipsa. Krš je teren teren koji obuhva obuhvaća hidrologiju i reljefne oblike proizašle iz kombinacije visoke topljivosti stijena i dobro razvijene sekundarne (pukotinske) poroznosti.


Temeljni geoznanstveni aspekti istraživanja krša:

Geomorfološki aspekt – spec specif ifiični površinski i podzemni reljefni oblici Hidrogeološki aspekt – dominantna podzemna cirkulacija cirkulacija vode vode u kršu kršu

- ova dva pristupa temelje se na dva izražena svojstva 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) jezici) kamen kamen Krš Krš (hrv (hrv.) .) Kras (slov.) Karst (engl. njem.) Carso (ital.) U svjetskoj literaturi prihvaćen je međunarodni pojam “karst”. U hrvatskoj znanstvenoj i stručnoj terminologiji prihvaćen je pojam “krš”.


Rasprostranjenost Rasprostranjenost krša u svijetu


Rasprostranjenost krša u svijetu Površina [km2]

Područje

Svijet

Površina karbonata [km2]

Udio [%]

133.448.089

16.721.876

12,5

Ruska federacija

20.649.781

3.331.673

16,1

Južna Amerika

17.792.882

370.809

2,1

Afrika

30.001.574

2.773.252

9,2

Sjeverna Amerika

22.229.293

4.076.077

18,3

Istočna i jugoistočna Azija

15.638.629

1.688.219

10,8

Bliski istok i središnja Azija

11.129.677

2.554.380

23,0

Europa (bez Rusije)

6.125.842

1.334.864

21,8

Australija i Novi Zeland

9.611.377

592.601

6,2

© SGGES, University of Auckland, New Zealand, 2008


Važnost istraživanja krša

- poznavanje specifičnosti nastanka i razvoja krških fenomena - istraživanje klimatskih i ekoloških promjena - razumijevane funkcionalnih zna čajki 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) Uvjeti za nastanak i razvoj krša. Proces o kršavanja



Kr š je područ je koje se odlikuje specifi čnim geomorfološkim i

hidrografskim značajkama.

Krš je teren koji obuhvaća hidrologiju i reljefne oblike proizašle iz kombinacije visoke topljivosti stijena i dobro razvijene sekundarne (pukotinske) poroznosti. Temeljni uvjeti za razvoj krša:

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

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 dolomiti te mjestimično karbonatne breče i konglomerati.

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Topljivost pojedinih minerala

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA 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 razli čite 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!) - kemijski proces otapanja kalcita prikazan je jednadžbom: CaCO3 + H2O + CO2

2+

↔

Ca

- ovaj kemijski proces nazivamo disolucija

- topljivost

kalcita ovisi o C O2 parcijalnom tlaku atmosferskog

- proces pospješuje C O2 nastao pedogenetskim i biogenetskim procesima te različite anorganske i organske kiseline

+ 2HCO3

-


- 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, na količinu padalina, na vegetaciju, udio uglji čnog 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

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

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 čak 10 – 100 cm/1000 god. (Palmer, 2002)


GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA (3) Osnove krške hidrografije



Kr š je područ je koje se odlikuje specifi čnim geomorfološkim i hidrografskim značajkama. Krš je teren koji obuhvaća hidrologiju i reljefne oblike proizašle iz kombinacije visoke topljivosti stijena i dobro razvijene sekundarne (pukotinske) poroznosti. Temeljni uvjeti za razvoj krša:

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

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

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Otjecanje u kršu – uglavnom podzemno (puno padalina, suhi krajolik) Hidrogeolog ija – 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

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Hidrografske zone u podzemlju krša

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA 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 područ ja te tako formiranim površinskim vodenim tokovima koncentrirano dotječe u krško područ je

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA 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

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Alogeni - koncentrirani ulaz - ponori Ponori: - sitasti - špiljski/jamski

Ponori: - stalni - sezonski - povremeni


Alogeni - voda se skuplja na površini susjednih nepropusnih područ ja te tako formiranim površinskim vodenim tokovima koncentrirano dotječe u krško područ je Geomorfološka posljedica – ponorske doline, suhe doline, kanjoni Hidrografska posljedica – vodeni tokovi kontaktnog krša, mogućnost poplava zbog smanjenog kapaciteta ponora

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA IZLAZ – OUTPUT (O) IZ KRŠKOG SUSTAVA

Izvori (vrela) Vrulje Estavele Difuzni izlaz Izlazi: - stalni - sezonski - povremeni


Tipovi izvori: - silazni - preljevni - uzlazni


Izvori: - silazni - preljevni - uzlazni


Izvori: - silazni - preljevni - uzlazni

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA THROUGHPUT (T) - PROLAZ KROZ SUSTAV

- pukotinski - kanalski (krški provodnici) Limit of the recharge area

Surface runoff water

Limit of surface watershed Direct infiltration water

Spring

Carbonate rock

Impermeable rock Des. B. Vigna



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 zone

Des. B. Vigna




Bahun, 1968)

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Otjecanje u kršu


Hidrogeološka skica Slunjske zaravni (1 – potpune barijere, 2 – viseć e barijere, 3- područ ja izgrađ ena 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 – utvr đ ene veze podzemnih vodotoka, 13 – pretpostavljene veze podzemnih vodotoka; 14 – pretpostavljeni smjer otjecanja u podzemlju; 15 – utvr đ ena razvodnica, 16 – utvr đ ena razvodnica, okvirno locirana, 17 – pretpostavljena razvodnica, 18 – razvodnica porječ ja Korane i Une, 19 – razvodnica porječ ja Korane i Gline, 20 – razvodnica porječ ja Korane i Slunj či ce, 21 – državna granica Hrvatske i BiH, 22 – granica istraživanog područ ja). Izvori: Polšak (1974), Polšak i dr. (1976, 1981, 1987); Deškovi ć (1984), Polšak i Deškovi ć (1985), Korolija i dr. (1979, 1981), Biondi ć i dr. (1998) i vlastita istraživanja. Izrađ eno na orohidrografskoj podlozi mjerila 1 : 100000, listovi Slunj i Biha ć .


Shema otjecanja u krškom podru č ju

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Površinski vodotoci u kršu – alogeni vodotoci

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Topografski i hidrogeološka razvodnica


GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA (5) Ponikve



PONIKVE

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

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


PONIKVE

→

udubine u krškom reljefu koje su: 1. zatvorene 2. (sub)cirkularnog ocrta

→

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

→

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


MORFOLOGIJA PONIKAVA

Tlocrt ponikava - kružne

- elipsaste

a≈b

a>b

- izdužene

a>>b



Presjek ponikava - tanjuraste

- ljevkaste

h < 1/3 l

- zdjelaste

- cilindrične (bunaraste)

h≈ l

l = 2-3 h



Asimetričnost presjeka ponikava - razlika u litologiji

- položaj slojeva

- tektonika



Složenost ponikava:- jednostavne i složene

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA GENEZA PONIKAVA – tri osnovna procesa KOROZI J A

URUŠAVAN J E

K

SUFOZI J A

Najpovoljnije za razvoj ponikava: • topljive stijena, • tektonski izlomljene, • debelo uslojeni i masivni vapnenci,

U

S

• mali nagibi padina (<12°)

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA GENEZA PONIKAVA

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA GENEZA PONIKAVA – klasifikacija korozijskih ponikava

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


POINT RECHARGE doline “ponikve koncentriranog ulaza”


INCEPTION doline (“predodređene”)









Crveno jezero - urušna ponikva - jama - kriptodepresija


GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Gustoća ponikava po litostratigrafskim jedinicama

Gustoća ponikava u razredima nagiba padina 70,0 80

60,0

70

) 2 m k / . n o p ( a v a k i n o p

50,0

2 40,0 m k / . n o p 30,0

a o t s u G

ć

60 50 40 30 20

20,0

10 0

10,0

0-2

2-5

5-12

12-32

32-55

>55

Razredinagibapadina(°)

0,0

P

1 T1

2T 1

T2

2T 3

J1

J2

J 3; 1, 2

J3 2 ;3 ,

K1

K2 1 ;, 2

K 2; 3

K ,P c

E, Ol

Gustoća ponikava u hipsometrijskim razredima

M2

Pl ,Q

Gustoća ponikava u razredima vertikalne raš

članjenosti

200,0 60

180,0 160,0 m k / . n o p ( a v a k i n o p a o t s u G

ć

50

140,0 40

120,0

) 2 m k / . n o p 30 ( a ć o t s u G

100,0 80,0 60,0

20

40,0 10

20,0 0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6

0 0-50

50-100

100-150

150-200

200-250

250-300

Razredi vertikalne raščlanjenosti(m/km2)

Hipsometrijski razredi (m)

Ponikve – odnos prema geološkoj građi i morfometrijskim pokazateljima


GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA (6) Uvale, polja i zaravni u kršu


GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA 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!)


GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA 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)

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA - 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

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA 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 km 2)

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA 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 KRŠA Najvažnija istraživanja zaravni u kršu na prostoru Dinarida

Autor

Godina

Dominantni proces

Starost zaravni

Prostor istra ž ivanja

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

Hranilović, H.

1901.

fluvijalna erozija

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

Cvijić, J.

1921.

abrazija/fluv.erozija

Milojević, B.Ž.

1923.

fluvijalna erozija

-

Dinarski krš

-

„Drežnički pene-plain“

-

Dinarski krš

pliocen (pont)

Dinarski krš (oko Bihaćke zavale)

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-plaš čanska zavala

Fritz, F.

1972.

stariji pleistocen

Sjeverno-dalmatinska zaravan (Zrmanja)

Herak, M.

1986.

Bahun, S.

1990.

Bognar, A.

1992./94.

Bognar, A.

2006.

geotektonski okvir - navlake

-

Dinarski krš

abrazija

krajem paleogena

Dinarski krš

padinski procesi (i korozija)

donji pliocen g.eocen-d.neogen

J. Velebit/V. Dinaridi

tropsko arealno trošenje

mezozoik

Dinarski krš

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA - geneza zaravni – mirni tektonski okvir - krška denudacija kroz duži period (u tercijaru) - korozija u vertikalnom smjeru do razine vode temeljnice - korozija – jedini arealni proces

GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Najveće zaravni u Hrvatskoj: 1. Karlovačka (Unskokoranska) zaravan 2. Istarska zaravan (zapadnoistarska) 3. Sjevernodalmatinska zaravan

1. 2.

3.


GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA (7) Fluviokrš – značajke i tipologija


GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA FLUVIOKRŠ

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

Reljefni oblici: OP Ć I:

- krški (npr. ponikve, uvale) - fluviodenudacijski (npr. doline, jaruge) SPECIFI Č NI:

- fluviokrški



Arealni fluviokrš 

na određenom područ ju 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 podru č ju





GEOMORFOLOGIJA I HIDROGRAFIJA KRŠA Kontaktni fluviokrš 

linija kontakta odjeljuje krško od nekrškog podru č ja tj. područ ja s prevladavajućom korozijom od podru č ja 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








geomorfologija krsa - predavanja

Recommend Documents