KARST DAN SPELEOLOGY

            Karst adalah daratan dengan hidrologi khusus dan bentukan daratan yang muncul dari kombinasi dari kelarutan batuan dan perkembangan yang baik dari porositas sekunder (Ford dan Williams, 1989, p.l). Pada proses pembentukan karst dan hidrogeologinya, karst batugamping merupakan gua-gua yang tidak biasa yang mungkin terlarutkan oleh asam sulfur yang diperoleh dari sumber kerak dalam seperti batubara yang kaya akan sulfur, petroleum, atau hidrotermal sulfur. Ini merupakan proses epigenik (dekat permukaan), yang berhubungan dengan siklus hidrologi. Larutan batugamping, dan oleh karena itu karst, diutamakan dengan jelas oleh secara biologi menghasilkan CO₂ pembusukan humus.

            Efek biologi, dalam tambahan untuk menghasilkan pembusukan humus yang memperkaya kandungan CO₂ dalam tanah, tumbuhan, dan binatang bisa mengkorosi batugamping secara langsung. Phytokarst adalah permukaan yang berbintik-bintik dengan tidak beraturan, dengan lubang yang memotong untuk membentuk tepian tajam, jaringan seperti spon dari puncak dengan ketinggian lebih dari 2 m. Efek temperature, air pada suhu 10˚C melarutkan CO₂ sekitar dua kali lebih banyak daripada air pada suhu 30˚C; air pada suhu 0˚C melarutkan 3 kali lebih banyak. Oleh karena itu, air dingin jenuh akan CO₂ seharusnya menjadi lebih “agresif” dibandingkan dengan air hangat dalam pelarutan batuan. Bagaimanapun, walaupun CO₂ kurang larut dalam air hangat, produksi CO₂ dalam tanah hangat bisa lebih besar, jadi dua efek dapat menghapuskan satu sama lain untuk memvariasikan derajatnya.

            Efek Tekanan, CO₂ diperoleh dari tanah yang mengalami difusi ke bawah dalam regolith dan massa batuan dibawah muka air tanah. Air tanah yang mengalir ke bawah ke dalam zona dengan tekanan hidrostatik yang lebih besar akan melanjutkan untuk menyerap ketersediaan CO₂ dan dapat melarutkan CaCO₃ lebih banyak. Oleh karena itu, larutan dapat menjadi proses yang aktif melalui zona teraerasi di bawah muka air tanah. Efek pencampuran, kelarutan nonlinear dari kalsium karbonat dalam air berkarbonasi memberikan kenaikan kepada fenomena yang menarik ketika massa dari dua air berbeda bercampur. Seandainya air tanah dalam, jenuh akan CaCO₃ dan pada tekanan parsial CO₂ rendah, dan air dari zona teraerasi, akan bertemu dan bercampur pada air tanah. Efek aliran, agak berhubungan dengan efek pencampuran adalah  perubahan kelarutan berhubungan kepada variasi dalam nilai aliran pada permukaan dan air bawah tanah. Jika air bergerak lambat dibawah atau melalui batuan terlarut, ini seharusnya kejenuhan mendekati equilibrium.

            Faktor yang paling nyata dalam karst adalah litologi dan permeabilitas. Kebanyakan karst adalah batugamping, suatu tipe batuan yang sangat bermacam-macam. Untuk bisa disebut batugamping untuk tujuan industrial, batuan seharusnya mengandung lebih dari 80 persen kalsium dan magnesium karbonat, tetapi banyak batugamping yang mengandung pasir, lanau, dan lempung. Karst batugamping, secara umum, sangat murni. Batugamping dengan permeabilitas tinggi seperti kapur, atau batugamping terumbu yang mempunyai kekosongan massif primer dimana air dapat dengan bebas mengalir, tidak menghasilkan permukaan karst yang ekstensif.

            Hidrogeologi karst, dalam teori klasik hidrogeologi, presipitasi menapis ke dalam tanah dan batuan dan mengalami infiltrasi ke bawah melalui zona yang tak jenuh dari air dan udara yang bervariasi dan diskontinu intergarnular. Zona ini dikenal sebagai zona aerasi, atau vadose zone. Pada beberapa kedalaman, pada jarak nol sampai ratusan meter, ruang pori penuh akan air. Ini merupakan zona saturasi, atau phreatic zone. Permukaan dari zona saturasi adalah muka air tanah. Air tanah bergerak cukup perlahan dan membentuk gradien hidrolik local, dan dalam daerah lembah, permukaan air tanah merupakan replica dari topografi, naik di bawah bukit dan memotong bagian bawah dari lanskap pada permukaan sungai, danau, atau mata air. Batuan karbonat memiliki kondisi hidrogeologi yang paling bervariasi dari semua tipe batuan, dan pergerakan air tanah dalam perkembangan karst sangat irregular dan kompleks. Aplikasi hidrogeologi karst secara relative merupakan lapangan baru untuk insinyur geoteknik, hidrologist karst, dan geologist. Rata-rata 25 persen dari populasi manusia bumi memenuhi kebutuhan air dari akifer karst. Kebanyakan airnya mengalir dengan cepat melalui jaringan seperti pipa, dihasilkan dari titik sumber dalam lantai sinkhole, dan dikeluarkan lewat mata air atau ke dalam sungai atau lautan.

            Temperatur, presipitasi, aktifitas biologi, dan aliran dalam jumlah banyak dan musiman merupakan semua faktor iklim yang memberikan efek intensitas pada proses karst. Oleh karena itu, ini mungkin diduga model klimatik dari proses karst akan sudah dikembangkan, sama seperti sabuk latitudinal dari pelapukan dan proses pembentukan tanah.

            Bentukan karst, bentukan karst minor, batugamping dan dolomite, dan batuan terlarut lainnya, umumnya mengembangkan permukaan yang khusus dan pelapukan dekat permukaan yang kadang disebut epikarst. Solution pits, facets, runnels, flutes, dan karren. Pada batuan yang tersingkap, permukaan horizontal terjadi solution pits dangkal. Pada permukaan yang terinklinasi beberapa derajat dari horizontal, aliran menghasilkan solution facets datar. Solution runnels merupakan saluran percabangan dalam jaringan pada permukaan kosong yang sedikit terinklinasi. Pada permukaan karst yang terinklinasi dengan sulit, perpanjangan solution flutes adalah bentukan yang umum. Ini lurus, alur sisi yang paralel dengan puncak tajam yang memisahkan mereka. Karst tertutup : grikes, clints, solution pipes, dan solution notches. Grike adalah bukaan vertikal seperti kekar yang melebar akibat pelarutan. Grikes yang terpotong membundar, vertikal solution pipes. Sisa jalan permukaan di antara grikes terbuka disebut clints. Pada level dimana proyek batu kosong di atas level tanah, solution notch bisa terbentuk.

            Bentukan karst utama, dolina (sinkhole, sink, swallow holes, cockpits, blue holes, cenotes). Komponen pokok geomorfik dari topografi karst adalah dolina, atau sink batugamping. Apakah karena control kekar (sebab yang paling umum), perbedaan kelarutan, atau kejadian acak seperti runtuhnya goa, area local karst turun lebih cepat daripada area disekitarnya dan dari dekat depresi. Dolina dideskripsikan sebagai bentukan yang dihasilkan dari proses karst. Secara identik bentuknya mendekati depresi yang dapat dibentuk oleh longsoran, vulkanisme, penurunan angin, atau glacial. Dolina dan sistem goa merupakan analogi karst dari lembah sungai. Mereka unit yang penting dari erosi sebaik pelapukan. Lima kelas utama dari dolina telah dikenal. Dua tipe yang paling berbeda merupakan bentukan yang penting yaitu solution doline dan collapse doline. Subsidence dolines dan subjacent karst collapse dolines merupakan bentukan permukaan pada batuan yang sukar larut, disebabkan oleh larutan dari karst yang terpendam. Dolina pada daerah tropis berkembang dengan cepat dan tumbuh sangat lebar.

            Uvala (kumpulan sinkholes, jendela karst, blind valleys). Uvala adalah gabungan dari dolina, atau dolina yang saling memotong. Jendela karst juga mirip, segmen yang tak beratap dari arus aluran bawah tanah menjadi permukaan lembah dalam jendela dan melewati bawah tanah lagi. Allogenic rivers terbentuk dari iklim tidak seperti satu melewati yang mereka aliri. Jika segmen yang terlihat memiliki bentukan arus lembah yang normal dan lantai alluvial tapi alirannya menghilang ke dalam lubang dangkal, bisa disebut blind valley. Karst valley merupakan bentukan khusus dari blind valley yang terjadi dimana jaringan aliran permukaan pertama berkembang pada batuan tak larut dan kemudian tererosi ke dalam batuan yang larut, dimana kemudian di bawah permukaan alirannya secara keseluruhan mengalahkan arus permukaan. Poljes (plans, wangs, hojos). Topografi karst ada pada batuan karbonat yang terlipat dan tersesarkan, sering dalam dekatnya dengan batuan yang tak larut. Blind valley yang luas atau karst valley, melampirkan oleh batuan terlarut atau tak terlarut, biasanya memanjang sepanjang sumbu tektonik, disebut poljes. Poljes luas, lantai datar yang tajam pada dindingnya. Banyak geomorfologist menganggap bentukan karst merupakan genetic sequence: dolina-uvala-polje. Dolina tumbuh dan bergabung menjadi uvala selama waktu tertentu dalam genetic sekuen. Bagaimanapun, poljes lebih luas, uvala kompleks.

            Kegelkarst merupakan bukit sisa yang lebih hemisferik daripada konik, dan dolina bentuk bintang atau seperti lembah di antara bukit. Tower karst (turmkarst, mogotes, pepino hills) telah dibedakan dari kegelkarst dalam bukit sisaan dipisahkan dari satu dan lainnya oleh rawa-rawa atau daratan alluvial. Istilah tower karst menjadi istilah umum untuk seluruh perbukitan karst residual, termasuk bentuka konikal atau hemisferik yang naik di atas daratan adjacent. Relict karst merupakan lanskap yang tidak selamanya terbentuk oleh proses yang membuat ini walaupun masih dimodifikasi oleh proses kontemporer. Paleokarst merupakan yang ditinggalkan dan biasanya terpendam oleh sedimen yang lebih muda atau batuan walaupun ini mungkin sudah tergali dan tersingkap.

            Karstik unconformities umum dalam stratigrafi batuan karbonat. Mereka membuat reservoir petroleum utama dan bisa mengontrol pengendapan subsekuen dari endapan bijih, terutama timbale, zinc, perak, bauksit, dan fosfat. Karst dapat terpendam oleh erupsi vulkanik, progradasi dari alluvial fan, agradasi sungai, glacial, atau proses pengendapan subaerial lainnya. Paleokarst ditemukan dalam batuan karbonat dari semua umur geologi.

            Gua batugamping dan speleologi. Gua batugamping merupakan didefinisikan sebagai larutan lubang cukup besar bagi orang untuk memasukinya. Akses menyatakan keberlanjutan topologi dengan daerah subaerial, dan oleh karena itu goa merupakan bagian dari lanskap karst, juga ketikan mereka ratusan meter dibawah  permukaan. Lintasan gua batugamping terlihat oleh morfologinya apakah terbentuk dalam zona vados atau zona phreatic. Lintasan phreatic lebih mirip tubular, gradiennya diskontinu dan irregular. Dari morfologinya, dapat terlihat bentukan segmen vadose  dalam bagian upstream dari sistem hidrogeologi, pada waktu yang sama segmen phreatic membentuk pada bagian lebih dalam dari sistem.

            Dripstone dan flowstone merupakan istilah deskriptif dari endapan gua dari air, istilah yang sama yaitu speleothem lebih popular. Dalam kondisi khusus, speleothem bisa menutupi permukaan dari bukaan phreatic, tapi diendapkan dalam vadose zone. Prinsip bentukan speleothem yaitu stalaktit dan heliktit, yang tumbuh ke bawah dari atap dan dinding gua, dan stalagmite yang tumbuh ke atas dari lantai gua. Helictit tumbuh dalam arah yang bervariasi karena akumulasi lambat, kapilariti, dan tekanan permukaan karena gravitasi.