Table of Contents
مقدمة لـ (كارلسباد سيفرنز)
"الـ "كارلسباد سيفرنز" في جنوب شرق "نيو مكسيكو" في جبال "غوادالوبي" ، يقفون كأحد أكثر الأمثلة المذهلة لنظم كهف الحجر الجيري في العالم
إن الأهمية الجغرافية لكارسباد سيفرنز تتجاوز كثيرا مناشدتها الجمالية، فهي توفر مختبرا طبيعيا لدراسة جيولوجيا الكارات، وهيدرولوجيا المياه الجوفية، والتكييفات الإيكولوجية للكائنات الحية التي تعيش في بيئات لا تخف، كما أن الكهوف كارل تعد موئلا حرا لأكثر من ٠٠٠ ٣٠٠ من الخفافيش المكسيكية ذات الطبيعة الحرة التي تدور في الكهوف كل صيف، مما يجعلها واحدة من أهم العمليات التي تقوم بها المقذوفات.
المؤسسة الجيولوجية: شعب الكابيتان ومؤسسة ليمستون
إن قصة قشرة كارلسباد تبدأ قبل نحو ٢٥٠ مليون سنة خلال الفترة الفارمية، قبل فترة طويلة من وجود الكهوف نفسها، وفي ذلك الوقت، كانت المنطقة التي تقع حاليا جنوب شرق نيو مكسيكو مشمولة بحر ضحل ودافئ يعرف باسم حوض بيرمي، وعلى امتداد هامش هذا البحر، زادت هياكل الشعاب الضخمة - التي تتألف أساسا من مستخرجات من البون واللغات البحرية.
و قد تمدد الشعاب المرجانية لمئات الأميال وخلق سلسلة سميكة من الحجر الجيري و الصخرة الدوميت و عندما انتهت فترة البرمية و تراجعت البحر
The Chemical Composition of the Limestone
إن حجر اللحوم في القبطان ليس موحّداً من الناحية الكيميائية في جميع أنحاء العالم، إذ أن بعض الطبقات تحتوي على تركيزات أعلى من المغنيزيوم، وهي تشكل الدوملوميت، وهي أقل قابلية للذوبان من السعرات الحرارية النقية، وتحتوي الطبقات الأخرى على مواد عضوية أو حرارة أو معدنية من نوع كارلا، تؤثر على كيفية انتقال المياه من خلال الصخرة وعلى مدى حدوث كسور في المواد الكيميائية، وتساعد هذه التغيرات الكيميائية على توضيح سبب بقاء أجزاء معينة من ممرات الصخرة الضيقة أخرى
عملية تكوين مقادير ليمستون
إن كهوف حجر الليمون، مثل تلك الموجودة في كارلسباد، تخترق الأرض في المقام الأول من خلال طقس كيميائي يحركه فسخ الكربون الكالسيوم، وتبدأ العملية عندما تكون مياه الأمطار - وهي طبيعية حمضية طفيفة بسبب ثاني أكسيد الكربون المذوب من الغلاف الجوي والتربة - وتخترق الأرض، مع انتقال الماء من طبقة التربة، فإنها تلتقط ثاني أكسيد الكربون الإضافي من جذور النباتات وتخلل المادة العضوية().
ويمكن التعبير عن رد الفعل الكيميائي على أنه: كاكوا 3 + H2CO3 ⁇ Ca(HCO3)2، وبكربونات الكالسيوم شديدة الصمود ويمكن نقلها في المياه الجوفية لمسافات طويلة، وعلى مر الزمن، فإن الكميات الصغيرة من المياه الحمضية يمكن أن تحل أحجام كبيرة من الصخور، وتزيد تدريجيا من الكسور في المواثيق، وتخلق قنوات في الممرات، وتتحول إلى غرف محمية.
دور مقص الكبريتيك: مصارع وحيد في تشكيلة كارلسباد
وفي حين أن معظم الكهوف الحجرية في العالم تشكل من خلال حمض الكربون، فإن لقب كارلسباد قفيرنز قصة أصل فريدة وأكثر تعقيدا تميزها عن نظم الكهوف النموذجية، وقد كشفت البحوث التي أجريت في أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين أن حمض الكبريت يلعب دورا رئيسيا في حل حمضية الجير في كارلسباد وليس حمض الكربون فحسب، وقد غيرت هذه الاكتشافات فهما لكيفية تشكيل الكهوف.
وتبدأ العملية بغاز الكبريت الهيدروجيني الذي يرتفع من أعماق النفط والودائع الغازية في حوض بيرميان، وقد واجه هذا الكبريت الهيدروجين المياه الجوفية الغنية بالأكسجين بالقرب من السطح، حيث اكتسب البكتريا المتخصصة قيمة حمض كارلا 2 لإنتاج حمض الكبريتيك (H2SO4).
وتشمل الأدلة على تورط حامض الكبريت وجود رواسب ضخمة من مادة غبوم (كبريتات الكالسيوم) وجدت في جميع أنحاء الكهوف، وGypsum هو ناتج ثانوي للرد بين حمض الكبريت والخشخم: H2SO4 + CaCO3 + H2O بلورة SO4 SO2H2O + CO2.
Chronology of Cave Development
إن تشكيلات الـ(كارلسباد) قد حدثت في عدة مراحل متمايزة خلال العشرين مليون سنة الماضية، وكسر أولي في الحجر الجيري خلال فترة الـ(ميوكي) خلق مسارات لتنقل المياه الجوفية، والمرحلة الرئيسية من تفكك حمض الكبريت التي من المحتمل أن تحدث قبل 12 و4 ملايين سنة، عندما سمحت جيولوجيا المنطقة للهيدروجين بالارتفاع من مجرى كهف الجبال العميق.
Speleothem Formation: Stalactites, Stalagmites, and Ornate Mineral Deposits
وبعد أن استنزفت الكهوف وأصبحت مجهزة بالهواء، استولت عمليات الترسيب المعدني على بعضها البعض، وهي الودائع المعدنية الثانوية التي تشكل داخل الكهوف، وتحتوي مجموعة الكاسب الكروية على مجموعة من أنواع ثاني أكسيد الكربون التي تتحول إلى أحواض كربونية، وتحلل أكثرها إلماماً، وتتسبب في تكوينات الكهوف التي ترتفع فيها كميات الكهوف.
إن معدل النمو في القطعة الداكنة في كارلسباد بطيء بشكل ملحوظ، عادة على أساس مقياس مكعب واحد في القرن الواحد، وهذا يعني أن القطعة المميتة قد تكون قد استغرقت آلاف السنين لتشكلها، وأن أكبر التوابل في الغرفة الكبيرة أطول من ٦٠ قدما، وتمثل مئات الآلاف من السنوات من تدفق المياه المتقطعة والتشويش المعدني.
أنواع أخرى من سبيلوثم في كارلسباد
"وبعد الرشّات و التخدير، يستضيف (كارلسباد) مجموعة كبيرة من أنواع السوائل"
إن رواسب الصوف مثل ألؤلؤ الكهف - وهي مجالات صغيرة ومدورة من الكالسيتات التي تشكل في مجمعات ضحلة من المياه - والسدود الحجارة، التي تشكل حواجز طبيعية تخلق مجمعات متخلفة، تضيف إلى التعقيد البصري لبيئة الكهوف، وتجعل تنوع السكابات في كارلسباد أحد أهم المواقع في العالم لدراسة التكوين الجيوكيميائي والتوقيتات المائية في الماضي الكهوف.
الموقع الجغرافي للمقابس
تقع منطقة كارلسباد في جبال غوادالوب، وهي منطقة جبلية تمتد من جنوب شرق نيو مكسيكو إلى غرب تكساس، وتمتد جبال غوادالوب إلى منطقة حواجز، وترفعها القوات التي تكتونية التي بدأت في منطقة ميوكين، وتستمر في منطقة بليستوكي، وقد أدى هذا الارتفاع إلى ظهور الطبول السطحية المرئية اليوم، حيث ارتفع عدد الأقدام الغربية إلى 500 1 قدم.
إن البيئة الجغرافية للكهوف هامة لعدة أسباب، أولا، المناخ شبه القاحل لصحراء شيهوان - الذي يبلغ متوسطه نحو 14 بوصة سنويا - يعني أن المياه السطحية شحيحة، ومعظم المياه التي تدخل نظام الكهف تأتي من العواصف الرعدية المحلية وسقوط الأمطار الموسمية، التي تخترق من خلال معدل الهكوف الصخري والمزخري.
ثانياً، تقع الكهوف في تقاطع عدة مناطق إيكولوجية، وتنتقل جبال غوادالوب بين الأراضي المنخفضة في شيهوان والأراضي الحرجية المتلاصقة من ارتفاعات مرتفعة، مما يخلق درجة حرارة شديدة، ورطوبة، ونسبة نباتية على مسافة عمودية قصيرة نسبياً، مما يؤثر بدوره على نظام الهرم ودرجات الحرارة داخل الكهوف.
تطوّر الكارتس وتدفق الأراضي
إن وجود قنابل كارلسباد يرتبط ارتباطا وثيقا بتطوير طبوغرافيا الكارست في المنطقة الأوسع، كما أن كارست هو مشهد شكله حل الصخور المذوفة مثل الحجر الجيري، والدوميت، وموسوم الغلوب، الذي يتسم بالثقوب، والفيضانات، ونظم الصرف الجوفية، والكهوف، وقد تعرضت جبال غوادالوب والمناطق المحيطة بها للعديد من المواد الكيميائية.
وتشمل مشهد الكارست في جنوب شرق نيو مكسيكو العديد من الحفريات، مثل البحيرات الشهيرة التي لا تُستَغَل في وادي نهر بيكو، وتختفي من المجاري التي تتدفق إلى مواقد تحت الأرض، وقد كان لتطوير نظام الكاراتية هذا آثار عميقة على الهيدرولوجيا المحلية، مما يخلق مسارات متطورة لتدفق المياه الجوفية يمكن أن تنقلها إلى مناطق كثيرة تحت الأرض قبل أن ترتد في الربيع.
مقارنة مع نظم أخرى لدفن ليم
"الـ "كارلسباد سيفرنز" يختلف اختلافاً كبيراً عن نظم الكهف الشهيرة حول العالم مثل "ماموث كهف" في "كنتاكي" أو كهوف منطقة "كارست"
التنوع البيولوجي والأهمية الإيكولوجية
ويأوي نظام كارلسباد سيفرنز نظاماً إيكولوجياً فريداً تكيف مع تحديات المعيشة في ظلام كامل، والمغذيات المحدودة، والرطوبة العالية، ويقسم النظام الإيكولوجي للكهف إلى ثلاث مناطق: منطقة الدخول، حيث تخترق بعض الأضواء الشمسية وتقل درجات الحرارة؛ ومنطقة التوايل، حيث يغمى الضوء وتكون الظروف أكثر استقراراً؛ والمنطقة العميقة التي لا يوجد فيها ضوء، ودرجة حرارة عضوية ثابتة في المقام الأول.
أكثر سكان (كارلسباد) شهرة، مضارب (كهوف) مُحررة، كل صيف، مستعمرة من 200 ألف و 500 ألف خفافيش، تُدير في الكهوف، و أساساً في منطقة (بات كهف) من النظام، وتظهر الخفافيش في دوسك في رحلات دوامة للثبات لتتغذى على الحشرات، وتستهلك ما يصل إلى 10 أطنان من الحشرات في الليل.
Microbial Life and Chemosynthesis
وقد كشفت البحوث المناخية الحديثة في كارلسباد سيفرنز عن تنوع مفاجئ في الكائنات المجهرية التي تعيش في بيئة الكهف، وتشمل البكتيريا والأرخاء التي تحصل على الطاقة من خلال التخدير الكيميائي - باستخدام ردود الفعل الكيميائية التي تنطوي على الكبريت أو الحديد أو المنغني أو عناصر أخرى بدلا من ضوء الشمس، كما أن اكتشاف الكيماويات المجهرية في الكهوف له آثار على فهم الحدود المحتملة للهيدروك
التاريخ البشري والعلامة الثقافية
وقد عرف سكان جزر كارلسباد آلاف السنين، وتشير الأدلة الأثرية إلى أن أسلاف البويبلان وغيرها من الجماعات الأمريكية الأصلية استخدمت الكهوف من أجل المأوى، ولأغراض الاحتفال، وكمصادر للمياه والمعادن، ويبدو أن الشظايا الوبائية، والحفر النارية، والرسومات التي وجدت في مناطق مدخل الكهوف التي تقام في منطقة غولوشا الطويلة، قد وثقت في هذا الوصل الطويل بين البشر.
"الإستكشاف الأوروبي الأمريكي للهوف بدأ في أواخر القرن التاسع عشر" "مع الفرسان ورعاة البقر" "يستكشفون مناطق الدخول" "الأكثر شهرة" "جيم وايت" "رجل بقر مراهق" "الذي غامر في الكهف الرئيسي عام 1898" "يحمل فقط "كروزن" "يستخدم حبل ليجد طريقه"
تحديات حفظ الطبيعة وجهود الحفاظ عليها
إن حفظ قفيرات كارلسباد للأجيال المقبلة يمثل تحديات كبيرة، فالكهوف هي بيئات هشة، حيث يمكن أن تلحق أي تغيرات طفيفة في درجة الحرارة أو الرطوبة أو التدفق الجوي أضراراً بالبذور أو تعطل المجتمعات البيولوجية، ووجود 000 400 زائر إلى 000 500 زائر سنوياً، يستحدث حرارة ورطوبة وثاني أكسيد الكربون وملوثات أخرى في بيئة الكهوف، وتحتفظ دائرة الحد من عدد الزائرين المسمى
إن متلازمة الأنفضاء البيضاء، وهي مرض فطري دمر السكان المضربيين في أمريكا الشمالية، تشكل أحد أخطر التهديدات التي يتعرض لها النظام الإيكولوجي في كارلسباد، والفطر التي تسبب المرض، والإصابة بداء الخفافيش، والثدي في بيئات الكهوف الباردة الرطبة، ورغم أن هذا المرض لم يكتشف بعد في برامج كارلسباد Cavernsa، فإن الحدائق تمنع ظهور علامات المرض.
تغير المناخ يمثل تحديات إضافية طويلة الأجل، ويمكن أن تؤدي التغييرات في أنماط التهطال إلى تغيير كمية المياه التي تدخل إلى نظام الكهف، مما يؤثر على نمو البلازما وتوافر الكائنات الحية التي تعيش في الكهوف، وقد تؤدي درجات الحرارة إلى تغيير نطاق الخفافيش المكسيكية ذات الصبغة الحرة أو تغيير توقيت هجرتها واستنساخها، كما أن ارتفاع درجات الحرارة يمكن أن يزيد من معدل التهرب من الكهوف في الكهوف،
البحث الحديث والأهمية العلمية
ولا يزال الباحثون في كارلسباد مختبراً حياً للبحوث العلمية عبر تخصصات متعددة، ويدرس علماء الجيولوجيون تاريخ تكوين الكهوف، وتوقيت نمو البلازما، والتوقيعات الجيوكيميائية المحتفظ بها في الرواسب المعدنية، ويستخدم علماء البلوكومات السكابات والحجر الزهري كمحفوظات للمناخ الماضي - وتساعد طبقات الاحتواء الضاري على تحديد درجات الحرارة والسجلات الرجعية.
ويواصل علماء الأحياء اكتشاف أنواع جديدة في الكهوف، لا سيما بين الكائنات المجهرية واللافقاريات، وقد تؤدي الظروف القصوى لبيئة الكهف العميقة - الظلمة المستمرة، وتوافر المغذيات المنخفضة، والرطوبة العالية - إلى تطور التكيفات المتخصصة التي تهم الحقول بقدر ما تكون متنوعة من البيولوجيا التطورية، والكيمياء الحيوية، وعلم الفلك.
خاتمة
() تمثل (كارلسباد سيفرنز) تقارباً في العمليات الجيولوجية الاستثنائية، والمغزى الإيكولوجي، والتراث الثقافي الذي يجعلها واحدة من أهم نظم الكهف في العالم. () إن تكوينها من خلال حل حمض الكبريت يجعلها بعيدة عن كهوف حجرية نموذجية، وخلقت مشهداً هائلاً من الغواياب المعدنية، وطائفة غيلو فريدة من المناطق الجغرافية.
For more information on the geology and ecology of the Carlsbad Caverns, visit the following resources:]