Карст представляет собой процесс растворения, или выщелачивания трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются отрицательные западинные формы рельефа на поверхности Земли и различные полости, каналы и пещеры в глубине. Впервые такие широко развитые процессы детально были изучены на побережье Адриатического моря, на плато Карст близ Триеста, откуда и получили свое название. К растворимым породам относятся соли, гипс, известняк, доломит, мел. В соответствии с этим различают соляной, гипсовый и карбонатный карст. Наиболее изучен карбонатный карст, что связано со значительным площадным распространением известняков, доломитов, мела.
Необходимыми условиями развития карста являются: 1) наличие растворимых пород . 2) трещиноватость пород, обеспечивающая проникновение воды . 3) растворяющая способность воды. Наибольшее разнообразие карстовых форм наблюдается в открытом типе карста (горные районы известнякового плато Крыма, Кавказа, Карпат, Альп и др.). В этих районах развитию карста благоприятствуют открытая поверхность растворимых пород и частые ливни.
|
|
|
К поверхностным карстовым формам относятся:
1) кары, или шрамы, небольшие углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 м .
2) поноры – вертикальные или наклонные отверстия, уходящие в глубину и поглощающие поверхностные воды .
3) карстовые воронки, имеющие наибольшее распространение, как в горных районах, так и на равнинах.
Среди них по условиям развития выделяются:
а) воронки поверхностного выщелачивания, связанные с растворяющей деятельностью метеорных вод .
б) воронки провальные, образующиеся путем обрушения сводов подземных карстовых полостей .
4) крупные карстовые котловины, на дне которых могут развиваться карстовые воронки (рис. 24.1) .
5) наиболее крупные карстовые формы – полья, хорошо известные в Югославии и других районах .
6) карстовые колодцы и шахты, достигающие местами глубин свыше 1000 м и являющиеся как бы переходными к подземным карстовым формам.
Рис. 24.1 Крупная карстовая котловина
К подземным карстовым формам относятся различные каналы и пещеры. Самыми крупными подземными формами являются карстовые пещеры, представляющие систему горизонтальных или несколько наклонных каналов, часто сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты. Такая неровность в очертаниях, обусловлена характером сложной трещиноватости пород, а возможно, и неоднородностью последних. На дне ряда пещер много озер, по другим пещерам протекают подземные водотоки (реки), которые при движении производят не только химическое воздействие (выщелачивание), но и размыв (эрозию). Наличие постоянных водных потоков в пещерах нередко связано с поглощением поверхностного речного стока. В карстовых массивах известны исчезающие реки (частично или полностью), периодически исчезающие озера.
|
|
|
Отложения в пещерах представлены несколькими генетическими типами:
1) нерастворимые продукты, или остаточные (от растворения) образования – терра-росса .
2) обвальные накопления – продукты обрушения сводов карстовых полостей .
3) аллювиальные осадки, образующиеся подземными реками .
4) озерные осадки .
5) хемогенные образования — известковый туф (травертин) .
6) натечные формы – сталактиты, растущие от кровли пещеры вниз, и сталагмиты, растущие вверх. Известны также ледяные пещеры, в которых накапливаются разнообразные формы льда.
Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты нерастворимыми или слабо растворимыми горными породами. Формы поверхностного выщелачивания здесь отсутствуют, и процесс протекает в глубине. В большинстве случаев здесь на поверхности образуются карстовые суффозионные (лат. суффозио — подкапывание) блюдцеобразные и воронкообразные формы, а также неглубокие поноры. На контакте с закарстованными породами происходит процесс перемещения материала покрывающих пород в ниже расположенные карстовые полости, в результате чего и образуются такие формы, которые Ф.П. Саваренский называл воронками просасывания. Но в ряде случаев карстово-суффозионные провальные воронки и шахты развиваются над подземными каналами и пещерами.
Степень и характер закарстованности массивов растворимых пород зависят от гидродинамических условий. По характеру движения и режима подземных вод Д.С. Соколов выделяет следующие гидродинамические зоны (рис. 24.2):
I–зона аэрации, где осуществляется главным образом нисходящее движение инфильтрационных и инфлюационных (лат. инфлюацио — втекание) вод, с которыми связано формирование поверхностных карстовых форм .
II–зона сезонного колебания уровня трещинно-карстовых вод.
При высоком стоянии уровня в этой зоне происходит горизонтальное движение воды, при низком – вертикальное, в соответствии, с чем осуществляется направленное выщелачивание карстующихся пород .
III–зона полного насыщения, находящаяся в сфере дренирующего воздействия местной гидрографической сети, прорезающей массив карстующихся пород. Эта зона имеет наибольшее значение в развитии подземных карстовых пещер и каналов. Но в придолинных участках образуются не только пещеры и каналы, направленные по пути движения подземных вод к руслам рек. Во многих речных долинах бурением и геофизическими методами обнаружено наличие крупных карстовых полостей значительно ниже ложа, что связано с разгрузкой подруслового потока подземных вод (рис. 24.2, III a).
Рис. 24.2. Гидродинамические зоны в карстовом массиве (по Д.С. Соколову)
I — зона аэрации . II — зона сезонного колебания уровня подземных вод с периодической сменой горизонтального и вертикального движения подземных вод . III- зона полного насыщения, находящаяся в сфере дренирующего воздействия долины реки . III a — сфера разгрузки подземных вод на дне долины . IV- зона глубокой циркуляции подземных вод вне дренирующего воздействия гидрографической сети . стрелками показано направление движения воды
Местами выражена этажность карстовых пещер. Как было сказано ранее, наблюдаются определенные направленность и цикличность развития речных долин, находящие выражение в наличии надпойменных террас. Каждая из них соответствует длительному эрозионно-аккумулятивному циклу развития речной долины. С такими террасами, расположенными на разных высотах коррелируются (лат. корреляцио — соотношение) карстовые пещеры (рис. 24.3). Зная возраст террас, можно приближенно оценить время формирования пещер.
|
|
|
Рис. 24.3. Схема карстовых пещер
При оценке степени закарстованности массива важно знать историю геологического развития района. Известны несколько возрастных генераций карста, соответствующих длительным этапам континентального развития, в течение которых происходило активное эрозионное расчленение, формирование речных долин и связанных с ними подземных вод и карстовых процессов.
