На нашей планете карстовые явления имеют широкое распространение. Они развиваются на всех континентах, в том числе и на покрытой ледяным панцирем Антарктиде. Одна треть суши земного шара имеет потенциальные возможности для развития карстовых процессов. Кроме того, карст оказывает существенное влияние на формирование особенностей рельефа и ландшафта закарстованных территорий. Под действием карстовых процессов на поверхности и в недрах верхнего слоя земной коры формируются специфичные карстовые ландшафты. Карст оказывает также заметное влияние на состав и динамику подземных вод, на формирование почвенно-растительного покрова. Карст не явление «сегодняшнего дня», он развивался и в предыдущие геологические эпохи формирования лика Земли.

Физические характеристики

Термин «карст» происходит от австрийского названия плато Kars (Карст) в Словении, сложенного карстующимися известняками и имеющего набор характерных форм рельефа (воронки, карры, поноры и др.). Из имени собственного слово «карст» стало нарицательным и до настоящего времени используется как термин в научной литературе. В 1883 году этот термин впервые был применен в отечественной литературе Е. С. Федоровым при описании Кунгурской пещеры.



Термин «карст» прочно утвердился в отечественной и зарубежной литературе почти всех стран мира. Им стали обозначать формы, явления и процессы, характерные для территорий распространения горных пород, растворимых природными водами. Однако термин «карст» оказался многоплановым по содержанию. Исследователи карстовых явлений по-разному определяли суть этого сложного природного феномена. Так получилось из-за того, что как предмет исследования карст рассматривался специалистами геолого-географических научных дисциплин с разных позиций. Отечественные карстоведы В. Н. Дублянский и В. Н. Андрейчук, проанализировав основные определения карста, установили, что «…существующие многочисленные определения карста отражают три подхода к этому сложному природному феномену. Географы и геоморфологи рассматривают карст как геоморфологическое явление, обращая особое внимание на изучение карстовых форм; геологи видят в нем полигенетический процесс; геологи и инженеры-геологи понимают карст как единство или совокупность процесса и явления…».

Кроме того, большинство исследователей, определяя карст как явление, подчеркивают геоморфологические (своеобразные поверхностные и подземные формы рельефа), литологические (водорастворимые породы) и гидрологические (гидрологические объекты и их динамика) особенности закарстованных территорий. При определении карста как процесса некоторыми исследователями также выделяется ряд характерных признаков: «денудационная сущность» (разрушение пород), комплексность (комплекс процессов), гетерогенность (многопричинность), сосредоточенность (как стока, так и карста), связь с движущимися водами. Третья группа авторов, характеризуя карст как процесс и явление, добавляют более конкретизирующие признаки. Например, отмечается механическая составляющая воздействия вод на карстующиеся породы, внерусловой характер вод, аккумулятивный «признак-результат» карста, проницаемость карстующихся пород и их скальный и полускальный характер, ландшафтная специфика карста и др. Однако, при всем многообразии определений термина «карст», они обладали рядом существенных недостатков, таких как невозможность использования на естественно-научном (и общенаучном) уровне и отсутствие универсальности. Кроме того, не учитывался антропогенный карст, развивающийся под влиянием деятельности человека.

Рекомендуем по этой теме:
13388
FAQ: Геоморфология



По мнению этих авторов, наиболее полными и универсальными являются два определения карста, очень близкие по своей сути. Первое предложено В. Н. Андрейчуком. Термин «карст» им определен как «…система процессов и явлений, возникающих под землей и на ее поверхности в результате взаимодействия вод (природных, антропогенных, ноогенных) с растворимыми в данной обстановке горными породами, а также подобными им антропогенными и искусственными образованиями…». Второе определение предложено В. Н. Дублянским и Г. Н. Дублянской: «…карст — геологический или инженерно-геологический процесс и связанные с ним явления, развивающиеся в результате взаимодействия воды с растворимыми в данной обстановке горными породами…».

Для развития карста необходимы определенные условия карстообразования. Известный карстовед Н. А. Гвоздецкий выделяет основные условия развития карста: «…это наличие, во-первых, растворимой в природных водах горной породы, как правило (но не во всех, однако, случаях), водопроницаемой в следствии трещиноватости или пористости, во-вторых, растворителя, т. е. воды, агрессивной по отношению к горной породе, в-третьих, условий, обеспечивающих водообмен, т. е. отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя…», причем «…если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой (второе — с климатом и почвенно-растительным покровом, третье — с геоморфологической и гидрогеологической обстановкой, помимо геологической структуры и гидрогеологических условий)…».

Растворимые в природных водах горные породы называются карстующимися. К ним относятся карбонатные породы (известняки, доломиты, мраморы, мергели, мел, известковые туфы), сульфатные породы (гипсы и ангидриты), соляные породы (галит, сильвин и др.). В карстующемся массиве имеются области питания, движения и разгрузки карстовых вод, обеспечивающие одно из важных условий развития карста — водообмен. Г. А. Максимовичем выделяется 7 гидродинамических зон. В зоне поверхностной циркуляции вода движется по поверхности карстового массива.



Ниже располагается зона вертикальной нисходящей циркуляции (или аэрации), где воды периодически движутся вглубь массива по вертикальным трещинам и пустотам. Далее следует зона колебания уровня карстовых вод (переходная), которая характеризуется чередованием вертикальной и горизонтальной циркуляции в зависимости от сезонных колебаний карстовых вод. Ниже этой зоны безнапорные воды движутся горизонтально, сводным перетеканием — это зона горизонтальной циркуляции. Под ней располагается зона сифонной циркуляции, где карстовые воды, как правило, движутся под напором. Ниже располагается зона поддолинной или подрусловой циркуляции, в которой карстовые воды заполняют все пустоты и характеризуются напорностью и медленным перетеканием.

Самая нижняя гидродинамическая зона — зона глубинной циркуляции. Она характеризуется весьма медленным движением карстовых вод в направлении «базисов разгрузки континентов, морей и океанов». Располагается эта зона ниже подрусловых пустот и речных долин. Однако имеются и другие мнения на этот счет. Зарубежные исследователи выделяют 2 зоны: вадозную (безнапорную) и фреатическую (напорную). Типология карста до настоящего времени остается проблематичной. Отечественными и зарубежными исследователями неоднократно предлагались и продолжают предлагаться всевозможные варианты. В настоящее время исследователями выделяется более 300 типов карста, «…объединяющихся в 14 групп: географическую, геоструктурную, литологическую, по мощности карстующихся пород, гипсометрическую, климатическую, гидродинамическую, геоморфологическую, морфологическую, генетическую, по отношению к поверхности, по заполнителю полостей, по активности развития, по возрасту…». Причем каждый из аспектов типизации имеет свою классификацию.

Рекомендуем по этой теме:
4596
Главы: Горячее дыхание Земли

Карстоведение как наука

В 1947 году на карстовой конференции в городе Перми было принято решение о необходимости выделить особую отрасль знания — карстоведение. Г. А. Максимович определил карстоведение как «учение о современных и древних явлениях в растворимых в воде горных породах, их образовании, развитии, распространении и практическом значении. Оно изучает также и свойства обуславливающих их подземных (и поверхностных) вод, минералы и полезные ископаемые, заполняющие образованные при этом процессе углубления, полости; условия возведения разнообразных сооружений в районах развития растворимых в воде горных пород и способы ликвидации отрицательных последствий наличия этих явлений». В. Н. Дублянский со ссылкой на Г. А. Максимовича указывает, что карстоведение подразделяется на общее, региональное и специальное.



Общее карстоведение изучает содержание и историю карстоведения, условия и факторы развития карста, типологию карста, поверхностные и подземные карстовые формы, микроклимат и отложения карстовых полостей, геоморфологию, гидрологию, гидрогеологию, полезные ископаемые карста, методику изучения карста, его практическое значение, дает понятие о карсте и псевдокарсте. Региональное карстоведение изучает карст геосинклинальных платформенных областей земного шара и отдельных стран, а также особенности развития карста в разных высотных зонах и климатических поясах Земли. Специальное карстоведение изучает карст и методы борьбы с его вредными последствиями при хозяйственном освоении закарстованных территорий.

Карстоведение изучает поверхностные и подземные карстовые формы рельефа. Сочетание таких форм с другими компонентами природной среды образует поверхностный или подземный карстовый ландшафт. К поверхностным карстовым формам, то есть расположенным на поверхности Земли, относятся: карры, поноры, карстовые рвы, карстовые ниши, карстовые воронки, карстовые котловины, полья, карстовые лога, карстовые долины, карстовые каньоны, карстовые останцы, карстовые впадины, карстовые мульды, карстовые просадки, карстовые провалы.

Рекомендуем по этой теме:
2936
Главы | Страницы истории

К подземным карстовым формам, то есть расположенным ниже поверхности Земли, относятся отрицательные формы рельефа, у которых ширина и высота входа меньше протяженности (для горизонтальных и субгоризонтальных подземных полостей) или глубины (для вертикальных и субвертикальных подземных полостей). Подземными карстовыми формами являются: колодцы (глубиной до 20 м), шахты (глубиной более 20 м), пропасти, провалы, горизонтальные и вертикальные пещеры, закарстованные трещины, каналы, каверны, то есть естественные подземные полости в карстующихся породах, имеющие размеры свыше 0,3 м (нижний предел прохождения человека для спелеологического обследования).



Подземные полости генетически подразделяются на несколько классов: полости коррозионно-разрывного класса — образуются под корродирующим действием просачивающихся по тектоническим трещинам и разрывам метеорных вод; полости нивально-коррозионного класса — образуются под корродирующим действием талых вод при таянии снега (колодцы и шахты различной глубины); полости коррозионно-эрозионного класса — образуются под корродирующим действием карстовых вод, поступающих с поверхности; полости коррозионного класса — образуются за счет корродирующего воздействия восходящих по трещинам артезианских вод (в том числе термальных); полости коррозионно-абразионного класса — образуются на берегах морей и океанов под действием процессов коррозии и абразии.

Карстовые воронки

Карстовые воронки наиболее распространенная форма поверхностного карстового рельефа. Согласно Г. А. Максимовичу, «воронками называются впадины, имеющие блюдцеобразную, чашеобразную, коническую или цилиндрическую форму и образующиеся в растворимых в воде породах». Они встречаются почти во всех карстовых областях и характерны для всех литологических типов карста. Размеры воронок колеблются в широких пределах от 1–2 м в поперечнике до 100–200 м и более. По размерам воронки подразделяются на небольшие (до 5 м), обычные (5–25 м), большие (25–100 м), огромные (более 100 м). Глубина воронок также может быть различной. По глубине воронки подразделяются на мелкие (до 1 м), неглубокие (1–5 м), обычные (5–10 м), глубокие (10–25 м), очень глубокие (более 25 м). В плане они могут быть округлыми, овальными, реже неправильной (лопастной), звездчатой формы и др. Размер и форма карстовых воронок зависят от состава карстующихся пород, их трещиноватости, слоистости, а также от местоположения воронок и других факторов [4].

В зависимости от условий образования воронки могут иметь симметричные или асимметричные склоны.

Происхождение воронок может быть различным. Н. А. Гвоздецкий предложил выделять следующие генетические типы воронок: поверхностного выщелачивания или коррозионные — образуются за счет выноса в растворенном состоянии выщелоченной на поверхности породы через подземные каналы; провальные или гравитационные — образуются путем обвала свода подземной полости, возникшей за счет выщелачивания карстующихся пород на глубине и выноса вещества в растворенном состоянии; просасывания или коррозионно-суффозионные (коррозионно-суффозионно-эрозионные) — образуются путем вмывания и проседания рыхлых покровных отложений в колодцы и полости карстующегося цоколя и выноса взмученных и взвешенных частиц через подземные каналы.



В. Н. Дублянский указывает, что «кроме этих трех основных типов воронок в литературе описывается много других: просадочно-коррозионные воронки (возникают при медленном проседании покровных не карстующихся отложений в коррозионное углубление, формирующееся в кровле карстующихся пород); эрозионно-коррозионные воронки (возникают на днищах карстовых логов или на контакте карстующихся и некарстующихся пород); напорные воронки (образуются в местах выхода восходящих источников); коррозионно-антропогенные воронки (образуются на месте выемок в карстующихся породах, возникших в результате деятельности человека: закопушек, котлованов фундаментов, воронок от снарядов и пр.)».

Показатели плотности распределения воронок (шт/км2) и коэффициент площадной закарстованости (отношение площадей воронок и участка) используются для инженерно-геологической оценки закарстованной территории. По К. А. Горбуновой, высокая плотность карстовых воронок (до 1000 шт на 1 км²) и активное провалообразование (более двух провалов на 1 км² в год) характерны для сульфатного карста.

Исследование воронок

Обследованием карстовых воронок занимаются ученые: геологи, геоморфологи, карстоведы, а также спелеологи на предмет поиска карстовых пещер. Обнаруженные карстовые воронки наносят на карту, зарисовывают, фотографируют и описывают. При этом отмечают: размеры в метрах (горизонтальные и вертикальные), измеряемые рулеткой, мерной веревкой или на глаз; направление длинных и коротких осей по отношению к странам света (при помощи горного компаса); характер краев, бортов или стенок; степень задернованности воронки. Ее связь с элементами тектоники (трещины), для чего составляют глазомерный план карстовой формы рельефа, на который наносят элементы залегания горных пород и розы трещиноватости. Также отмечают ее форму (блюдцеобразная, чашеобразная, колодцеобразная, асимметричная и тому подобное); наличие элювия и делювия на дне и склонах; поглощающие поноры (их форму, направление); заболоченность, скопление воды и снега, характер растительности на дне и склонах; связь с определенными формами рельефа (водоразделы, верховье оврагов, склоны долин и пр.). Производят подсчет воронок на единицу поверхности для различных условий рельефа, гипсометрических и геологических; выясняют закономерности в расположении воронок (беспорядочные, линейно вытянутые, полосами, единичные и пр.); происхождение воронок.

Провальные воронки могут достигать больших размеров. По данным Н. А. Гвоздецкого, провал Кель-Кетчхен близ долины Черека на северном склоне Центрального Кавказа имеет в плане размеры 400 на 200 м и 177 м глубины. На юго-восточном краю плато Крас диаметр провала Рысник 200 м, а глубина 80 м. Даже в платформенных условиях диаметры провалов достигают 100–250 м, глубина их превышает 25–30 м. В. Н. Дублянский указывает, что самый крупный провал — Црвено (Красное) озеро в Хорватии. Он имеет диаметр около 1 км, глубину до глыбового навала на дне 600 м, а до дна полости свыше 800 м. Возникающие внезапно карстовые провалы часто наносят ущерб хозяйству.

Еще по теме

Гвоздецкий Н. А. Карстовые ландшафты. — М.: изд-во МГУ, 1988.

Дублянский В.Н., Илюхин В. В. Путешествия под землей. — М.: ФиС, 1981.

Дублянский В.Н., Дублянская Г. Н. Карстоведение. Ч.1. Общее карстоведение: Учеб. пособие // Перм. ун-т. — Пермь, 2004.