Karst

Vees kergesti lahustuva kivimi olemasolu

Karsti tekkeks on vaja kivimeid, mis lahustuksid liikuva põhjavee murendaval toimel. Samas on ka oluline kivimite paksus ja lasuvustingimused, et oleks ruumi karstivormide väljakujunemiseks. Karstumisel mõjutatud settekivim peab olema vastupidav, et sinna tekkinud lõhed ja teised karstivormid ei langetaks kivimit kohe kokku, mis võib juhtuda purdkivimi ja savikivimitega. Lisaks on karsti arengutingimused soodsamad aladel, kus väikse pinnakatte paksuse tõttu saab vesi sealt kergesti karstuvatesse kivimitesse imbuda.

Kivimite lõheline iseloom

Alustuseks on vaja kivimeis lõhesid või pragusid, kust vesi saaks tungida kivimite sisemusse.

Vee olemasolu

Oluline on nii vee hulk kui ka agressiivsus. Vee agressiivsus on vee võime lahustada kivimit. Selle põhiliseks esinemiseks on vee rikastumine süsihappegaasiga ning orgaaniliste ja anorgaaniliste hapetega, mis muudab selle keemiliselt agressiivseks karbonaatsete kivimite suhtes. Seda kõike saab vesi atmosfäärist süsihappegaasirikka sademetevee infiltratsioonil läbi taimejuuri ja baktereid sisaldava aeratsioonivöö. Karstumise põhiline eeldus on intensiivne veevahetus kivimis, mis seda pidevalt edasi uuristaks ja vormiks.

Reljeef

Reljeef mõjutab põhjavee liikumist, sademete infiltratsiooni- ja äravoolutingimusi. Tasasel pinnareljeefil ei voola vesi mööda maapinda kohe minema, soodustades kivimite karstumist.

Vee vööndid

Karsti arengus mängivad suurt rolli vee liikumise tingimused.
Pindmise tsirkulatsiooni vööndis liigub vesi maapinnal paljanduvate karstuvate kivimite pealispinnal, lahustades ja erodeerides kivimit. See on iseloomulik paljandkarstide esinemiskohtades, mis tekivad pinnakate puudumisel.
Vertikaalse tsirkulatsiooni ja aeratsiooni vööndis liigub vesi allapoole mööda vertikaalseid lõhesid ja tühimikke, tekitades ja suurendades karsti avalõhesid.
Veehulga sesoonse kõikumise vööndis küllastub kivim põhjaveega perioodiliselt. Vesi imbub sellesse kihti ülalt, aga liigub vöös horisontaalselt. Kõige kiirem maapealsete karstivormide areng on seal, kus põhjavee sesoonsete kõikumiste vöö ulatub maapinnani.
Süvatsirkulatsiooni vööndis karstuvad kihid on püsivalt küllastunud veega. Vesi liigub reeglina aeglaselt massiivi servaalade suunas, andes alguse karstiallikatele ja jõgedele.

Liigitus

Lasuva pinnakatte paksuse järgi jagatakse karst avatud karstiks (vahemere tüüp), kus puuduvad muld ja taimestik, ning suletud karstiks (vene tüüp), kus karstuvad kivimid on kaetud kvaternaarsete setetega. Teistmoodi liigitatakse veel maapealsed ja maa-alused karstivormid.

Karrid

Karrid on väljanägemiselt kitsad, kuni mõnekümne sentimeetri sügavused augud, lohud või vaod. Need moodustuvad tavaliselt nõlvadel allavoolava vee toimel vee pindmise tsirkulatsiooni vööndis. Karrid võivad kujuned ka mere- või järverannal, kus tõusu ja mõõna aegne või lainetuse tegevusel kaldale paisatud vee edasi-tagasi liikumine kivimit kulutab. Karrid on tüüpilised paljandkarsti pinnavormid, kus karstuvad kivimid paljanduvad otse maapinnal. Karrid on karsti arengu algetapiks.

Pugemid

Pugemid (ponoorid) on avaused karstunud kivimi pinnal, mis juhivad vett kivimimassiivi sisse.

Avalõhed

Loopealsetel, kus pinnakate on väga õhuke, leidub tektooniliste lõhede karstumisest tekkinud lõhesid. Avalõhed võivad kohati olla mitu meetrit sügavad. Avalõhede kujunemises etendab tähtsat osa erosioon, kui vesi saab mööda lõhet kiirest alla voolata.

Karstilehter

Karstilehter on vees lahustuvate kivimite pinna sisse tekkinud korrapärane, koonusjas, liua- või vannitaoline süvend.

Kurisud

Suuremaid, kuni mitmekümne meetri laiusi karstivorme, mis võivad pinnavett neelata, nimetatakse kurisuteks. Need esinevad peamiselt maa alla kaduvatel ojadel ja väiksematel jõgedel, kus nad neelavad vett pugemitest, ning võivad olla maa-aluse jõe või oja lähtekohaks. Kurisud on tekkinud enamasti neis voolusängide lõikudes, mis on sügavamad ja ulatuvad aluspõhjani. Vee neeldumine lehtritaolise süvendi põhjas on meeldejääv ja võib tekitada paraja kõhedustunde. Rahvas nimetab neid kohti kurisuudeks (maapõue kuri suu) ja siit on tuletatud ka eestikeelne erialatermin "kurisu". Noorte kurisute – karstilehtrite moodustumine algab sageli kevadel maapinna järsul sisselangemisel, kui ala on lumeveest üleujutatud. Maapind vajub sisse suurest voolust tingitud sufosiooni tõttu. Mitme kurisu liitumisel võib nende vahele jääda karstijäänukeid, mida on näiteks Eestis näha Kostivere karstiväljal.
Koonusja kujuga kurisud on lohud, mille põhjas on pugemeid avalõhede näol, kuhu kaob sademete vesi.
Ovaalse kujuga kurisud on arenenud peamiselt sufosiooni teel koonusjatest kurisutest nende läbimõõdu suurenemisel kurisu all asuva karstunud püstilõhe või paralleelsete lõhede leviku suunas.
Korrapäratu kujuga kurisud esinevad peamiselt maa alla kaduvatel jõgedel ja ojadel, kus neelduv vooluhulk on suurem ja karst rohkem arenenud. Korrapäratud kurisud on enamasti kujunenud ovaalsete kurisute laienemisest juba mitmes suunas, vastavalt aluspõhjas leiduvate tektooniliste lõhede levikusuundadele.

Häilud

Häilud on negatiivsed karstivormid, mis on karsti lõppfaasiks, kui kivimid on lahustunud püsiva põhjavee horisondini. Häilusid nimetatakse ka karstipoljedeks, langatusaladeks või karstiorgudeks. Tekkivate järsuääreliste nõgude kuju võib varieeruda, olla läbimõõdult kuni mitukümmend kilomeetrit. Nõgude sügavus sõltub karstuvate kivimite paksusest. Häilud võivad kujuneda mitme kurisu liitumisel või tervete karstialade arengu lõppfaasis, mille nimetuseks on karstihaudmik. Väljanägemiselt on karstihaudmik ulatusliku tasase põhjaga ja järskude seintega nõgu. Kui karstihäilu või -nõo täidab vesi, tekib karstijärv, mis on enamasti ajutise iseloomuga või siis äärmiselt muutliku suurusega, mistõttu neis puudub vee-elustik, kaladest rääkimata. Suurimaks karstijärveks peetakse Lago di Doberdòt Kirde-Itaalias, kuid seegi kaob põuaperioodidel täielikult, muutudes sootaoliseks märgalaks. Järve maksimaalne pindala on kõigest 36 ha (1,2 × 0,35 km) ja sügavus varieerub 5–10 meetrini.

Karstiallikad

Karstiallikad liigitatakse langeallikateks ja tõusuallikateks. Langeallikad on kohad, kus surveta, toitealast madalama ala poole liikuva vabapinnalise põhjavee väljavool, paiknedes enamasti nõlva jalamil, moodustab oja alguse. Tõusuallikad esinevad piirkonnas, kus põhjavesi voolab maapinnale alt üles hüdrostaatilise jõu mõjul. Selleks on enamasti veega täidetud lehter või lohk, mille põhjast kerkib ühest või mitmest kohast vesi üles. Mõlemat tüüpi allikad toituvad pinnaveest või sügavamal asuvatest survelistest põhjaveekihtidest. Pinnavee korral, kui põhjavee edasine vool on takistatud ja vesi tõuseb maapinnale. Tõusuallikate toitumine survelisest põhjaveest toimub tektooniliste rikete asukohtades.

Maa-alused karstivormid

Kui lahustuv vesi jõuab põhjavee tasemeni ja liigub edasi horisontaalselt, hakkavad moodustuma karsti süvavormid.

Karstikoopad

Karstikoopad on avaramad tühimikud maa all, mis on sageli liitunud omavahel šahtide või käikudega koobaste süsteemiks, mis võivad esineda ka mitmel tasemel. Koobaste lagedest läbiimbuvas vees lahustunud ained võivad välja settides moodustada tilkekivisid. Kui tilkekivi ripub laest allapoole, siis nimetatakse seda stalaktiidiks, kui aga vorm on hakanud kujunema alt üles, siis nimetatakse seda stalagmiidiks. Nimetatud vormide ühinemise tulemusel kujunevad koobastes sambad.

Salajõgi

Salajõgi on jõgi, mis voolab täielikult või kohati maapinna all, mööda maa-aluseid koopaid ja tühemikke. Karstialadel kaob maapealne jõgi kurisute kaudu maa alla, liikudes seal seni, kuni ta allikana uuesti maa peale tagasi jõuab.

Ebakarst ehk pseudokarst

Ebakarst ehk pseudokarst on tavalise karstiga väliselt sarnane pinnavorm, mis ei ole seotud kivimite lahustumisega.
Termokarst kujuneb mattunud jää sulamisel, kus karstilehtriga sarnase negatiivse pinnavormi annab maasisese jääpanga sulamisel kokku vajunud maapind. 
Mudakoopad on tekitatud läbivoolava vee poolt paksu muda- või aleuriidikihti. 
Laavakoopad on koopasarnased tühimikud voolanud laavast.

Karsti mõjud keskkonnale ja inimestele

Karstiga kaasneb nii negatiivseid kui ka positiivseid nähtusi. Positiivne näide on karstiallikad, sest need toidavad ojasid ja jõgesid. Eriti olulised on allikad suvel ja talvel, kui jõed jäävad veevaeseks. Lisaks võib välja tuua turismi kasvu. Karstiga seotud turismi võib näha mitmel pool välisriikides, kus karstinähtused on suuremad, kutsudes kohale turiste kõikjalt maailmast. Selliseid paiku leidub mitmetes riikides, Eesti tõmbenumber on Kostivere karstiala.
Karstinõgudes ja tühimikes asuvad suured põhjavee varud, mida peale sademevee on sajandeid toitnud ka talumehed. Liigniiskuse tõttu põllumaadele kuivenduskraavi ehitamine tuleb kordades kallim kui juhtida vesi läheduses asuvasse kurisutesse. Kõige sellega on seotud ka mitmed keskkonnaohud. Karsti tühemikes asuv vesi ei ole isepuhastuv, erinevalt poorsetest purdpinnastest, mille tulemusel sinna sattuv reostus on suure ulatusega ja raskesti kontrollitav. Suurim reostuse oht on suurfarmide ja tugevasti väetatavate põldude piirkonnas. Karstiga võib kaasneda ka aluseline ja kare põhjavesi.
Palju lisakulutusi ja ümberplaneerimist on vaja karstialadega seotud maavarade kaevandustes. Karstunud kivimiplokid võivad põhjustada allmaakaevandustes varinguohte, mille tõttu on ohutuse tagamiseks vajalik kaevanduse seinu kindlustada karkassidega. Karstilõhedega suureneb sissevool kaevandustesse, mille tulemusel peab rohkem vett kaevandusest välja pumpama. Seda parandatakse lõhesid tsementeerides, et väljapumbatav vesi kergesti kaevandustesse tagasi ei voolaks. Sageli on karstumine rikkunud nende läheduses paikneva põlevkivi, leostanud välja orgaanilise aine, oksüdeerinud selle mustaks ja moonutanud algse kihilisuse. See muudab järelikult põlevkivi energiatootmisele kasutuks.
Lisaks tekitavad karstinähtustega piirkonnad probleeme veesüsteemidele. Karstilõhedega seotud veekaod on vaja kompenseerida paisjärvede ja veehoidlate rajamisega. Põlluharijaid segab liigse lõhenevuse tõttu vee kadu mullas ja langatused pinnases raskendavad maaharimist.

Karstinähtused Eestis

Eestis alustati karstivormide ja -allikate kirjeldamist juba 18. sajandi lõpul. Tuhala maa-alust jõge kirjeldas August Wilhelm Hupel 1782. aastal. 20. sajandil kirjeldasid Eesti karstivorme Gustav Vilbaste, Armin Öpik, Artur Luha, Karl Orviku jt. Andmeid analüüsisid Gustav Vilbaste ja alates viiekümnendatest aastatest Eesti tuntuim karstiuurija Ülo Heinsalu, kes eraldas karstivormide geneetilised tüübid.
Karsti moodustumine Eestis algas juba enne viimast jääaega, kui tektooniliste lõhede karstumisel tekkisid maa-alused karstinähtused. Teine ulatuslik karstivormide moodustumine algas pärast Läänemere ja mandrijää taandumist.
Eestis esinevad karstinähtused ordoviitsiumi ja siluri vanusega karbonaatsetes kivimkihtides, mille avamusala moodustab suure osa Eesti pindalast. Karbonaatsed kivimid esinevad enamjaolt Eesti põhja- ja keskosas, kuid ka väikesel alal kagunurgas, kus asub kesk-devoni dolomiitide ja dolomiidistunud lubjakivide avamusala. Karst ei ole Eestis väga sügavaks arenenud (5–10 m), tulenevalt karbonaatsete kivimkihtide savisisaldusest, nõrgast lahustuvusest ja rohketest mergli vahekihtide esinemisest. Savikad lubjakivid ja merglid moodustavad läbilõikes veepidemeid, mis vähendavad vertikaalset filtratsiooni.

Vilsandi

Eesti kõige suuremad karrid ja karriväljad pindalaga 0,1 ha esinevad Vilsandi ja Vaika saartel paljanduvate Jaagarahu lademe dolomiitides. Sealsed karrid on arenenud merevee ja sademetevee lahustuva toime tagajärjel.

Salajõe

Salajõe on Läänemaa suurim karstiala, mis asub Lääne-Nigula vallas Salajõel. Nime poolest asub seal kohati maa all voolav salajõgi, mille pikkus ulatub 15 kilomeetrini. Piirkonnas asuvas karstiorus leidub mitu erisuguses arengustaadiumis karstilehtrit. Salajõe karstiala iseloomustab Madal-Eesti maastikulist ja geoloogilist eripära, mis tänu sellele on karstoloogilise ja veekaitselise tähtsusega.

Tuhala

Tuhala karstiala pindalaga 188 ha asub Tallinnast 35 km lõunas Kose vallas Kata külas Tuhala jõe alamjooksul. Sealsel maastikualal on üheskoos palju erinevaid karstivorme, alates karstiallikatest ja ilmekatest neelukohtadest kuni salajõe veevoolude ning nende poolt kujundatud langatusorgudeni välja. Sealne kuulus karstiallikast toituv Tuhala nõiakaev asub Sulu talu õues, mille "ülekeemist" käivad kevaditi imetlemas tuhanded inimesed. Kaevu all paiknev alaline karstiallikas saab oma vee Tuhala jõest, mis suurvee ajal Ämmaaugu pugemitest maa alla kaob ja Virula koopa vett täis ajab. Kõige tähelepanuväärseim võimalus Tuhala karstiväljal on järgida karstisüsteemide järkjärgulist täitumist kevadise suurveega. See loob ettekujutuse maa-aluste kanalite omavahelistest ühendusteedest.

Kostivere

Eestis kõige kergemini ligipääsetav ja ka terviklikult vaadeldav karstiala asub ca 20 km kaugusel Tallinnast Narva maantee ääres. Kostivere karstiala paikneb Jõelähtme jõe maa-aluse lõigu kohal. Salajõe kohal on 19 ha suurune karstiväli, kus avaldub palju erinevaid karstivorme, mille kujunemist on soodustanud tektooniliste lõhede võrk. Kõige väiksemateks maapinnal nähtavateks karstivormideks on pikad ja kitsad avalõhed. Kostivere suur langatusala on tekkinud kahe tugevasti karstunud lõhesüsteemi ristumispaigas ja selle piires on näha järskude veerudega karstiorgusid. Orgude servadel asuvad püstseinalised 2–4 m kõrgused jäänukpangad, mis on kohati viltu vajunud. Paepangad moodustavad pilkupüüdvaid astanguid, koopaid ja sildu. Objekt, mida ei jäta pildistamata ükski fotoaparaadiga külastaja, on seenekujuline üksikvorm Kivilaud. Väljaspool langatusala võib tasasel rohumaal kohata sirgjooneliselt kulgevaid avalõhesid.

Kuivajõe

Kuivajõe karstiala asub Kose vallas Kuivajõe küla ja Kose-Uuemõisa vahel, kus Kuivajõgi veevaesel ajal kaob täielikult maa alla.

Kuimetsa

Kuimetsa karstiala asub Kuimetsa külas. See on üks Eesti suurimate karstikoobaste ala, kus karstiorud ja karstilehtrid tähistavad maa-aluste karstiõõnsuste sissevajunud kohti.

Vasaristi

Vasaristi karstiala asub Kuusalu vallas, kus Vasaristi oja kaob Valgejõe–Loksa teest 150 m loode poole väikse loopealse serval 3 m sügavusse kurisusse. Vasaristi oja liigub sealt edasi maa-aluse ojana, mis väljub maapinnale allikatena 180 m kaugusel teisel pool maanteed.

Pae

Pae karstiala asub Rapla rajoonis Pae külas ning on looduskaitse all haruldaste karstivormide, näiteks koobaste ja karride esinemise tõttu. Pae karstiala esindab Eesti mandriosa suurimat karriala, mis on kujunenud möödunud sajanditel esinenud nimetu salaoja kohale.