Zjawiska krasowe

Woda przedostając się do szczelin, lub porów skalnych drąży je i rozpuszcza. Proces ten zachodzi nie tylko na drodze mechanicznej, ale także w sposób chemiczny. Woda zawierająca związki chemiczne (głównie dwutlenek węgla) wchodzi w reakcje ze składnikami skał. Na skutek chemicznego oddziaływania wody na skały zachodzą zjawiska krasowe. Do skał rozpuszczalnych pod wpływem wody należą: wapienie, dolomity, gipsy i sole kamienne. Woda, która nie zawiera związków chemicznych może rozpuścić minimalne ilości węglanu wapnia, który jest głównym składnikiem wapieni. Jeżeli woda zawiera dwutlenek węgla, wówczas rozpuszczalność wapieni wzrasta kilkukrotnie. Na skutek reakcji dwutlenku węgla z węglanem wapnia powstają jony wodorowęglanowe. Kras są to zjawiska i procesy zachodzące na obszarach zbudowanych ze skał rozpuszczalnych. Nazwa kras wywodzi się z języka słoweńskiego i oznacza skałę, bądź obszar skalisty. Określenie to pochodzi od płaskowyżu Kras, gdzie znajdują się charakterystyczne formy krasowe silnie rozwinięte w wapieniach.

W wyniku procesów krasowych powstaje charakterystyczny zespół rzeźby, pośród której można wyodrębnić formy krasu powierzchniowego, oraz formy krasu podziemnego. Obszary krasowe niekiedy są porównywane do sita, gdyż w miejscach działalności krasowej powstają liczne otwory, chłonące wodę. Ilość miejsc, gdzie woda podziemna wydostaje się na powierzchnię jest proporcjonalnie znacznie mniejsza.

Powierzchniowe formy krasowe

Powierzchniowe formy krasowe powstają najczęściej na skutek rozpuszczenia skał przez wodę opadową. Łączność pomiędzy formami powierzchniowymi krasu i jego elementami podziemnymi zapewniony jest przez gęsty system szczelin i spękań. Te spękania decydują o przepuszczalności skał gipsowych, wapiennych, czy dolomitowych. Na skutek rozpuszczenia skał wapiennych na dużych powierzchniach powstają formy o przebiegu zgodnym ze spadkiem danej powierzchni. Formy te nazywane są jako żłobki krasowe, oraz żebra krasowe. Są to bruzdy o głębokości do 2 m, szerokości do kilkudziesięciu centymetrów i długości do kilkunastu metrów. Żłobki krasowe powstają na pochyłych powierzchniach skał podlegających krasowieniu. Żebra krasowe  są to wypukłe formy rozdzielające sąsiednie żłobki krasowe. Połączenie wielu żłobków i żeber krasowych daje charakterystyczną powierzchnię podobną do „blachy falistej" niekiedy nazywaną potocznie „organami krasowymi". Woda opadowa może także rozszerzać pionowe szczeliny skalne tworząc studnie krasowe. W wyniku rozpuszczania skał znajdujących się na powierzchni, lub też na skutek zapadania się podziemnych komór powstają charakterystyczne okrągłe zagłębienia terenu zwane lejami krasowymi. W miarę rozpuszczania przez wodę poszczególne leje krasowe powiększają się i łączą ze sobą. Różnią się one od studni krasowych tym, iż mają pochyłe ściany, które zbiegają się ku dołowi. Średnica lejów krasowych może wynosić kilkanaście metrów a nawet więcej w niektórych przypadkach. Leje krasowe są rozpowszechnione na Wyżynie Krakowsko- Częstochowskiej. W lejach i studniach krasowych można często spotkać terra rosa, czyli produkt wietrzenia chemicznego, który nie rozpuścił się i pozostał na miejscu. Terra rosa składają się głównie z tlenków, oraz wodorotlenków żelaza. Na skutek połączenia ze sobą kilku lejów krasowych powstają zagłębienia zwane uwałami. Dalsze zapadanie i łączenie ze sobą sąsiadujących lejów i uwałów prowadzi do powstania dużych obniżeń zwanych poljami. Polja mogą zajmować  powierzchnię od 2 do 200 km2, a ich głębokość wynosi średnio od 100 do 800 m. Formy te powstają, kiedy zapadnie się grunt nad powstałymi poniżej jaskiniami. Dna polji wypełnia materiał akumulacyjny. Najczęściej są to urodzajne namuły powstałe na skutek zalewającej je okresowo wodzie roztopowej. Płaska powierzchnia tych form otoczona jest skałami i wznosi się wysoko ponad szerokim dnem. Polja położone na wysokości zbliżonej do poziomu morza często ulegają zalewaniu. Występują tam regularne powodzie. Czasem na powierzchni polji tworzą się jeziora.  Na obszarach krasu powierzchniowego często występują ponory, czyli otwory szczelinowe, wydrążone przez wodę. Do ponorów wpływają wody powierzchniowe. Ponory występują w Polsce w Górach Świętokrzyskich, w Dolinie Suchej Wody w Tatrach a także na Wyżynie Krakowsko- Częstochowskiej. Ponory sprawiają że rzeka, która bierze swój początek na obszarach nieprzepuszczalnych, z chwilą, kiedy wpłynie na obszar krasowy część jej wód wpływa do systemu komór. Dzięki działalności ponorów część wód powodziowych wnika w głąb obszaru krasowego zmniejszając tym samym zagrożenie powodziowe. Obniżenia krasowe często łączą się ze sobą i przybierają formy wydłużonych dolin krasowych, często zamkniętych wysokimi ścianami skalnymi. Wody płynące takimi dolinami wypływają z wywierzyska, czyli wypływu podziemnego strumienia, potoku, bądź rzeki na powierzchnię obszaru krasowego. Wywierzysko jest to więc źródło krasowe. W Dolinie Kościeliskiej w Tatrach można podziwiać Lodowe Źródło, gdzie wypływa woda krasowa znajdująca się w obrębie Czerwonych Wierchów. Największe na świecie wywierzysko znajdujące się we Francji w miejscowości Vacluse. Na wiosnę wskutek roztopów w ciągu jednej sekundy wypływa tam 200 m3 wody. Od nazwy tego miejsca wywierzyska nazywa się także niekiedy źródłami wokluzyjnymi. Czasem zdarza się, że rzeki znikają w ponorach, płyną podziemnymi kanałami przez wiele kilometrów, a następnie wydostają się na powierzchnię w postaci wywierzyska.

Z powierzchni krasowych często wystają izolowane pagórki, bądź wzgórza, których woda krasowa nie zdążyła jeszcze rozpuścić. Te pojedyncze wzniesienia znajdujące się na obniżonej powierzchni krasowej nazywają się ostańcami krasowymi, bądź mogotami. Mogoty zbudowane są ze skał wapiennych i występują najczęściej w klimatach gorących i wilgotnych. Najokazalsze formy tego typu znajdują się w południowych Chinach w prowincji Guilin. Ostańce krasowe występują w Polsce na Wyżynie Krakowsko- Częstochowskiej. Często w obrębie tych form można zaobserwować liczne jamy, bruzdy, czy okna, które powstały  na skutek niejednolitego rozpuszczania wapieni. Opady docierające do powierzchni skał wapiennych często wsiąkają zasilając tym samym wody podziemne. Na skutek tego procesu na powierzchni obszarów krasowych często odczuwa się wyraźny niedobór wód powierzchniowych.

Podziemne formy krasowe

Na podziemne formy krasowe składają się przede wszystkim jaskinie, które tworzą się najczęściej wskutek rozszerzenia przez wody podziemnej sieci szczelin w skałach. Im więcej szczelin występuje w masywie skalnym, tym więcej jaskiń może tam powstać. W miarę powiększania się kanałów i szczelin w systemie jaskiniowym zaczynają się pojawiać przestrzenie nie wypełnione wodą, która przepływa wzdłuż głównych ciągów jaskini. W szerokich korytarzach woda tworzy podziemne rzeki z malowniczymi wodospadami. W miejscach, gdzie zmniejsza się prędkość przepływu rzeki podziemnej następuje gromadzenie materiału skalnego niesionego dotychczas przez wartki nurt. Powstają wtedy błotniste namuliska pokrywające nieraz grubą warstwą długie fragmenty ciągów jaskiniowych, a czasem wypełniające korytarz po sam strop. Z czasem, w miarę poszerzania się kanałów odprowadzających wodę z jaskini, oraz w wyniku rozwoju sieci rzecznej na powierzchni, poziom wód obniża się odsłaniając coraz niższe - głębsze fragmenty systemu jaskiniowego. Następnie stopniowo obniża się poziom wody w jaskini, przez co zmniejsza się napór słupa wody. Równocześnie w najwyższych partiach jaskini, gdzie woda pojawia się tylko w postaci deszczu podziemnego i powstałych wcześniej jeziorek, zaczynają gromadzić się osady nacieków wapiennych będące wynikiem krystalizowania rozpuszczonego w wodzie węglanu wapnia. Z osadów namuliskowych pochodzą liczne materialne ślady pobytu człowieka pochodzące z epoki kamiennej. W niektórych jaskiniach Hiszpanii, czy Francji spotkać można malowidła, z których najstarsze liczą nawet 20.000 lat.  Jaskinie często tworzą bardzo rozwiniętą sieć korytarzy, studni czy kominów. Największym na świecie systemem jaskiniowym jest Jaskinia Mamucia (ang. Mammoth Cave System) w stanie Kentucky w Stanach Zjednoczonych. Długość jej korytarzy przekracza 500 km. Największą jaskinią w Polsce jest Jaskinia Miętusia w Tatrach. Długość jej korytarzy to około 10 km. Jaskinie nie występują przeważnie na dużych głębokościach. Są one zazwyczaj rezultatem działalności  płynących szczelinami skał wód pochodzących z powierzchni terenu. Dno jaskiń bywa często wyścielone piaskami, żwirami, mułami czy też glinami niesionymi przez podziemne rzeki, lub strumienie wodne z innych rejonów. W jaskiniach często można odnaleźć szczątki, a niekiedy nawet całe cmentarzyska zwierząt jaskiniowych.

W wielu jaskiniach występuje proces wytrącania się węglanu wapnia na dnie jaskini, na jej ścianach, bądź na stropie. Węglan wapnia wytrąca się z kropel wody opadających ze stropu i ściekających po ścianach. Kiedy woda nasycona węglanem wapnia dostaje się do komory, lub korytarza jaskiniowego zaczynają się z niej wytrącać mikroskopijne kryształki kalcytu (węglanu wapnia). Proces krystalizacji nacieków rozpoczyna się w najsuchszych partiach jaskiń, nie ulegających już okresowemu zalewaniu przez wodę. Powstawanie szaty naciekowej jest, więc procesem odwrotnym do rozpuszczania skał węglanowych w wodzie. Kiedy węglan wapnia narasta ze stropu jaskini w postaci sopli wtedy mówimy o stalaktytach. Proces narastania stalaktytów może być szybki, lub bardzo powolny. Niekiedy 1 cm stalaktytu przyrasta w ciągu kilku lat, a czasem w przeciągu kilkunastu tysięcy lat. Krople wody, które spadają na dno jaskini zawierają w dalszym ciągu węglan wapnia. Nadal trwa proces jego wytrącania na dnie jaskini. Kiedy krople wody będą spadały w jednym miejscu przez dłuższy czas, wytrącający się węglan wapnia będzie narastał ku górze. W rezultacie czego przez kilka tysięcy lat powstanie słup zwany stalagmitem. Niekiedy zdarza się, że stalagmit połączy się z rosnącym od góry stalaktytem. Wtedy powstała forma będzie nosiła nazwę stalagnat. Kiedy woda ze szczelin skalnych spływa kroplami lub małym strumyczkiem po nachylonym stropie i ścianie, powstają ozdobne, często bardzo cienkie i prześwitujące draperie i zasłony. Najczęściej spotykanymi naciekami są polewy, nieraz o znacznej grubości, pokrywające duże powierzchnie ścian i dna korytarzy. Przyjmują one formy żeber, czy nacieków tarczowych W obrębie namuliska tworzą one niekiedy kilka warstw. Polewy często zbudowane są z miękkiego lub wyschniętego (stwardniałego) mleka wapiennego. Nacieki zbudowane z czystego kalcytu są białe lub bezbarwne. Białe zabarwienie pochodzi z zawartych w ich strukturze pęcherzyków powietrza. Jeżeli jednak rozpocznie się proces wytrącania innych związków, wtedy barwa nacieków uleganie zmianie. Kiedy woda zawiera związki żelaza, wówczas formy naciekowe przyjmą barwę żółtą, brunatną, bądź czerwoną z różnymi odcieniami. Na dnie jaskini gromadzi się też często woda tworząca jeziora jaskiniowe. W niewielkich jeziorkach można zauważyć tzw. perły jaskiniowe. Są to przeważnie niewielkie kuleczki zbudowane z kalcytu. Ich powierzchnia jest najczęściej chropowata. Przy gwałtownych ruchach wód jeziora jaskiniowego perły mogą mieć bardzo gładką i błyszczącą powierzchnię.

Jaskinie występują w wielu rejonach Polski. Szczególnie dużo jest ich w Tatrach.  Nie wszystkie z nich udostępnione są do zwiedzania. Jaskinie tatrzańskie mają ubogą szatę naciekową. W Tatrach znajdują się największe jaskinie Polski. Ogółem w polskich Tatrach jest ok. 600 jaskiń. W przeważającej części są to jaskinie pochodzenia  krasowego. Obfita w szatę naciekową, choć niewielka jest jaskinia Raj. Znajduje się ona w Górach Świętokrzyskich w pobliżu Chęcin. Najpiękniejszą szatą naciekową pośród polskich jaskiń odznacza się Jaskinia Niedźwiedzia w Sudetach. Obszar, gdzie odnotować można najwięcej jaskiń to Wyżyna Krakowsko- Częstochowska. Znajduje się tu ponad 850 jaskiń o zróżnicowanej wielkości.

Wody podziemne zawierające rozpuszczone związki chemiczne mogą wytrącać je nie tylko w jaskiniach, ale także na powierzchni terenu. Wokół źródeł osadzają się niekiedy utwory węglanowe, bądź żelaziste. Węglany, które wytracają się z wody źródlanej osadzają się wokół łodyg i korzeni roślin, dlatego noszą nazwę martwicy wapiennej, często spotykanej w rzekach Karpat.