Dynamics of cave development by allogenic water

دسته بندی: ژیدروژئولوژی
ویرایش:  
نویسندگان: Palmer A.N.  
سری:  
 
ناشر:  
سال نشر:  
تعداد صفحات: 11 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 255 کیلوبایت 

قیمت کتاب (تومان) : 30,000

Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers // The Virtual Scientific Journal
www.speleogenesis.info بازنشر با اجازه از: Acta Carsologica vol. 30، n.2، 2001، 14-32. جریان هایی که از سطوح غیرکارستی تخلیه می شوند، دارای نوسانات تخلیه زیاد و غلظت کم مواد جامد محلول هستند. در جایی که این جریان‌ها با سنگ‌های کارستی مواجه می‌شوند، می‌توانند غارهایی با دینامیک هیدرولیکی و شیمیایی کاملاً متفاوت از غارهایی تشکیل دهند که از طریق شارژ خودکار (به عنوان مثال از طریق دولین) تغذیه می‌شوند. در هر دو صورت، غارها فقط در امتداد مسیرهایی تشکیل می شوند که در آن تخلیه می تواند با گذشت زمان افزایش یابد. تنها چند مسیر مساعد به این هدف می‌رسند، در حالی که بقیه با نرخ‌های کوچک و رو به کاهش بزرگ شدن، دچار رکود می‌شوند. غارهای موجود در سنگ‌های کربناته که توسط جریان‌های آلوژنیک تغذیه می‌شوند، دوره اولیه نسبتاً کوتاهی دارند، پس از آن میانگین سالانه عقب‌نشینی دیواره انحلال معمولاً حدود ۰.۰۱ سانتی‌متر در سال است. بیشتر رشد سالانه طی چند سیل بزرگ که تنها بخش کوچکی از سال را اشغال می‌کنند، اتفاق می‌افتد. نرخ رشد محلی را می توان با سایش ناشی از رسوب افزایش داد. در طول سیل، آب بسیار تهاجمی به سرعت به نقاط اعماق آبخوان کارست منتقل می شود. با افزایش دبی سیلاب، جویبارهای غار در اثر انقباضات ناشی از رسوبات آواری، بسترهای نامحلول، یا مواد فروپاشی شده، درگیر می شوند. افت سر در عرض یک انقباض با توان پنجم نسبت قطر در شرایط پر لوله تغییر می کند. ریزش سر نیز با مربع ترشح افزایش می یابد. از آنجایی که دبی در طول سیل با چندین مرتبه بزرگی افزایش می‌یابد، افت سر در سراسر انقباضات می‌تواند به شدت افزایش یابد و باعث شود که آب قسمت‌هایی از غار را تحت فشار قابل‌توجهی پر کند. این آب بسیار تهاجمی به تمام دهانه های موجود در سنگ بستر اطراف تزریق می شود و آنها را با سرعتی سریع و تقریباً یکنواخت بزرگ می کند. بسته به ماهیت ساختاری سنگ بستر، مجموعه ای متراکم از شکاف های کور، پاکت ها، آناستوموزها یا اسفنج ها تشکیل می شود. بسیاری از این غارها پیچ و خم های قابل عبوری را ایجاد می کنند که یا به عنوان مسیرهای کنارگذر در اطراف تنگناها یا به عنوان "ضمیمه های کارست" عمل می کنند، که آب های سیل را ذخیره و بعداً آزاد می کنند. بسیاری از ویژگی هایی که گاهی به جریان آهسته فریاتیک یا اختلاط خوردگی نسبت داده می شوند، در واقع توسط آب های سیلابی ایجاد می شوند. در غارهایی که سیل شدید را تجربه می‌کنند، شکاف‌های مجاور یا مسیرهای کنارگذر با عرض اولیه حداقل 0.01 سانتی‌متر می‌توانند در عرض 10000 سال به اندازه قابل پیمایش رشد کنند.

Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers // The Virtual Scientific Journal
www.speleogenesis.info Re-published by permission from: Acta Carsologica vol. 30, n.2, 2001, 14-32. Streams that drain from non-karstic surfaces tend to have great discharge fluctuations and low concentrations of dissolved solids. Where these streams encounter karstic rocks they can form caves with hydraulic and chemical dynamics quite different from those fed by autogenic recharge (e.g. through dolines). In either case, caves form only along those paths in which the discharge can increase with time. Only a few favorable paths achieve this goal, while the others stagnate with small and diminishing enlargement rates. Caves in carbonate rocks that are fed by allogenic streams have a relatively short inception period, after which the mean-annual rate of dissolutional wall retreat is typically about 0.01 cm/yr. Most of the annual growth takes place during a few major floods that occupy only a small fraction of the year. Local growth rates can be enhanced by abrasion from sediment. During floods, highly aggressive water is delivered rapidly to points deep within the karst aquifer. As flood discharge increases, cave streams become ponded by constrictions caused by detrital sediment, insoluble beds, or collapse material. The head loss across a constriction varies with the fifth power of the diameter ratio under pipe-full conditions. Head loss also increases with the square of the discharge. Because the discharge during a flood rises by several orders of magnitude, the head loss across constrictions can increase enormously, causing water to fill parts of the cave under considerable pressure. This highly aggressive water is injected into all available openings in the surrounding bedrock, enlarging them at a rapid and nearly uniform rate. Depending on the structural nature of the bedrock, a dense array of blind fissures, pockets, anastomoses, or spongework is formed. Many such caves develop traversable mazes that serve either as bypass routes around constrictions, or as "karst annexes", which store and later release floodwaters. Many features that are sometimes attributed to slow phreatic flow or mixing corrosion are actually generated by ponded floodwaters. In caves that experience severe flooding, adjacent fissures or bypass routes with initial widths at least 0.01 cm can grow to traversable size within 10,000 years.