Encyklopedi

Sinkholes: The Human Impact -

Sinkholes uppträdde framträdande i nyheterna 2013, delvis på grund av den tragiska döden av Jeff Bush, en förorts Tampa, Fla., Man som sväljs upp när en sinkhole bildades direkt under hans sovrum. Denna incident följdes av flera andra i Pennsylvania, Illinois, Massachusetts och Louisiana, där en sjunka upptäcktes nära Bayou Corne 2012 hade öppnat till 10 hektar (25 ac) vid hösten 2013. I mitten av augusti en 20-m ( 66-ft) brett sinkhål bildades under en semesterort i centrala Florida nära Orlando, vilket tvingade gästerna ut ur sina rum när en byggnad med tre våningar kollapsade.

Sinkholes: The Human Impact

Trots att de fick omfattande mediatäckning 2013 är inte håligheter ett nytt fenomen. Sinkhole-bildning har inträffat i områden som Florida, New Mexico, Kentucky och Illinois. Det är så vanligt i Florida att husägare har köpt hålförsäkring för sin egendom. Uppfattningen att sinkholes bildas oftare påverkas av snabb befolkningstillväxt i sinkhole-utsatta områden, en faktor som ledde till att fler sinkholes bevittnade och rapporterade. Det finns dock bevis för att hastigheten på sinkhole-utvecklingen ökade under det senaste halva århundradet på grund av ökningen av mänskliga aktiviteter som inducerade sinkhole-bildandet, såsom överdrivet grundvattenuttag eller dåligt utformade dräneringssystem runt byggnader.

Sinkhål, kallade "doliner" av europeiska geovetenskapsmän, klassificeras som karstdrag. Karst är en landformstyp som uppstår när cirkulerande grundvatten löser upp lösligt berggrund. Karstforskare på 1800-talet betraktade doliner som den typiska karstlandformen, men karstterrängen kännetecknas också av grottor, försvinnande strömmar, stora källor och underjordisk dränering. I vissa karstiska områden, såsom Mexikos Yucatanhalvön, är ytströmmar nästan obefintliga, och nästan allt vattenflöde sker genom underjordiska ledningar.

De vanligaste karstic stenar är kalksten-kalciumkarbonat, CaCO 3 , i form av kalcit eller Argonite-och dolomit-kalciummagnesiumkarbonat (CaMg (CO 3 ) 2 ). Dessa mineraler är lösliga i svaga syror och är sålunda utsatta för upplösning genom grundvatten, som vanligen fylls med kolsyra (H 2 CO 3 ) som härrör från organiskt material i jorden. I torrare regioner som sydvästra USA är emellertid karstdrag som bildas i evaporitisk berggrund vanligare. Sedimentära bergarter som produceras genom avdunstning av saltvatten, kallade evaporiter, har i dessa områden vanligtvis inkluderat gips, som består av kalciumsulfat (CaSO 4 ∙ 2H 2O) och halit (bergsalt), som består av natriumklorid (NaCl). Gips är många gånger mer lösligt än kalcit eller dolomit, och gipsplanter är därför mycket mindre vanliga i fuktigare regioner med högre nederbörd. I halvtorra områden är det mer troligt att klippor som består av mindre löslig kalksten bildar klippor, och sinkholes i gips är mer utbredda. Ytkarstfunktioner bildade i halit är sällsynta eftersom bergsalt är mycket lösligt, även om saltkarstegenskaper har hittats i extremt torra regioner som Iran, Israel och östra Spanien.

Sinkhål härrör från en mängd olika mekanismer, men de har klassificerats i tre breda kategorier: de som bildas genom upplösning av ytan eller ytan; de som bildas av kollaps av överliggande berggrund; och de som bildats helt i jordbelastningen (det vill säga jord ovanför berggrunden). Spektakulära exempel på lösningshinkhål förekommer globalt i tropiska regioner som Java, Indon., Puerto Rico och cockpitkarst-regionen i Jamaica, men de bildas relativt långsamt och har liten mänsklig påverkan. Kollapsa hål är sällsynta och bildas i landskap som har utvecklats under flera tusen eller miljoner år.

Av de tre typerna är sinkholes som bildas i marköverbelastningen mycket vanligare och har utgjort en allvarlig geohazard (ett geologiskt fenomen med omfattande skadepotential) i karstregioner. Sinkhål i höljet görs genom kvävning, en process där okonsoliderad jord tvättas ner i öppna sprickor och grottor i underliggande berggrund och markytan sjunker gradvis. Täck-kollaps, eller utfall, sinkholes har bildats i mer lerrik, konsoliderad jord. De är ofta resultatet av utvecklingen av ett hålrum inom markhorisonten och det efterföljande misslyckandet i den överliggande jordbågen. Sådana håligheter kan uppträda snabbt, inom dagar eller månader, och katastrofal kollaps kan vara mycket snabb eller omedelbar. År 1981 bildades en täckhål i Winter Park, Fla., Och svalde ett privat hem, en kommunal pool,del av en verkstad och stora delar av en angränsande gata på relativt kort tid.

Naturligt förekommande sinkholes, som är vanliga i karst terräng, kan utlösas av väderhändelser som kraftig nederbörd eller av torka följt av kraftigt regn. En betydande andel av hålen är dock direkt eller indirekt associerad med mänsklig aktivitet. I vissa fall har överdrivet uttag av grundvatten för bevattning sänkt vattennivån och därmed gjort att mättad jord kan skölja ner i grottor och ledningar i underliggande berggrund, vilket kan utlösa sinkhålsbildning. Dessutom har hål för täckningskollaps bildats längs vägar eller andra områden där vatten upprepade gånger släpps ut på marken, vilket tvättar jorden i underliggande berggrundshåligheter och skapar markgrottor som kan kollapsa.

Saltbrytning har också skapat sinkholes. Under 2008 bildades två stora sinkholes i sydöstra New Mexico när kaviteter producerade av saltlakeoperationer - en process som injicerar färskt vatten i saltbäddar för att göra saltlösning för användning som borrvätska i oljekällor - plötsligt kollapsade. De konstgjorda håligheter som skapades av denna aktivitet blev instabila och resulterade i katastrofala kollapser. En av sinkhålen växte slutligen till en diameter på mer än 100 m (328 ft), med ett djup på cirka 45 m (cirka 150 ft).

Sinkholes: The Human Impact

Även om hål är en betydande geo-fara i många karstregioner, har de spelat en viktig roll i regionala grundvattensystem genom att bland annat tillhandahålla åtkomstpunkter för ytvatten för att komma in i karstiska akviferer. På Yucatan halvön korsar brantväggiga sinkholes som kallas cenotes vattenbordet, där de fungerar som vattenförsörjning för närliggande samhällen. I sydöstra New Mexico skapades de stora gipssjöhålssjöarna öster om Roswell genom uppsvällande grundvatten, vilket också ger bevattningsvatten för jordbruksaktiviteter i Roswell Artesian Basin.

Sinkhål är ofta källor till grundvattenförorening på grund av deras koppling till underjordiska akviferer. I många landsbygdsområden behandlas sinkholes som naturliga deponier och används för bortskaffande av stora apparater och gamla bilar. Den stora storleken på ledningar i karstiska akviferer förbjuder den typ av naturlig filtrering som förekommer i många icke-karstiska akviferer. Föroreningar som införts i grundvattensystemet via sinkholes har dykt upp i vattenförsörjningsbrunnar nedströms.

Sinkhål har också identifierats i undervattensinställningar. Sinkhole-ursprung i Straits of Florida har varit kontroversiellt och tillskrivs ofta erosionsprocesser som inträffade när sundet exponerades över havet. Vissa forskare har föreslagit att dessa sinkholes bildas på grund av en typ av blandningszonkorrosion, där färskvatten från akviferer på land släpps ut i Florida Straits. Sötvatten blandat med saltvatten tros ha producerat en lösning som mer aggressivt löste upp kalkstengrunden. Flera av dessa undervattenshål förekommer på Pourtales Terrace utanför Florida Keys på flera hundra meters djup. Den största av dessa funktioner är nästan 700 m (cirka 2300 fot) i diameter och cirka 260 m (cirka 850 fot) djup.

Forskare uppskattar att ungefär 25% av jordens befolkning antingen lever på karstterräng eller hämtar sitt vatten från karstiska akviferer. Eftersom sinkholes ofta är viktiga komponenter i lokala och regionala akvifereringssystem och på grund av deras roll som aktiva geofaror, kommer dessa funktioner på gott och ont att fortsätta att få en betydande samhällelig påverkan.