Original paper
The Nullarbor karst Australia
Lowry, D. C.; Jennings, J. N.
Zeitschrift für Geomorphologie Volume 18 Issue 1 (1974), p. 35 - 81
55 references
published: Mar 28, 1974
ArtNo. ESP022001801003, Price: 29.00 €
Abstract
The Nullarbor karst, about 200,000 km2 of pure Upper Eocene and Miocene limestones in almost horizontal attitude, has been subjected to very slow subaerial erosion since Middle Miocene times, greater in its southern semi-arid part than its arid interior. This has left it with an almost planar surface inclined very gently southwards and eastwards. Unbroken vertical sea cliffs form much of its coast; elsewhere three coastal plains cut in the limestones are backed by remarkably continuous emerged cliffs, modestly weathered subaerially except where buried by dunes and eolian calcarenite. Part of the karst plateau has a residual soil and kankar cover but deflation has generally removed this to give a thinly soil-covered and bare karst with subdued surface solutional relief, usually joint-guided. This relief takes the nature of low ridges and corridors or scattered very shallow, gentle circular depressions, sometimes aligned in chains. Weathering has indurated the limestone near the surface. The plateau is pocked abruptly by collapse dolines, few in relation to the karst area. Though most have slopes degraded by surface weathering, the proportion which is sharp featured and well preserved is significantly high. In the southwest crystalline basement inliers are rimmed by moats in the limestone. Minor solutional sculpture (Karren), rare and poorly developed, is found mainly around dolines, along the emerged cliffs and the hogbacks of 2-cycle cliffs on the present coast. There is a direct relationship between amount of surface diversification and rainfall. The same relationship holds for caves, which are few in relation to the karst area, particularly large caves. Various types of caves are described but there are pronounced common characteristics notably the prevalence of breakdown forms and deposits, and rarity of bedrock solution forms. In a number of caves salt weathering forms and products are especially well developed., Blowholes (circular entrance shafts) may be closely related to blind pipes and may have developed from below upwards. Vadose modification of shallow caves and of the forward part of deeper caves is not great and may be younger than the deflation of the clay and kankar cover. The origin of a near-surface zone of perforation is variously interpreted as due to tree-root activity and salt weathering, on the one hand, and to shallow phreatic solution on the other; it needs further study. Deeper caves reach down to brackish large and small lakes in a regional watertable where present-day solution is negligible. Deep cave characteristics are mainly due to upward stoping from a former zone of shallow phreatic solution along joint-guided trends, probably during the last glacial low sea level when the watertable was lower and the groundwater more aggressive. However earlier higher zones of shallow phreatic tube formation are known which may have weakened overlying rock and promoted collapse. Speleothems are poorly developed and are marked by the relative importance of gypsum and halite in their makeup. There is a variety of evidence relating to climatic history; geomorphic, such as relict river courses in inner parts, deflation of cover, halite speleothems following calcitic ones, and biologic, namely subfossil and fossil fauna and pollen from surface and underground sites. Effectively drier and wetter oscillations can be recognised, if not dated. Overall, however, climate appears never to have departed from an arid/semiarid aspect very far, or for very long, since mid-Miocene emergence. In conclusion attention is drawn to the many attributes characterising this karst which derive from its dryness in the present and prevailingly in the past.
Kurzfassung
Der Nullarbor Karst, ein fast 200 000 qkm großes Gebiet reinen obereozänen und miozänen Kalksteins in nahezu horizontaler Lage ist seit dem Mittelmiozän einer sehr langsamen subaerischen Erosion ausgesetzt gewesen, die im südlichen semiariden Teil größer gewesen ist als im ariden Inneren der Ebene. Die Erosion hat zu einer fast ebenen Oberfläche geführt, die sehr leicht nach Süden und Osten geneigt ist. Ungegliederte vertikale Brandungskliffs bilden den größten Teil der Küste; an einigen Stellen werden drei, in den Kalkstein eingeschnittene Küstenebenen von erstaunlich durchgängigen gehobenen Kliffs überragt. Sie sind nur wenig subaerisch verwittert außer an Stellen, wo sie von Dünen oder äolischen Kalkarenit bedeckt sind. Ein Teil der Karstplateaus trägt einen Residualboden und eine Kankar-Decke, aber als Folge von Deflation besteht die Oberfläche in der Regel aus einem nur dünn mit Boden bedeckten oder nackten Karst mit flachen, meist kluftorientiertem Lösungsrelief. Dieses Relief erscheint in der Form von flachen Rücken und Korridoren oder verstreut liegenden, sanften kreisförmigen Depressionen, die manchmal in Reihen angeordnet sind. Infolge Verwitterung ist der Kalkstein nahe der Oberfläche verhärtet. Das Plateau ist von steilen Einsturzdolinen durchlöchert — wenigen im Verhältnis zur Ausdehnung des Karstgebiets. Obwohl die Hänge der meisten Dolinen durch Verwitterung ausgeglichen worden sind, ist doch der Anteil solcher mit scharfen und gut erhaltenen Zügen erstaunlich hoch. Im Südwesten sind den Kalk durchstoßende Kuppen des kristallinen Basement von Lösungsgräben im Kalk umgeben. Kleinere Lösungsformen (Karren) sind selten und schlecht entwickelt und finden sich hauptsächlich um Dolinen, entlang der gehobenen Kliffs und des älteren, höheren Schrägschnitts an der gegenwärtigen Küste. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Vielfältigkeit der Oberflächendiversifikation und dem Niederschlag. Der gleiche Zusammenhang besteht auch bei den Höhlen, von denen es besonders im Verhältnis zur Größe des Gebiets nur wenige große Höhlen gibt. Verschiedene Höhlentypen werden beschrieben, aber für alle gibt es ausgeprägte gemeinsame Charakteristika, besonders das Vorherrschen von Einsturzformen und Ablagerungen und die Seltenheit von Lösungsformen im Kalkstein. In einer Reihe von Höhlen sind Formen und Produkte der Salzverwitterung gut ausgebildet. Blowholes (kreisförmige Eingangsstollen) stehen möglicherweise in engem Zusammenhang mit blinden Röhren und können sich von unten nach oben entwickelt haben. Die vadose Modifikation flacher Höhlen und des vorderen Teils tieferer Höhlen ist nicht groß und kann durchaus jünger als die Deflation der Ton- und Kankar-Decke sein. Die Entstehung einer oberflächennahen Perforationszone wird verschiedentlich als das Ergebnis von Baumwurzelaktivität oder Salzverwitterung gedeutet, oder sie wird einer wenig in die Tiefe gehenden phreatischen Lösung zugeschrieben. Hier sind weitere Untersuchungen nötig. Tiefere Höhlen reichen bis zu großen und kleinen Brackwasserseen im Niveau eines regionalen Grundwasserspiegels hinab. Die heutige Lösung ist dort unbedeutend. Tiefhöhlencharakteristika sind hauptsächlich das Ergebnis nach oben greifenden Abbaus von einer früheren Zone seichter phreatischer Lösung entlang kluftorientierten Bahnen, wahrscheinlich während des letzten glazialen Meeresspiegeltiefstandes, als der Grundwasserspiegel tiefer lag und das Grundwasser aggressiver war. Es sind jedoch auch ältere höhere Zonen phreatischer Röhrenbildung bekannt, die das Deckgebirge geschwächt und den Einsturz verursacht haben mögen. Speleotheme sind wenig entwickelt und sind durch die relativ große Bedeutung von Gips und Halit in ihrem Aufbau gekennzeichnet. Es gibt zahlreiche Indizien zur Klimageschichte: geomorphologische, wie z. B. Reste von Flußläufen im inneren Teil der Region, die Deflation der Bodendecke und die Nachfolge von Calcit-Speleothemen durch halitische; biologische Indizien, besonders subfossile und fossile Fauna und Pollen von der Oberfläche und aus dem Untergrund. Trockene und feuchtere Oszillationen können festgestellt, wenn auch nicht datiert werden. Im Ganzen scheint das Klima jedoch seit dem mittelmiozänen Auftauchen niemals weit oder für längere Zeit vom Arid/Semiariden entfernt gewesen zu sein. Zum Abschluß wird das Augenmerk auf die zahlreichen Attribute dieses Karst gelenkt, die das Ergebnis von heutiger und vorzeitlicher Trockenheit sind.
Résumé
Le karst Nullarbor est constitué sur environ 200.000 km2 de calcaires éocènes supérieurs et miocènes presque horizontaux. II est soumis à érosion aérienne très lente depuis le milieu de l'époque miocène. Cette érosion a été plus importante dans sa partie méridionale, où le climat est semi-arid, que dans sa partie intérieure, ou il est plus aride. Ainsi, s'est façonnée une surface presque plane quoique tres légèrement inclinée vers le Sud et l'Est. Au contact de la mer, des falaises verticales constituent la plus grande part de la côte de ce karst; en quelques endroits, 3 plaines côtières taillées dans le calcaire sont surmontées par des falaises abandonnées remarquablement continues et très peu altérées sauf là où elles sont fossilisées par des dunes et des dépôts calcaires éoliens. Une partie du plateau karstique a été recovert par un sol résiduel et une croûte calcaire; mais la déflation a, par la suite, généralement enlevé celle-ci en laissant une très fine couverture de sol et un karst nu; la surface de celui-ci est modelée par la dissolution qui suit généralement les joints de la roche. Le relief prend l'apparence de rides basses et de corridors ou bien de dépressions dispersées, peu profondes, approximativement circulaires, quelquefois alignées. Le plateau est grelé par des dolines d'effondrement abruptes. Quoique beaucoup aient des pentes adoucies, la proportion de formes brutales bien conservées est très élevée. Dans le S. W., existent des massifs cristallins qui sont entourés par des dépressions modelées dans le calcaire. Des formes mineures de dissolution (Karren), rares et pauvrement développées, existent principalement autour des dolines, sur les falaises émergées et les hogbacks des 2 falaises de la côte actuelle. Une relation directe existe entre la diversification du relief et l'importance des précipitations. Une relation semblable est apparue en ce qui concerne les grottes qui sont peu en relation avec le karst superficiel et spécialement les grottes importantes. Différents types de grottes ont été décrits ; elles ont des caractéristiques communes, principalement la prédominence des formes et des dépôts d'éboulement et la rareté des formes de dissolution. Dans de nombreuses grottes, des formes d'altération des sels et des dépôts associés sont bien développés. Des blowholes (entrée circulaire de cheminées) peuvent leurs mises en relation étroite avec des conduits aveugles et semblent s'être développées de bas en haut. Les modifications par les eaux vadoses des grottes proches de la surface ne sont pas grandes; elles peuvent être plus récentes que la déflation et l'apparition d'une croûte calcaire. L'origine d'une zone de perforation proche de la surface est interprétée de manières diverses, d'une part comme résultant de l'activitée des racins et la dissolution des sels et d'autre part, comme résultant d'une dissolution phréatique superficielle ; ce point nécessite des études supplémentaires. Des grottes plus profondes descendent jusqu'à de grands et petits lacs saumâtres correspondant à une nappe aquifère régionale où la dissolution actuelle est négligeable. Les caractéristiques des grottes profondes montrent l'abattage d'une zone de dissolution phréatique superficielle le long du réseau des joints, depuis un niveau qui probablement date de la dernière glaciation lorsque le niveau marin était abaissé, et que l'eau du sol était plus aggressive. Toutefois, des zones anterieures et plus élevées de tubes phréatiques superficiels sont connues; elles peuvent avoir affaibli les roches surincombantes et provoqué des effondrements. Les concrétions sont pauvrement développées et sont marquées par l'importance relative du gypse et du sel. L'histoire climatique apparaît de diverses manières; par les cours de rivières fossiles dans les parties intérieures, par la déflation de la couverture, par les concrétions de sel suivant les concrétions calcitiques, par les variations de la faune fossile et des pollens aussi bien en surface qu'en profondeur. Ainsi des oscillations plus sèches et plus humides peuvent être reconnues, mais non datées. Cependant, le climat ne paraît jamais s'être écarté beaucoup ni pour longtemps d'un type aride ou semi-aride depuis l'émersion qui s'est produite au miocène moyen. En conclusion, l'attention est attirée sur les nombreux caractères de ce karst, caractères qui sont dus à la sécheresse du climat actuel et de celui qui a prévalu dans le passé.
Keywords
Brandungskliffs • Kalkarenit • Kankar-Decke • Lösungsrelief • Einsturzdolinen • Lösungsgräben • blowholes • sea cliffs • calcarenite • kankar cover • solutional relief • collapse dolines • inliers • falaises • dépôts calcaires • crôute calcaire • joints de la roche • dolines d'effondrement • dépressions modelées