Как образуются карстовые формы рельефа? Поверхностные формы карста.
Карстовый рельеф - это формы рельефа образованные в процессе выщелачивания горных пород и выноса веществ в растворенном состоянии. Формы рельефа, образованные в результате данных процессов, делятся на поверхностные и подземные.
Поверхностные формы карста
К поверхностным карстовым формам отнoсятся желoбa и рвы, карры, воронки, блюдца и зaпадины, кoтлoвины, полья, останцы (Гвоздецкий, 1981).
Карры - это карстовые формы рельефа образованные выходом карстующих горных пород на поверхность. Карстующими горными породами могут быть известняк, мрамор, гипс, каменная соль и др. Вода, стекая по ним, растворяет их, при этом образуются борозды, каналы, трещины. Иногда карры могут быть разделены гребнями.
Карры встречаются на разных высотах -- от низкого уровня моря и до вершин гор в областях снега и ледников. В высокогорных областях, где карры значительную часть года покрыты снегом, образование происходит с помощью, богатых углекислотой, талых вод. В равниных областях, важныю роль играют дождевые воды. Также карры встречаются нa морских побережьях и коралловых островах. Они были образованны, как результат растворяющего действия дождей и морской воды, в областях прибоя. Эти карры имеются в известняках на побережье Каспийского моря вблизи города Махачкала, также они встречаются в береговых известняках Австралии, на коралловых островах в Тихом океане.
По генетическому признаку карры разделяются на: карры возникшие на оголенной поверхности растворимой горной породы и карры, образованные под почвенно-растительным покровом.
По морфологическому признаку карры разделяются на желобковые, стенные, лунковые, трубчатые (в виде трубообразных цилиндрических углублений в гипсах) каменицы, бороздчатые, меандровые, трещинные.
Также выделяют структурные карры, возникшие на крутом известняковом откосе, разделенные узкими гребнями, которые соответствуют сильно кремнистым прослойкам.
Желобковые карры формируются под воздействием атмосферных осадков, при участии воды, обогащенной биогенной углекислотой при соприкосновении атмосферных осадков и талых вод с 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 в Югославии называют богазами.
Карстовые воронки - это впадины имеющие блюдцеобразную, чашеобразную, коническую или цилиндрическую форму и образующиеся в растворимых в воде породах
Среди карстовых воронок выделяют три основных генетических типа:
1. Воронки выщелачивания или коррозионные, образованные при выносе выщелоченной на поверхность породы через подземные каналы в растворенном состоянии. Они имеют конусообразную форму, бывают симметричными и ассимметричными, симметричность воронок выщелачивания зависит от наклона поверхности и от залегаюших горных пород.
2. Провальные воронки, или гравитационные - это тип карстовых воронок, образующийся при обвале свода подземной полости, возникающей за счет выщелачивания пород на глубине и при выносе веществ в растворенном состоянии. Воронки формируются в зоне горизонтальной циркуляции, в случае провала кровли подземных карстовых пустот.
3. Воронки просасывания (коррозионно-суффозионные) - это тип карстовых воронок образующиеся при вымывании и проседании рыхлых покровных отложений в колодцы и полости карстующегося цоколя, при выносе частиц в подземные каналы.
Котловины. Воронки всех генетических типов, сливаясь своими краями, образуют сдвоенные, строенные и более сложные ванны и котловины. Выделяют два основных типа котловин - сложные, которые образуются при слиянии нескольких больших воронок и имеют углубления на дне, и плоскодонные котловины. Выделяют следующие генетические типы котловин: поверхностного выщелачивания, провальные, просасывания, а также созданные в комбинации с другими процессами, например, эрозионными. Крупные котловины поверхностного выщелачивания часто образуются за счет корродирующего действия талых вод снежных и фирновых пятен. Многие из таких котловин - наследие перигляциальных условий последней ледниковой эпохи.
Полье - Обширные продолговатые замкнутые впадины карстовых областей, обладающие ровным дном и крутыми иногда совершенно отвесными стенками.
Полье возникает в результате развития и соединения карстовых котловин, образовавшихся из слившихся воронок.
Форма в плане различна от сильно вытянутой в длину до овальной и круглой, а у больших не правильной лопастной, произошедшей от слияния нескольких меньших польев. Обычно длина польев больше ширины, самое малое в 2 - 3 раза, а иногда и в 10 - 20 и даже 30 раз. Площадь изменяется от 2 - 3 до 400 км 2 .
Образование польев проходит несколькими путями. Небольшие провальные полья - это результат обрушения сводов тоннелей подземных карстовых рек. Коррозионные, возникают при слияния карстовых котловин и воронок. Тектонические полья встречаются на опущенных по разломам участках. Также встречаются суффозионные полья, образованные в результате выноса в поноры некарстующихся пород, залегающих среди карстующихся.
Останцовый карст представлен, как зрелая стадия расчленения приподнятых известняковых массивов. Крутизна склонов останцов связана с вертикальной трещиноватостью известняков и ослабленностью склонового стока из-за их водопроницаемости. Огромное значение уделяется обваливанию известняков по трещинам связанному с подтачиванием останцов водами, заливающими равнины по их основанию, также на этот процесс влияю грунтовые воды, залегающие у базисной поверхности. В основании останцов из-за этого возникают развивающиеся в горизонтальном направлении коррозионные ниши. Подтачивание останцов боковой коррозией поверхностных вод способствует накоплению на базисной поверхности водоупорных осадочных глин. Распределению реликтового останцового карста способствует смещение экватора в ходе развития Земли.
Переход от поверхностных форм к пещерам типа гротов представляют навесы и ниши. Нередко они бывают интересны в археологическом отношении. Часто это поверхностные образования, которые возникли 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.
В процессе образования более глубоких ниш существенное значение приобретают коррозия за счет вод, просачивающихся по трещинам в горной породе, и, кроме того, обрушение глыб породы из-за расширения трещин вследствие выщелачивания их плоскостей.
В известняковых нишах субтропических и тропических областей встречаются натечно-капельные образования. Сталактиты, сливаясь, образуют занавеси и драпировки.
Естественные мосты и арки чаще всего возникают при обрушении потолка пещерных тоннелей, а иногда и ниш.
Карстовые процессы. Известняки, мел, гипс и некоторые другие родственные им породы для воды почти непроницаемы. Но в природных условиях во многих случаях они имеют большое количество трещин. Атмосферные и другие воды проникают по трещинам на различную, иногда очень большую глубину, образуя подземные воды. Условия жизни этих вод могут в значительной степени отличаться от грунтовых. Если трещины не забиты рыхлыми породами, то воды движутся по ним свободными подземными потоками. Если же трещины заполнены рыхлыми породами, то подземные воды движутся здесь так же медленно, как и грунтовые воды. В тех случаях, когда твердые породы сравнительно легко растворяются водой, трещины расширяются и образуют сети подземных ходов и пещер, по дну которых текут подземные потоки, а в расширенных участках образуют подземные озера. Особенно часто подобные образования наблюдаются в областях распространения известняков, мраморов и гипсов.
Поверхность подобных областей обыкновенно бывает очень неровной и в высшей степени своеобразной. Здесь прежде всего бросаются в глаза многочисленные воронкообразные углубления, различной величины естественные колодцы и шахты, вытянутые, но замкнутые со всех сторон понижения различной величины и формы (рис. 211). Словом, рельеф местности приобретает настолько характерный вид, что его трудно смешать с другими. Области подобного рода носят общее название карстовых областей или просто карста.
Для карстовых областей характерно отсутствие поверхностных вод и глубокое залегание подземных вод, что сказывается не только на формах поверхности, но и слабом развитии растительного покрова. Характерны для карстовых областей также подземные реки, выходы мощных источников, нередко образующих целые речки, наличие чаще небольших, но глубоких озер с чистой водой и пр. Карстовые области широко распространены по Земле. В качестве примеров наших карстовых областей можно указать на Ленинградскую область (районы, примыкающие к южным берегам Онежского озера), на многие районы Крыма, Кавказа, Приуралья и др.
Карстовые формы рельефа. Главнейшими формами рельефа, характерными для карстовых областей, являются карры, воронки, карстовые колодцы и шахты, вытянутые замкнутые котловины (слепые долины) и пещеры.
Мелкие потоки атмосферных вод, протекая по наклонной поверхности известняков проводят двойную работу. Они смывают продукты выветривания и одновременно растворяют породу. В результате на поверхности известняков появляются узкие, густо расположенные борозды, глубина которых может быть от нескольких сантиметров до 1-2 м. Участки поверхности, покрытые подобными, как бы вытравленными бороздами, носят название карров. Большие пространства карров нередко называют карровыми полями.
В дальнейшем, под действием тех же атмосферных вод, борозды карров углубляются, гребни, разделяющие борозды, распадаются на отдельные глыбы, которые хаотически нагромождаются друг на друга. Подобная «руинная» поверхность известняков характерна для большинства районов карстовых областей. Растительность здесь крайне бедная или отсутствует совсем.
Там, где имеются достаточно глубокие трещины, процессы разрушения известняков принимают несколько иной характер. Атмосферные воды проникают по трещинам вглубь. При этом стенки трещин постепенно разрушаются и трещины расширяются. В тех же местах, где этот процесс протекает особенно энергично, возникают те воронкообразные углубления, которые называют карстовыми воронками. Размеры воронок весьма различны, но формы довольно однообразны. Это по большей части округлые углубления, глубина которых измеряется или метрами, или десятками метров. Постепенно суживаясь, они иногда заканчиваются трещинами (понорами), которые поглощают стекающие сюда воды. Чаще дно воронки бывает наполнено продуктами разрушения. В некоторых случаях продукты выветривания закупоривают поглощающие воду трещины, и воронка заполняется водой, образуя округлые, так называемые карстовые озера. На дне небольших карстовых воронок нередко можно наблюдать кустарниковую и другую растительность.
Воронки могут возникать различными путями. Атмосферные воды, собираясь в небольших понижениях, могут постепенно выщелачивать породу, проникая вглубь сквозь большое количество мелких трещин"(воронки поверхностного выщелачивания). Они отличаются более правильной округлой формой и мягко округленными краями (бровками). При наличии больших и глубоких трещин стекающие атмосферные воды путем выщелачивания и вымывания образуют значительные пустоты на глубине. Далее путем обрушения возникают так называемые провальные воронки, которые отличаются резко выраженными краями (бровками), обрывистыми стенами и нагромождением глыб на дне. Однако в дальнейшем своем развитии эти воронки приобретают сглаженные края и более отлогие склоны.
В некоторых случаях при наличии глубоких вертикальных трещин возникают узкие колодцеобразные углубления, достигающие 5-10 м глубины
при диаметре 1-2 м. Это так называемые карстовые колодцы. Колодцы, глубина которых измеряется десятками, а иногда и сотнями метров, называют карстовыми шахтами. (Самая глубокая из известных шахт находится в районе Триеста; она имеет 323 м глубины.) Карстовые колодцы и шахты, оказавшиеся близ русла рек, нередко поглощают воду этих рек. Подобные поглощающие колодцы называют понорами.
В карстовых областях существует еще целый ряд котловинообразных углублений различной величины и формы, которые называют общим названием долин. Их очертания могут быть круглыми, овальными, лопастными. В одних случаях они имеют отлогие склоны, в других очень крутые. Днища долин также бывают в одних случаях более плоскими, в других- с чередующимися углублениями. Некоторые из долин являются измененными в процессе разрушения воронками, колодцами и шахтами, результатом слияния двух или нескольких воронок и т. д. Очень крупные образования подобного рода, пониженная площадь которых измеряется десятками квадратных километров, называют полъями (Попово полье в Герцеговине 181 км 2 , а Ливанское полье в Западной Боснии 379 км 2).
В некоторых случаях при обильном выпадении осадков некоторые полья заполняются водой и становятся временными озерами. Бывают случаи, когда вода держится несколько лет. Но чаще вода таких озер в тот же год поглощается понорами, и полья становятся сухими.
Пещеры. Широко распространены в карстовых областях различного вида пустоты, которые возникают внутри карстующихся пород (рис. 212). Эти пустоты носят название пещер. Пещеры могут быть очень различны как по форме, так и по величине. В одних случаях они носят характер подземных галерей, в других - расширенных «зал», ветвящихся ходов и колодцев. Потолки и стены пещер нередко бывают покрыты натеками извести самого причудливого вида. Чаще всего можно видеть натеки в форме застывших водопадов, столбов, колонн, ледяных сосулек (сталактитов и сталагмитов, рис. 213). Пещеры нередко бывают многоэтажны. Получается это потому, что подземные реки и речки прокладывают себе новые пути глубже. В нижних «этажах» пещеры нередко можно встретить подземные речки и озера. Существуют пещеры, длина которых измеряется сотнями километров. Наибольшей известностью пользуется Мамонтова пещера в Северной Америке, общая длина всех ходов которой около 250 км. У нас в СССР пещер много в Крыму, на Алтае, в Приуралье и других местах.
Пещеры отличаются не только размерами и формой, но также своеобразными условиями климата, вод, растительного и животного мира.
В тех случаях, когда пещера имеет несколько ходов с отверстиями, то в ней непрерывно происходит обмен воздуха, и температурные условия приближаются к наружному воздуху. Когда же пещера имеет один вход, то возможны два случая. Если пещера расположена выше уровня входа, то в ней постепенно скапливается более теплый воздух и средняя температура и летом и зимой в этой пещере будет выше температуры наружного воздуха. Такие пещеры называют теплыми. При обратных условиях расположения входа в пещере, наоборот, температура ниже температуры окружающего воздуха (холодные пещеры). Благодаря тому, что более тяжелый холодный воздух легко проникает сюда зимой и очень слабо прогревается летом, в некоторых пещерах образуется лед, который сохраняется и летом (Кунгурская ледяная пещера Пермской области).
В областях с сильно развитым карстом атмосферная вода быстро просачивается вглубь, в силу чего поверхностные водотоки почти отсутствуют. Даже те немногие реки, которые протекают через карстовую область, здесь почти не получают притоков, в силу чего количество воды в них уменьшается. В некоторых случаях такие реки даже скрываются, текут некоторое время под землей, а потом снова выходят на поверхность. Подобных рек много в карстовых районах Кавказа, Крыма, Алтая и многих других местах. Нередко в пещерах встречаются и озера.
Главнейшие стадии развития карста. Рельеф карстовых областей подвержен довольно быстрым изменениям. Человек, уехавший из района, где протекают энергичные процессы карстообразования, через 2 десятка лет может не узнать хорошо знакомой ему местности. Он увидит многочисленные новые воронки, новые озера и т. д.
В развитии рельефа карстовых областей различают несколько стадий. Первая стадия -образование карровых полей, а также глубоких воронок и колодцев, разбросанных пока еще редко и без всякого порядка. Эту стадию можно назвать начальной. Она связана с поднятием выровненной (пенепленизированной) местности в связи с вертикальными движениями земной коры. Это приводит к более глубокому положению уровня грунтовых вод, что и обусловливает вертикальное движение вод (вертикальную циркуляцию).
Следующая стадия характеризуется широким распространением долин и польев, растущих главным образом в ширину. Для этой стадии характерно отсутствие поверхностных водотоков (воды ушли в глубину) и наличие «мертвых» (т. е. лишенных воды) долин рек. Воронки, в большом количестве покрывающие местность, сливаются друг с другом. Эту стадию называют зрелым карстом.
Наконец, наступает период старости, поверхность карста понижается, образование долин и польев почти прекращается, и поверхность выравнивается, на ней появляются отложения рыхлых водоупорных пород. Грунтовые воды держатся близко к поверхности. Вместо вертикальной циркуляции возникает горизонтальная циркуляция вод. Развивается речная сеть. Реки имеют медленное течение. Под влиянием боковой эрозии рек местность все больше и больше выравнивается. Низины заболачиваются.
Однако достаточно нового эпейрогенического поднятия, как все снова меняется. Следовательно, отмеченные нами стадии развития в действительности протекают иначе. Продолжающиеся эпейрогенические движения могут поддерживать начальную стадию, возобновлять её в стадии зрелости и старости и т. д. Словом, это не повторяющиеся циклы, а более сложные, непрерывно идущие изменения.
Голый и покрытый карст. Необходимо отметить еще две разновидности карста: это голый и покрытый карст. Описанные нами карстовые формы относятся к голому карсту. Здесь карстообразующие породы выступают на поверхность. Это является не только результатом быстрого поднятия местности, но и наличием своеобразного климата с малым количеством дождей или дождей, выпадающих периодически в виде ливней. При более равномерном годовом распределении дождей смыв продуктов выветривания ослабляется. Накапливающиеся толщи рыхлых отложений покрываются гумусовыми почвами и растительностью, что в свою очередь предохраняет рыхлые отложения от смыва. Это так называемый покрытый карст. Большая часть карстовых областей территории СССР относится к покрытому карсту.
Географическое значение карста. Карстовые процессы оказывают исключительно большое влияние на все физико-географические условия местности. Они резко изменяют рельеф, изменяют характер и режим подземных и наземных вод. Быстрое поглощение атмосферных вод приводит к сухости поверхности, что оказывает огромное влияние на процессы почвообразования и на характер растительности. Даже при значительных осадках в карстовых областях широко распространена сухостепная растительность и встречаются обширные участки, лишенные растительности. Все это в свою очередь отражается и на животном мире.
Но особенно большое значение имеет карст в хозяйственной деятельности человека. Пересеченный рельеф и отсутствие поверхностных и близких к поверхности грунтовых вод крайне затрудняют земледелие. То же отсутствие вод мешает развитию животноводства.
Рост воронок, наличие подземных пустот и повторяющиеся провалы создают огромные трудности в дорожном строительстве и в использовании уже построенных железных дорог (усиление надзора за дорогами, необходимость резкого снижения скоростей поезда и др.). Но особенно большие трудности возникают здесь при гидросооружениях. Нередки случаи, когда сооруженные плотины не могли поднять до нужного уровня воды, потому что они уходили в пустоты карста. Цементирование дна таких бассейнов требует затраты колоссальных сил и средств.
Большие затруднения вызывает также использование карстовых источников для целей водоснабжения. Не говоря уже о трудностях, связанных с сооружением водосборных бассейнов, здесь возникают трудности, связанные с загрязнением воды. Весной, при таянии снегов, воды, поступающие по трещинам и понорам, вызывают помутнение вод карстовых источников.
Воздействие человека на природу карстовых областей пока еще очень затруднительно. Однако внимательное изучение карста при планировании сооружений может в большей степени предупредить вредные последствия. Подобные исследования проводились в пределах Самарской Луки и позволили принять соответствующие меры при строительстве Куйбышевской плотины и водохранилища.
5. КАРСТ И КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА
1.Условия карстообразования 2.Формы рельефа открытого карста 3.Пещеры карстовых областей 4.Пути развития карста 5.Зонально-климатические типы карста 6. Псевдокарстовые процессы и формы
1 . Условия карстообразования.Под термином «карст»
понимают совокупность специфических форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии, свойственной некоторым областям, сложенным растворимыми горными породами, такими, как каменная соль, гипс, известняк, доломит и др. И хотя каменная соль и гипс обладают большей растворимостью, чем известняки и доломиты, гипсовый и соляной карст развит сравнительно мало из-за незначительного распространения этих пород, особенно выходов их на дневную поверхность. Известняки и доломиты в обычных условиях характеризуются слабой растворимостью, но распространены они несравненно более широко, чем гипс или каменная соль.
В определенных физико-географических условиях химическая агрессивность воды может в известняковых областях существенно возрастать и в сочетании с благоприятными геологическими условиями, возникают обширные пространства карстовых ландшафтов, приуроченных к известнякам. Поэтому наиболее изучен и распространен известняковый карст.
Сущность карстовых процессов состоит в растворении породы атмосферными, поверхностными, талыми, подземными, а в некоторых случаях и морскими водами.
Главное условие растворимости известняка - достаточное количество растворенного СО2 в воде. Тогда вода становится химически агрессивной и воздействует на карбонатные породы.
К условиям, определяющим развитие карста, относятся: а) рельеф на пологонаклонных поверхностях;
Б) чистота и мощность известняков; в) структура породы
Грубообломочные или ракушечные известняки карстуются гораздо меньше, чем однородные мелкозернистые известняки; г) климат, т. е. температурный режим, количество и характер выпадающих осадков наличие многолетней мерзлоты, препятствующей проникновению воды в карстующиеся породы; д) характер растительного покрова, способствующего повышению химической агрессивности воды; е) трещиноватость карстующихся пород - при наличии трещиноватости возникает возможность проникновения агрессивных вод в толщу породы и образования различных форм подземного карста, а также оттока вод, насыщенных углекислотой, с поверхности в глубь карстующихся пород; ж) подземная циркуляция.
2. Формы рельефа открытого карста
В зависимости от того, выходят ли карстующиеся породы на земную поверхность, или они перекрыты сверху некарстующимися отложениями, различают голый изакрытый (покрытый) карст. Голый карст, чаще всего свойствен горным территориям, где наиболее интенсивно идут процессы денудации, закрытый - равнинам.
Наибольшее разнообразие форм рельефа и наибольшая активность карстовых процессов обычно свойственна голому карсту. Дождевые или талые воды, стекая по поверхности известняка, разъедают стенки трещин. В результате образуется микрорельеф карров илишраттов - система гребней и разделяющих их рытвин или борозд.
Карры развиты повсеместно и являются микроформами карстового рельефа. Однако их морфология, степень развития и размеры участков, занятых каррами, изменяются в широких пределах в зависимости от геологических условий и особенностей рельефа. Они образуются там, где карстующиеся гипсы обнажены или частично задернованы. Борозды и гребни располагаются примерно параллельно друг друга, если четко выражено падение слоев и трещиноватость пород совпадает с направлением падения. При более сложной системе трещиноватости карры располагаются совершенно неправильно, пересекаются, разветвляются и вновь сливаются. Глубина борозд может достигать 2,0 м. Покрытые каррами пространства называют карровыми полями . По мере расширения трещин гребни становятся все уже, надламываются и распадаются на отдельные обломки.
При интенсивной вертикальной циркуляции воды процесс растворения карстующихся пород приводит к образованию поноров - каналов, поглощающих поверхностные воды и отводящих их в глубину закарстованного массива. Величина и форма поноров разнообразны и зависят от степени их разработанности. На поверхности поноры выражены зияющими трещинами или отверстиями, в глубине ими начинается сложная система каналов вертикальной циркуляции воды. Расширение устий понора в процессе дальнейшего растворения приводит к образованиюкарстовых воронок различных размеров и форм в зависимости от возраста, типа карстующихся пород и их залегания от щеле- и колодцеобразных до блюдцеобразных. В закрытом карсте воронки образуются не только за счет растворения, но и в результате механического выноса - суффозии-в поноры залегающих с поверхности нерастворимых пород. Такие воронки называют карстово-суффозионными иливоронками просасывания.
Карстовые
формы рельефа 1
– кары; 2, 3
– воронки
поверхностн
выщелачива ния; 4 – провальная воронка; 5 – карстовая долина; 6 – полье; 7 – пещера.
Карстовая воронка - отрицательная форма рельефа, замкнутая впадина чашеобразной, конической или другой формы, диаметром до 50 метров, глубиной до 15 (иногда до 200) метров.
Карстовые воронки располагаются поодиночке или цепью вдоль тектонического разлома или подземного водотока. Обычно карстовые воронки образуются путем растворения поверхностных пород или при обрушении кровли подземной полости.
Котловины образуются в результате слияния двух или более карстовых воронок. В ходе своего развития близлежащие воронки разных генетических типов могут объединяться между собой, образуя карстовые котловины и ванны сложной формы с одним или несколькими понорами (или вообще без таковых). В случае комбинации эрозионной формы с карстовой воронкой возможно образование слепой балки или слепого оврага.
Карстом
называются явления, возникающие в растворимых горных породах (известняк, доломит, гипс, реже соль, мел) под совокупным действием поверхностных и главным образом подземных вод. Явления карстообразования приводят к возникновению особых форм рельефа: карров, воронок, колодцёв, шахт, карстовых котловин, польев и др.
Условия образования карстовых форм: 1) наличие растворимых пород; 2) наличие трещин, делающих эти породы водопроницаемыми; 3) небольшой уклон поверхности, позволяющий воде не только стекать, но и просачиваться; 4) значительная мощность карстующихся пород; 5) их возвышенное положение или низкое положение уровня грунтовых вод, обеспечивающее вертикальную циркуляцию воды в породах; 6). достаточное, но не избыточное количество воды.
Когда карстующиеся породы находятся на поверхности, карст называют открытым (средиземноморским); если эти породы прикрыты другими «породами, некарстующимися, карст называется покрытым
(среднеевропейским).
Карры
(шратты) - глубокие борозды на обнаженной поверхности карстующихся пород, разделенные узкими, часто острыми гребнями. Расположены карры рядами, параллельными друг другу, или представляют сложные ветвящиеся лабиринты. Глубина карров колеблется от нескольких сантиметров до 2 м.
Образование этой формы карстового рельефа вызвано химическим и механическим воздействием воды дождей, тающего снега, моря (в полосе прибоя) на поверхность растворимых пород. Растворение протекает интенсивно в понижениях, по которым стекает вода.
Форма и размеры карров зависят от химического состава и характера трещиноватости пород, а также от климата. Лучше всего карры выражены в чистых известняках в сухих субтропиках. В этих условиях борозды и гребни более или менее симметричны и имеют примерно одинаковые размеры.
Скопления карров образуют труднопроходимые карровые поля
. Co временем поверхность, покрытая каррами, изменяется: трещины расширяются, гребни разрушаются, возникают нагромождения глыб известняка, очень типичные для областей развитая открытого карста. Карровые поверхности почти всегда лишены растительности.
Карстовые воронки
свойственны как открытому, так и покрытому карсту (рис. 109). Это наиболее типичная и широко распространенная форма карстового рельефа. Различают воронки поверхностного растворения и провальные, а также воронки «просасывания».
Воронки поверхностного растворения
образуются в областях открытого карста в результате растворения стенок трещин, рассекающих поверхность. По форме они бывают блюдцеобразными и конусообразными. Блюдцеобразные понижения поверхности возникают при растворении стенок многочисленных мелких трещин. При растворении стенок глубокой трещины образуется конусообразная воронка с крутизной склонов 30-45°. На дне такой воронки находится понор - отверстие, через которое уходит стекающая в нее вода.
Провальные воронки
- результат обрушивания кровли подземных пещер - имеют крутые, обрывистые склоны, на дне - нагромождение глыб обрушившихся пород. Co временем, если обрушивание приостанавливается, склоны воронки становятся более отлогими.
Воронки «просасывания»
распространены в области покрытого карста. Образуются при вымывании стекающей в понор водой песчано-глинистых частиц из поверхностных нерастворимых пород. Если вымываемые частицы закупоривают понор, рост воронки замедляется или совсем прекращается. Внешне воронки просачивания напоминают конусообразные воронки растворения. Склоны их обычно покрыты растительностью.
Карстовые воронки при закупорке понора или при поднятии уровня грунтовых вод могут стать местом скопления воды и превратиться во временные или постоянные карстовые озера.
При расширении больших трещин в карстующихся породах возникают карстовые колодцы и шахты.
Карстовые колодцы
- впадины цилиндрической формы, достигающие глубины десятков метров. Ширина карстового колодца обычно не меньше его глубины. Образуются они в результате обрушивания сводов подземной полости.
Естественные шахты
похожи на трубу с изгибами и расширениями, спускающуюся на большую глубину от поверхности (самая большая глубина карстовой шахты около Триеста - 523 м). В карстовых колодцах и шахтах могут исчезать реки.
Обширные замкнутые котловины, встречающиеся в карстовых областях, получили название польев
. Полья занимают площадь до нескольких сотен квадратных километров (например, Ливанское полье в Западной Боснии - 379 кв. км). Ровное дно польев ограничено уступами высотой в несколько сотен метров. На дне, выстланном наносами, могут возвышаться известняковые горы - останцы, протекать реки. При затоплении водой полья превращаются в постоянные или временные озера.
Образование польев может быть вызвано не только процессом карстообразования, но и тектоническими процессами, а также выносом нерастворимых пород, залегающих среди известняков.
Долины рек
в карстовых областях обычно возникают в результате обрушивания сводов тоннелей над подземными реками. Их можно отнести к типу каньонов. Местами при обрушивании сводов возникают карстовые мосты.
В карстующихся породах наряду с особыми формами рельефа поверхности создаются разнообразные подземные полости - пещеры
. Они возникают преимущественно в толщах известняков, гипса и каменной соли в результате расширения трещин под действием грунтовых вод. В растущих пещерах часто протекают водотоки, расположены озера. Когда грунтовые воды по трещинам уходят вниз, пещеры осушаются и перестают расти. Если сверху в пещеру просачивается вода, капельки которой испаряются с потолка и пола, пещеры, возникают натечные образования углекислой извести, постепенно заполняющей пещеру. С потолка в виде гигантских сосулек свешиваются сталактиты, с пола навстречу им поднимаются сталагмиты. Встречаясь, они сливаются в колонны. Во влажном воздухе пещеры (с рекой или озером) натечные образования не создаются.
Карстовые пещеры достигают особенно больших размеров в мощных толщах известняков, деформированных тектоникой.
Наибольшими размерами из всех известных пещер отличается пещера Хеллок (Швейцария, Альпы). Ее длина (без боковых ответвлений) - 78 км. Мамонтова пещера имеет длину 74 км, без ответвлений - 48 км. В России интересна Кунгурская пещера. Она образована в гипсе, залегающем среди пластов известняка и доломита. Сложный лабиринт наиболее ветвящихся изученных галерей пещеры протягивается на 4-5 км. Пещера имеет несколько этажей. На дне пещеры более 30 озер различных размеров. Площадь самого крупного из них около 200 кв. м, глубина - 4-6 м. Кунгурская пещера относится к типу холодных (ледяных) пещер.
Воздух холодных (ледяных) пещер имеет в течение всего года низкую температуру в связи с тем, что сообщается с наружным воздухом через отверстие (вход), расположенное в верхней части пещеры. Зимой холодный тяжелый воздух заполняет пещеру, летом он остается в ней и не успевает прогреваться. Попавшая в пещеру влага замерзает, образуя лед.
В противоположность холодным пещерам в теплых пещерах вход, расположен в нижней части. Холодный воздух, заполняющий пещеру зимой, летом стекает из нее, уступая место поднимающемуся вверх, теплому воздуху. В таких пещерах археологи нередко находят остатки стоянок древних людей.
Пещеры с двумя входами - верхним и нижним - называют сквозными (ветровыми). Температура воздуха внутри таких пещер близка, к температуре наружного воздуха.
Стадии развития карстового рельефа.
В начальной стадии развития карстового рельефа (молодой карст) грунтовые воды залегают глубоко. Породы на поверхности почти лишены трещин и слабо пропускают воду. Существуют наземные водотоки. На поверхности обнаженного карста возникают карры, появляются воронки, колодцы. По мере расширения трещин и увеличения их количества просачивание усиливается, но часть воды еще остается на поверхности.
Просочившаяся вода скапливается над водоупорным слоем (слой может быть водоупорным временно, до расчленения его трещинами), образуя отдельные потоки.
В стадии зрелости процесс закарстования идет снизу и сверху. На поверхности возникают провалы, воронки сливаются в котловины, появляются полья. Почти вся вода с поверхности уходит по трещинам вниз, вертикальная циркуляция воды приводит к возникновению пещер. Грунтовые воды образуют сплошную сеть водотоков.
В стадии старости формы карстового рельефа теряют определенность; воронки уплощаются, полья расширяются, на поверхности скапливаются труднорастворимые продукты выветривания, засоряя поноры. Разрушенная поверхность снижается до уровня грунтовых вод, поэтому вертикальная циркуляция вод заменяется горизонтальной, вырабатывается нормальная речная сеть. Реки текут медленно, образуются болота. Поднятие поверхности или опускание уровня грунтовых вод может вызвать оживление процессов карстообразования и обновление рельефа.
Карстовые явления обусловлены прежде всего присутствием растворимых пород, поэтому.они возникают на разных широтах. Растворимые породы занимают около 34% поверхности суши, и даже если учесть, что карстовый рельеф развит далеко не на всей этой площади, широкое распространение его не подлежит сомнению. Карстовый рельеф широко развит по побережью Адриатического моря (от плато Карст до Греции), в Альпах, в Крыму, на Черноморском побережье Кавказа, на Урале, в Прионежье, во многих районах Сибири и Средней Азии, на Ямайке, на территории Северной Америки (штаты Кентукки и Теннесси, в Северном Юкатане, во внутренних районах Флориды), в Китае, Австралии и др.
Карстовые районы отличаются не только особым рельефом, они характеризуются общим своеобразием физико-географических условий, связанных прежде всего с особым режимом вод.
Пересеченность карстовых районов, бедность поверхности водой делают эти районы малопригодными для хозяйственного использования.
Карст-- совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами -- гипсом, известняком, мрамором, доломитом и каменной солью.
Карстовый рельеф существенно различается в умеренных и тропических широтах. В умеренных широтах карстовые процессы зависят от глубины залегания грунтовых вод, которая для карста является базисом денудации. По этому признаку выделяют мелкий и глубокий карст. Для мелкого карста характерны быстрые темпы развития, но меньшая пересеченность местности. Глубокий карст развивается дольше, но при этом образуются глубокие понижения на поверхности и многочисленные пещеры.
По месту расположения карстовых форм различают поверхностный и глубинный (подземный) карст. В свою очередь, поверхностный карст в зависимости от обнаженности на поверхности карстующихся пород подразделяется на два типа: открытый (голый, средиземноморский), когда карстующие-ся породы залегают непосредственно на поверхности, присущ горным территориям, где лучше обнаженность коренных пород; и покрытый (восточноевропейский), когда карс-тующиеся породы залегают на некоторой глубине под рыхлыми некарстующимися отложениями.
К поверхностным формам карста относятся карры (шратты), воронки, котловины (увала), полья.
Карры -- комплекс узких борозд глубиной 1--2 м, отделенных друг от друга острыми гребнями. Карры -- формы микрорельефа, которые образуются за счет растворения и механического разрушения поверхностными водами трещин пород.
Воронки широко распространены в условиях и голого, и покрытого карста, как на междуречьях, так и по днищам балок. Это округлые, обычно конусообразные понижения разного размера (до десятков, реже сотен метров в диаметре) и разной глубины (от первых метров до десятков метров). Маленькие плоскодонные воронки называются блюдцами. При соединении множества воронок за счет разрушения перемычек между ними образуются обширные замкнутые понижения -- котловины, или увала. У них обычно крутые фестончатые склоны, неровное дно, большие размеры: в длину -- километры, в ширину -- сотни метров, глубиной -- первые десятки метров.
Самые крупные карстовые формы -- по-лья напоминают грабен в миниатюре. Это обширные продолговатые замкнутые понижения площадью более 200--300 км, глубиной сотни метров, с крутыми склонами, с холмами-останцами на днище, с ручьями и даже деревнями. Самые крупные полья -- Ливанское площадью 379 км2 в Боснии, Попово -- 180 км в Герцеговине. По-видимому, они образуются при слиянии котловин вдоль линий тектонических разломов, т. е. предопределены тектоникой.
Подземные формы карста -- колодцы, шахты, пропасти, пещеры.
Карстовые колодцы образуются в результате обрушения кровли над подземной пропастью. Колодцы имеют цилиндрическую форму и размеры до 20 м в ширину и глубину.
Шахты -- узкие, глубокие (сотни метров) каналы-трубы. Стволы их могут быть прямолинейные, ломаные, изогнутые. Образуются в результате расширения каналов-трещин, причем нередко закладываются на пересечении нескольких систем трещиноватости.
Комбинации естественных шахт с горизонтальными и наклонными пещерами обычно называют карстовыми пропастями. Глубочайшая карстовая пропасть мира -- Жан-Бернар глубиной 1535 м в Савойских Альпах Франции.
Пещеры -- полости разнообразной формы и величины внутри горных пород, открывающиеся на земную поверхность одним или несколькими отверстиями. Образование пещер связано с интенсивной растворяющей способностью воды в трещинах породы. Расширяя их, вода создает сложную систему каналов.
По структурным условиям выделяются два класса современного карста: равнинный и горный. В пределах этих классов в зависимости от геологического строения, истории развития территории карст и связанные с ним формы рельефа подразделяются на ряд По составу пород выделяются карбонатный, сульфатный, галоидный (соляной) и переходные между ними типы карста (карбонатно-сульфатный и др.). Внутри литологических типов выделяются подтипы, например, в карбонатном карсте выделяется известняковый, меловой,
доломитовый и др. На основании того, развивается ли карст в настоящее время на поверхности или под покровом каких-либо отложений, выделяют в первом случае голый, или средиземноморский, карст, а во втором -- покрытый, или восточно-европейский (русский), карст.
По возрасту карст разделяется на современный (развивающийся) и древний (не развивающийся), или ископаемый. Все представленные классы и типы карста развиты во всех климатических поясах земного шара. Широко они распространены и на территории Русской равнины, где выделяется восемь карстовых областей, включающих ряд провинций и округов с различными типами карста. На карте видно, что на большей части Русской равнины развит карбонатный карст, преимущественно известняковый. На меньшей площади и, главным образом, в южных районах развит меловой карст. Несмотря на разнообразие типов карста, для всех них характерны одни и те же или близкие формы рельефа.
