Huvud Övrig

Sinkholes: The Human Impact

Sinkholes: The Human Impact
Sinkholes: The Human Impact

Video: Sinkhole in Louisiana Swallows Trees - Caught on Tape 2013 | The New York Times 2024, Juni

Video: Sinkhole in Louisiana Swallows Trees - Caught on Tape 2013 | The New York Times 2024, Juni
Anonim

Sinkholes framträdde framträdande i nyheterna 2013, delvis på grund av den tragiska döden av Jeff Bush, en förorts Tampa, Fla., Man som svalde när ett sinkhole bildades direkt under hans sovrum. Denna incident följdes av flera andra i Pennsylvania, Illinois, Massachusetts och Louisiana, där ett sjunkande hål som upptäcktes nära Bayou Corne 2012 hade öppnat till 10 ha (25 ac) vid hösten 2013. I mitten av augusti en 20-m (66 fot) - hela sinkhole bildades under en utväg i centrala Florida nära Orlando, och tvingade gästerna ut ur sina rum när en byggnad i tre våningar kollapsade.

Trots att de fick omfattande mediatäckning 2013 är sinkholes inte ett nytt fenomen. Sinkhole formation har inträffat i områden som Florida, New Mexico, Kentucky och Illinois. Det är så vanligt i Florida att husägare har köpt sinkhole-försäkring för sin egendom. Uppfattningen att sinkhål bildas oftare påverkas av snabb befolkningstillväxt i områden med kalkhål som är benägna, en faktor som ledde till bevittnandet och rapporteringen av fler sinkhål. Det finns dock bevis på att utvecklingen av sinkhole ökade under det senaste halva seklet på grund av ökningen av mänskliga aktiviteter som orsakade sinkhole-bildning, såsom överdrivet grundvattenuttag eller dåligt utformade dräneringssystem runt byggnader.

Sinkholes, som kallas ”doliner” av europeiska geovetenskapsmän, klassificeras som karstfunktioner. Karst är en landformtyp som uppstår när cirkulerande grundvatten löser löslig berggrund. Karstforskare på 1800-talet betraktade doliner som den typiska karstlandformen, men karstterrängen kännetecknas också av grottor, försvinnande bäckar, stora fjädrar och underjordisk dränering. I vissa karstiska regioner, som Mexikos Yucatanhalvön, är ytströmmar nästan obefintliga, och praktiskt taget allt vattenflöde sker genom underjordiska ledningar.

De vanligaste karstiska stenarna är kalksten - kalciumkarbonat, CaCO 3, i form av kalcit eller argonit - och dolomit - kalciummagnesiumkarbonat (CaMg (CO 3) 2). Dessa mineraler är lösliga i svaga syror och är därför känsliga för upplösning av grundvatten, som vanligtvis laddas med kolsyra (H 2 CO 3) härrörande från organiskt material i jorden. I torrare regioner som sydvästra USA är emellertid karstfunktioner som bildas i evaporitisk berggrund vanligare. Sedimentära bergarter som produceras genom indunstning av saltvatten, kallad evaporites, har i dessa områden vanligtvis inkluderat gips, som består av kalciumsulfat (CaSO 4 ∙ 2H 2 O), och halit (bergsalt), som består av natriumklorid (NaCl). Gips är många gånger mer lösligt än kalsit eller dolomit, och gipsutbrott är således mycket mindre vanliga i fuktigare regioner med högre nederbörd. I semiarida regioner är det mer troligt att utbrott som består av mindre löslig kalksten bildar klippor och sjunker som bildas i gips är mer utbredda. Karstfunktioner i ytan som bildas i halit är sällsynta eftersom bergsaltet är mycket lösligt, även om saltkarstfunktioner har hittats i extremt torra regioner som Iran, Israel och östra Spanien.

Sinkhul resulterade från en mängd olika mekanismer, men de har klassificerats i tre breda kategorier: de som bildas genom upplösning av ytan eller nära ytan; de som bildas av kollaps av överliggande berggrund; och de som bildas helt i jordens överbelastning (det vill säga jord ovanför berggrunden). Spektakulära exempel på lösgångshål förekommer globalt i tropiska regioner som Java, Indon, Puerto Rico och cockpit karstregionen på Jamaica, men de bildar relativt långsamt och har liten mänsklig påverkan. Kollaps sjunker är sällsynta och bildas i landskap som har utvecklats under flera tusen eller miljoner år.

Av de tre typerna är sinkhål som bildas i marköverbelastningen mycket vanligare och har uppvisat en allvarlig geohazard (ett geologiskt fenomen med utbredd skadepotential) i Karst-regioner. Sänkhål i täckt vatten görs genom sugning, en process där okonsoliderad jord tvättas ner i öppna sprickor och grottor i den underliggande berggrunden och landytan ovanför gradvis sjunker. Täckbrott, eller bortfall, sjunkande hål har bildats i mer leririk, konsoliderad jord. De är ofta resultatet av utvecklingen av ett hålrum inom markhorisonten och efterföljande misslyckande av den överliggande jordbågen. Sådana hålrum kan uppträda snabbt, inom dagar eller månader, och katastrofisk kollaps kan vara mycket snabb eller omedelbar. År 1981 bildades ett sjunkshål i lockparken i Winter Park, Florida, och svalde ett privat hem, en kommunal simbassäng, en del av en reparatör och stora delar av en angränsande gata på relativt liten tid.

Naturligt förekommande sjunkande hål, som är vanliga i karstterrängen, kan utlöses av väderhändelser som kraftigt regn eller torka följt av kraftigt regn. En betydande andel av sjunker är emellertid, direkt eller indirekt, förknippade med mänsklig aktivitet. I vissa fall har överdrivet uttag av grundvatten för bevattning sänkt vattennivån och därmed gjort det möjligt för mättad jord att tvättas ner i grottor och ledningar i den underliggande berggrunden, vilket kan utlösa sinkhålbildning. Dessutom har täckbrickor sjunkande hål bildats längs vägar eller andra områden där vatten upprepas frigörs på marken, tvättar mark i underliggande berggrundskaviteter och skapar jordgrottor som kan kollapsa.

Saltbrytning har också skapat sjunker. 2008 bildades två stora sinkhol i sydöstra New Mexico när hålrum som producerats genom saltbrunnsoperationer - en process som injicerar sötvatten i saltbäddar för att göra saltlake för användning som borrvätska i oljebrunnar kollapsade plötsligt. De konstgjorda håligheterna som skapades av denna aktivitet blev instabila och resulterade i katastrofala kollaps. En av sinkhålen växte till slut till en diameter på mer än 100 m (328 ft), med ett djup på cirka 45 m (cirka 150 ft).

Även om sinkholes är en betydande geohazard 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. I Yucatan-halvön korsar brantväggiga sinkhål som kallas cenoter vattnet, där de fungerar som vattenförsörjning för närliggande samhällen. I sydöstra New Mexico skapades de stora gips sjönhålen öster om Roswell av uppbyggande grundvatten, som också ger bevattningsvatten för jordbruksaktiviteter i Roswell Artesian Basin.

Sinkhål är ofta källor till förorening av grundvatten på grund av deras koppling till underjordiska akviferer. I många landsbygdsområden behandlas sinkhål 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 sjunker har visat sig i vattenförsörjningsbrunnar nedströms.

Sänkhål har också identifierats i ubåtinställningar. Sinkhole-ursprung i Florida-sundet har varit kontroversiellt och tillskrivs ofta till erosionsprocesser som inträffade när sundet utsattes över havet. Vissa forskare har föreslagit att dessa sjunkande hål bildade på grund av en typ av korrosionsblandning i zonen, där färskt vatten från akviforer på land släpps ut i Florida Straits. Färskvatten som blandas med saltvatten tros ha producerat en lösning som mer aggressivt löst kalkstenens berggrund. Flera av dessa sjösänkande ubåtar förekommer på Pourtales-terrassen utanför Florida Keys på flera hundra meters djup. Den största av dessa funktioner är nästan 700 m i diameter och cirka 260 m (cirka 850 ft) djup.

Forskare uppskattar att cirka 25% av jordens befolkning antingen lever i karstterräng eller härleder sitt vatten från karstiska akviferer. Eftersom sinkholes ofta är viktiga komponenter i lokala och regionala akvifersystem och på grund av deras roll som aktiva geohazards kommer dessa funktioner för bättre eller sämre att fortsätta att ha en betydande samhällseffekt.