The contribution of condensation-corrosion in the morphological evolution of caves in semi-arid regions: preliminary investigations in the Kyrenia Range, Cyprus

Abstract:
The condensation-corrosion process occurs when airflow cools at the contact with colder cave walls. Condensed water becomes aggressive for soluble rocks and corrodes the walls. This process is particularly active close to cave entrances in high thermal gradient zones where external air enters caves. Condensation appears to be important where bat colonies are also present. Bat metabolism and guano decomposition release heat, vapour, and acids. Hence, bat colonies contribute to the increase of condensation- corrosion, especially by providing permanent moisture and chemical aggressiveness. Corrosive air convections produce rounded morphologies, such as ceiling channels, cupolas, and corroded older flowstones. This process has been overlooked in previous research, since related morphologies were often confused with those produced by early phreatic flow. Kyrenia Range in Cyprus has a semi-arid climate. All the studied caves developed along open-fractures. They are located both in recrystallized carbonates (limestone and dolostone, such as Smoky and Pigeons Caves), or in gypsum (First Day and Angry Bat Caves). We also studied a maze cave that acted as a spring in gypsum that initially developed under phreatic conditions, followed by an epiphreatic phase that allowed the development of notches (Fig Tree Cave, also named Incirli Show Cave). Due to the semi-arid climate, external air is very dry in summer, thus condensation seems to occur mainly in winter, when cave atmosphere instability allows large air exchanges between caves and surface atmosphere. In summer, evaporation prevails, allowing the development of popcorn lines in carbonate caves and massive gypsum crusts, stalagmites, and sidewalk rims in gypsum caves. However, the presence of a bat colony in a semi-confined chamber in Smoky Cave is probably the origin of the permanent moisture, also during the dry season, leading to a strong development of condensation-corrosion features such as ceiling cupolas, and possibly to the permanent activity of flowstones. In addition, we detected high concentrations of sulphur dioxide (SO2) and radon (Rn) in Fig Tree Cave, possibly related to the activity of the neighbouring overthrust. Based on the five studied caves in the Kyrenia Range and surroundings, the open-fracture caves in carbonates and gypsum have not undergone the typical initial phreatic stage, but have formed in a short time during Pleistocene as a result of the fast uplift of the range and were later reshaped by condensation-corrosion morphologies. Some gypsum caves may have formed entirely by this latter process, after initial minor fracture development. Cyprus is an outstanding area for studying the condensation-corrosion in caves, since a phreatic origin can be ruled out for most of the rounded morphologies. Prispevek kondenzacijske korozije pri razvoju jam v polsuhih obmocjih: predhodni rezultati v jamah Kirenijskega gorovja, Ciper Kondenzacijska korozija se pojavi ob stiku vlažnega zracnega toka s hladnimi jamskimi stenami. Pri tem na jamsko steno iz zraka kondenzira film vode, ki kemicno korodira vodotopno kamnino. Proces je najbolj izrazit v bližini jamskih vhodov, kjer ob visokem temperaturnem gradientu zunanji zrak vstopa v jamo. Kondenzacijo in kondenzacijsko korozijo lahko pomembno povecajo kolonije netopirjev. Metabolizem netopirjev in razpadanje gvana sproscata toploto, vlago in kisline. Kondenzacijska korozija iz konvekcijskih tokov vlažnega zraka ustvarja zaobljene skalne oblike, kot so kupole, stropni kanali in korodirana siga. Kirenijsko gorovje na Cipru ima polsuho podnebje. Vecina jam v tej raziskavi so odprte razpoke v prekristaljenem karbonatu (apnenec in dolomit) ali v sadri. Poleg teh obravnavamo tudi blodnjake v sadri, ki so se oblikovali v freaticni coni in so v preteklosti delovali kot izviri. V njih najdemo stenske zajede, ki so nastale v epifreaticni fazi. Ker je zrak poleti zelo suh, je kondenzacija omejena na zimski cas, ko se intenzivno izmenjuje zrak med jamsko in zunanjo atmosfero. Poleti prevladuje izhlapevanje, kar omogoca razvoj cvetacastih oblik v karbonatnih jamah ter sadrinih skorij, stalagmitov in stranskih obrob v jamah v sadri. Kolonija netopirjev v eni od polzaprtih dvoran v jami Smoky Cave verjetno vzdržuje visoko vlago tudi poleti. Posledica so mocno izražene oblike kondenzacijske korozije (kupole) in stalna aktivna rast sige. V eni od jam smo izmerili visoko vsebnost SO2 in radona, ki je verjetno povezana z aktivno narivno tektoniko. Pet obravnavanih jam je tektonskega izvora in so verjetno nastale v kratkem obdobju hitrega dvigovanja v pleistocenu ter bile kasneje preoblikovane s kondenzacijsko korozijo. Nekatere jame v sadri so nastale skoraj izkljucno s kondenzacijsko korozijo, ki je preoblikovala prvotne majhne razpoke. Ciper je izjemno obmocje za podobne studije, saj lahko zaradi odsotnosti freaticne faze vecino zaobljenih jamskih oblik pripisemo kondenzacijski koroziji. Kljucne besede: Vzhodno Sredozemlje, kondenzacijska korozija, gvano, Kirenijsko gorovje, jame v odprtih razpokah, hitri tektonski dvig, sadra, jamska mikroklima, pleistocen.
Author Listing: Didier Cailhol;Philippe Audra;Carole Nehme;Fadi H. Nader;Mladen Garašić;Vasile Heresanu;Salih Gucel;Iris Charalambidou;Lauren C. Satterfield;Hai Cheng;R. Lawrence Edwards
Volume: 48
Pages: 5-27
DOI: 10.3986/AC.V48I1.6782
Language: English
Journal: Acta Carsologica

ACTA CARSOLOGICA

ACTA CARSOLOGICA

影响因子:1.0 是否综述期刊:否 是否OA:否 是否预警:不在预警名单内 发行时间:- ISSN:0583-6050 发刊频率:Tri-annual 收录数据库:SCIE/Scopus收录 出版国家/地区:SLOVENIA 出版社:Zalozba Z R C

期刊介绍

Karst areas occupy 10-20 % of ice-free land. Dissolution of rock by natural waters has given rise to specific landscape and underground. Karst surface features and caves have attracted man's curiosity since the dawn of humanity and have been a focus to scientific studies since more than half of millennia.Acta Carsologica publishes original research papers and reviews, letters, essays and reports covering topics related to specific of karst areas. These comprise, but are not limited to karst geology, hydrology, and geomorphology, speleology, hydrogeology, biospeleology and history of karst science.

喀斯特 地区 占 无 冰 陆地 的 10 - 20% 。岩石 被 天然 水 溶解 , 形成 了 特殊 的 景观 和 地下 。自 人类 诞生 以来 , 喀斯特 地貌 和 洞穴 就 一直 吸引 着 人们 的 好奇 心 , 并 在 超过 5000 年 的 时间 里 成为 科学 研究 的 焦点 。 Acta Carsologica 出版 原创 研究 论文 和 评论 、 信件 、 散文 和 报告 , 涵盖 了 与 喀斯特 地区 相关 的 主题 。这些 包括 但 不 限于 喀斯特 地质 学 、 水文 学 、 地貌 学 、 洞穴 学 、 水文 地质 学 、 生物 洞穴 学 和 喀斯特 科学 史 。

年发文量 15
国人发稿量 1
国人发文占比 6.67%
自引率 10.0%
平均录取率 容易
平均审稿周期 >12周,或约稿
版面费 -
偏重研究方向 地学-地球科学综合
期刊官网 http://ojs.zrc-sazu.si/carsologica
投稿链接 http://ojs.zrc-sazu.si/carsologica/about/submissions#onlineSubmissions

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期刊预警不是论文评价,更不是否定预警期刊发表的每项成果。《国际期刊预警名单(试行)》旨在提醒科研人员审慎选择成果发表平台、提示出版机构强化期刊质量管理。

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时间 预警情况
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2020年12月发布的2020版 不在预警名单中

JCR分区 WOS分区等级:Q4区

版本 按学科 分区
WOS期刊SCI分区
WOS期刊SCI分区是指SCI官方(Web of Science)为每个学科内的期刊按照IF数值排 序,将期刊按照四等分的方法划分的Q1-Q4等级,Q1代表质量最高,即常说的1区期刊。
(2021-2022年最新版)
GEOSCIENCES, MULTIDISCIPLINARY Q4

关于2019年中科院分区升级版(试行)

分区表升级版(试行)旨在解决期刊学科体系划分与学科发展以及融合趋势的不相容问题。由于学科交叉在当代科研活动的趋势愈发显著,学科体系构建容易引发争议。为了打破学科体系给期刊评价带来的桎梏,“升级版方案”首先构建了论文层级的主题体系,然后分别计算每篇论文在所属主题的影响力,最后汇总各期刊每篇论文分值,得到“期刊超越指数”,作为分区依据。

分区表升级版(试行)的优势:一是论文层级的主题体系既能体现学科交叉特点,又可以精准揭示期刊载文的多学科性;二是采用“期刊超越指数”替代影响因子指标,解决了影响因子数学性质缺陷对评价结果的干扰。整体而言,分区表升级版(试行)突破了期刊评价中学科体系构建、评价指标选择等瓶颈问题,能够更为全面地揭示学术期刊的影响力,为科研评价“去四唯”提供解决思路。相关研究成果经过国际同行的认可,已经发表在科学计量学领域国际重要期刊。

《2019年中国科学院文献情报中心期刊分区表升级版(试行)》首次将社会科学引文数据库(SSCI)期刊纳入到分区评估中。升级版分区表(试行)设置了包括自然科学和社会科学在内的18个大类学科。基础版和升级版(试行)将过渡共存三年时间,推测在此期间各大高校和科研院所仍可能会以基础版为考核参考标准。 提示:中科院分区官方微信公众号“fenqubiao”仅提供基础版数据查询,暂无升级版数据,请注意区分。

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地学
4区
GEOSCIENCES, MULTIDISCIPLINARY
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