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Dynamics of the karst system; a review of some recent work in North America
Résumé
Dynamique des processus karstiques. Aperçu de travaux récents en Amérique du Nord.
Il est établi que la dissolution des carbonates est généralement effectuée par des eaux carbonatées. Les meilleures descriptions de l'état chimique des eaux sont tirées de calculs d'équilibres. Des modèles d'équilibre permettent de décrire la plupart des eaux naturelles, et même des eaux complexes, modifiées par le passage dans des résidus miniers. Déterminer, sur le terrain, le pH pour l'introduire dans les modèles reste un problème. La comparaison d'eaux équilibrées du monde entier révèle que système ouvert ou système fermé détermine de façon hautement significative la concentration d'une solution en équilibre. Dans les terrains karstiques bien développés, le principal facteur du degré de dissolution est la quantité d'eau qui coule. Aux échelles spatiales qui intéressent la majorité des karstologues, les facteurs cinétiques de la dissolution ne seront importants que pendant la formation des réseaux d'écoulement souterrain; néanmoins, certaines formes telles que les coups de gouge et les rillenkarren dépendent de facteurs cinétiques.
Il est habituel d'estimer l'âge de certaines formes par extrapolation à partir de temps de dissolution mesurés. Dans certains cas, de telles estimations peuvent maintenant être comparées aux datations absolues des concrétions de grottes par U/Th. L'étude de cas pris en régions tropicales, tempérées et subpolaires suggère que les extrapolations tendent à surestimer la vitesse de création du relief, donc à sous-estimer l'âge des formes.
Abstract
It is established that most carbonate solution is effected by carbonated waters. Best descriptions of the chemical state of the waters are obtained from calculations of equilibria. Equilibrium models now exist to describe most natural waters and even complex unnatural ones created by flow through mine tailings. Accurate field determination of pH to enter into the models remains a problem. Comparison of equilibrated waters worldwide reveals the open or closed system states prevailing in their flowpaths to be a highly significant determinant of equilibrium solute concentration. Available runoff is the foremost control of rate of solution in well developed karst terrains. Current understanding of solution kinetics suggests that at the spatial scales that are of interest to most karst researchers, kinetic factors will only be important during the initiation of groundwater flow networks, although some small evolved landforms such as scallops and rillenkarren are kinetically controlled.
It is common to extrapolate measured solution rates to long time periods in order to estimate ages of landforms, etc. Such estimates can now be compared to absolute ages determined by U-series dating of speleothems in some instances. Case studies from tropical, temperate, and subpolar areas suggest that such extrapolations tend to overestimate rates of relief creation i.e. to underestimate ages of landforms.
To cite this article
About: Derek C. Ford
Department of Geography, McMaster University, Hamilton Ontario, L8S 4K1, Canada