Minerály a horniny Slovenska      :: prepni na celú stránku

Krasovatenie, kras a jaskyne
zdroj: speleobratislava.host.sk, autor: Roman Lehotský
pridané: 17.2.2005

Kras a predovšetkým jaskyne boli vždy dôležitým objektom pre človeka. Využíval ich ako úkryt, na skladovanie potravín, kultové účely, ako zásobárne pitnej vody a dnes aj ako miesta turistického ruchu. Z týchto, ale aj ďalších dôvodov sa na kras sústredil značný záujem odborníkov. Vďaka tomu dnes poznáme väčšinu zákonitostí, ktoré existujú v tomto mimoriadne zaujímavom „svete“.

Kras a krasovatenie

Krasom nazývame súbor povrchových a podzemných javov a foriem, ktoré vznikajú v rozpustných - krasových horninách za určitých špecifických podmienok. Typickým je tu podzemné odvodňovanie. Názov kras je odvodený od slovinského slova krš, ktoré znamená kameň alebo skalu. V svetových jazykoch sa používa jeho ekvivalent - karst.

Veda, ktorá sa zaoberá štúdiom krasových javov a tvarov, sa nazýva karsológia. Svojím obsahom zasahuje do ďalších vedných odborov, akými sú napríklad: geológia, paleontológia, geografia, fyzika, chémia, biológia a archeológia.

Pochody, ktoré vedú k vzniku krasu, sa súborne nazývajú krasovatenie. Najvýznamnejšími sú korózia hornín (rozpúšťanie) a erózia hornín (obrusovanie). Celý proces je ovplyvňovaný viacerými činiteľmi.

1. Kvalita horniny - Najdôležitejšou podmienkou pre vznik krasu je prítomnosť rozpustných tzv. krasových hornín. Tie musia byť dostatočne priepustné a tektonicky porušené. V prípade uhličitanových hornín záleží aj na ich chemickom zložení. Pre krasovatenie je najlepší chemicky čistý vápenec. Horniny obsahujúce väčšie množstvo nerozpustného zvyšku sa ťažšie rozpúšťajú a nerozpustný zvyšok obmedzuje prienik vody a podzemné odvodňovanie.

2. Vhodná geologická stavba územia - Horninový masív by nemal obsahovať vložky nerozpustných hornín. Územie by malo byť na povrchu dostatočne odkryté, aby sa nezabraňovalo vnikaniu vody do horninového masívu. Rozhodujúca je aj jeho celková hrúbka. V hrubšom masíve môže dôjsť k vzniku krasových javov vo väčšom rozsahu.

3. Klimatické pomery - Najdôležitejšie je dostatočné množstvo zrážkovej vody. Významná je aj teplota a miera vyparovania vody. V teplej a vlhkej klíme tropického pásma prebieha krasovatenie najintenzívnejšie. V púštnych podmienkach k povrchovému krasovateniu prakticky nedochádza.

Ďalšími významnejšími činiteľmi, ktoré ovplyvňujú krasovatenie, sú aj členitosť územia, čas a v poslednom období aj človek.

Samotný proces rozpúšťania vápenca a jeho vyzrážania je možné vyjadriť chemickou rovnicou CaCO3 + H2O + CO2 <—> Ca2+ + 2HCO3–. V rovnici vstupujú do reakcie vápenec, voda a vo vode rozpustený oxid uhličitý. Vzniká hydrogénuhličitan vápenatý. Celá reakcia je obojsmerná, čo predstavuje v smere zľava doprava rozpúšťanie vápenca a v smere opačnom, sprava doľava, vyzrážanie, a teda vznik napr. kvapľovej výzdoby v jaskyni. Na tomto deji sa podieľa viacero fyzikálnych a chemických pochodov, ktoré sa vzájomne ovplyvňujú, a preto nie je možné proces krasovatenia s vedomosťami žiakov základnej školy podrobnejšie vysvetliť. Najvýznamnejším faktorom pri vyzrážaní kvapľovej výzdoby je obsah CO2 vo vode.

Kras je charakteristický nedostatkom povrchovej vody a dobrým podzemným odvodňovaním. Krasové horniny sú priepustné a spolu s puklinami a podzemnými priestormi umožňujú rýchly priesak vody z povrchu do podzemia. Pod zemou tak vznikajú vodné toky a nádrže. Množstvo vody v podzemí je výrazne ovplyvňované aj stavom počasia na povrchu a môže sa veľmi rýchlo meniť. Zdrojom vody bývajú dažďové zrážky, topiaci sa sneh a ľad či povrchové toky.

Voda sa do podzemia dostáva ponormi, ktoré vznikajú najčastejšie na miestach prechodu vodného toku z nerozpustných na rozpustné horniny. Ponory môžu byť otvorené (voda vstupuje do podzemia na jednom mieste, napr. jaskyňou) alebo skryté (voda sa stráca na povrchu pozvoľne, napr. v suti). V čase nedostatku zrážok býva ponor suchý, teda neaktívny.

Voda, ktorá preteká krasovým územím, vychádza na povrch vo forme krasových prameňov - vyvieračiek. Vyvieračky môžu byť trvalé (voda z nich pramení trvalo) a občasné (voda z nich vyteká len v určitom období alebo s určitou pravidelnosťou).

1. Rez vyvieračkou s naznačeným smerom vodného toku.
2. Rez občasnou vyvieračkou (A), z ktorej vyteká voda iba pri vysokom vodnom stave. Pri nižšom vodnom stave vyteká voda iba spodným otvorom (B). Podľa: Jakál, 1982

Zaujímavým krasovým javom je aj tzv. estavela, ktorá je ponorom, ale aj vyvieračkou. V čase vysokého vodného stavu podzemnej krasovej vody funguje ako vyvieračka a v čase nízkeho vodného stavu ako ponor povrchovej vody.

Rez estavelou. Podľa: Jakál, 1982

Spojitosť medzi ponorom a vyvieračkou je možné stanoviť pomocou tzv. stopovacej skúšky. Táto sa uskutočňuje najčastejšie farbením vody pomocou špeciálneho farbiva zelenej a červenej farby, ktoré sa vleje do ponoru. V miestach predpokladaného výstupu toku na povrch sa priebežne odoberajú vzorky vody, až kým sa vo vode neobjaví stopovacia látka.

Na povrchu, ale aj v podzemí, môžu vznikať krasové jazerá.

Krasové formy

Výsledkom krasovatenia sú krasové formy (javy). Tie rozdeľujeme na exokras (krasové formy vznikajúce na povrchu) a endokras (krasové formy vznikajúce v podzemí).

4.1. Exokras

Exokrasové formy môžeme rozdeliť na základe ich tvaru, veľkosti a vzniku.

Drobné ryhy, zárezy a vyhĺbeniny na skalnom povrchu nazývame súborne ako škrapy. Vyčnievajú na povrchu z pôdy v malých ostrovčekoch alebo aj súvislých plochách – tzv. škrapových poliach. Pri ich vzniku výraznejšie pôsobia aj organické kyseliny, ktoré sa uvoľňujú z pôdy. Názvy škráp sa odvodzujú od ich tvaru (napr. žliabkovité, jarčekovité a pod.).

Vznik škrapov

Výrazné povrchové priehlbeniny rôznych tvarov a veľkostí v krase nazývame závrty (krasové jamy). Ich tvar môže byť kruhový, elipsový alebo nepravidelný. Veľkosť sa môže pohybovať približne od 3 m do takmer 250 m a hĺbka od 1 m až po 50 metrov. V Slovenskom krase sa na ploche jedného kilometra štvorcového v priemere nachádza až 50 závrtov. Vznikajú rozpúšťaním horniny spolu s rútením, čím sa postupne zväčšujú a prehlbujú. Voda je cez ne odvádzaná do podzemia. Ich otvorením sa podarilo na mnohých miestach jaskyniarom preniknúť do podzemných jaskynných priestorov. V prípade, že sa závrt upchá sedimentom, vzniká na jeho mieste jazero. U nás je známe napr. Jašteričie jazero v Slovenskom krase.

Vznik závrtu. Podľa: Kunský, 1950

Ďalšou formou exokrasu sú doliny. Asi najznámejšími sú u nás tiesňavy. Sú to veľmi úzke, len niekoľko metrov široké doliny s vysokými a strmými stenami. Ich tvar je daný veľkou odolnosťou vápenca a silnou eróznou činnosťou potoka, ktorý nimi preteká. Nachádzajú sa v nich často vodopády a na dne kruhové vyhĺbeniny, tzv. obrie hrnce, ktoré vznikajú pomocou tečúcej vody točivým pohybom skál a obrusovaním pieskom. U nás máme tiesňavy napr. v Chočských vrchoch (Prosiecka a Kvačianska dolina), v Slovenskom krase (Zádielska tiesňava), v Malej Fatre a inde. V prípade, že majú takéto doliny dno široké niekoľko stoviek metrov a steny vysoké okolo 200–500 m, ide o krasový kaňon. Asi najlepším príkladom je dolina riečky Slaná v Slovenskom krase neďaleko Rožňavy.

V krase sa môžeme ešte stretnúť s tzv. suchými dolinami. Pre ne je typické, že nemajú stály vodný tok. Na ich dne bývajú často ponory. Sú typické pre kras, ktorý má väčšie zastúpenie dolomitických vápencov a dolomitov. Suché doliny, uzavreté svahom, v ktorom sa stráca občasný riečny tok, rozdeľujeme na slepé a poloslepé doliny. Slepé doliny sú náhle zakončené strmým skalným svahom. V čase vysokého vodného stavu nedokážu ponory v závere doliny odvádzať všetku vodu a dochádza k ich zatopeniu. V prípade poloslepej doliny je zakončenie skalným svahom nižšie a voda v takomto prípade môže odtekať ďalej starou opustenou dolinou.

 Slepé (A) a poloslepé (B) údolie. Podľa: Kunský, 1950

4.2. Endokras

Endokras zahŕňa krasové formy vznikajúce v podzemí – jaskyne. Jaskyňu tvoria podzemné priestory, ktoré vznikli prírodnými pochodmi v horninách alebo ľade. V praxi sa za jaskyňu považuje priestor, do ktorého sa zmestí človek, alebo ktorej dĺžka je väčšia ako veľkosť jeho vchodu.

Jaskyne na Slovensku zaraďujeme k tzv. druhotným, to znamená, že vznikli druhotne v už spevnenej hornine. Základným východiskom je celistvá hornina, v ktorej sa tlakmi vytvoria pukliny. Tie sa následne stávajú dobrými cestami pre prietok vody. Voda postupne rozpúšťa steny puklín – koroduje ich. Po rozšírení puklín voda splavuje do podzemia zrniečka piesku a neskôr aj väčšie úlomky hornín, ktoré začnú steny puklín intenzívne obrusovať – erodovať. Od tohto momentu prevláda erózia nad koróziou, čo vedie k vzniku podzemných priestorov. Sila erózie je závislá na množstve vody, veľkosti a kvalite vodou nesených tuhých látok (hlavne piesok, štrk a úlomky hornín) a kvalite horniny, v ktorých jaskyňa vzniká. Tento proces môžu spomaľovať napr. vložky rohovcov vo vápencoch.

Vznik a vývoj jaskynnej chodby. Podľa: Kettner, 1954

Podľa tvaru podzemných priestorov (chodieb) môžeme jaskyne rozdeliť na horizontálne a vertikálne. Horizontálne jaskyne majú vodorovné alebo prevažne vodorovné chodby. U vertikálnych jaskýň zase prevládajú zvislé podzemné priestory. Vertikálne jaskyne môžeme rozdeliť na tektonické priepasti – zvislé jaskyne vytvorené pozdĺž tektonických puklín, zväčša zakončené zúžením, otvorené závrty – vznikajú odvodňovaním povrchu závrtmi smerom zhora nadol. Opačným smerom zdola nahor vznikajú zase jaskynné priepasti. Ide o proces zvetrávania stropu jaskyne s jeho následným preborením, čím sa jaskynná priepasť otvorí na povrch.

Zánik jaskyne zrútením jej stropu a vznik priepasti. Podľa: Kettner, 1954

Pri opise uzavretých podzemných priestorov používame nasledovné názvy: studňa, priepasť, jaskynný dóm, sieň a ďalšie.

V prípade existencie vodného toku príp. jazera v jaskyni môžu vznikať tzv. sifóny. Sú to zúžené miesta v jaskyniach, kde voda zapĺňa ďalšie pokračovanie jaskynnej chodby alebo iného typu jaskynného priestoru. Ak voda nevypĺňa celý priestor sifónu, hovoríme o polosifóne. Cez sifón sa môže ďalej dostať iba jaskyniar – potápač. V mieste zúženia priestoru v sifóne dochádza k zrýchleniu prúdenia vody a za týmto miestom k jeho spomaleniu, čo má za následok rýchle ukladanie sedimentu (piesku, štrku) v tvare valu.

Rez jaskynnou chodbou s polosifónom (A) a sifónom (B). Podľa: Kettner, 1954

O vzniku a formovaní jaskyne nám veľa prezradia aj výplne v jaskyni. Rozdeľujeme ich na výplne, ktorých materiál bol do jaskyne prinesený z povrchu (prevažne splavený) - alochtónna jaskynná výplň a materiál, ktorý vznikal priamo v jaskyni - autochtónna jaskynná výplň.

K prvému typu materiálu patria jaskynné hliny (vo vlhkom stave ako bahná), piesky, štrky, úlomky hornín, netopierí trus – guáno, kosti zvierat, ale aj odpadky po návštevníkoch.

K autochtónnej jaskynnej výplni zaraďujeme všetku kvapľovú hmotu z uhličitanu vápenatého, ktorú súborne nazývame ako sinter. O jej vzniku sme už hovorili v 2. kapitole. Z mineralogického hľadiska ide predovšetkým o kalcit.

Sintre je možné rozdeliť podľa ich vonkajšieho tvaru na: gravitačné, excentrické, sintre stojatých a tečúcich vôd.

Pri vzniku gravitačných sintrov zohráva najvýznamnejšiu úlohu gravitácia – zemská príťažlivosť. Voda, obsahujúca vysoký obsah CaCO3 a CO2, presakuje cez strop jaskyne a na ňom vytvorí kvapku. Kvapka po čase odpadne a zanechá po sebe malú vrstvičku CaCO3 v tvare krúžku. Následne sa na toto miesto opäť dostane kvapka vody a tento proces sa ďalej opakuje. Z krúžku sa postupne stáva dutá trubička, tzv. brčko, ktoré je základom pre väčšinu gravitačných sintrov. Takéto brčko môže narásť až do dĺžky niekoľkých metrov (3 metrové brčká sú napr. v Gombaseckej jaskyni). Akonáhle presiahne jeho hmotnosť pevnosť jeho prichytenia na strope, brčko sa vlastnou váhou odlomí a padne na zem. Ak sa kanálik, ktorým sa voda dostáva na koniec brčka upchá, začne kvapeľ narastať aj do šírky. Striedanie rastu do dĺžky a šírky určuje výsledný tvar kvapľa. Ten môže byť cibuľovitý, mrkvovitý a pod. Kvaple, ktoré visia zo stropu alebo stien jaskyne, nazývame stalaktity. Pokiaľ voda steká po šikmo sklonenom strope, vznikajú sintrové záclony. Na protiľahlej strane k stalaktitom vyrastajú smerom zo zeme stalagmity. Od stalaktitov sa líšia predovšetkým svojou vrstevnatosťou (viditeľná je iba v reze) a tým, že nemajú v stredovej časti kanálik. Vytvárajú sa tak rôzne tvary stalagmitov: palicovité, pagodovité, kuželovité a pod. V prípade, že dôjde k vzájomnému spojeniu stalaktitu so stalgmitom, hovoríme o kvapľovom stĺpe – stalagnáte. Steny a podlaha jaskyne bývajú často pokryté hrubou vrstvou sintra. Vtedy hovoríme o sintrovej kôre.

Rez jaskyňou s rôznymi formami kvapľovej výzdoby: 1. brčká, 2. sintrová záclona, 3. stalagnát, 4. kaskádový sinter, 5. palicovité stalagmity, 6. stalaktity, 7. sintrová kôra, 8. excentrické stalaktity. Podľa: Kettner, 1954, upravené

 Vznik stalaktitu, stalagmitu a stalagnátu. Podľa: Kettner, 1954

Spomeňme ešte zvláštnu formu sintra – tzv. mäkký sinter. Vzniká pravdepodobne za spoluúčasti mikroorganizmov a tvorí ho vláknitá odroda kalcitu tzv. lublinit. Mäkký sinter býva zväčša snehobiely, mäkký a v ruke sa ľahko roztiera. Jeho vznik sa nepodarilo dodnes jednoznačne vysvetliť.

Za excentrické sintre považujeme rôzne kríčkovité alebo ihlicovité tvary, ktoré spravidla narastajú na klasických kvapľoch.

Známe sú aj tzv. jaskynné perly. Vznikajú v jazierkach kryštalizáciou okolo jadra, ktorým môže byť napr. zrniečko piesku. Následne prekryštalizovali, čím získali radiálnu – slniečkovitú stavbu.

Zo sintrov stojatých a tečúcich vôd uveďme aspoň kaskádové sintre, ktoré vznikajú pomaly tečúcou vodou a vytvárajú polkruhovité hrádze. Asi najznámejšími takýmito sintrovými útvarmi sú sintrové kaskády v jaskyni Domica nazvané Rímske kúpele.

Okrem kalcitu vytvára jaskynnú výzdobu aj argonit, ktorý sa v jaskyniach vyskytuje vo forme veľmi komplikovaných ihlicovitých, špirálovitých a kríčkovitých tvarov. Najvýznamnejšou jaskyňou s argonitovou výzdobou je u nás Ochtinská aragonitová jaskyňa.

Ďalším bežným typom autochtónnej výplne jaskýň je ľad. Aj ľad sa v jaskyni vytvára druhotne. Celý proces jeho vzniku je závislý na polohe vchodu do jaskyne. Ak sa tento vchod nachádza v jej hornej časti, jaskyňa získava tzv. vrecovitý tvar. Studený vzduch sa v zimných mesiacoch dostáva do jaskyne a ako ťažší vytláča z jaskyne ľahší teplý vzduch. V letných mesiacoch sa ale výmena vzduchu neuskutoční, nakoľko ťažší studený vzduch „nepustí“ do jaskyne ľahší teplý vzduch. Keď klesne teplota v jaskyni pod bod mrazu a dôjde k dostatočnému premrznutiu horniny, v ktorej je jaskyňa vytvorená, začne vznikať ľad a z jaskyne sa stane ľadová jaskyňa. V tej sa ľad môže nachádzať vo forme podlahového ľadu, ak je zdrojom tečúca voda alebo vo forme ľadovej kvapľovej výzdoby, ak je zdrojom priesaková voda. Pokiaľ ľad vzniká pomaly, je číry a priehľadný. Pri rýchlom zamŕzaní vody ostávajú v ľade „uväznené“ vzduchové bublinky a ľad sa stáva mliečnobielym. Striedanie takýchto vrstvičiek ľadu vytvára charakteristickú vrstevnatosť jaskynného ľadu. Najznámejšími ľadovými jaskyňami na Slovensku sú Dobšinská ľadová jaskyňa, Demänovská ľadová jaskyňa a Silická ľadnica.

Vnikanie studeného vzduchu do jaskyne v zimnom období (A) a udržanie sa studeného vzduchu v jaskyni v letnom období (B). Studený vzduch je označený znamienkom mínus a teplý znamienkom plus. Podľa: Jakál, 1982

Pre úplnosť je potrebné niečo vedieť aj o síranovej a fosforečnanovej jaskynnej výplni. Na Slovensku sa s ňou môžeme stretnúť v jaskyniach, v ktorých sa nachádza alebo v minulosti nachádzalo väčšie nahromadenie guána. Pôsobením vody na guáno sa vytvárajú roztoky síranov a fosforečnanov, ktoré následne pôsobia na vápencové steny jaskyne. Vznikajú tak síranové minerály vápnika, napr. sadrovec (CaSO4 . 2 H2O) alebo fosforečnany, napr. brushit (CaHPO4 . 2 H2O).

Pseudokras a paleokras

Jaskyne, ktoré sa nevytvorili krasovým procesom, nazývame pseudokrasové jaskyne. Vznikajú mechanicky napr. rozširovaním puklín gravitáciou, pri zosuve v suti medzi jednotlivými blokmi horniny a pod. Dlhý čas sa k nim priraďovali aj tzv. príbojové jaskyne (abrázne), vytvorené príbojom mora, ktorý mechanicky obrusoval vysoké steny morského skalnatého pobrežia. Dnes však vieme, že významnú úlohu pri vzniku príbojových jaskýň má aj proces rozpúšťania. Niektorí autori už dokonca názov pseudokras z takýchto dôvodov radšej nepoužívajú.

Samostatnú kategóriou krasu predstavuje aj paleokras. Už z názvu je zrejmé, že ide o starý kras. Kritériom je teda vek krasového javu. Názory na hranicu medzi krasom a paleokrasom sa rôznia. Zväčša sa za ňu pokladá hranica medzi treťohorami a štvrtohorami. Asi najjednoznačnejší je však prípad, ak sú kras, prípadne aj jaskyne, vyplnené alebo prekryté morskými sedimentmi. U nás sú známe napríklad treťohorné príbojové jaskyne pri Bratislave.

Fauna a flóra jaskýň

Pre živé organizmy je jaskynné prostredie špecifické nedostatkom (vo vchodovej časti jaskyne) alebo úplným chýbaním svetla, nízkou, ale stabilnou teplotou a vysokou a stabilnou vlhkosťou vzduchu. Živočíchy, ktoré žijú v jaskyniach, nazývame kavernikoli. U nás sa najčastejšie stretneme s vodnými živočíchmi od prvokov cez kôrovce, mäkkýše, až po hmyz. Zo stavovcov sú to viaceré druhy rýb, obojživelníkov, hlodavcov a netopiere.

Rastliny sú v jaskyniach prítomné len v minimálnom množstve. Vidieť ich môžeme hlavne okolo lámp v sprístupnených jaskyniach (machy, paprade). Keďže potrebujú pre fotosyntézu svetlo na iných miestach, okrem vchodu, by v jaskyni ani neprežili. Odborníci pre takéto rastliny vymysleli výstižný názov lampenflóra. Okrem rastlín sa zvyknú, napr. na splavených drevách, vytvárať rôzne huby a plesne.

Speleológia

Prieskumom a štúdiom podzemných krasových a pseudokrasových javov sa zaoberá vedný odbor speleológia.

Na Slovensku sa speleológii venujú predovšetkým členovia Slovenskej speleologickej spoločnosti. Táto spoločnosť združuje záujemcov o poznávanie, výskum, dokumentáciu, registráciu a ochranu krasu a jaskýň na Slovensku. Založená bola v roku 1949 a v súčasnosti v nej pôsobí 43 oblastných jaskyniarskych skupín.

Odbornou organizáciou ochrany prírody zabezpečujúcou ochranu a prevádzku sprístupnených jaskýň v Slovenskej republike je Správa slovenských jaskýň. Vznikla v roku 1969 a jej činnosť bola obnovená v roku 1990. Podieľa sa aj na metodickom usmerňovaní starostlivosti o krasovú krajinu a ostatné jaskyne v Slovenskej republike. Jej sídlom je Liptovský Mikuláš.

Jediným špecializovaným múzeom na Slovensku, ktoré sa zaoberá krasom a jaskyňami, je Slovenské múzeum ochrany prírody a jaskyniarstva v Liptovskom Mikuláši. Nainštalované sú v ňom expozície, zamerané na výskum, dokumentáciu a ochranu krasu.

Všetky uvedené organizácie publikujú výsledky svojej práce v rôznych periodikách, zborníkoch a organizujú odborné konferencie i terénne stretnutia.

speleobratislava.host.sk