Главная » Светодиоды » Карстовый рельеф

Карстовый рельеф

КУРСОВАЯ РАБОТА

Карст и карстовые отложения

Аннотация

Работа посвящена вопросам, связанным с карстом и карстовыми отложения. В ней раскрыто понятие карста. Описаны основные формы рельефа карста, факторы образования, причины аккумуляции минеральных веществ и их источники. Изложены классификация и способы исследования карста. Рассмотрены полезные ископаемые карстовой фации.

Введение

Глава 1. Общие сведения

1.1 Понятие карста

1.2 Формы карста

1.3 Классификация карста и вопрос о его районировании

1.4 Методика карстовых исследований

Глава 2. Факторы карстообразования

2.1 Химический состав горных пород

2.2 Структура горных пород

2.3 Трещиноватость горных пород

2.4 Тектонические структуры и мощность карстующихся пород

2.5 Покровные образования и рельеф местности

2.6 Крутизна склона топографической поверхности

2.7 Сила тяжести

2.8 Подземные реки

Глава 3. Причины аккумуляции минеральных веществ в карстовых фациях

Глава 4. Источники вещества отложений карста

Глава 5.Полезные ископаемые карстовой фациальной области

5.1 Типы полезных ископаемых

5.2 Рудные полезные ископаемые

5.3 Нерудные полезные ископаемые

Заключение

Список литературы

Введение

Темой данной курсовой работы является карст. Я считаю, что о карсте должен знать каждый геолог, так как в учении о карсте (карстоведении) развиваются разные научные направления. Наиболее широко представлены географическое и геоморфологическое. Вместе с тем карст является результатом определенных преобразований горных пород. В ходе их осуществляются разрушение породообразующих минералов, транспортировка веществ и накопление новообразований. Следовательно, в учении о карсте имеется круг проблем, решаемых геологическими науками. Обсуждение этих проблем на основе обширного фактического материала представляет научный и практический интерес.Также карст существенно влияет на ландшафтные особенности территории, ее рельеф, сток, подземные воды, реки и озера, почвенно-растительный покров, хозяйственную деятельность населения. В карстовых областях находятся богато украшенные природой сказочные подземные дворцы-пещеры.

Раскрыть понятие карста

Дать описание основных подземных и поверхностных карстовых форм рельефа

Охарактеризовать факторы, влияющие на развитие карстового процесса и формирование карстовых форм рельефа

Найти причины аккумуляции минеральных веществ в карстовых формах.

Изучить источники вещества отложений карста

Описать полезные ископаемые карстовой фациальной области

Глава 1.Общие сведения

Понятие карста

Карстовый процесс представляет собой длительно развивающийся процесс растворения и выщелачивания, трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами. В результате деятельности карстовых процессов возникают как отрицательные формы рельефа на земной поверхности, так и различные полости каналы гроты или пещеры на глубине. Термин «карст» происходит от искаженного австрийского названия плато Карст в Словении, на котором эти явления ярко выражены и хорошо изучены европейскими исследователям. Карстовые явления распространены чрезвычайно широко. По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для их развития.

Существует несколько условий, необходимых для развития карстовых явлений.

Во-первых, это наличие растворимой в природных водах горной породы, водопроницаемой вследствие трещиноватости или пористости.

Во-вторых, наличие растворителя, т.е. воды, агрессивной к горной породе.

В-третьих, наличие условий, обеспечивающих водообмен, – отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя. Если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой, второе- с почвенно-растительным покровом и климатом, третье- с геоморфологическими и гидрологическими условиями помимо геологической структуры и гидрогеологических особенностей.

Типично карстующимися породами являются моно- и биминеральные породы - каменная соль, гипс, ангидрит, мел, известняк, доломит, изнестняково - доломитовые породы, разновидности мрамора, магнолит, карбонатит. Ведущую роль в этом списке играют карбонатные породы - как вследствие их широкого распространения (около 15% площади суши), так и за счет контрастности составов между ними и рыхлыми отложениями, что вызывает побочные взаимодействия, ведущие к дальнейшей карстификации.

Понятие растворения (растворимости) относится к химическим соединениям, в том числе и к минералам. Различают два вида растворения вещества - конгруэнтное, когда все его компоненты переводятся в раствор, причем реакция обратима, и инконгруэнтное, когда в раствор переходят не все компоненты вещества. В этом случае остается твердая фаза и реакция необратима. Оба типа растворения проявляются в зоне гипергенеза, но конгруэнтное растворение характерно для карстификации, а инконгруэнтное - для корообразования и выщелачивающего метасоматоза.

Различают открытый, или голый карст, когда растворимые породы выходят на дневную поверхность, и закрытый, когда они залегают глубоко под землей и с поверхности перекрыты толщами нерастворимых пород.

К поверхностным карстовым формам относятся кары, поноры, карстовые ниши, воронки, котловины и полья, а также колодцы и пропасти.

Подземные карстовые формы представлены пещерами каналами.

Карстовые процессы создают не только определенные формы рельефа, но и учувствуют в образовании своеобразных отложений. На поверхности и на дне карстовых форм рельефа располагаются остаточные от растворения образования – это бескарбонатный в основном алюмосиликатный материал, оставшийся после растворения. Он носит название терра-росса(красная земля).на поверхности и в пещерах имеются обвальные накопления – продукты обрушения сводов карстовых полостей или от скатывающихся по склонам карстовых долин и воронок глыб. В пещерах находятся своеобразные аллювиальные осадки, образуемые подземными реками. Имеются также травертины – натечные формы известкового туфа, а также своеобразные натечные формы- сталактиты, растущие от кровли пещеры вниз. Их тонкие переплетения часто называют сталактитовыми занавесями. Со дна пещер растут вверх сталагмиты.

Формы карста

Формы рельефа, образованные в результате карстового процесса, делятся на поверхностные и подземные.

поверхностные формы карста

К поверхностным карстовым формам относятся карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья, останцы.

Карры по генетическому происхождению следует различать на формы, возникшие на оголенной поверхности растворимой горной породы, и формы, образовавшиеся под почвенно-растительным покровом с последующим его удалением. Кары второго типа встречаются во многих странах мира.

Морфологически карры подразделяются на желобковые, стенные, лунковые, трубчатые (в виде трубообразных цилиндрических углублений в гипсах) каменицы, карры в виде следов, бороздчатые, меандровые, трещинные. Выделен еще один тип - структурные карры, на крутом известняковом откосе выработаны карровые углубления в химически относительно чистом известняке, разделенные узкими гребнями, которые соответствуют сильно кремнистым прослойкам.

По генезису особо выделяются желобковые и трещинные карры. Желобковые карры формируются под воздействием только атмосферных осадков, в результате трех первых фаз растворения известняка, без участия четвертой фазы, тогда как остальные типы карров образуются под действием всех фаз растворения: в их формировании участвуют и воды, обогащенные биогенной углекислотой за счет соприкосновения атмосферных осадков и талых вод с почвенно-растительным покровом.

(рис 1) желобковые карры

Трещинные карры отличаются от остальных путями удаления растворенного вещества. Если у большинства других типов карров оно осуществляется поверхностным стоком, то при образовании трещинных карров участвует и вынос растворенного вещества подземным путем, через трещины.

Карстовые желоба и рвы (более глубокие и обязательно с крутыми бортами) развиваются вдоль раскрытых тектонических трещин (нередко в результате разгрузки на крутых склонах) или вдоль трещин оседания склонов, или трещин "бортового отпора". Они тянутся на десятки и сотни метров, а иногда и на несколько километров, достигая различной ширины и глубины. На концах они замкнуты, на дне могут иметь многочисленные углубления. Прямолинейные рвы в известняках, разработанные по вертикальным тектоническим трещинам, шириной 2~ 4 м и глубиной до 5 м в Югославии называют богазами.

Среди карстовых воронок выделяют три основных генетических типа:

Воронки поверхностного выщелачивания, или чисто коррозионные. Образуются за счет выноса выщелоченной на поверхности породы через подземные каналы в растворенном состоянии.

Провальные воронки, или гравитационные. Образуются путем обвала свода подземной полости, возникшей за счет выщелачивания карстующихся пород на глубине и выноса вещества в растворенном состоянии

Воронки просасывания, или коррозионно-суффозионные. Образуются путем вмывания и проседания рыхлых покровных отложений в колодцы и полости карстующегося цоколя, выноса частиц в подземные каналы и удаление через них во взмученном и взвешенном состоянии.

(рис 2)карстовая воронка.

Блюдца, западины – это нечетко выраженные мелкие воронки.

Котловины. Воронки всех генетических типов, сливаясь своими краями, образуют сдвоенные, строенные и более сложные ванны и котловины. Выделяют два основных типа котловин – сложные, которые образуются при слиянии нескольких больших воронок и имеют углубления на дне, и плоскодонные котловины. Выделяют следующие генетические типы котловин: поверхностного выщелачивания, провальные, просасывания, а также созданные в комбинации с другими процессами, например, эрозионными. Крупные котловины поверхностного выщелачивания часто образуются за счет корродирующего действия талых вод снежных и фирновых пятен. Многие из таких котловин – наследие перигляциальных условий последней ледниковой эпохи.

Полье - обширная замкнутая впадина с крутыми бортами, с плоским дном, которое достигло временного или постоянного предельного уровня карстования, с гидрографией карстового типа.

Полье возникает в результате развития и соединения карстовых котловин, образовавшихся из слившихся воронок.

Полья по своему происхождению до недавнего времени разделяли на: 1) тектонические, 2) возникшие путем подземного механического выноса нерастворимой породы, залегающей среди карстующиеся известняков или на контакте с ними, 3) образовавшиеся путем слияния группы смежных воронок и котловин (увала) при их росте в горизонтальном направлении, 4) провальные.

Крупные котловины чисто тектонического происхождения (грабены, синклинальные прогибы) нельзя считать польями. При образовании польев обязательны выщелачивание и вынос растворенного вещества через подземные каналы. Поэтому в первую группу следует включать тектонически-коррозионные и тектонически-коррозионно-эрозионные. К этой группе относятся полья Югославии. Полья третьего типа обычно небольшие, неправильной лопастной формы в плане. Они характерны не только для карбонатного, но и для гипсового карста, встречаются даже в платформенных условиях.

Останцевый карст представляет собой зрелую стадию расчленения приподнятого плосковерхого известнякового массива. Крутизна склонов останцев обусловлена вертикальной трещиноватостью известняков и ослабленностью склонового стока из-за их водопроницаемости. Большое значение имеет обваливание известняка по трещинам из-за подтачивания останцов снизу водами, которые заливают равнины в их основании, или грунтовыми водами, залегающими у базисной поверхности. В основании останцов из-за этого возникают развивающиеся в горизонтальном направлении коррозионные ниши. Подтачиванию останцов снизу боковой коррозией поверхностных вод способствует накопление на базисной поверхности водоупорных осадочных глин. Распределение реликтового останцового карста согласуется со смещением экватора в ходе геологической истории Земли. Поскольку в низких широтах влажнотропическая климатическая обстановка существует уже не один геологический период, распространенный там останцовый карст можно считать не только современным, но и древним.

Переход от поверхностных форм к пещерам типа гротов представляют навесы и ниши. Нередко они бывают интересны в археологическом отношении. Часто это поверхностные образования, которые возникли из-за более интенсивного выщелачивания отдельных слоев или пачек слоев стекающими по обрыву водами, при большом значении биохимического выветривания (под действием поселяющихся на периодически увлажняемых поверхностях низших растений). В речных долинах и на берегах морей в поверхностном выщелачивании основную роль играют речные и морские воды. На морских берегах растворяющее действие морской воды сочетается с абразией.

В процессе образования более глубоких ниш существенное значение приобретают коррозия за счет вод, просачивающихся по трещинам в горной породе, и, кроме того, обрушение глыб породы из-за расширения трещин вследствие выщелачивания их плоскостей.

В известняковых нишах субтропических и тропических областей встречаются натечно-капельные образования. Сталактиты, сливаясь, образуют занавеси и драпировки.

Естественные мосты и арки чаще всего возникают при обрушении потолка пещерных тоннелей, а иногда и ниш.

Карстовые процессы. Известняки, мел, гипс и некоторые другие родственные им породы для воды почти непроницаемы. Но в природных условиях во многих случаях они имеют большое количество трещин. Атмосферные и другие воды проникают по трещинам на различную, иногда очень большую глубину, образуя подземные воды. Условия жизни этих вод могут в значительной степени отличаться от грунтовых. Если трещины не забиты рыхлыми породами, то воды движутся по ним свободными подземными потоками. Если же трещины заполнены рыхлыми породами, то подземные воды движутся здесь так же медленно, как и грунтовые воды. В тех случаях, когда твердые породы сравнительно легко растворяются водой, трещины расширяются и образуют сети подземных ходов и пещер, по дну которых текут подземные потоки, а в расширенных участках образуют подземные озера. Особенно часто подобные образования наблюдаются в областях распространения известняков, мраморов и гипсов.

Поверхность подобных областей обыкновенно бывает очень неровной и в высшей степени своеобразной. Здесь прежде всего бросаются в глаза многочисленные воронкообразные углубления, различной величины естественные колодцы и шахты, вытянутые, но замкнутые со всех сторон понижения различной величины и формы (рис. 211). Словом, рельеф местности приобретает настолько характерный вид, что его трудно смешать с другими. Области подобного рода носят общее название карстовых областей или просто карста.

Для карстовых областей характерно отсутствие поверхностных вод и глубокое залегание подземных вод, что сказывается не только на формах поверхности, но и слабом развитии растительного покрова. Характерны для карстовых областей также подземные реки, выходы мощных источников, нередко образующих целые речки, наличие чаще небольших, но глубоких озер с чистой водой и пр. Карстовые области широко распространены по Земле. В качестве примеров наших карстовых областей можно указать на Ленинградскую область (районы, примыкающие к южным берегам Онежского озера), на многие районы Крыма, Кавказа, Приуралья и др.

Карстовые формы рельефа. Главнейшими формами рельефа, характерными для карстовых областей, являются карры, воронки, карстовые колодцы и шахты, вытянутые замкнутые котловины (слепые долины) и пещеры.

Мелкие потоки атмосферных вод, протекая по наклонной поверхности известняков проводят двойную работу. Они смывают продукты выветривания и одновременно растворяют породу. В результате на поверхности известняков появляются узкие, густо расположенные борозды, глубина которых может быть от нескольких сантиметров до 1-2 м. Участки поверхности, покрытые подобными, как бы вытравленными бороздами, носят название карров. Большие пространства карров нередко называют карровыми полями.

В дальнейшем, под действием тех же атмосферных вод, борозды карров углубляются, гребни, разделяющие борозды, распадаются на отдельные глыбы, которые хаотически нагромождаются друг на друга. Подобная «руинная» поверхность известняков характерна для большинства районов карстовых областей. Растительность здесь крайне бедная или отсутствует совсем.

Там, где имеются достаточно глубокие трещины, процессы разрушения известняков принимают несколько иной характер. Атмосферные воды проникают по трещинам вглубь. При этом стенки трещин постепенно разрушаются и трещины расширяются. В тех же местах, где этот процесс протекает особенно энергично, возникают те воронкообразные углубления, которые называют карстовыми воронками. Размеры воронок весьма различны, но формы довольно однообразны. Это по большей части округлые углубления, глубина которых измеряется или метрами, или десятками метров. Постепенно суживаясь, они иногда заканчиваются трещинами (понорами), которые поглощают стекающие сюда воды. Чаще дно воронки бывает наполнено продуктами разрушения. В некоторых случаях продукты выветривания закупоривают поглощающие воду трещины, и воронка заполняется водой, образуя округлые, так называемые карстовые озера. На дне небольших карстовых воронок нередко можно наблюдать кустарниковую и другую растительность.

Воронки могут возникать различными путями. Атмосферные воды, собираясь в небольших понижениях, могут постепенно выщелачивать породу, проникая вглубь сквозь большое количество мелких трещин"(воронки поверхностного выщелачивания). Они отличаются более правильной округлой формой и мягко округленными краями (бровками). При наличии больших и глубоких трещин стекающие атмосферные воды путем выщелачивания и вымывания образуют значительные пустоты на глубине. Далее путем обрушения возникают так называемые провальные воронки, которые отличаются резко выраженными краями (бровками), обрывистыми стенами и нагромождением глыб на дне. Однако в дальнейшем своем развитии эти воронки приобретают сглаженные края и более отлогие склоны.

В некоторых случаях при наличии глубоких вертикальных трещин возникают узкие колодцеобразные углубления, достигающие 5-10 м глубины

при диаметре 1-2 м. Это так называемые карстовые колодцы. Колодцы, глубина которых измеряется десятками, а иногда и сотнями метров, называют карстовыми шахтами. (Самая глубокая из известных шахт находится в районе Триеста; она имеет 323 м глубины.) Карстовые колодцы и шахты, оказавшиеся близ русла рек, нередко поглощают воду этих рек. Подобные поглощающие колодцы называют понорами.

В карстовых областях существует еще целый ряд котловинообразных углублений различной величины и формы, которые называют общим названием долин. Их очертания могут быть круглыми, овальными, лопастными. В одних случаях они имеют отлогие склоны, в других очень крутые. Днища долин также бывают в одних случаях более плоскими, в других- с чередующимися углублениями. Некоторые из долин являются измененными в процессе разрушения воронками, колодцами и шахтами, результатом слияния двух или нескольких воронок и т. д. Очень крупные образования подобного рода, пониженная площадь которых измеряется десятками квадратных километров, называют полъями (Попово полье в Герцеговине 181 км 2 , а Ливанское полье в Западной Боснии 379 км 2).

В некоторых случаях при обильном выпадении осадков некоторые полья заполняются водой и становятся временными озерами. Бывают случаи, когда вода держится несколько лет. Но чаще вода таких озер в тот же год поглощается понорами, и полья становятся сухими.

Пещеры. Широко распространены в карстовых областях различного вида пустоты, которые возникают внутри карстующихся пород (рис. 212). Эти пустоты носят название пещер. Пещеры могут быть очень различны как по форме, так и по величине. В одних случаях они носят характер подземных галерей, в других - расширенных «зал», ветвящихся ходов и колодцев. Потолки и стены пещер нередко бывают покрыты натеками извести самого причудливого вида. Чаще всего можно видеть натеки в форме застывших водопадов, столбов, колонн, ледяных сосулек (сталактитов и сталагмитов, рис. 213). Пещеры нередко бывают многоэтажны. Получается это потому, что подземные реки и речки прокладывают себе новые пути глубже. В нижних «этажах» пещеры нередко можно встретить подземные речки и озера. Существуют пещеры, длина которых измеряется сотнями километров. Наибольшей известностью пользуется Мамонтова пещера в Северной Америке, общая длина всех ходов которой около 250 км. У нас в СССР пещер много в Крыму, на Алтае, в Приуралье и других местах.

Пещеры отличаются не только размерами и формой, но также своеобразными условиями климата, вод, растительного и животного мира.

В тех случаях, когда пещера имеет несколько ходов с отверстиями, то в ней непрерывно происходит обмен воздуха, и температурные условия приближаются к наружному воздуху. Когда же пещера имеет один вход, то возможны два случая. Если пещера расположена выше уровня входа, то в ней постепенно скапливается более теплый воздух и средняя температура и летом и зимой в этой пещере будет выше температуры наружного воздуха. Такие пещеры называют теплыми. При обратных условиях расположения входа в пещере, наоборот, температура ниже температуры окружающего воздуха (холодные пещеры). Благодаря тому, что более тяжелый холодный воздух легко проникает сюда зимой и очень слабо прогревается летом, в некоторых пещерах образуется лед, который сохраняется и летом (Кунгурская ледяная пещера Пермской области).

В областях с сильно развитым карстом атмосферная вода быстро просачивается вглубь, в силу чего поверхностные водотоки почти отсутствуют. Даже те немногие реки, которые протекают через карстовую область, здесь почти не получают притоков, в силу чего количество воды в них уменьшается. В некоторых случаях такие реки даже скрываются, текут некоторое время под землей, а потом снова выходят на поверхность. Подобных рек много в карстовых районах Кавказа, Крыма, Алтая и многих других местах. Нередко в пещерах встречаются и озера.

Главнейшие стадии развития карста. Рельеф карстовых областей подвержен довольно быстрым изменениям. Человек, уехавший из района, где протекают энергичные процессы карстообразования, через 2 десятка лет может не узнать хорошо знакомой ему местности. Он увидит многочисленные новые воронки, новые озера и т. д.

В развитии рельефа карстовых областей различают несколько стадий. Первая стадия -образование карровых полей, а также глубоких воронок и колодцев, разбросанных пока еще редко и без всякого порядка. Эту стадию можно назвать начальной. Она связана с поднятием выровненной (пенепленизированной) местности в связи с вертикальными движениями земной коры. Это приводит к более глубокому положению уровня грунтовых вод, что и обусловливает вертикальное движение вод (вертикальную циркуляцию).

Следующая стадия характеризуется широким распространением долин и польев, растущих главным образом в ширину. Для этой стадии характерно отсутствие поверхностных водотоков (воды ушли в глубину) и наличие «мертвых» (т. е. лишенных воды) долин рек. Воронки, в большом количестве покрывающие местность, сливаются друг с другом. Эту стадию называют зрелым карстом.

Наконец, наступает период старости, поверхность карста понижается, образование долин и польев почти прекращается, и поверхность выравнивается, на ней появляются отложения рыхлых водоупорных пород. Грунтовые воды держатся близко к поверхности. Вместо вертикальной циркуляции возникает горизонтальная циркуляция вод. Развивается речная сеть. Реки имеют медленное течение. Под влиянием боковой эрозии рек местность все больше и больше выравнивается. Низины заболачиваются.

Однако достаточно нового эпейрогенического поднятия, как все снова меняется. Следовательно, отмеченные нами стадии развития в действительности протекают иначе. Продолжающиеся эпейрогенические движения могут поддерживать начальную стадию, возобновлять её в стадии зрелости и старости и т. д. Словом, это не повторяющиеся циклы, а более сложные, непрерывно идущие изменения.

Голый и покрытый карст. Необходимо отметить еще две разновидности карста: это голый и покрытый карст. Описанные нами карстовые формы относятся к голому карсту. Здесь карстообразующие породы выступают на поверхность. Это является не только результатом быстрого поднятия местности, но и наличием своеобразного климата с малым количеством дождей или дождей, выпадающих периодически в виде ливней. При более равномерном годовом распределении дождей смыв продуктов выветривания ослабляется. Накапливающиеся толщи рыхлых отложений покрываются гумусовыми почвами и растительностью, что в свою очередь предохраняет рыхлые отложения от смыва. Это так называемый покрытый карст. Большая часть карстовых областей территории СССР относится к покрытому карсту.

Географическое значение карста. Карстовые процессы оказывают исключительно большое влияние на все физико-географические условия местности. Они резко изменяют рельеф, изменяют характер и режим подземных и наземных вод. Быстрое поглощение атмосферных вод приводит к сухости поверхности, что оказывает огромное влияние на процессы почвообразования и на характер растительности. Даже при значительных осадках в карстовых областях широко распространена сухостепная растительность и встречаются обширные участки, лишенные растительности. Все это в свою очередь отражается и на животном мире.

Но особенно большое значение имеет карст в хозяйственной деятельности человека. Пересеченный рельеф и отсутствие поверхностных и близких к поверхности грунтовых вод крайне затрудняют земледелие. То же отсутствие вод мешает развитию животноводства.

Рост воронок, наличие подземных пустот и повторяющиеся провалы создают огромные трудности в дорожном строительстве и в использовании уже построенных железных дорог (усиление надзора за дорогами, необходимость резкого снижения скоростей поезда и др.). Но особенно большие трудности возникают здесь при гидросооружениях. Нередки случаи, когда сооруженные плотины не могли поднять до нужного уровня воды, потому что они уходили в пустоты карста. Цементирование дна таких бассейнов требует затраты колоссальных сил и средств.

Большие затруднения вызывает также использование карстовых источников для целей водоснабжения. Не говоря уже о трудностях, связанных с сооружением водосборных бассейнов, здесь возникают трудности, связанные с загрязнением воды. Весной, при таянии снегов, воды, поступающие по трещинам и понорам, вызывают помутнение вод карстовых источников.

Воздействие человека на природу карстовых областей пока еще очень затруднительно. Однако внимательное изучение карста при планировании сооружений может в большей степени предупредить вредные последствия. Подобные исследования проводились в пределах Самарской Луки и позволили принять соответствующие меры при строительстве Куйбышевской плотины и водохранилища.

Карстовый рельеф - это формы рельефа образованные в процессе выщелачивания горных пород и выноса веществ в растворенном состоянии. Формы рельефа, образованные в результате данных процессов, делятся на поверхностные и подземные.

Поверхностные формы карста

К поверхностным карстовым формам отнoсятся желoбa и рвы, карры, воронки, блюдца и зaпадины, кoтлoвины, полья, останцы (Гвоздецкий, 1981).

Карры - это карстовые формы рельефа образованные выходом карстующих горных пород на поверхность. Карстующими горными породами могут быть известняк, мрамор, гипс, каменная соль и др. Вода, стекая по ним, растворяет их, при этом образуются борозды, каналы, трещины. Иногда карры могут быть разделены гребнями.

Карры встречаются на разных высотах -- от низкого уровня моря и до вершин гор в областях снега и ледников. В высокогорных областях, где карры значительную часть года покрыты снегом, образование происходит с помощью, богатых углекислотой, талых вод. В равниных областях, важныю роль играют дождевые воды. Также карры встречаются нa морских побережьях и коралловых островах. Они были образованны, как результат растворяющего действия дождей и морской воды, в областях прибоя. Эти карры имеются в известняках на побережье Каспийского моря вблизи города Махачкала, также они встречаются в береговых известняках Австралии, на коралловых островах в Тихом океане.

По генетическому признаку карры разделяются на: карры возникшие на оголенной поверхности растворимой горной породы и карры, образованные под почвенно-растительным покровом.

По морфологическому признаку карры разделяются на желобковые, стенные, лунковые, трубчатые (в виде трубообразных цилиндрических углублений в гипсах) каменицы, бороздчатые, меандровые, трещинные.

Также выделяют структурные карры, возникшие на крутом известняковом откосе, разделенные узкими гребнями, которые соответствуют сильно кремнистым прослойкам.

Желобковые карры формируются под воздействием атмосферных осадков, при участии воды, обогащенной биогенной углекислотой при соприкосновении атмосферных осадков и талых вод с растительным покровом.

Карстовые воронки - это впадины имеющие блюдцеобразную, чашеобразную, коническую или цилиндрическую форму и образующиеся в растворимых в воде породах

Среди карстовых воронок выделяют три основных генетических типа:

1. Воронки выщелачивания или коррозионные, образованные при выносе выщелоченной на поверхность породы через подземные каналы в растворенном состоянии. Они имеют конусообразную форму, бывают симметричными и ассимметричными, симметричность воронок выщелачивания зависит от наклона поверхности и от залегаюших горных пород.

2. Провальные воронки, или гравитационные - это тип карстовых воронок, образующийся при обвале свода подземной полости, возникающей за счет выщелачивания пород на глубине и при выносе веществ в растворенном состоянии. Воронки формируются в зоне горизонтальной циркуляции, в случае провала кровли подземных карстовых пустот.

3. Воронки просасывания (коррозионно-суффозионные) - это тип карстовых воронок образующиеся при вымывании и проседании рыхлых покровных отложений в колодцы и полости карстующегося цоколя, при выносе частиц в подземные каналы.

Котловины. Воронки всех генетических типов, сливаясь своими краями, образуют сдвоенные, строенные и более сложные ванны и котловины. Выделяют два основных типа котловин - сложные, которые образуются при слиянии нескольких больших воронок и имеют углубления на дне, и плоскодонные котловины. Выделяют следующие генетические типы котловин: поверхностного выщелачивания, провальные, просасывания, а также созданные в комбинации с другими процессами, например, эрозионными. Крупные котловины поверхностного выщелачивания часто образуются за счет корродирующего действия талых вод снежных и фирновых пятен. Многие из таких котловин - наследие перигляциальных условий последней ледниковой эпохи.

Полье - Обширные продолговатые замкнутые впадины карстовых областей, обладающие ровным дном и крутыми иногда совершенно отвесными стенками.

Форма в плане различна от сильно вытянутой в длину до овальной и круглой, а у больших не правильной лопастной, произошедшей от слияния нескольких меньших польев. Обычно длина польев больше ширины, самое малое в 2 - 3 раза, а иногда и в 10 - 20 и даже 30 раз. Площадь изменяется от 2 - 3 до 400 км 2 .

Образование польев проходит несколькими путями. Небольшие провальные полья - это результат обрушения сводов тоннелей подземных карстовых рек. Коррозионные, возникают при слияния карстовых котловин и воронок. Тектонические полья встречаются на опущенных по разломам участках. Также встречаются суффозионные полья, образованные в результате выноса в поноры некарстующихся пород, залегающих среди карстующихся.

Останцовый карст представлен, как зрелая стадия расчленения приподнятых известняковых массивов. Крутизна склонов останцов связана с вертикальной трещиноватостью известняков и ослабленностью склонового стока из-за их водопроницаемости. Огромное значение уделяется обваливанию известняков по трещинам связанному с подтачиванием останцов водами, заливающими равнины по их основанию, также на этот процесс влияю грунтовые воды, залегающие у базисной поверхности. В основании останцов из-за этого возникают развивающиеся в горизонтальном направлении коррозионные ниши. Подтачивание останцов боковой коррозией поверхностных вод способствует накоплению на базисной поверхности водоупорных осадочных глин. Распределению реликтового останцового карста способствует смещение экватора в ходе развития Земли.

Естественные мосты и арки чаще всего возникают при обрушении потолка пещерных тоннелей, а иногда и ниш.

Карст (от назв. плато Карст на Балканском п-ве) - процесс растворения и механической эрозии горных пород природными поверхностными и подземными водами и связанный с ним комплекс форм рельефа. Он является особым видом денудации, ведущей к разрушению и преобразованию земной поверхности и созданию специфических форм рельефа. Карст относится к опасным для человека процессам, вызывающим разрушение гражданских и промышленных объектов (зданий, железных дорог, линий электропередач, плотин и др.), подтопление шахт и рудников, строительных котлованов, фильтрацию воды из водохранилищ. Он затрудняет строительство гидроэлектростанций. Вместе с тем с карстом связано образование многих полезных ископаемых: бокситов, фосфоритов, огнеупорных глин, селитры, мумие, серы. В карстовых трещинах из гидротермальных растворов кристаллизовались многие ценные рудные минералы: цинк, свинец, железо, марганец, ртуть и даже золото. Закарстованные породы являются хорошими коллекторами углеводородов (нефти и газа) и используются как современные газохранилища. Кроме того, они являются вместилищами подземных в0д, используемых для водоснабжения городов и поселков.

Факторы и условия образования карстовых форм рельефа

Основным фактором карстового процесса является вода, содержащая углекислоту (С02). Это атмосферная, талая, речная, подземная, а на побережьях морей - морская вода. Углекислота β воде находится в растворенном состоянии, причем в холодной воде углекислота растворяется в большем количестве, чем в теплой. Она поступает в воду из атмосферы, а также в результате разложения органических остатков в почве и выделения растительностью в процессе фотосинтеза. Еще одним источником углекислоты является вулканическая деятельность. Разрушение пород под действием химического растворения и выноса веществ в водном растворе называется коррозией (от лат. corrosio - разъедание). Образование карстовых форм рельефа происходит при определенных условиях.

1. Вещественный состав пород является основным условием образования карстовых форм. Свойством химически растворяться и выщелачиваться обладают породы карбонатные (известняк,

доломит, мел, мергель, в меньшей степени мрамор), сульфатные (гипс, ангидрит) и некоторые соли (натриевая, калийная). Эти породы называются «карстующимися». Немаловажное значение имеет чистота породы или присутствие в ней различных включений, глинистых, пылеватых или песчаных частиц, которые ослабляют растворимость породы, закупоривают или кольматируют (от итал. colmata - наполнение) трещины и, накапливаясь, делают породу водонепроницаемой. Возраст пород не влияет на развитие карста: «карстуются» породы всех возрастов - от докембрия до четвертичных.

2. Характер поверхности пород или рельеф. На горизонтальных или вогнутых поверхностях вода лучше просачивается в породу, чем на наклонных и плоских, по которым она стекает. При этом залегание пород может быть как горизонтальным, так и наклонным.

3. Трещиноватостъ пород, их раздробленность, а также пористость обусловливают глубокое проникновение воды в породу

4. Гидродинамическая обстановка, положение грунтовых и других типов подземных вод определяют интенсивность и глубину развития карстовых процессов и форм рельефа. В общем случае, чем мощнее массив карстующихся пород и глубже находится горизонт грунтовых вод, дренируемых рекой или морем, тем активнее идет вертикальная циркуляция воды и активнее развиваются коррозия и формы растворения внутри массива и на его поверхности. Для оценки закарстованности массива пород, дренируемого рекой (или морем, озером, водохранилищем), прогнозирования развития и скорости карстовых процессов, в нем выделяются следующие вертикальные и горизонтальные гидродинамические зоны (Д. С. Соколов, Г. А. Максимович, А. Г. Лыкошин и др.) (рис. 11.1). I - зона аэрации, или вертикальной циркуляции, в которой

периодически поступающая вода (дождевая, талая) свободно по трещинам движется вниз.Мощность этой зоны зависит от мощности карстующихся пород и положения базиса эрозии (уровня воды в реке, море), к которому направлен поток грунтовых вод. В этой зоне коррозия наиболее активна и в ней развивается наибольшее количество вертикальных карстовых полостей. II - зона сезонного колебания или периодического повышения и понижения уровня грунтовых вод, вызванного неравномерным поступлением воды из зоны аэрации, а также реки или водохранилища во время паводков. Величина колебания может достигать нескольких десятков метров. Это зона неравномерного развития коррозии (то ослабление, то активизация) и карстовых форм. III - зона полного водонасыщения, в которой происходит горизонтальное движение воды к уровню водоема. Кроме того, здесь происходит сифонная циркуляция в виде восходящих карстовых источников, которые вызывают образование карстовых форм. При повышении уровня грунтовых вод вертикальная циркуляция воды ослабляется, но усиливается горизонтальная. Коррозия и образование карстовых форм идут более активно вблизи места разгрузки грунтовых и подземных вод, т. е. в присклоновой или береговой зоне массива. В придолинной зоне карстовые формы часто развиваются в рвах отседания, протягивающихся параллельно берегу. Чем дальше

от места разгрузки вод (приводораздельная зона), тем менее активны карстовые процессы.

Основные морфолого-генетические типы карста. По структурным условиям выделяются два класса современного карста:равнинный и горный. В пределах этих классов в зависимости

от геологического строения, истории развития территории карст и связанные с ним формы рельефа подразделяются на ряд типов (Д. С. Соколов, Н. А. Гвоздецкий, Г. А. Максимович и др.). По составу пород выделяются карбонатный, сульфатный, галоидный (соляной) и переходные между ними типы карста (карбонатно-сульфатный и др.). Внутри литологических типов выделяются подтипы, например, в карбонатном карсте выделяется известняковый, меловой,

доломитовый и др. На основании того, развивается ли карст в настоящее время на поверхности или под покровом каких-либо отложений, выделяют в первом случае голый, или средиземноморский, карст, а во втором - покрытый, или восточно-европейский (русский), карст.

По возрасту карст разделяется на современный (развивающийся) и древний (не развивающийся), или ископаемый. Все представленные классы и типы карста развиты во всех климатических поясах земного шара. Широко они распространены и на территории Русской равнины, где выделяется восемь карстовых областей, включающих ряд провинций и округов с различными

типами карста (рис. 11.2). На карте видно, что на большей части Русской равнины развит карбонатный карст, преимущественно известняковый. На меньшей площади и, главным образом, в южных районах развит меловой карст. Несмотря на разнообразие типов карста, для всех них

характерны одни и те же или близкие формы рельефа. Ниже рассматриваются современные, или развивающиеся, карстовые формы.

Формы карстового рельефа. Выделяются поверхностные и подземные формы. Поверхностные формы наилучшим образом представлены в голом типе карста. Развитие поверхностных форм идет от образования простых форм к более сложным. Первичными простейшими формами являются карры - борозды, образующиеся при поверхностном растворении и выщелачивании (коррозии) карстующихся пород, сопровождающихся их эрозией (рис. 11.3). Глубина и ширина борозд измеряются от нескольких до десятков сантиметров, хотя в горах размеры их могут увеличиваться до первых метров. Борозды разделяются неровными, часто острыми, зубчатыми гребнями. По форме выделяются карры канавкообразные, желобковые, лунковые (округлые), прямолинейные, извилистые и др. (Н. А. Гвоздецкий) (рис. 11.4). Трещиноватость пород обусловливает прямолинейность форм, а от особенностей залегания и чередования разных по составу слоев зависит полосчатый рисунок, образуемый каррами. Широкое площадное развитие карров называется карровым полем. Карры образуются только на обнаженных породах. Растительность и покров элювия препятствуют их образованию. Воронки являются самыми распространенными формами в любом типе карста. Принято выделять три типа воронок: поверхностного растворения, провальные и воронки просасывания. Среди них только первый тип является собственно карстовым или коррозионным, тогда как в образовании двух других типов воронок участвуют и иные процессы. Воронки поверхностного растворения (коррозионные)

образуются из карров при их расширении и углублении или без них на участках повышенной трещиноватости и выветрелости пород. Выщелоченный материал в растворенном состоянии уносится в подземные полости. Воронки имеют округлую или овальную форму в плане, а в поперечном сечении - конусовидную или чашеобразную (рис. 11.5 а). Размеры воронок различны: от небольших диаметром до 10 м и глубиной до 5 м, до крупных, диаметр которых достигает сотен метров, а глубина - 50-80 м. На дне воронок обычно существуют поноры - углубления, отверстия, каналы или трещины, поглощающие поверхностную воду и проводящие ее вглубь. Нередко они еле заметны, т. к. зарастают травой или кустарником. Воронки характерны для всех типов карста. Коррозионные воронки развиты в горах, на плоскогорьях и нагорьях, структурных плато и на равнинах. В отдельных районах количество их измеряется сотнями и тысячами. Так, в Горном Крыму их насчитывается около 5000, а в Предуралье, в частности Башкирии, на 1 км2 приходится до 350 воронок (Н. А. Гвоздецкий).

Провальные воронки, или провалы, образуются при обрушении сводов подземных полостей. Поэтому они являются коррозионно-гравитационными формами. Такие воронки имеют крутосклонную цилиндрическую форму (рис. 11.5 б), которая со временем в результате сглаживания склонов преобразуется в конусовидную. Глубина провальных воронок достигает нескольких десятков метров. На их дне обычно лежат обломки обрушившихся пород с примесью глинистых продуктов химического разложения карбонатов. Иногда глинистый материал, вымываемый из породы, закупоривает поноры, и тогда в провальных воронках образуются небольшие озера. Провальные воронки часто образуются внезапно, тогда как воронки первого типа формируются длительное время. На побережьях морей образуются абразионно-коррозионные воронки. Помимо химического растворения волны еще и механически разрушают карстующиеся породы. При активном развитии карстового процесса воронки углубляются и расширяются. При слиянии нескольких воронок образуются вытянутые ложбины, или округлые котловины. Диаметр последних достигает 200-400 м, а глубина может превышать 20-30 м. При дальнейшем развитии карста образуются еще более крупные и замкнутые депрессии, или полья. Длина и ширина их может достигать нескольких километров. Их дно плоское широкое, иногда имеет наклон в разные стороны, а склоны - крутые. Обычно полья сухие, реже заняты временными потоками или озерами. Тогда на их дне накапливаются соответствующие осадки. Происхождение польев объясняется по-разному Согласно наиболее простой версии, они образуются при расширении и слиянии воронок и котловин, когда карстовый процесс идет вширь, т. к. ниже залегают некарстующиеся породы. Помимо этого существуют тектоническая гипотеза, по которой предполагается опускание участков карстующихся пород по разрывам (грабеновые полья) или их синклинальный прогиб (синклинальные полья), а также провальная гипотеза - обрушение поверхности над подземными речными долинами. В последнем случае полья представляют собой узкие продолговатые впадины. В образовании некоторых польев участвуют несколько процессов. Помимо указанных выше поверхностных форм в карстовых областях существует множество других замкнутых понижений, рвов, представляющих собой расширенные карстовым процессом трещины, а также сухих русел, логов, оврагов, «слепых» долин (не имеющих устья, замкнутых), на дне которых также могут быть развиты воронки. Чем больше мощность карстующихся пород и ниже расположен горизонт грунтовых вод, тем глубже указанные выше формы. Характерны исчезающие реки, вода которых уходит в карстовые полости, периодически действующие озера и др. В горах и предгорьях карстовые долины имеют форму узких и глубоких каньонов и также без поверхностного стока. Все эти формы образуются из-за того, что поверхностный сток воды поглощается, уходит в трещины и в подземные полости. Часто возникают карстовые источники, в том числе восходящие, «бьющие» на дне озер или в прибрежной части моря. У выходов на поверхность углекислых источников в результате осаждения карбоната кальция образуются известковые туфы.

Поземные формы. К ним относятся формы, расположенные ниже земной поверхности. Наиболее простыми являются небольшие полости, размер которых - около 0,3 м. Более крупные - колодцы, шахты и пропасти - имеют трубообразную форму (рис. 11.6).

По классификации Г. А. Максимовича, колодцы и шахты имеют диаметр более 1 м, при этом глубина первых - до 20 м, а вторых - более 20 м. Диаметр пропастей - более 10 м, а глубина достигает сотен метров и более. И колодцы и шахты обычно приурочены к крупным трещинам или разрывам и связаны с подземными формами - пещерами.

Пещеры - подземные полости внутри массива пород. Они образуются в различных по составу породах: известняках, гипсах, солях в местах их повышенной трещиноватости. В образовании пещер участвуют не только коррозия, но и эрозионные (подземные реки), тектонические (трещиноватость), а на морских берегах и абразионные процессы (разрушение и растворение пород морской водой). Размеры и форма пещер различны, при этом они горизонтальны, вертикальны или наклонны. Многие из них состоят из сложной системы лабиринтов. Наиболее крупные пещеры достигают в длину десятков километров, а длина всех ходов самой крупной пещеры - Мамонтовой в Северной Америке - превышает 500 километров. Самые глубокие пещеры-пропасти - Мирольда во Французских

Пиренеях и Крубер-Воронья на Кавказе в Грузии - опущены соответственно до -1733 м и -1710 м. В крупных пещерах текут подземные реки, существуют водопады, озера, заполненные водой галереи, называемые сифонами. Пещеры часто образуются в зоне горизонтальной циркуляции подземных вод и в зоне полного насыщения, в которой каналы и полости заполнены подземными водами. Однако уровень подземных вод с течением времени понижается. Причиной этого является поднятие территории, горного массива или понижение базиса эрозии - уровня реки, озера или моря. С новым положением уровня подземных вод связана выработка нового, более низкого, этажа пещеры, а прежний, более высокий, осушается. Поэтому многие глубокие пещеры имеют этажное строение, т. е. расположение систем ходов, галерей на разных высотных уровнях. Таким образом, с каждым этапом врезания реки или тектонического поднятия связана своя система пещерных ходов и галерей. Фактически этажи пещер привязаны к террасовым уровням. (Это относится к пещерам, дно которых не опускается ниже базиса.) На основании этого часто определяется и возраст пещер. В пещерах образуются натечные формы из кальцита, гипса или

соли: сталактиты, свисающие сверху, растущие им навстречу снизу сталагмиты. При их соединении образуются колонны (рис. 11.7). Все эти формы возникают тогда, когда уровень подземных вод понизился, и пещера осушена. Натечные формы формируются в течение длительного времени, часто десятков и сотен тысяч лет. Помимо натечных образований в пещерах встречаются гравитационные (обвальные) образования, аллювиальные отложения подземных рек, органогенные отложения, представленные гуано (исп. guano) - пометом летучих мышей - и мумие. Пещеры более характерны для гор, хотя и в равнинных областях известно множество пещер, но они сравнительно неглубоки. На равнинах пещеры развиты, главным образом, на возвышенных участках. Из Крымских пещер наиболее известна Красная на Долгоруковской яйле, развитая в верхнеюрских известняках, а на Кавказе - Новоафонская, развитая в известняках верхней юры и нижнего мела. В Предуралье находится Кунгурская пещера, выработанная в нижнепермских гипсах и ангидритах. Пещеры интересны в связи с находками в них остатков жизнедеятельности древнего человека - костей животных и птиц, употреблявшихся в пищу, примитивных орудий труда, настенных рисунков. Все эти предметы используются для определения относительного и абсолютного возраста пещер.

Влияние климата на образование карстового рельефа.

Карстовые формы развиваются практически в любых климатических условиях. Этому способствуют процессы выветривания, разрушающие породы во всех климатических зонах. Даже в холодных областях в условиях существования постоянной мерзлоты, где вода находится в незамерзшем состоянии всего 3-4 месяца, развиты поверхностные и подземные карстовые формы. Мерзлота замедляет карстообразование, но не исключает его. Поверхностные формы (воронки, котловины) здесь связаны с надмерзлотными водами, а подземные - с глубинными межмерзлотными и подмерзлотными. В холодных областях активную роль играет пленочная вода, облекающая частицы породы и не замерзающая зимой. Эта вода находится в движении, она растворяет породы и расширяет поры и трещины, ее агрессивное действие объясняется большим количеством углекислоты, способной растворяться в холодной воде. Карст активизирует циркуляцию подземных вод, что вызывает местную деградацию мерзлоты и развитие термокарстовых воронок. Областью развития карстового рельефа в условиях постоянной мерзлоты является Восточная Сибирь, где развит преимущественно покрытый карст. В умеренном поясе воронки и котловины задерновываются, зарастают растительностью, лесом

Такой карст относится к задернованному типу. Он характерен для Кавказа, северных районов Восточно-Европейской платформы (Сев. Двина, Кулойское плато и др.). Неблагоприятные условия для современного карстообразования характерны для аридных районов, поскольку здесь мало воды, в том числе подземной, и нет растительности - источника углекислоты. Об этом свидетельствует отсутствие натечных образований в пещерах. Имеющиеся в некоторых пустынных и полупустынных районах (плато Устюрт, п-ов Мангышлак на восточном побережье Каспийского моря и др.) поверхностные и подземные карстовые формы образовались в более влажных условиях, существовавших в неогене и в отдельные эпохи четвертичного периода. В образовании некоторых впадин, дно которых находится ниже нуля (Сарыкамышская, Кара-Гие и др.) участвовала и карстовая денудация. Современное развитие карстовых форм в аридных областях наблюдается преимущественно на побережьях морей, где активным фактором является морская вода, содержащая соли. Под действием агрессивной морской воды в береговых обрывах развиты лунковые карры, ниши, котлы, гроты, пещеры (побережье Каспийского моря и др.). Теплый и влажный климат тропических и экваториальных областей благоприятствует образованию и развитию карстового рельефа. Здесь много воды, и хотя в теплых условиях углекислота удаляется из воды, однако количество ее постоянно возобновляется растительностью.

Поэтому карстовые формы всех типов развиты очень широко. Вместе с тем здесь

развиты своеобразные останцовые формы: башенные, столбчатые, куполообразные, конические, грибообразные, столообразные (рис. 11.9) и др., между которыми расположены замкнутые впадины - котловины, полья. Такого типа останцы на Кубе называются «моготе». Во Вьетнаме они затоплены морем и образуют скалистые острова причудливой формы. В большинстве случаев останцовый карст является древним, длительно развивающимся с миоцена или плиоцена.Климатическая зональность в развитии карстовых форм наблюдается и в горах. Так, в предгорьях Кавказа в аридных условиях карстовый рельеф развивается медленнее, и формы меньше, по сравнению с более высокими и влажными высокогорьями.

Карст и тектоника. Карстовые формы наиболее интенсивно развиты в областях новейших поднятий - горах. Здесь и карры, и воронки, и пещеры глубже и резче выражены. Это объясняется тем, что в горах, по сравнению с платформенными областями, больше мощность карстующихся пород, выше степень их трещиноватости и раздробленности, связанная с разрывными нарушениями, больше амплитуды рельефа. Все это способствует более глубокому проникновению поверхностной воды в породу, энергичной вертикальной циркуляции. По трещинам и разрывам развиваются воронки, колодцы, шахты. Ориентировка пещер, карстовых долин и других форм часто является согласной с крупными разломами. Сильные сейсмические сотрясения вызывают провалы над подземными полостями, разрывы галерей в пещерах, обрушение в них сводов. По тектоническим трещинам происходит и восходящий поток напорных подземных вод тогда карст развивается в направлении снизу вверх. Развивающиеся при этом карстовые формы могут не проявляться на поверхности или вызывать обрушение вышележащих пород. Благоприятными условиями развития карста являются наклонное залегание пластов, при котором на поверхность выходят различно растворимые породы, и циркуляция подземных вод может идти не только по трещинам, но и по плоскостям напластования. От характера залегания пород зависит форма воронок. Например, на Крымских яйлах характерны асимметричные воронки, у которых пологий склон совпадает с поверхностью пласта (см. рис. 11.5 а). На равнинах районы развития карстовых форм часто приурочены к сводам положительных структур, выраженных в рельефе возвышенностями и валами, для которых характерны повышенная трещиноватость пород, а мощность перекрывающих некарстующихся пород уменьшена, или они отсутствуют. Так карст широко развит в пределах Токмовского, Башкирского, Пермского, Ромашкинского сводов на востоке Восточно-Европейской платформы, на Жигулевском и Окско-Цнинском валах, Воронежской антеклизе (Среднерусской возвышенности) и на многих других подобных структурах. В то же время в некоторых аридных районах (плато Устюрт и др.) воронки, котловины, наоборот, развиты в синклиналях, т. к. здесь скапливается вода. И почти повсеместно воронки маркируют разрывные нарушения.

Заключение. Цикл образования и развития карстового рельефа, по сравнению с другими типами рельефа, сложный и длительный, идущий в изменяющихся климатических условиях (например, при чередовании холодных и теплых эпох) и охватывающий сотни тысяч и миллионы лет. Так, в Горном Крыму на плато первой гряды развитие карбонатного карста началось, по всей вероятности, после регрессии сарматского моря в позднем миоцене и продолжается и в настоящее время. Карст на Кубе стал развиваться с плиоцена (Н. А. Гвоздецкий). Развитие карстового рельефа начинается с простейших форм - карров (стадия юности). В стадию зрелости широко развиты как поверхностные формы (воронки, котловины, рвы, суходолы и др.), так и подземные (пещеры). Заканчивается цикл (стадия старости) образованием польев, когда достигнута кровля некарстующихся пород и только возвышаются отдельные останцы, оставшиеся воронки заполнены различными отложениями. На протяжении цикла из-за изменяющегося положения базиса эрозии образование карстовых форм то активизируется, то замедляется. Во многих карстовых районах одновременно присутствуют формы, относящиеся и к начальной, и зрелой стадиям развития карста. Стадия старости с преобладанием останцового рельефа характерна, по всей вероятности, для тропического карста Кубы, Южного Китая, Вьетнама и некоторых других районов. Карстовые процессы ведут к денудации земной поверхности и к общему ее снижению. Скорость химической денудации различна в зависимости от климатических и структурных условий (количества воды, высоты местности и др.). В Крыму, по данным М. Пулины, она составляет 21,8 мм/1000 лет, на Кавказе - в 10 раз больше. Во влажных тропических областях (Куба, Ямайка и др.) она составляет, по данным Д. И. Смита, около 100 мм/1000 лет. И здесь по высоте останцов можно предположить, что в результате карстовой денудации поверхность понизилась более чем на 100 м. В северных районах скорость карстовой денудации снижена. Большая часть продуктов разрушения выносится в растворенном виде, и лишь незначительная их часть накапливается. К ним относятся нерастворенные остаточные продукты химического растворения и выщелачивания карбонатных пород, представляющие собой элювиальные глины, обычно красно-бурого цвета из-за содержания окисей и гидроокисей железа и алюминия, с мелкими обломками известняков (terra rossa от итал. terra - земля и rossa - красная). Помимо элювия с карстом связаны натечные образования, а также гравитационные, аллювиальные, озерные отложения и отложения карстовых источников.Полезные ископаемые, связанные с карстом, указаны в начале главы.

В зависимости от того, выходят ли карстующиеся породы на земную поверхность или они перекрыты сверху некарстующимися отложениями, различают голый и покрытый карст (Н. А. Гвоздецкий выделяет еще задернованный и погребенный карст). Голый карст чаще всего свойствен горным территориям, где наиболее интенсивно идут процессы денудации, покрытый - равнинам. Наибольшее разнообразие форм рельефа и наибольшая активность карстовых процессов обычно свойственны голому карсту.

Дождевые или талые воды, стекая по поверхности известняка, разъедают стенки трещин. В результате образуется микрорельеф карров, или шраттов, - система гребней и разделяющих их рытвин или борозд. Борозды и гребни располагаются примерно параллельно друг другу, если четко выражено падение слоев и трещиноватость пород совпадает с направлением падения. При более сложной системе трещиноватости карры располагаются беспорядочно, пересекаются, разветвляются и вновь сливаются. Глубина борозд может достигать 2,0 м.

Покрытые каррами пространства называют карровыми полями. По мере расширения трещин гребни становятся уже, надламываются и распадаются на отдельные обломки. Такие старые карровые поля нередко представляют собой хаотические нагромождения крупных и мелких обломков известняка с кое-где сохранившимися и выступающими над этими нагромождениями карровыми гребнями. Карры могут образоваться и в прибрежной полосе при воздействии морского прибоя на карстующиеся породы.

При растворении известняков всегда остается нерастворимая часть, представленная глинистым материалом красного или кирпичного цвета. Этот элювиальный материал, накапливаясь на поверхности пород, образует своеобразную кору выветривания, характерную для карстовых областей,- так называемую терра-росса (красная земля). При значительном накоплении в трещинах глинистый материал терра-росса может полностью закупоривать их, и тогда процесс каррообразования прекращается.

При интенсивной вертикальной циркуляции воды процесс растворения карстующихся пород приводит к образованию поноров - каналов, поглощающих поверхностные воды и отводящих их в глубину закарстованного массива. Размеры и форма поноров разнообразны и зависят от степени их разработанности. На поверхности поноры выражены зияющими трещинами или отверстиями, в глубине ими начинается сложная система каналов вертикальной циркуляции воды.

Расширение устьев поноров в процессе дальнейшего поверхностного растворения приводит к образованию карстовых воронок. Размеры и формы воронок зависят от возраста, типа карстующихся пород и их залегания: от щеле- и блюдцеобразных до колодцеобразных (рис. 81). В покрытом карсте воронки образуются не только за счет растворения, но и в результатемеханического выноса - суффозии - в поноры залегающих с поверхности нерастворимых пород. Такие воронки называют карстово-суффозионными или воронками просасывания. Карстовые блюдца, воронки и неглубокие колодцы в западноевропейской литературе носят название долины.

Карстовые формы рельефа обычно беспорядочно разбросаны по поверхности карстового массива (рис. 82) или сосредоточены вдоль определенных линий, обусловленных направлением подземного стока или залеганием карстующихся пород. Эти формы не являются «застывшими». Они могут переходить одна в другую. Так, карстовое блюдце в результате углубления может перейти в карстовую воронку (см. рис. 81), а карстовый колодец - в результате выполаживания склонов (рис. 83) в карстовую воронку.

Если стенки понора продолжают растворяться, то канал становится достаточно большим и превращается в естественный колодец или естественную шахту. Карстовые шахты и колодцы нередко достигают очень большой глубины (в несколько десятков или сотен метров). Одна из таких шахт - пропастей в Пиренеях (Пьер-Сен-Мартен) достигает глубины 1332 м, а пропасть Снежная на Кавказе - 1370 м. Общее направление шахт-пропастей близко к вертикальному, но отдельные участки шахт могут быть почти горизонтальными или наклонными. Шахты часто закладываются на пересечении нескольких систем трещиноватости. При дальнейшем растворении стенок шахты могут превратиться в достаточно широкие подземные ходы и пещеры.

Естественными колодцами нередко называют формы типа естественных шахт, но меньших размеров. Некоторые исследователи закрепляют термин «колодец» за формами, которые образуются не за счет поверхностного выщелачивания, а путем обрушения свода над подземной полостью. В таких случаях возникают отрицательные формы рельефа цилиндрической формы, с вертикальными стенками и загроможденным обломками дном. Часто такие колодцы располагаются рядами, как бы отмечая на поверхности направление подземных галерей, над которыми они образуются.

Провальные, или поверхностные, воронки, сливаясь, образуют слепые овраги или формы довольно причудливых очертаний, получившие название «увала». Известны, например, увала до 700 м в поперечнике при глубинах до 30 м. Такие образования представляют собой как бы переходные формы к еще более крупным карстовым ваннам - польям.

Полья - обширные, обычно плоскодонные, с крутыми стенками карстовые понижения в несколько километров, а в некоторых случаях в несколько десятков километров в поперечнике.Площадь Попова полья в западной Герцеговине (Югославия) достигает, например, 180 км 2 . По ровному дну полья иногда протекает водоток, который в большинстве случаев появляется из одной стенки полья и скрывается в подземной галерее в противоположной стенке.

Происхождение польев не всегда ясно. Видимо, они образуются разными путями. Некоторые исследователи считают, что полье - это одна из поздних стадий развития карстового рельефа, образующаяся за счет слияния многих карстовых воронок и котловин. Если в ходе развития карстового процесса достигается базис карстовой денудации - уровень грунтовых вод, дальнейшее развитие такой формы будет возможно только за счет отступания стенок, т. е. роста в ширину, что и приводит к образованию полья. Однако довольно часто встречаются полья с сухим дном, а то и с многочисленными карстовыми формами, либо приуроченными к поверхности дна полья, либо погребенными под продуктами выветривания.

По всей вероятности, возможно не менее четырех различных случаев образования польев. Прежде всего выделяют полья тектонического происхождения. Это грабены или мульды, получающие черты карстовых образований со всеми свойственными им морфологическими и гидрогеологическими особенностями, присущими карсту. Как правило, это наиболее крупныеполья. Примером такого полья является уже упоминавшееся Попово полье в Югославии. Нередко в строении тектонического полья принимают участие и некарстующиеся породы.

Полья могут образоваться за счет размыва и выноса продуктов размыва нерастворимых пород, залегающих среди растворимых известняков. В этом случае размеры полья определяются массой нерастворимой породы, формой ее залегания. Стенки такого полья представляют собой отпрепарированные контакты между нерастворимой породой и известняками. По мнению Н. А. Гвоздецкого, такое происхождение имеет, например, Шаорское полье в Западной Грузии.

Третий путь образования полья - формирование крупной карстовой котловины за счет слияния более мелких отрицательных форм рельефа. Очертания таких польев обычно бывают очень изрезанными. Наконец, полья могут образоваться путем провала над подземной долиной реки. О возможности подобного происхождения польев свидетельствует наличие таких своеобразных форм рельефа, как естественные мосты - остатки обрушившегося свода подземной галереи, соединяющие два противоположных склона полья. Таково, например, происхождение Ракбахского полья в западной части Югославии. По дну этого полья протекает река, которая появляется с одной стороны полья и уходит вновь в подземную полость в противоположной части полья.

Г. Лун, исследовавший карст в Западном Тавре (Турция), пришел к выводу, что полья Западного Тавра первоначально были речными долинами, но развитие карстового процесса привело к исчезновению рек. Дальнейшее расширение брошенных долин и превращение их в полья связано с корродирующим воздействием на стенки котловин временно заливающих их вод. Накопление водоупорных продуктов выветривания на дне польев, по-первых, способствует задержанию временных вод, а во-вторых, препятствует дальнейшему развитию карста вглубь.

Поверхностные формы карста

Похожие статьи