html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Карстовые воронки

Географ Илья Головачев о карстоведении, типах карста и провалах в земле

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.

karst

Рис. 1. Основные генетические типы карстовых воронок (в разрезе): а — воронка поверхностного выщелачивания; б — провальная воронка; в — воронка просасывания (по: Н.А. Гвоздецкий, 1988).

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.

12

Рис. 2. Пещера Ласточек (Мексика, 300 м глубиной), в которой снимали фильм Джеймса Кэмерона «Санктум».

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.

karst2

Рис. 3. Схема зарисовки асимметричной воронки. А — профиль, Б — план, а, б, в, г — размеры в метрах; п — понор.; д — элементы залегания горных пород (по: С.В. Обручев, 1950).

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.

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.

123

Рис. 4. Пещера Горной реки (Санг-Хонг-Дунг) во Вьетнаме, обнаруженная в 1991 году, является самой крупной карстовой пещерой мира. Высота ходов в ней до 240 м, а ширина до 100 м.

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.

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).

karst3

Рис. 3. Схема зарисовки блюдцеобразной воронки: а, б — размеры в метрах; в — делювий, заполняющий дно воронки (по: С.В. Обручев, 1950).

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.

12345

Рис. 5. Пещера Горной реки (Санг-Хонг-Дунг) во Вьетнаме. В пещере находится самый высокий в мире сталагмит — до 30 м высотой.

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.

кандидат географических наук, доцент Астраханского государственного университета
Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с postnauka.ru

15

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • PostNauka
          • ученые
          • университет
          • исследования
          • домен postnauka.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции