|
Соль
|
Температура,
0С
|
Растворимость,
г/л
|
|
|
в
дистиллированной воде
|
в
воде, содержащей СО2
|
|
СаСО3
|
16
|
0,013
|
|
|
16
|
|
СаСО3·MgCО3
|
25
|
0,015
|
|
|
?
|
0,03
|
0,126
|
|
25
|
|
|
|
СaSO4
|
18
|
2.02
|
|
|
20
|
2.02
|
|
|
25
|
2.1
|
|
|
NaCl
|
10
|
357.2
|
|
Растворимость указанных карбонатов значительно
более высока в воде, содержащей углекислый газ, но, тем не менее, она гораздо
ниже, чем растворимость сернокислого кальция, из которого состоят гипс и
ангидрит, и тем более хлористого натрия (каменная соль). Даже при температуре,
значительно более низкой, чем указанная для остальных солей, растворимость
хлористого натрия на несколько порядков выше [2].
Карбонат кальция встречается в природе в виде
минералов кальцита и арагонита. Арагонит немного более растворим в воде, чем
кальцит, но разница практически ничтожна. Приведенные в таблице данные о
растворимости карбоната кальция и двойной углекислой соли кальция и магния
(доломит), к сожалению, трудно сопоставимы, так как для двойной соли указана
растворимость в воде, содержащей вчетверо больше углекислого газа, чем в случае
карбоната кальция.
.2 Процесс растворения карбонатных пород
Наиболее существенное отличие карбонатного
карста от других литологических типов заключается в особом ходе процесса
растворения карбонатных пород. Карбонатные породы практически растворимы лишь в
воде, содержащей свободную углекислоту или же другие минеральные и органические
кислоты. Помимо этого растворимость карбонатных пород может повышаться, если в
воде содержатся некоторые соли, например NaCl.
Процесс растворения известняка в воде,
содержащей свободную углекислоту, происходит довольно сложно. Он представляет
собой совокупность различных химических превращений, тесно связанных между
собой. Наиболее существенные из них следующие [3]:
СаСО3(тверд.) ↔ СаСОз(растворен.)
СаСОз(растворен.) ↔ Са2+ +
СО3
СО2(возд.) ↔ СО2(водн.)
СО2(водн.) + Н2О ↔ Н2СО3
Н2СО3 ↔ Н+ +
НСО3-
Н+ + СО3 ↔ НСО3-
В этом взаимодействии равновесий швейцарский
карстовед А. Бёгли выделил четыре фазы, последовательно вступающие в действие.
В первой фазе известняк расширяется в воде непосредственно, без всякого участия
содержащейся в воде углекислоты. Во второй фазе Н+ - ион угольной
кислоты ассоциирует с СОз-ионом первой фазы. В третьей фазе в угольную кислоту
и ее ионы превращается физически растворенный в воде С02. Это начало
цепной реакции, конечным итогом которой будет дальнейшее растворение
известняка. Общее количество известняка, растворенного во вторую и третью фазы,
определяется первоначальным содержанием С02 в воде. Скорость реакции
и обмена вещества в третьей фазе высокая. Она увеличивается с повышением
температуры. При повышении температуры на 10 °С скорость реакции примерно
удваивается. Четвертая фаза практически начинается после завершения трех
предшествующих и до конца контролирует ход дальнейшего растворения известняка.
СО2 воздуха, которая в начале четвертой фазы находится в максимуме
неравновесия с СО2 в воде, постепенно в нее диффундирует.
Многочисленные условия равновесия, определяют ход процессов в четвертой фазе.
Известняк может растворяться лишь до тех пор, пока не наступит равновесие между
С02 в воздухе и в насыщенном растворе бикарбоната кальция. Скорость
растворения известняка лимитируется скоростью диффузии, которая очень мала.
Поэтому требуется много времени, чтобы была достигнута предельная концентрация
С02. При повышении температуры наблюдается значительное ускорение
диффузии и равновесие достигается раньше.
Высокая скорость процессов в трех первых фазах
определяет их быстрое действие на известняк. Поэтому даже на очень крутых
откосах из оголенного известняка под действием быстро стекающей воды успевают
образовываться разделенные острыми ребрами параллельные желобки - желобковые
карры. Под действием четвертой фазы возникают бороздчатые карры и трещинные
карры. При дождевых осадках действие трех первых фаз удлиняется, поскольку все
время примешиваются агрессивные воды [3].
3.3 Агрессивность горных вод
Агрессивность природных вод по отношению к
карбонатным породам может быть связана не только с CO2 и H2CO3,
но и со многими другими минеральными и органическими кислотами. Факторы,
создающие условия для образования кислых агрессивных вод, являются в
значительной мере ландшафтными. К числу этих факторов относятся: атмосферные
осадки, химический состав которых соответствует сильнокислым, кислым и щелочным
растворам; кислые почвы увеличивают pH инфильтрационных вод за счет катионного
обмена и углекислого газа почвенного воздуха; щелочные почвы, обогащенные
органическим веществом, которое служит активным адсорбентом, извлекающим из инфильтрационных
вод ионы кальция и магния; лесные массивы, увеличивающие кислотность
атмосферных осадков при прохождении их сквозь кроны деревьев; подземные и
поверхностные воды, вытекающие из районов распространения кристаллических и
эффузивных пород, обогащающие различными химическими компонентами подземные
воды осадочного комплекса; микробиологическая деятельность, продуцирующая
многочисленные органические кислоты, которые поступают в поверхностные и
подземные воды; воды низинных и верховых болот, содержащие органические
кислоты; минеральные источники и углекислые термы, поставляющие в карстующиеся
толщи углекислый газ из глубины; гипергенез рудных и других месторождений
полезных ископаемых, обогащенных сульфидами, зона которого представляет собой
источник интетенсивного накопления агрессивных растворов, обусловливающих
возникновение так называемого рудного карста; перенос солей, влияющих на
кинетику растворения известняка (NaCl, MgCl2, Na2SO4),
со стороны моря; жидкие, твердые и газообразные продукты, связанные с
деятельностью промышленных предприятий и так же участвующих в формировании
агрессивных вод [3].
4. Формы карста
.1 Поверхностные формы
К поверхностным карстовым формам относятся
карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья, останцы.
Морфологически карры подразделяются на
желобковые, стенные, лунковые, трубчатые, в виде трубообразных цилиндрических
углублений в гипсах, каменицы, карры в виде следов, бороздчатые, меандровые,
трещинные. По генезису особо выделяются желобковые и трещинные карры [1].
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. 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
называют богазами [1, с.11].
Среди карстовых воронок выделяют три основных
генетических типа (рисунок 3):
) 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.
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.
Полья - замкнутая, реже открывающаяся долиной
прорыва сложная форма. Возникает в результате развития и соединения карстовых
котловин, образовавшихся из слившихся воронок [11, с.141]. По своему
происхождению разделяют на: 1) тектонические; 2) возникшие путем подземного механического
выноса нерастворимой породы, залегающей среди карстующихся известняков или на
контакте с ними; 3) образовавшиеся путем слияния группы смежных воронок и
котловин (увала) при их росте в горизонтальном направлении; 4) провальные.
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 [1].
Переход от поверхностных форм к пещерам типа
гротов представляют навесы и ниши. Часто это чисто поверхностные образования,
возникающие 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.
Естественные мосты и арки чаще всего возникают при обрушении потолка пещерных
тоннелей, а иногда и ниш.
.2 Подземные формы карста
Среди подземных карстовых форм можно выделить
карстовые колодцы и шахты, пропасти, пещеры. Карстовые колодцы и шахты - это
вертикальные или круто наклонные полости, различающиеся между собой по глубине;
к шахтам относят полости глубже 20 м, достигающие нескольких десятков, а то и
сотен метров. Полости колодцев и шахт могут быть провальными (гравитационными);
гравитационнокоррозионными, образованными путем выщелачивания водой
карстующейся породы по трещинам и частичных обрушений; нивально-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. На крымской Яйле шахты достигают 100 м глубины, а на
плато Карст - до 450 м [1].
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 м и более. 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.
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 (подземные карры и пр.) и осаждения по
стенам трещин натечно-капельных образований [3].
Пещерные полости могут развиваться в зоне аэрации,
т.е. 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.
Пещеры-ледники характеризуются ледяными
натечно-капельными и кристаллическими образованиями. Выделяют семь типов,
различающихся по условиям возникновения пещерного холода, накопления снега и
льда.
.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.
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.
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.
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 [1].
5. Факторы карстообразования
.1 Геологические условия развития карста
Влияние геологического строения территории на
особенности формирования карстовых ландшафтов исключительно велико. Многие
исследователи показали, что, геологическое строение территории, состав и
строение горных пород, характер тектоники, гидрогеологические условия и
особенности перекрывающих рыхлых отложений играют существенную роль в
карстообразовании.
Литологические особенности территории являются
одним из основных условий карстообразования, поскольку границы возможного
развития карстовых процессов определяются, прежде всего, распространением
карстующихся толщ. Литология оказывает влияние на интенсивность карстовых
процессов, морфологию и гидрографию карста. С ней в значительной мере связан
облик карстовых ландшафтов [2].
Карстующиеся горные породы подразделяются на
карбонатные (известняки, доломиты, мергели, писчий мел, мраморы, известковые
туфы, травертины), сульфатные (гипсы, ангидриты) и галоидные (каменная соль,
сильвинит и другие).
Наиболее широко распространены карбонатные
породы. Главные породообразующие минералы карбонатных пород - кальцит, арагонит
и доломит. Арагонит не устойчив. С течением времени он переходит в кальцит.
Такие минералы, как магнезит, сидерит и особенно анкерит, родохрозит, смитсонит
и другие образуют редкие и обычно незначительные скопления [12].
Трещиноватость растворимых горных пород,
определяющая их водопроницаемость, - одно из основных условий развития карста.
Для оценки трещиноватости как фактора
водопроницаемости горных пород наибольшее значение имеет степень раскрытия и
скульптура поверхности (шероховатость) трещин. Степень раскрытия трещин
определяется многими факторами, и прежде всего свойствами пород, тектоническими
и денудационными процессами. Шероховатость стенок оказывает значительное
влияние на движение воды в трещинах, причем это влияние тем больше, чем меньше
степень раскрытия трещин. По происхождению различают следующие основные
генетические типы трещин: литогенетические, тектонические, трещины разгрузки и
выветривания.
Наибольшую роль в водопроницаемости горных пород
и развитии карстовых процессов играют тектонические трещины, образующиеся под
влиянием тектонических процессов и имеющие повсеместное распространение.
Для развития карстовых процессов важное значение
имеют литогенетические трещины, которые образуются в осадочных породах при их
усыхании, обезвоживании, уплотнении, в результате физико-химических
превращений. Степень раскрытия литогенетических трещин находится в прямой
зависимости от мощности пластов, чем объясняется меньшая закарстованность
тонкоплитчатых известняков и доломитов по сравнению с толстослоистыми и
массивными карбонатными породами. Литогенетические трещины в карбонатных
породах обладают большой шероховатостью стенок, что существенно сказывается на
их водопроницаемости [3].
В развитии карстовых процессов наибольшую роль
играют трещины напластования, раскрытие которых до глубины 100 м и более
связано преимущественно с разгрузкой. Вдоль трещин напластования нередко
происходит интенсивное выщелачивание карстующихся пород.
Трещины разгрузки образуются при снятии
внутренних напряжений, обусловленных сжатием породы, вызываемым большим давлением
вышележащих толщ или тектоническими причинами. Разгрузка напряжений определяет
также расширение тектонических и литогенетических трещин, что еще больше
увеличивает водопроницаемость карстующихся пород. Большую роль в развитии
карстовых процессов играют трещины бортового отпора (отседания, скола),
развивающиеся параллельно простиранию крутых склонов и достигающие нередко
большой глубины.
Существенное влияние на водопроницаемость пород
оказывает их пористость, достигающая иногда значительного развития. Пористость
и связанная с нею водопроницаемость зависят от состава пород и их генезиса.
Различают микропористые, макропористые и кавернозные породы. Среди карстующихся
образований наименьшей пористостью отличаются гипсы, ангидриты, каменная соль и
хемогенные известняки, а также мраморы, которые в условиях большого давления и
высоких температур подверглись перекристаллизации. Низкая пористость
сульфатных, галоидных и метаморфических карбонатных пород является одной из
основных причин их слабой закарстованности в глубине массивов.
В областях покрытого карста активность процессов
выщелачивания карстующихся пород в значительной мере зависит от мощности и
состава рыхлых покровных отложений, определяющих условия инфильтрации природных
вод. На крутых участках обнаженного мела, лишенных растительности, дождевые и
талые снеговые воды быстро стекают вниз по склону или испаряются, не успев
просочиться в глубь массива. Это не способствует развитию здесь карстовых
процессов. Напротив, в местах распространения почвенного покрова и рыхлых
осадочных отложений инфильтрующиеся воды быстро достигают поверхности мела и по
трещинам проникают в толщу меловых пород, что активизирует карстовые процессы.
Структурно-тектонические особенности территории
оказывают существенное влияние на развитие поверхностных и подземных карстовых
форм. Особенности распространения карста в значительной мере предопределены
структурно-тектоническими условиями, которые контролируют характер питания,
циркуляции и разгрузки подземных вод, а также определяют характер
трещиноватости горных пород. Карстовые процессы наибольшее развитие получают в
районах антиклинорных структур, где отмечается значительная инфильтрация и
инфлюация выпадающих атмосферных осадков и поверхностных потоков. В областях
напора артезианских вод, на крыльях положительных структур, где карстующиеся
породы нередко перекрыты мощной толщей рыхлых отложений, развиваются
преимущественно подземные карстовые формы. Влияние тектонических структур на
развитие карста в значительной мере проявляется через трещиноватость горных
пород. Наиболее интенсивная тектоническая трещиноватость отмечается в зонах
сопряжений крупных положительных и отрицательных структур, на участках
локальных платформенных дислокаций, а также солянокупольных поднятий, что
благоприятствует широкому развитию здесь карстовых процессов.
Новейшие дифференцированные тектонические
движения определяют особенности территориального развития карста. На
возвышенных поднимающихся участках интенсивно развиваются эрозионные и
карстовые процессы. На тектонически опущенных участках, испытывающих дальнейшее
опускание, эрозионные врезы не достигают карстующихся отложений, что ослабляет
развитие карста [1].
.2 Географические условия развития карста
Существенное влияние на развитие и распределение
карста оказывают рельеф, климат, растительность и другие природные компоненты,
сложное взаимодействие которых определяет своеобразие и интенсивность карстовых
процессов.
Установлена зависимость карста от уклонов
поверхности и степени расчлененности территории, которые, контролируя характер
поверхностного стока и инфильтрации вод, играют важную роль в развитии
карстовых процессов.
Крутизна поверхности оказывает значительное
влияние на плотность поверхностных карстовых образований и их форму. В районах
развития известняков и доломитов поверхностные карстовые формы наиболее широко
распространены на слабонаклонных участках (до 5 м), тогда как на участках с
уклоном более 10-12 м они обычно отсутствуют. Особенно благоприятные условия
для инфильтрации поверхностных вод и развития карста отмечаются на участках с
уклоном до 0,04 м. Наклон поверхности оказывает влияние и на обводненность
карстовых образований. На плоских участках, в условиях слабого сноса рыхлого
материала, который нередко аккумулируется в понижениях рельефа, широко
распространены карстовые озера, в то время как на склонах они встречаются
значительно реже.
В условиях покрытого карста важную роль в
карстообразовании играет расчлененность территории. В сильно размытых и
расчлененных районах, где меньше мощность покровных отложений и больше приток
талых и дождевых вод с прилегающих водораздельных площадей, создаются наиболее
благоприятные условия для развития карста. Этим главным образом и объясняется
приуроченность интенсивно закарстованных участков к линейно-вытянутым
эрозионным понижениям рельефа (речным долинам, балкам, логам), где размывом в
значительной мере удалены рыхлые отложения. Глубина расчленения поверхности
определяет глубину зоны активной циркуляции карстовых вод [7].
На плоских междуречьях значительную роль в
распределении инфильтрационных вод и развитии карста играют небольшие
отрицательные формы рельефа. Особенно велико их значение на участках, где
карстующиеся породы прикрыты слабопроницаемыми рыхлыми отложениями. В связи с
аккумуляцией в замкнутых понижениях глинистого материала карстовые воронки в
пределах выровненных водоразделов нередко заполнены водой или заболочены. В то
же время в местах распространения открытых понор карстовые процессы развиваются
активно. Следовательно, возникшие карстовые формы создают благоприятные условия
для дальнейшего развития карста, поскольку они содействуют повышению
инфильтрации и инфлюации в глубь карстующихся массивов дождевых и талых
снеговых вод
Климатические условия, и прежде всего
количество, особенности распределения и химический состав атмосферных осадков, динамика
воздушных течений, характер погоды, температура и состав воздуха оказывают
значительное влияние на карст. Роль отдельных элементов климата в
карстообразовании различна. С увеличением общего количества осадков скорость
карстовой денудации закономерно возрастает, причем степень увеличения ее в
высокогорных районах, по сравнению с возвышенными и среднегорными, примерно в
два раза выше. Наряду с количеством осадков, важную роль в развитии карста
играет также неравномерное распределение их по сезонам года.
На особенности карстообразования оказывает
влияние также характер выпадения осадков. С увеличением интенсивности дождя
относительная инфильтрация метеорных вод уменьшается. Это определяется в
значительной мере изменением диаметра дождевых капель, находящегося в прямой
зависимости от интенсивности дождя. В то же время при сильных ливнях, когда
выпадает большое количество осадков, нередко промываются закупоренные трещины и
поноры в карбонатных и сульфатных породах, в результате создаются благоприятные
условия для ухода поверхностных вод через карстовые каналы в глубь
карстующегося массива [15].
Растворяющая способность метеорных вод, под
воздействием которых развиваются карстовые процессы, зависит, прежде всего, от
их химического состава, содержания углекислоты и температуры.
Снежный покров, обладая высокой отражательной
способностью, малой тепло- и газопроводностью, оказывает существенно влияние на
весь комплекс природных условий зимнего времени умеренном и арктическом поясах.
Для карстообразования наибольшее значение имеет высота и продолжительность
залегании снежного покрова, от чего в значительной мере зависят степень
промерзаемости почвы, особенности накопления влаги и характер погодных условий.
За зиму в снежном покрове накапливается большое количество воды. Талые воды во
многих карстовых районах являются основным источником питания поверхностных и
подземных вод. На активизацию карстовых процессов большое влияние оказывает
химический состав содержащейся в снеге влаги, обусловливающий степень агрессивности
талых снеговых вод [1].
Влияние температуры воздуха на развитие
карстовых процессов весьма сложно. Оно проявляется преимущественно через
температурный режим природных вод, условия вегетации, интенсивность
биохимических процессов, особенности сезонного промерзания почвенного покрова и
т.д.
Влияние ветра на карстообразование изучено
слабо. Между тем роль его достаточно велика. Ветер сдувает с поверхности земли
и морских акваторий громадное количество карбонатных частиц и разных солей,
которые нередко поднимаются в высокие слои тропосферы и переносятся на большие
расстояния. Гидрокарбонаты, сернистые, хлористые и другие соединения, попадая в
атмосферные осадки, делают их агрессивными.
Поверхностные природные воды, участвующие в
выщелачивании карстующихся пород, условно могут быть подразделены наречные,
озерные и морские.
На побережьях рек в полосе колебания уровня
речных вод нередко образуются провалы, ниши, гроты и карры, связанные с
процессами выщелачивания и механического разрушения легко растворимых пород.
Образование карстовых провалов на пойме и первой надпойменной террасе чаще
всего происходит после спада весеннего половодья, что указывает на важную роль
в карстообразовании сезонного колебания речных вод. В районах, где речные воды
проникают в карстующуюся толщу, они принимают участие также в формировании
подземных карстовых форм. На сильно закарстованных участках речные воды могут
полностью поглощаться понорами. Растворяющая способность речных вод, особенно
крупных рек, пересекающих иногда разные ландшафтно-географические зоны, на
разных участках реки оказывается весьма различной [2].
На берегах озер и водоемов карст распространен в
зоне прибоя, где он развивается под воздействием механического разрушения и
выщелачивания. Растворяющая способность озерных вод зависит от их
углекислотного режима, солевого состава и температуры, которые, в свою очередь,
определяются физико-географическими особенностями территории.
Морские воды, хотя и характеризуются низкой
карбонатной емкостью, связанной с содержанием в них ионов кальция, понижающих
растворимость СаСО3, играют значительную роль в развитии процессов
выщелачивания в районах выхода известняков и доломитов. Это определяется общей
недонасыщенностью морских вод карбонатами, наличием в них кроме кальция других
ионов, а также углекислоты. Особенно важную роль играет наличие в морской воде
хлористого натрия. Карстовые формы на Морских берегах распространены
преимущественно в приливно-отливной полосе, где они представлены каррами,
нишами и пещерами. Иногда пещеры достигают значительных размеров.
Пространственные закономерности развития карста
определяются сложным взаимодействием морфоструктурных и биоклиматических
факторов. Ведущую роль в распределении карста играет литологический фактор, а
степень его интенсивности связана, главным образом, с соотношением тепла и
влаги и обусловленными им ландшафтными особенностями территории. Это указывает
на тесную связь распространения и интенсивности карста с физико-географическими
комплексами, различающимися структурой, сложностью и степенью обособленности
[2].
.3 Антропогенные факторы в карстообразовании
С развитием экономики и быстрым ростом населения
увеличивается потребление энергии и вещества из природной среды, а после их
использования - возвращение в природу промышленных, бытовых и других отходов.
Это вызывает все большее нарушение естественных природных процессов и
необратимые изменения географической среды на значительных территориях.
Значительные изменения отмечаются в районах распространения карбонатных,
сульфатных и галоидных образований, где изменения отдельных компонентов
ландшафта, вызванные хозяйственной деятельностью человека, способствуют
активному развитию антропогенного карста.
Среди антропогенных факторов карстообразования
наиболее существенны: а) общее повышение агрессивности вод, вызванное
загрязнением атмосферы, природных вод и почвенного покрова агрессивными
компонентами антропогенного происхождения; б) изменение режима поверхностных и
подземных вод, определяемое длительными откачками подземных вод, созданием
крупных водохранилищ и другими водохозяйственными мероприятиями; в) изменение
почв и растительности в связи с развитием лесного и сельского хозяйства; г)
изменение естественного рельефа, структуры и свойств горных пород в
горнопромышленных районах и крупных городах [2].
Инженерно-хозяйственная деятельность человека,
вызывающая существенные, часто необратимые изменения рельефа, структуры горных
пород, режима и химического состава природных вод, а также почвенного покрова и
растительности, оказывает большое и разнообразное влияние на развитие и
распределение карста. Это приводит в некоторых районах к коренной перестройке
отдельных компонентов ландшафта и созданию качественно новых
антропогенно-карстовых комплексов.
6. Географическое распространение карста
.1 Карст Евразии
Многочисленные карстовые районы Пиренеев, Альп и
Карпат относятся к альпийской складчатой зоне. В Пиренеях известны подземные
реки, текущие не согласно с поверхностной топографией, и глубокие
шахты-пропасти, переходящие на глубине в систему горизонтальных пещерных ходов
и подземных колодцев. Альпы характеризуются интенсивно развитым карстом в
известняковом окаймлении горноледникового высокогорья. В зоне больших высот
передовых хребтов на поверхностях, покрывавшихся плейстоценовыми ледниками,
развивается высокогорный карст. Известняковые Альпы и Предальпы изобилуют
каньонами, каррами, воронками, естественными шахтами, пещерами, подземными
ледниками. В Альпах находятся крупнейшие пещеры Европы и глубочайшие карстовые
пропасти: пропасть Берже во Франции на плато Сорнен в массиве Веркор с
грандиознейшими подземными колодцами, держащая мировое первенство по глубине;
пещерная система Хёллох в долине Муота в Швейцарии, превышающая сотню
километров длиной и занимающая второе место в мире, пещера Айсризенвельт в
Австрии 42 км длиной. Недавно на южной окраине Юлийских Альп обнаружена вторая
по длине и самая глубокая (465 м) пещера в Югославии - Полошка Яма 9250 м
длиной [1].
На северо-западе Европы карст распространен от
севера Скандинавии и Шпицбергена до Британских о-вов и Бельгии. На Шпицбергене
карст развит в условиях вечной мерзлоты. В каледонидах Скандинавии есть
трубообразные колодцы, карры, исчезающие водотоки и пещерные реки в
известняках. Карстовые процессы особенно интенсивны во влажной и снежной
приатлантической области Скандинавии. Карст развит в ордовикских и силурийских
известняках, покрывающих южный склон Балтийского кристаллического щита, - на
о-вах Эланде и Готланде. В разных районах Великобритании и Ирландии
распространен голый, задернованный и покрытый известняковый карст с воронками,
котловинами, сухими долинами, пещерами, карстовыми озерами.
В Центральной Европе со средневысотными
герцинскими массивами и куэстовыми грядами карст развит в палеозойских породах
герцинских структур и в мезозойских известняковых толщах, которые были отложены
во впадинах раздробленной герцинской основы, а впоследствии приподняты
движениями соседних герцинских массивов и альпийских дуг. Сюда входят район
Краковской Юры, многие карстовые районы Чехословакии: Моравский Карст с
известными сталактитовыми пещерами, подземными реками, провалом-пропастью
Мацоха, понорами, суходолами, районы Северо-Моравской карстовой области с
разнообразными сталактитовыми пещерами, Чешский Карст и др. Карст под покровом
рыхлых осадков развит в известняках Парижского бассейна. К герцинской зоне
относятся и карстовые районы исламской Месеты, Кантабрийских гор (за
исключением их восточной части), Португалии [2].
Южноевропейская Средиземноморская область
альпийской складчатой зоны отличается особенно полным развитием карста на
Балканском полуострове. Плато Крас (Карст), Словенское плоскогорье, полуостров
Истрия, Динарские горы образуют классическую область голого карста
средиземноморского типа. Мощные толщи чистых известняков и довольно обильные
дожди способствуют интенсивному развитию карста, а неравномерность сезонного
распределения осадков в значительной мере определяет его своеобразие. Во многих
местах существенную роль сыграло и сведение лесов. Характерны карровые поля,
скопления карстовых воронок, котловины, многочисленные обширные полья, пещеры,
нередко достигающие значительных размеров.
Голый карст средиземноморского типа
распространен и на Апеннинском п-ове. В центральных и южных Апеннинах, на
массиве Гаргано и в других районах распространен известняковый и отчасти
доломитовый карст, а на о. Сицилия - также и гипсовый. В Италии много карстовых
пещер и глубоких пропастей. В Апуанских Альпах (Тоскана) находится пропасть
Атро дель Коркиа 805 м глубиной. К Средиземноморской области альпийской
складчатой зоны относятся некоторые районы известнякового, в основном голого,
карста Пиренейского п-ова: Андалузских, Иберийских и восточной части
Кантабрийских гор. Распространен карст также на Балеарских о-вах и в восточной
Сардинии.
Продолжением южноевропейской Средиземноморской
области альпийской складчатой зоны служат карстовые районы нагорий Западной
Азии, где также развит голый известняковый карст. В Малой Азии (Турция) он
известен в некоторых горных районах Западного Тавра, где встречаются воронки,
полья, пещеры, исчезающие реки и ручьи, и карстовые источники. Известняковый
карст есть в отрогах Центрального Тавра (севернее Адана), местами в Понтийских
горах, а во внутренней области Анатолийского плоскогорья - в районе оз. Туз -
отмечался гипсовый карст. Гипсовый и соляной карст распространен также во
внутренней части Иранского нагорья, в то время как в его окраинных горных
хребтах встречается местами известняковый карст: на побережье Персидского
залива и хр. Бешагерд, в Сулеймановых горах и др. Голый известняковый карст
известен на Аравийской платформе, в ее северо-западной части. В Курдских горах
северного Ирана имеется карстовая пещера Шапидар, интересная в археологическом
отношении. На побережьях Красного моря и Персидского залива подвергаются
выщелачиванию приподнятые коралловые рифы [2].
На Карпатах карбонатный карст развит главным
образом в пределах Северной Утесовой зоны горных Карпат в рифогенных
известняках и известняковых брекчиях титона. Из-за сильной расчлененности
рельефа и небольших площадей выходов карстующихся пород типичные поверхностные
карстовые формы здесь отсутствуют, но пещеры имеются [1].
В Крыму карстовые явления распространены в
горной и степной частях. Горный Крым, относящийся к области альпийской
складчатости и представляющий собой обособленный Крымский антиклинорий,
считается классическим районом развития карста. Развитый преимущественно в
верхнеюрских известняках карст Горного Крыма служит ярким примером голого
карста средиземноморского типа. Часто известняки совершенно лишены почвенного
покрова и образуют типичные карровые поля. На закарстованной поверхности масса
разнообразных и разновозрастных замкнутых форм: котловин (в некоторых случаях
типа польев), западин, воронок с колодцами и трещинными донорами на дне. Подземные
и поверхностные формы карста Степного Крыма образовались преимущественно в
слабо дислоцированных карбонатных породах неогена.
Рисунок 1 - Карстовые области Русской равнины:
границы: а - граница картсовой страны; б - граница карстовой области; 1 -
Белорусско-Прибалтийская; 2 - Московско-Двинская; 3 - Тимано-Печорская; 4
-Средневолжско-Камская; 5 - Полесско-Приволжская; 6 - Молдавско-Украинская; 7 -
Украинско-Донцкая; 8 - Нижневолжско-Уральская
В карсте Русской равнины (рисунок 1) широко
распространены карбонатные и гипсоносные толщи большого возрастного диапазона -
от докембрия (в Украинском кристаллическом массиве) до неогена [6]. Шире всего
распространены палеозойские карстующиеся толщи, затем мезозойские и неогеновые.
В западной половине Русской равнины (преобладает карбонатный карст (в
известняках, доломитах и мелу), а в восточной - гипсовый. Районы карбонатного
карста встречаются, однако, и на востоке, а на юго-западе, в Приднестровской
Подолни, интенсивно развит гипсовый карст. Меловой карст распространен
преимущественно в южной половине Русской равнины, соляной - более всего развит
на юго-востоке (в Прикаспийской низменности и соседних с ней районах
Предуралья), а также в Донбассе и в Закарпатье. Из карстовых форм наиболее
характерны для Русской равнины воронки просасывания и провалы (с оседанием
преимущественно покровных отложений, но иногда, особенно в гипсах, и
карстующихся пород), небольшие котловины, карстовые овраги и слепые балки, в
отдельных районах встречаются пещеры. Во многих местах распространены карстовые
озера, исчезающие под землю реки и ручьи.Крупнейшая карстовая провинция Русской
равнины образовалась на северо-западном крыле Московской синеклизы [6].
Урал характеризуется широким распространением карста.
Он развит как в области Предуральского краевого прогиба, так и в Уральской
складчатой горной стране. На западе Уральской карстовой страны, в Предуральском
краевом строгибе, широко распространен карст в гипсах и каменной соли
(пермского возраста), преимущественно покрытый или задернованный. В районе
известняково-гипсового карста, разделяющем Печорскую и Уфимско-Соликамскую
провинции, в крутосклонном увале на правом берегу р. Колвы расположена
известная Дивья пещера 3240 м суммарной длины. Из карстовых форм в Уральской
стране широко распространены воронки и цепи слившихся воронок, котловины,
карстовые лога, суходолы и сухие русла, слепые долины, закарстованные трещины,
карстовые колодцы, поноры, глубинные карстовые полости, пещеры. В южной области
Западно-Уральской карстовой провинции находится известная Капова пещера,
имеющая 2000 м протяженности доступных ныне ходов. Весьма обычны здесь
карстовые озера, исчезающие реки и ручьи, карстовые источники. Местами
встречаются небольшие карровые поля, но в целом голый карст не характерен для
Урала [2].
Карст Кавказа отличается исключительным
разнообразием. Карст северного склона, развивающийся на западе в моноклинальных
структурах, на востоке в складчатых. Он наблюдается преимущественно и
валажинских известняках, а также в верхнеюрских известняках, доломитах и
гипсах, местами в палеозойских известняках, в верхнемеловых и более молодых
известняковых толщах карст распространен локально, но иногда развивается
довольно активно. Встречаются воронки разных типов, ванны, котловины, иногда
типа польев, колодцы, пиши, пещеры, карры, карстовые озера, исчезающие реки н
ручьи, источники. Типичен задернованный карст, есть участки голого и покрытого
карста. На южном склоне Большого Кавказа карст распространен от Черноморского Кавказа,
где он развит в карбонатных породах флишевой формации верхнемелового возраста,
до Черноморско-Каспийского водораздела. Господствуют чистые известняки
абхазских фаций (верхняя юра, нижний и верхний мел, отчасти палеоген),
образующие складчатые структуры. Закарстованы также известняковые конгломераты
неогенового и нижнечетвертичного возраста. В западной половине южного склона
Большого Кавказа подземные формы выражены особенно ярко. Характерен и
поверхностный карст, представленный полным комплексом форм [1].
В Казахской складчатой стране карст развит на
отдельных участках карбонатных и гипсоносных пород. Важными проблемами изучения
карста в пустынях Средней Азии являются: 1) отграничение от древних форм,
возникших в иной географической обстановке прошлого, действительно современных
проявлений карстовых процессов; 2) установление тех специфических процессов и
факторов, которые позволяют развиваться карсту в нынешних пустынных условиях,
при крайне малом количестве атмосферных осадков. Из пустынных карстовых
провинций Средней Азии особенно большой интерес представляет
Устюрт-Мангышлакская, где развит карбонатный и гипсовый карст. Карст приурочен
в основном к неогеновым отложениям, представленным известняками, ракушечниками
и мергелями, реже гипсами. Общая мощность карстующихся пород от 30 до 150 м.
Распространены различные микроформы, блюдца и воронки разных типов
(поверхностного выщелачивания, цросасывания - там, где известняки перекрыты
морскими рыхлыми отложениями, провалы), западины, котловины, пещеры. Карстовые
формы и источники отмечены также в западных пустынных отрогах Памиро-Алая. В
южной (субтропической) зоне среднеазиатских пустынь для развития карста
существенны неравномерность сезонного распределения осадков и приуроченность их
максимума к периоду невысоких, но в основном положительных температур [2].
Карст довольно широко распространен в горах
Южной Сибири, местами в Средней и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. В
Алтае-Саянской складчатой области широко развит древний и современный
карбонатный карст в породах палеозоя и протерозоя. В Горном Алтае описаны
пещеры, карстовые мосты и арки, карстовые колодцы и естественные шахты,
воронки, карстовые овраги с понорами, карры, карстовые источники, исчезающие
под землю ручьи и реки. В южной части Красноярского края, в частности на
Торгашинском хребте, найдены карстовые полости с обильными натечно-капельными
образованиями и даже с пещерным жемчугом. В бассейне Бирюсы исследована пещера
глубиной 274 м и около 2 км длиной, названная Кубинской. На междуречье Урика и
Савины обнаружены карстовые озера и провальные воронки в мраморах архея.
Описаны пещеры на западном берегу и островах оз. Байкал. Карст Приангарья
развит в кембрийских доломитах и известняках, а также в гипсах - на более
северных участках. В гипсоносных породах верхоленской свиты кембрия развит
карст и на р. Лене. В районе Олекминска и восточнее, на второй надпойменной
террасе Лены, много воронок, котловин и карстовых озер. Здесь распространен
покрытый карст (с покровом аллювия) и погребенный, древний. В Среднем Приленье
широко развит известняковый карст с воронками, пещерами, нишами, навесами. На
Алдано-Тимптонском водоразделе и соседних районах Лено-Алданского плато
закарстованы кембрийские карбонатные породы. По всей южной Якутии интенсивно развит
карбонатный карст, на Кемпендяйских соляных структурах в бассейне Вилюя -
соляной карст. На юго-западе Сибирской платформы, в области Енисейского кряжа и
прилегающих к нему районов распространен древний бокситоносный карст. Карст в
карбонатных, гипсоносных и соленосных палеозойских породах описан в северной
части Средней Сибири, в том числе в самых отдаленных и суровых северных районах
в области сплошной вечной мерзлоты - у подножия плато Путорана и в долине
Рыбной, в бассейне Хатанги, в окрестностях Нордвика [1].
На Дальнем Востоке карстовые явления исследованы
в бассейне р. Зеи, на Малом Хингане, в Спасском районе Уссурийского края.
В Сибири и на Дальнем Востоке карст широко
распространен в области вечной мерзлоты, часто в сочетании с термокарстом. В сезонно
оттаивающем слое развивается своеобразный склоновый карст. В условиях вечной
мерзлоты карст развивается круглогодично под мерзлотным слоем и на ограниченных
изолированных участках в местах выходов карстовых источников.
В Индии карст известен лишь в южных Гималаях
(долина Найнн) и в горах Ассама, зато в Китае он распространен очень широко.
Известняки разного возраста закарстованы в районах Восточного и Центрального
Китая: к западу от Пекина, в провинции Шаньси, севернее и западнее Чунцина, в
горной области, расположенной к востоку от Красного бассейна и пересекаемой р.
Янцзы, где карст исследован главным образом вдоль Янцзы. В указанных районах
наблюдаются пещеры, естественные шахты, закарстованные трещины, воронки, полья,
местами карры, встречаются карстово-эрозиолные овраги, наблюдаются потери
речной воды (в Гуантинском водохранилище и верховье Цинцзяна). В северных
районах Восточного Китая поверхностные карстовые формы развиты сравнительно
слабо, но в глубине карбонатных толщ наблюдается интенсивная закарстованность.
Своеобразен тропический карст Южного Китая,
привлекавший к себе большое внимание. Характерен, особенно для провинций Гуанси
и Юньнань, останцовый, или фунлинный, карстразных морфологических
разновидностей: то с плосковерхими крутостенными (башенный карст), то с
конусовидными (конический карст), то с густо расположенными пирамидальными
останцами и заостренными пиками - гигантскими карровыми ребрами. Тропический
карст Южного Китая характеризуется также развитием пещер и пещерных туннелей, нередко
пронизывающих насквозь останцы, карстовых колодцев, трещин, естественных
мостов, котловин и пр. В Центральном Китае (юго-восточный Сычуань) на п-ове
Индокитай ограниченно распространен соляной карст.
Известняковый карст с останцами, воронками,
польями, пещерами, воклюзекими источниками широко распространен на островах
Индонезии. Тропический останцовый карст развит на Яве и Суматре. В юго-западной
части Сулавеси (Целебес) типично выражен тропический карст с конусовиднымн и
округловершиннымн останцами, а также с польями, оригинальными грибовидными,
испещренными каррами останцами на краевых карстовых равнинах. В прибрежных
районах карст развит в плейстоценовых коралловых известняках. Интенсивно
развитый тропический карст встречается в горных лесах Новой Гвинеи. Воронки в
плиоценовых известняках отмечены на о-ве Лусон (Филиппины). Незначительные по
площади карстовые районы есть в Японии [1].
.2 Карст Африки
На этом континенте наиболее полно и широко карст
развит в горах Атласа, принадлежащих к альпийской складчатой зоне. Там есть
участки типично выраженного голого карста с каррами, воронками, польями,
естественными мостами, исчезающими под землю водотоками, пещерными реками и
воклюзскими источниками. В глубине известняковых массивов много пещер, а карстовые
колодцы и пропасти иногда достигают нескольких сотен метров глубиной (Ану
Буссуй - 539 м, Фриуато - 305 м). На северо-западе Африки есть также гипсовый и
соляной карст. Голый карст с каррами, пещерами, предположительно польями
отмечен в известняковых районах севера Ливийской пустыни, юго-восточного склона
Абиссинского нагорья и Сомалийской ступенчатой страны. С древним погребенным
карстом известняков Ливии связана нефтеносность [1, 2].
.3 Карст Австралии
В Австралии карст развит главным образом в
известняках, в том числе доломитизированных, реже в доломитах. Возраст
карстующихся пород от кембрийского до четвертичного, физико-географические же
условия изменяются от пустынных до влажных тропических. Карстовые воды питают
постоянные реки. В разных районах для водоснабжения используются напорные
карстовые воды при помощи артезианских скважин.Рад горных карстовых районов
выделяется в системе Восточно-Австралийских гор: Чиллаго, Олсен, Дженолен с
известными сталактитовыми пещерами, Веллингтон, Уомбейп, Яррангобилли,
Маррендал п Бахан. Во всех районах есть пещеры, в северных (Чиллаго, Олсен) -
останцовый тропический карст, карры [1].
Известняковый карст в виде различных
поверхностных форм, пещер и подземных рек развит на Новой Каледонии, в Новой
Зеландии, Тасмании. В Океании широко развиты формы выщелачивания в коралловых
известняках, современных и древних.
6.4 Карст Америки
В Северной Америке, в области Канадского щита,
карст распространен локально. На западе Лаврентийского плато в архейских
кристаллических известняках встречены карры. Самые крупные карстовые области
Америки соответствуют почти горизонтально залегающим палеозойским карбонатным
толщам Северо-Американской платформы. На обширных пространствах внеледникового
юго-востока Центральных равнин США, особенно в южной Индиане, штатах Кентукки и
Теннесси, карст развит очень интенсивно. Много подземных рек и пещер, в том
числе громадных пещерных систем, таких, как длиннейшая в мире пещерная система
хребта Флинт (Флилт-Ридж) и знаменитая, тоже колоссальная, Мамонтова пещера. В
США распространен не только карбонатный, но также гипсовый и соляной карст,
например в штатах Оклахома, Техас и Канзас. Алебастровая пещера в Оклахоме
открыта для туристского обозрения. Известняковый тропический карст широко
распространен на Больших Антильских островах [2].
В Южной Америке карст развит в горах на
северо-западе Венесуэлы, где преимущественно закарстованы карбонатные отложения
меловой системы, есть воронки, колодцы, пещеры, в том числе известная Гуахаро.
Карстовые пещеры и карры местами отмечены в мезозойских известняках Западных
Кордильер Колумбии и Эквадора. В Береговых Кордильерах Чили возле Концепсьон в
мезозойских известняках также есть пещеры и карры. В Андах Аргентины, у Мендоса
и в Патагонии встречаются карры и карстовые ванны. На Тихоокеанском побережье
Южной Америки и ближайших островах, особенно на юге Чили, местами развит карст,
на дне Тихого океана есть субмаринные источники.
7. Практическое значение карстовых явлений
.1 Карст и строительство
Строительство зданий и прочих тяжелых сооружений
в карстовых районах требует серьезных исследований карста при выборе
строительных площадок. При строительстве тяжелых сооружении очень существенно,
какой тип карста распространен и развивается ли он по наслоению горизонтально
залегающих пород (в условиях платформы) или преимущественно по вертикальным
трещинам тектонической отдельности. Очень опасен карст, в котором продолжают
возникать поверхностные провальные формы, в особенности быстро развивающийся
гипсовый карст. Если же строительство предполагается в условиях покрытого
карста с воронками просасываиия, то может оказаться, что между редкими
трещинами известнякового или доломитового цоколя, куда вмываются и проседают
рыхлые покровные образования (с чем связано возникновение воронок),
располагаются незатронутые растворением блоки прочной твердой породы, служащие
прекрасным основанием для строительства тяжелых зданий. Если рыхлый покров
снимается и фундамент здания возводится непосредственно на твердом основании
цоколя, трещины будут вскрыты и обезврежены. Видеть же опасность в дальнейшем
расширении трещин нет оснований, так как карбонатный карст практически
развивается очень медленно [2].
При изысканиях для проектирования и
строительства дорог и других линейных объектов в принципе сохраняется тот же
подход к литотогическим типам карста. Из-за медленности развития карста в
известняках и доломитах выясняются главным образом морфология и
пространственное размещение уже существующих карстовых полостей. В сульфатном
же карсте сверх того необходима оценка динамики развития карста в природных и
измененных строительством условиях. Необходимость оценки скорости развития
карста возникает еще при лилейном строительстве в пишущем мелу (легкая
диспергация структуры мела под действием воды ускоряет разрушение мела
совместным действием выщелачивания и суффозии) и на малоплотных
известняках-ракушечниках.
.2 Карст и полезные ископаемые
Пещеры и другого типа карстовые полости
представляют большой интерес в минералогическом и геохимическом отношениях. В
настоящее время в пещерах карбонатного карста известно свыше 80 вторичных
минералов. Иногда образование месторождений имеет только косвенную связь с
развитием карстовых полостей. Связующее звено составляет трещиноватость.
Тектонические и другие трещины в горной породе направляли как коррозионную и
эрозионную деятельность подземных вод, разрабатывавших пещерные полости, так и
проникновение различных, в том числе термальных, растворов, а также паров и
газов, из которых осаждались рудные и нерудные минералы [1, 3].
Карстовые пустоты нередко бывают целиком
заполнены полезными ископаемыми и сопутствующими им минералами. В таком случае
приходится иметь дело с Древним, ископаемым карстом. Однако знание
закономерностей развития карста дает ключ к пониманию расположения ископаемых
карстовых полостей, и теория карста является руководящей при разведке полезного
ископаемого.
С карстом связаны многие месторождения руд
цветных и редких металлов. Заполнение пустот карстового характера показывают
свинцово-цинковые месторождения Райбля в Каринтии; месторождения Иглезиас в
Сардинии; месторождения в районе Монтепони, где глубокие вертикальные карстовые
шахты от 1 до 40 м диаметром заполнены галенитом и баритом. Во многих случаях
карстовые формы рельефа являются вместилищами для бокситов. Широко
распространены карстовые фосфориты, залегающие на закарстованной поверхности
карбонатных отложений.
С карстовыми формами связаны некоторые россыпные
месторождения золота, платаны и алмазов. Они образовались в результате размыва
и переотложения в карстовых депрессиях аллювиальных пород, содержащих россыпи
редких металлов и алмазов.
Большое практическое значение приобрело изучение
древнего глубинного карста в связи с приуроченностью к нему залежей нефти и
газа [2].
Заключение
На основании данной курсовой работы можно
сделать следующие выводы:
) Карст - достаточно сложный природный феномен.
На карстовые процессы влияет ряд факторов, которые, в свою очередь,
взаимосвязаны между собой.
) О карстовых явлениях человеческому обществу
было известно с древних времен. Такие образования как пещеры, люди использовали
в качестве укрытия. Карстовые процессы служили причиной появления мифов о
подземных чудовищах. Научное изучение карста началось только с XVIII
века. Развитие человеческого общества, научно-технический прогресс побудил
дальнейшее изучение карста.
) Проявление карста весьма разнообразное.
Выделяют две формы: поверхностные и подземные. К поверхностным карстовым формам
относятся карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья,
останцы. Среди подземных карстовых форм можно выделить карстовые колодцы и
шахты, пропасти, пещеры.
) Факторы, влияющие на карстовые процессы можно
условно подразделить на: геологические, связанные с литологией и тектоникой
местности; географические, связанные с особенностью рельефа, климата
территории; антропогенные, связанные с деятельностью человека. Роль
антропогенного фактора увеличивается, по мере освоения человеком суши.
) Распространение карста на земном шаре велико.
Каждой карстовой области присущи свои закономерности и особенности развития.
) Практическое значение карста разнообразно. В
одних случаях карстовые явления препятствуют хозяйственной деятельности
человека, в других - напротив, представляют большой интерес для хозяйства;
в-третьих - представляют опасность, например при строительстве на
закарстованных областях. И, наконец, созданные природой замечательные
проявления карста, такие как ледяные пещеры и др., представляют туристический
интерес.
карст геологические горный порода
Список использованных источников
1. Гвоздецкий Н.А. Карст / Н.А.
Гвоздецкий. - М.: Мысль, 1981. - 214 с.
2. Гвоздецкий Н.А. Проблемы изучения
карста и практика / Н.А. Гвоздецкий. - М.: Мысль, 1972. - 392 с.
. Гвоздецкий Н.А. Карстовые
ландшафты / Н.А. Гвоздецкий. - М.: Из-во МГУ, 1988. - 112 с.
. Чикишев А.Г. Карст Русской равнины
/ А.Г. Чикишев. - М.: Наука, 1978. - 190 с.
. Чикишев А.Г. Методы изучения
карста / А.Г. Чикишев. - М.: Из-во МГУ, 1973. - 203 с.
. Чикешев А.Г. Проблемы изучения
карста Русской равнины / А.Г. Чикешев. - М.: Из-во МГУ, 1979. - 210 с.
. Торсуев Н.П. Географические
аспекты изучения равнинного карста / Н.П. Торсуев, С.А. Левин. - Казань, 1980.
- 183 с.
. Якуч Л. Морфогенез карстовых
областей: варианты эволюций карста / Л. Якуч. - М.: Прогресс, 1979. - 388 с.
. Щукин, И.С. Четырехъязычный
энциклопедический словарь терминов по физической географии / И.С. Щукин. - М.:
Советская энциклопедия, 1980. - 703 с.
. Каропа Г.Н. Физическая география
Белоруссии: курс лекций / Г.Н. Каропа. - Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. -
164 с.
. Тимофеев Д.А. Терминология карста
/ Д.А. Тимофеев, В.Н. Дублянский, Т.З. Кикнадзе. - М.: Наука, 1991. - 259 с.
. Горбунова К.А.Морфология и
гидрогеология гипсового карста / К.А. Горбунова. - Пермь, 1979. - 182 с.
. Каропа Г.Н. Общее землеведение:
курс лекций / Г.Н. Каропа. - Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2006. - 153 с.
. Максимович Г.А. Основы
карстоведения / Г.А. Максимович. - Пермь, 1963. - 444с.
. Печеркин И.А. Гидрогеология и
карстоведение. Методика изучения карста / И.А. Печеркин. - Пермь, 1987. - 187
с.
. Шубаев А.П. Общее землеведение /
А.П. Шубаев. - М.: Высшая школа, 1977. - 460 с.
. Реймерс Н.Ф. Природопользование /
Н.Ф. Реймерс. - М.: Мысль, 1990. - 640 c.