Карст и его развитие на территории Евразии

1 Типология и  классификация карста

 

 

Сложное взаимодействие морфоструктурных и биоклиматических факторов определило многообразие типов карста, отличающихся ландшафтно-климатическими, морфолого-генетическими и литологическими особенностями. Учет геологического строения территории, климатических условий, рельефа, растительности, почвенного покрова, генезиса и характера карстовых образований позволяет наиболее полно охарактеризовать основные типы карста и их группы [11, с. 91].

Развитие взглядов на типологию и классификацию карста шло преимущественно по пути совершенствования и уточнения классификации типов карста по возрасту и степени интенсивности карстовых процессов, климату, рельефу, комплексу денудационных процессов и многим другим признакам. Вопросы типизации карста давно привлекают внимание исследователей, но в настоящее время их нельзя считать решенными. Такое положение определяется, по-видимому, тем, что карстовые процессы и созданные ими формы отличаются исключительно большим многообразие, обусловленным сложным взаимодействием разнообразных факторов карстообразования [11, с.94].

 

 

 

1. Поверхностные формы карста

 

 

По происхождению поверхностные карстовые формы подразделяются в основном на коррозионные, коррозионно-гравитационные, коррозионно-суффозионные и коррозионно-суффозионно-эрозионные. Это деление, однако, в значительной мере условно, поскольку в образовании карстовых форм обычно весьма трудно выявить доминирующую роль какого-либо процесса. Нередко они имеют сложное смешанное происхождение, поэтому вполне правомерно морфологически сходные карстовые формы разного генезиса рассматривать вместе [9, с. 38].

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

Карры – это микроформы карстового рельефа. Они образуются там, где карстующиеся породы выходят непосредственно на поверхность и лишь частично задерновоны. Их развитие происходит и под слоем почвы, но пока он не удален денудационными процессами, такие подпочвенные карры не являются формами рельефа. Некоторые виды карров возникают под действием биогенных процессов в почве, залегающей пятнами на оголенном известняке и заполняющей карровые борозды и трещины. Карры – в основном субаэральные образования, но возникают также в речных руслах, на морских побережьях. Они выражены в рельефе преимущественно в виде борозд [3, с. 42].

Карстовые желоба и рвы развиваются вдоль раскрытых тектонических трещин и тянутся на десятки, а иногда и на сотни метров, достигая различной ширины и глубины. Они замкнуты на концах, на дне могут иметь многочисленные углубления. Часто они приурочены к тектоническим трещинам, раскрытым в результате разгрузки на крутых склонах, а также к трещинам отседания [2, с.163].

Воронки. Среди карстовых воронок выделяют три основных генетических типа:

1) воронки поверхностного  выщелачивания, или чистокоррозионные. Образуются за счет выноса выщелоченной на поверхности породы через подземные каналы в растворенном состоянии;

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

 3) 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 [1, с.12].

Котловины. Воронки всех генетических типов, сливаясь своими краями, образуют сдвоенные, строенные и более сложные ванны и  котловины. Крупные котловины в Югославии называют увала. Выделяют  два основных типа увала − сложные, образовавшиеся посредством  слияния нескольких больших воронок, с рядом углублений на дне, и плоскодонные котловины. Котловины могут относиться к генетическим типам – поверхностного выщелачивания, провальному, просасывания, а также созданным в комбинации с другими процессами, например эрозионным. 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 [1, с. 12].

 Поноры – небольшие в виде колодцев или воронок отверстия – широко распрастраненые, особенно на дне и склонах карстовых воронок, котловин и суходолов. Нередко они заилены рыхлым материалом. Диаметр поноров не привышает 1 метра, а глубина 2–3 метров. Поноры образуются в результате астворения и размыва трещиноватых карстующихся пород природными водами и представляют собой в основном небольшие вертикальные, округлые каналы или расширеннные растворением трещины. По мере развития поноры превращаются в карстовые воронки [9, с.39].       

         Карстовые останцы характерны в основном для весьма зрелых стадий развития карста. Они многочисленны и разнообразны в быстро развивающемся соляном карсте. В карбонатном же карсте останцы свойственны преимущественно тропическим областям, если не иметь в  виду разного характера мелкие, а также реликтовые формы, образовавшиеся в прежних тропических условиях. Для тропического карста  характерны высокие и крутосклонные останцы в виде столбов, конусов, плосковерхих башен и более мелкие конусообразные и куполовидные формы. Склоны останцов могут быть голыми, изборожденными желобковыми каррами либо густо одетыми древесно-кустарниковой  растительностью, среди которой на 

оголенных отвесных скалах развиты стенные карры. В обрывистых стенах встречаются гроты, нередко со сталактитовыми занавесями. Внутри останцы бывают пронизаны пещерными ходами. Останцовый карст представляет собой зрелую стадию расчленения приподнятого плосковерхого известнякового массива. Крутизна склонов останцов обусловлена вертикальной  трещиноватостью  известняков и ослабленностью склонового стока из-за их водопроницаемости [1, с.12].

 

 

 

2. Подземные формы карста

 

 

К подземным карстовым формам относятся пещеры, пропости, колодцы и шахты. Наибольший интерес сред них представляют пещеры, характеризующиеся иногда сложным строением и значительными размерами. Наклонные и вертикальные пещеры в зависимости от глубины и особенностей строения подразделяются на колодцы, естественные шахты и пропасти [9, с. 46].

Карстовые колодцы и  шахты − это вертикальные или  крутонаклонные полости, различающиеся между собой по глубине; к шахтам относят полости глубже 20 метров, достигающие нескольких десятков, а то и сотен метров. Полости колодцев и шахт могут быть провальными (гравитационными); гравитационно-коррозионными, образованными  путем выщелачивания водой карстующейся породы по трещинам и  частичных обрушений; нивалъно-коррозионными возникшими вследствие корродирующего действия (по трещинам) талых снеговых вод; коррозионно-эрозионными, которые образованы устремляющимися по трещинам вниз водными потоками, производящими размыв, подготавливаемый растворением по спайкам зерен горной породы; образованные подобным же действием восходящих по трещинам артезианских вод.

Карстовые пропасти представляют собой комбинации естественных шахт с горизонтальными и наклонными пещерными ходами. К ним  относятся, в частности, глубочайшие   карстовые полости мира, достигающие глубины 1000 метров. Первая шахта, с входным  отверстием на поверхности, может быть коррозионно-эрозионной (чаще всего) либо нивально-коррозионной, гравитационно-коррозионной, провальной. Для глубинных частей пропастей нивально-коррозионные шахтные стволы не типичны. Наиболее обычны там коррозионно-эрозионные шахты, но встречаются  гравитационно-коррозионные и провальные [3, с. 53].

Большинство карстовых пещер образуется при ведущей роли  выщелачивания, часто при совместном действии растворения и размыва горной породы (размыва, подготавливаемого растворением по спайкам зерен). Значительна бывает и роль обрушений породы, особенно на зрелых стадиях разработки пещерных полостей. Некоторые пещеры возникли под действием термальных и минеральных вод. Пещерные полости так называемого "рудного карста" развились под действием на известняк сернокислых растворов, образовавшихся при окислении пирита и других сульфидов. Встречаются пещеры, представляющие собой в  основе сильно раскрытые тектонические трещины, но моделированные процессами выщелачивания и осаждения по стенам трещин натечно-капельных  образований.

Пещерные полости могут развиваться в зоне аэрации, то есть в зоне вертикальной циркуляции просачивающихся вод. Однако большие карстовые пещеры зародились в  основном при полном заполнении  пещерных каналов подземными водами, в зоне полного насыщения, и вода в них циркулировала под гидростатическим давлением. Различают ряд стадий их развития, относящихся к эпохам полного и частичного заполнения водой− напорной эпохе и безнапорной.

При восходящем развитии земной коры в условиях большой мощности

известняковых толщ и складчатой структуры возникают многоэтажные системы пещерных галерей (горизонтальные или почти горизонтальные), заложение которых не связано с соответствующим наслоением горных  пород.

Известны значительные многоэтажные пещерные системы.  Палеозоологические и археологические данные свидетельствуют о более древнем возрасте верхних этажей в сравнении с нижними, указывая на некоторую аналогию развития пещер и террасовых уровней речных долин.

В морфологии пещерных полостей большая роль принадлежит трещиноватости карстующейся породы и натечно-капельным образованиям. При разработке пещерных тоннелей по вертикальным и круто наклонным трещинам они отличаются  прямолинейностью, резкими "коленчатыми" изгибами. Под разными углами от них отходят ответвления. Нередко тоннели пересекаются, образуя сложные решетчатые лабиринты. Эволюция натечно-капельных образований зависит от уменьшения  притоков воды в пещеру при переходе от воклюзовой к водно-галерейной и сухо-галерейной стадиям. Сначала развиваются наплывы на полу пещеры, гуры, затем сталагмиты с  широким основанием, сменяющиеся далее палкообразными. И лишь когда приток воды снижается появляются сталактиты. При дальнейшем его снижении образуются эксцентричные сталактиты. При общем снижении обводненности пещеры в процессе ее эволюции на одной и той же стадии наблюдаются в разных частях пещерной полости неодинаковые притоки воды, отчего появляются различные формы натечно- капельных образований [1, с. 15].

 

3. Гидрологические объекты карста

 

 

Карстовые источники характеризуются большой концентрированностью выхода вод. Особенно мощными они бывают тогда, когда на  поверхность вытекают подземные реки или подземные струи, образовавшие единый водоток при выходе. Такие источники называют воклюзами, по имени карстового источника Воклюз на юге Франции. Даже если установлена прямая связь источника с ушедшей под землю рекой, не всегда выход воды в  виде воклюза служит только продолжением этой реки − под землей к ней присоединяются боковые притоки.

Источники, бьющие из глубины под напором, иногда образуют озера в устьевых воронках, разработанных коррозией восходящей струи. Эти озерца имеют постоянный отток воды в виде ручья или речки. Такие источники немецкие авторы называют  "ключевой горшок". Поскольку режим питания 

карстовых вод и подземных рек изменяется по сезонам, особенно в областях со средиземноморским климатом, дебит карстовых источников, даже типов воклюз и ключевого горшка, может резко колебаться. Если же выводные каналы источника связаны с зоной периодического, а не постоянного  насыщения, то образуется периодический источник. Имеются и другие типы  периодических источников. Некоторые источники периодически меняют водоизливающие функции на водопоглащающее. Большой интерес  представляют выходы пресной воды на дне моря − субмаринные источники.

Реки карстовых районов создают своеобразную гидрографическую сеть. Характерны разреженность поверхностной сети, поглощение  поверхностного стока понорами в  карстовых логах, воронках и котловинах и перевод его в подземный сток. Карст усиливает интенсивность подземного стока, нарушает плавный зональный характер его распределения.  Характерно обилие подземных, пещерных рек, исчезновение под землю поверхностных водотоков. Во многих карстовых районах наблюдаются  подземный водообмен между речными бассейнами (он может быть  положительным и отрицательным) и несовпадение подземных водоразделов с топографическими.

 Карстовые озера заполняют  отрицательные поверхностные формы карста разного размера и характера: одиночные воронки, сложные ванны и котловины, пониженные участки днищ польев.

Различны и условия заполнения озерных котловин водой. Озеро  может представлять собой скопление поверхностных вод либо оно питается грунтовыми карстовыми водами и испытывает колебания уровня,  соответствующие колебанию их скатерти. Наконец, озеро может представлять собой заполненную напорной водой воронку восходящего источника с постоянным оттоком. Периодическое заполнение водой и осушение озерных котловин бывают связаны не только с колебанием уровня 

грунтовых карстовых вод, но и с большим поступлением воды при сильных или длительных дождях, снеготаянии, когда вода не успевает поглощаться понорами и скапливается в котловине, расположенной над уровнем грунтовых карстовых вод [1, с. 16].