Как образуются карстовые пещеры? Сталактиты и сталагмиты — что это такое? Основная порода крымских гор — известняк. Пронизанные трещинами скалы легко вбирают влагу. Сквозь них протекает вглубь горы дождевая и талая вода с растворенным углекислым газом. Это очень слабая угольная кислота взаимодействует с известняком (карбонатом кальция) переводит его в растворимое состояние (гидрокарбонат кальция), долгими тысячелетиями промывает и протачивает себе русло. Так образуется растущая обводненная пещера. Со временем подземная река может найти новую трещину и спустится ещё на один, на два, на три, а то и на все шесть этажей, как в Кизил-Кобе (Красных пещерах). Нижние «мокрые» пещеры продолжают расти, верхние сохраняют принятую форму.
Этапы образования карстовых пещер
- Дождевая и талая вода просачивается по капиллярам сквозь почву с горными породами, вбирает в себя углекислый газ. Мелкие ручейки по трещинам собираются в подземную речку.
- Вода (слабая угольная кислота) продолжает промывать себе русло. Известняк переходит в растворимое состояние и вымывается из скал, делая воду жесткой.
- В середине пещеры вода уходит в трещину, начинает создавать себе другое русло. В покинутой пещере (уже свободной от реки) растут сталактиты.
- Река промывает совсем новое русло. В пещере вырастают большие сталактиты.
Как образуются сталактиты?
Со сводов пещер капает жесткая вода. Это и преобразованные в каменных породах осадки, которые просочились с поверхности земли сквозь «крышу», и собственный пещерный конденсат. На поверхности камня проходит обратная реакция. Растворенный в воде гидрокарбонат кальция снова превращается в карбонат, отдавая углекислый газ. В быту подобный процесс ведёт к появлению налёта на ванных, накипи в кастрюлях и радиаторах.
Вначале на скале появляется колечко, затем растущая трубочка. Пока отверстие не засорилось, вода капает из него, и постепенно вырастает острая прямая каменная сосулька — сталактит . Если водоток хороший, если нет соседних каплей, сталактит будет одиночным и может вырасти большим. Там, где столетиями идёт постоянный дождик, нарастает целый лес сталактитов, обычно разной длины и толщины, иногда и разной окраски. Если капель совсем мелкая, могут появиться густые заросли «соломки» длиной более метра и толщиной в несколько миллиметров, прозрачной, сияющей в свете фонаря, словно изысканная подземная люстра.
Что такое сезонные кольца сталактитов?
Внешне они похожи на годичные кольца древесины. По ним тоже можно определить возраст, погодные условия во времена, отдаленные от нас на тысячи и даже на миллионы лет. Для этого определяют изотопный и химический состав нужного «кольца». Важно не ошибиться, Ведь колец так много!
Современный ионный масс-спектрометр позволяет отбирать пробы из слоев толщиной в одну сотую миллиметра — это соответствует точности анализа в один год.
Долго ли растут сталактиты?
Скорость роста пещерных сталактитов бывает очень разной. Это зависит от количества и состава стекающей с «потолка» воды, от температуры и влажности воздуха в пещере. Трудно даже говорить о каких-то средних величинах. В одних пещерах метровые сталактиты вырастают за тысячу лет, в других — за пять тысяч лет. Но в любом случае обломанная «каменная сосулька» — невосполнимый ущерб природе. След морального преступления — вроде убийства животного ради забавы.
Сталагмиты, сталагнаты и другие натечные образования
Какой ещё формы бывают натёчные образования в пещерах? В том месте, куда падает капля, сначала появляется пятнышко, затем бугорок из нерастворимых солей (в основном всё того же углекислого кальция). Бугорок растёт, превращается в каменный пенек — иногда заострённый, но чаще плоский или закругленный беспорядочным разбрызгиванием жесткой воды. Так образуется сталагмит . Обычно он крупнее, толще и крепче сталактита, потому что вода стекает по его стенкам и весь освободившийся карбонат идёт на строительство. И ещё потому, что сталактит рано или поздно обрывается под собственной тяжестью, а сталагмит — никогда.
Если движение воды не нарушено, сталактит срастается со сталагмитом. Образуется прочнейшая подземная колонна — сталагнат. Отныне ей не угрожает уже ничто, кроме землетрясений, поэтому сталагнаты могут разрастаться до гигантских размеров.
Стекая по наклонным сводам пещеры, жесткая вода оставляет за собой не пятнышки, а полоски карбоната кальция. Эти полоски растут в толщину и со временем превращаются в тонкие плоские паруса . Они бывают ровными и волнистыми, как края скатерти, могут покрыть всю стену до земли, а могут остаться в форме чебуреков, образовав «карниз» или «люстру», и дальше расти уже как обычные сталактиты. Всё зависит от движения прихотливой, своенравной, «ленивой» водяной капли, которая всегда выбирает себе путь самый лёгкий и самый выгодный. Обычно гребешки позванивают, если постучать по ним палочкой, поэтому обросшие гребешками стены называют ксилофонами или органами .
Самые интересные и необычные из карстовых натёков — геликтиты , или эксцентрики . Начиная расти как сталактиты, они странно и причудливо изгибаются. Иногда это бывают сталактиты второго порядка, они вырастают как ветви на стволе дерева. Почему же сталактиты начинают расти в стороны, словно друзы кристаллов, или даже закручиваются в спираль, превращаясь в геликтиты? Наука не даёт точного ответа. Механика и химизм роста геликтитов — явления пограничные между двумя формами: натёчной и кристаллической. Найдены геликтиты в пещерах «200 лет Симферополю», Нижний Баир.
Геликтиты образуются в местах, где воздух неподвижен; там переходит в твёрдое состояние всё тот же гидрокарбонат кальция, растворенный не в капающей со сводов воде, а во влаге воздуха.
Подземные водопады тоже оставляют после себя следы известняка. Он нарастает плотным природным слоем и останется украшением на десятки и сотни тысяч лет. Даже после того, как непутевая речка покинет верхние этажи пещеры, мы видим застывшие каменные водопады …
Капели и ручейки натекают в ванночки, по краям которых нарастает известняковый валик — гуровая плотина . В гуровых ванночках идёт своя жизнь: растут каменные «кувшинки» и «лотосы» с округлыми «бутонами» и лежащими в воде плоскими «листьями».
В некоторых ванночках созревает пещерный жемчуг . Это не драгоценный камень, но состав морских и пещерных жемчужин один и тот же. Принято считать, что упавшая в ванночку песчинка вращается водным потоком и постепенно обволакивается известняком (который в чистом виде прозрачен, как стекло). Но жемчужины образуются и в совсем тихих заводях…
Влажную, мягкую, бесформенную массу белого цвета, иногда с голубоватым оттенком, назвали лунным молоком . Это всё тот же углекислый кальций. Лунное молоко по-своему украшает пещеры, а высохшее, оно рассыпается при нажиме в тонкий порошок. Как образуется лунное молоко, истинная тайна карстовых пещер, — о том высказывают лишь маловразумительные предположения. Ничто в природе, кроме кальцита, не существует в таком состоянии. Лунное молоко бывает сухим и мокрым, жидким и плотным, вязким и текучим. В действительности это вещество ни твёрдое, ни жидкое, оно вообще непонятно какое… Ученые обходят эту тему, оставляя любителям экзотики чистое поле для размышлений и фантазии.
Арагонитовые кристаллы
Когда уходит вода, рост пещеры прекращается, но её внутреннее убранство продолжает обогащаться новыми украшениями. Влажность воздуха в глубоких каменных полостях приближается к 100%. Водяные пары насыщены ионами гидрокарбоната кальция, и на камнях (чаще вдоль трещин) вырастают кристаллы.
Причудливость, прихотливость фигур аэрозольной кристаллизации несравнима ни с какими натеками: созданные по законам микромира, они зависят от состава и концентрации ионов, от путей перемещения молекул воды, от правил построения кристаллических решеток со всеми их дополнениями и отклонениями. Арагонит — это твёрдая разновидность кальцита. Он образуется при достаточно низких температурах, чаще всего под землёй — в пещерах, рудных месторождениях, в холодных источниках.
В пещерах можно обнаружить мельчайшие кристаллы арагонита. Когда их много, они светятся в луче фонаря, словно небесные звёздочки. Иногда нарастают крупные остроугольные кристаллы, а рядом — мелкие, собранные в «веточки», в «пушинки», в «снежинки». Это могут быть остроиглые «ёжики», различных оттенков «процветшие» сталактиты, отдельные и собранные в соцветия «пещерные цветы» разной окраски и невообразимой формы.
Самые интересные и разнообразные подземные украшения вырастают в результате комбинированного действия жидкой воды и насыщенного ионами аэрозоля. Изящные антропоморфные статуэтки, зверушки, «волосатые Аго», «медузы» с бахромой «щупалец» по краям, «актинии»… Словом, готовь фотоаппарат, раскрывай блокнот, фантазируй! Но всё будет бедно, всё не то: мы простые смертные, а пещеры созданы её величеством Природой. Неравноценно.
Под карстом понимают геологический процесс и связанные с ним явления, развивающиеся в результате взаимодействия воды с растворимыми горными породами. К ним относятся зоны, в которых изменяются свойства горных пород, поверхностные и подземные карстовые формы, карстовые отложения.
В зонах изменений водно-физических и физико-механических свойств горных пород происходит дезинтеграция, брекчирование, кавернозность и разуплотнение пород. На поверхности растворимых горных пород образуются отрицательные коррозионные формы - ниши, карры, воронки, котловины, полья, рвы, карстовые лога, овраги, долины и каньоны. Ниши представляют собой углубления разной формы и генезиса на склонах карстовых массивов. Каррами называются микроформы в виде борозд, желобов, лунок на горизонтальных или вертикальных поверхностях горных пород. Замкнутые, расширяющиеся кверху углубления округлой, овальной или неправильной формы диаметром до 100 м образуют воронки, а диаметром более 100 м - котловины. Полья представляют собой замкнутые или полузамкнутые формы разных размеров (площадью до 500 км2), имеющие плоское дно и периодически подтапливаемые карстовыми водами. Карстовые лога, овраги, долины и каньоны отличаются одни от других крутизной склона и характером поглощения стока (от частичного до полного). Рвы - это вытянутые коррозионно-гравитационные углубления с крутыми бортами, обычно ориентированные параллельно бровке склона. При избирательном растворении изредка возникают положительные формы - останцы (башни, конусы и др.).
К подземным карстовым формам относятся отрицательные коррозионные, коррозионно-эрозионные или коррозионно-гравитационные формы, имеющие ширину или высоту у входа меньшую, чем длина или глубина (пещеры, колодцы, шахты). Пещеры представляют собой горизонтальные, наклонные или сложные (лабиринтовые) полости в карстующихся породах с сечением более 30 см. Вертикальные полости в карстующихся породах конусовидной, цилиндрической, щелевидной или другой сложной формы глубиной до 20 м называются колодцами; а глубиной более 20 м - шахтами.
Карстовые отложения - осадки разного генезиса, состава и размера - образуются в поверхностных и подземных карстовых формах (глина остаточная; обвальные накопления; водные механические отложения; мука карбонатная, брекчия, туф известковый, сталактиты, сталагмиты, сталагнаты, коры, пещерный жемчуг; костный материал, лед и др.).
Одним из основных условий развития карста является наличие в разрезе земной коры карбонатных, сульфатных или соляных пород. По их литологии выделяют четыре подгруппы: I - толщи однотипных карстующихся пород; II - толщи переслаивания разнотипных карстующихся пород; III - толщи переслаивания карстующихся и некарстующихся пород; IV - прослои карстующихся пород среди некарстующихся; семь литологических типов: карбонатный, сульфатный, соляной, карбонатно-сульфатный, терригенно-карбонатный, терригенно-сульфатный, карбонатно-терригенный; девять литологических видов: известняковый, доломитовый, меловой, гипсовый, каменной соли, известняково-гипсовый, терригенно-известняковый, терригенно-гипсовый, известняково-терригенный.
По характеру перекрывающих отложений различают типы карста: открытый (карстующиеся породы выходят на поверхность или покрыты осадочными несцементированными отложениями мощностью до 2 м), покрытый (карстующиеся породы покрыты осадочными несцементированными отложениями различного генезиса мощностью более 2 м), перекрытый (карстующиеся породы перекрыты осадочными сцементированными, магматическими или метаморфическими породами разноймощности), перекрыто-покрытый (карстующиеся породы перекрытыосадочными сцементированными, магматическими или метаморфическими породами и осадочными несцементированнымиотложениями разной мощности).
Отдельно выделяют проявления гидротермокарста - процессы растворения горных пород, образования изаполнения карстовых форм и флюидами. С гидротермокарстом, в основном вкарбонатных породах, связано образование многих месторождений - свинца, цинка, сурьмы, ртути, урана, золота, флюорита, барита, целестина, исландского шпата, бокситов и др.
Более 60% территории России подвержены развитию карстовых процессов в горных породах от архей-протерозойского до неогенового возраста. Наиболее развиты терригенно-карбонатный (40%), карбонатно-терригенный (24%) и карбонатный (14%) литологические типы карста.
Самую большую площадь (40,6%) занимают территории простого строения, где в разрезе присутствуют перекрывающие друг друга карстующиеся породы одной или двух систем, 24% территории имеет сложное (3–5 систем); 2% - очень сложное строение (более пяти систем).
Карстующиеся породы более развиты в Европейскойчасти России (72%), менее - в Азиатской (64%). Они присутствуют на 70% площади распространения многолетнемерзлых пород и на 33% площади, покрывавшейся четвертичным оледенением.
Пещеры. Одно из самых ярких проявлений карста - это пещеры. Они бывают горизонтальные и наклонные. Пещеры состоят из галерей, залов (гротов), меандров (извилистых галерей), узких проходов и лазов, органных труб (уходящих вверх от галереи обычно слепых колодцев), завалов (участков галереи с обрушившимся сводом). Крупные пещеры часто образуют лабиринты: плоские (без этажей или заложенные в одном пласте) или объемные (уходящие на большую глубину). В обводненных пещерах встречаются озера, ручьи, пещерные реки с водопадами и сифонами (места, где река уходит под свод полости). Есть пещеры, полностью заполненные водой.
В середине ХХ в. в России было известно около 350 небольших карстовых пещер,длиннейшими из которых считались в известняках - Воронцовская (Западный Кавказ, более 5 км), а вгипсах - Кунгурская (Приуралье, 4,5 км). Сведений о карстовых шахтах России не было. В результате активных спелеологическихисследований кнастоящему времени открыто более 4 тыс.природных полостей различных размеров и происхождения, из них141 относится к крупным пещерам длиной более километра и глубиной более 100 м. Самые протяженные пещеры России: в известняках - Ботовская (60,8 км, Иркутская область), в гипсах - Кулогорская-Троя (16,25 км, Архангельская область), в конгломератах - Большая Орешная (47,0 км, Красноярский край). Больше всего крупных пещер на Большом Кавказе (35), в Пинего-Кулойском (22) и Южно-Уральском районах (19).
Использование пещер в стране довольно многообразно. В промышленных целях они используются для организации водоснабжения; в медицинских - для лечения (например, бронхиальной астмы в подземных выработках калийного рудника в Пермском крае); в спортивных - для проведения различных спортивных мероприятий; в научных - для геологических, биологических, археологических и прочих исследований; в туризме в качестве экскурсионных объектов (Кунгурская, Капова, Воронцовская, Большая Азишская пещеры, Саблинские катакомбы).
Кунгурская ледяная пещера - одна из крупнейших пещер России. Ее протяженность составляет 5,7 км. Пещера находится на окраинегорода Кунгура (Пермский край) на правом берегу реки Сылва в основании склона Ледяной горы. Вход впещерурасположен в скальном обнажениинижнепермских гипсов, ангидритов и доломитов. Пещера представляет собой лабиринт, сформировавшийся вприсклоновойчасти долины реки Сылва. Средняямощность кровли 65,0 м. На основании проведенной Е. П.Дорофеевым теодолитной съемки составлен план пещеры, которая включает 48 гротов (самые крупные - грот Географов, около 50 тыс. м3, грот Великан, около 45 тыс. м3). Амплитуда пещеры составляет 32 м, площадь - 65,0 тыс. м2; объем - 206 тыс. м3. В пещере насчитывается 70 озер общей площадью 7,4 тыс. м2 (самое крупное подземное озеро - Дружбы Народов - площадью 1 460 м2). В разные сезоны года число и размеры озер меняются. Кунгурская пещера знаменита своими ледяными образованиями. При входе в нее развиты в основном конжеляционные льды, возникающие при замерзании воды (натечные, озерные, сегрегационные, льды-цементы и жильные). льды образуются вследствие воздухообмена между и подземными полостями или их отдельными участками. Это кристаллы (листовидные, лотковые, пирамидальные, прямоугольные, игольчатые) и сложные формы (ансамбли). Специальные наблюдения показали, что интенсивность сублимации составляет 0,2 мм/сут. (в слое воды). Эти льды имеют низкую минерализацию и чутко реагируют на загрязнение.
Капова пещера (Шульган-Таш) находится в Республике Башкортостан и входит в состав заповедника «Шульган-Таш». Это одна из крупнейших многоэтажных пещер Урала длиной 2 640 м, археологический памятник мирового значения с палеолитической живописью и стоянкой древних людей. Она сформирована в карстовом массиве на правом берегу Белой. Массив сложен известняками визейского яруса нижнего карбона. Вход в пещеру имеет вид арки размером 48х18 м. Пещера представляет собой систему галерей, коридоров и залов север-северо-западного и северо-восточного простирания, расположенных на трех уровнях. Наиболее значительные залы (Хаоса, Рисунков, Брильянтовый, Хрустальный) сформированы на среднем и верхнем ярусах. На нижнем - протекает река Шульган (средний расход воды 50 л/с), которая исчезает с поверхности в 2,5 км севернее пещеры. В сифонной части реки, у входа в пещеру, глубина достигает 30 м. Самым древним является средний этаж пещеры, где расположен современный вход в нее. Пещера украшена кальцитовыми натечными образованиями, зимой - ледяными сталактитами и сталагмитами.
В 1959 г. зоолог А. В. Рюмин обнаружил в пещере палеолитические рисунки древнего человека, что принесло ей мировую известность. К настоящему времени в пещере найдено более 50 разнотипных красочных изображений зверей (мамонта, носорога, бизона), антропоморфного существа, пятна краски и различные геометрические знаки в виде трапеций, прямоугольников и треугольников, выполненных охрой различных тонов. Размеры рисунков от 6 см до 1,06 м. Они размещены в четырех залах: в Купольном, Знаков и Хаоса на среднем ярусе и в зале Рисунков на верхнем ярусе. Возраст рисунков составляет не менее 13–14 тыс. лет. В культурном слое на среднем ярусе пещеры обнаружены острия, скребки, выемчатые орудия, пластинки с притупленным краем и некоторые другие орудия, сделанные из местного пещерного известняка и кальцита, а также из кремня и зелено-коричневой яшмы. С пещерой связано много легенд, преданий, поверий и сказок.
Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях:
Урал - пещерный край державы и Увельский район Челябинской области не исключение. Увельские карстовые пещеры - это уникальнейшая карстовая территория. Причем Увельский район не горный, а холмистый степной и лесостепной! Здесь порядка 60 пещер и гротов. Некоторые из них "слепые". Карстовые поля (несколько) и более сотни карстовых воронок.
Фото Карстовая воронка среди берез
Некоторые 4-ярусные глубиной до 27 метров. Из письма путешественника XVIII века: "Есть великая опасность попадания кареты или повозки в пещеру ибо она скрыта под снежными завалами и проходит в аккурат с почтовым трактом, который ведет из Троицка в Екатеринбург."
Увельские "степные" карстовые пещеры прячутся в подземелье. Тут много всего карстового: котловины, лога, овраги, поноры, воронки, а внизу - гроты, коридоры и пещеры. В общем вся эта территория насквозь дырявая.
Когда то много миллионов лет назад Урал был дном моря-океана. На дно осаждалась всякая взвесь, прежде всего кальциевая. За миллионы лет набралась толщина метров в сто. Потом море отступило, а его дно открылось и приподнялось. Это и есть Увельский известняк. Сначала он был плотным монолитом, а теперь изъеден вдоль и поперек всякими полостями. Он стал пористым. В нем много пустот, он насквозь дыряв. Тут и там проваливается воронками, логами и впадинами. Вода сделала этот камень известняк, вода его и точит.
Пещера Казачий стан самая крупная в районе, она имеет длину более 200 метров. Непод готовленному туристу ее действительно сложно заметить. Прямо посреди чистого поля, а то и в центре земляничной поляны земные недра вдруг разверзаются под ногами изумленных путников.
Еще недавно между двумя входами в подземный лабиринт был тоннель по которому можно было свободно пройти. Т.е. пещера - это две большие воронки, соедин
енные проходом между собой. К осени это все просыхало и можно было свободно ходить. Но в 2005 году вода не ушла и образовался ледник, который не тает даже летом. Такой вот феномен в пику глобальному потеплению. Ученые объяснения не дают. Толщина льда около метра на входе, а там глубже наверное до трех.
В нескольких километрах от Казачьего стана - Большой и Малый Жемеряк. Это место могло бы стать экспериментальной лабораторией для океанологов. Немного экстрима, спуск по веревке и вы на дне древнего моря. Многочисленные донные отложения, ракушки, раковины, морские обитатели возрастом сотни тысяч лет облепили стены. Окаменелости хорошо сохранились. И аналогов этому явлению трудно найти в России. Пещера время от времени затапливается водой под самый потолок. Пещеры Жемерякского лога известны с 18 века и были описаны еще в 1756 году. Здесь на протяжении века находили убежище раскольники. Остатки сруба сохранились до сих пор в виде отдельных бревен. Найден еще помост для прохода через яму в пещере. Он сколочен старинными гвоздями с квадратным сечением.
Фото В.И.Юрин с юными спелеологами.
Речку Сухарыш в Увельском районе так и называют "карстовая". В нижнем течении Сухарыша 22 пещеры и грота. Наиболее интересны 4 сквозные пещеры. Их открыл известный в Челябинске спелеоархеолог Владимир Юрин. Этот участок реки стали называть Долиной сквозных пещер. Владимир Иванович рассказывал, как шел по левому скальному берегу Сухарыша и увидел сплошные заросли. Перейди на правый берег, он увидел что-то вроде ниши. Пробившись сквозь густые заросли, он обнаружил дыру, которая впоследствии оказалась сквозной пещерой. Когда Юрин протиснулся метров на 6 в пещеру, он услышал непонятный гул. а ведь пещеры обычно молчаливы. Как оказалось, весь потолок был облеплен ковром из мух и комаров. Они прятались там от жары. При дальнейшем исследовании этой пещеры Юрин обнаружил человеческие кости и бусины. Это было захоронение женщины конца раннего железного века. Т.е. 2000 лет назад. Считается, что хоронили в пещерах только знатных людей, это было почетно. Погребальная камера находилась внутри скалы примерно в середине пещеры. Выше ее проход был завален камнями. Высота скалы метров 6 , длина пещеры 25 метров.
Фото Усть-Сухарыжская пещера.
Позднее здесь впервые в пещерах Увельского района нашли кости шерстистого носорога, бизона, дикой лошади. Это уже палеолит 15-20 тысяч лет назад.
На верхнем фото самая крупная карстовая воронка в области. Ее диаметр 54 метра. Глубина 14 метров. В борту скала высотой 7 метров под которой пять погребенных входов. Внутри вертикальный колодец, ведущий в жуткое подземелье. В.Юрин исследовал пещеру, длина ее после расчистки оказалась 110 метров. Причем щель была настолько узкой, что пришлось часов 5 ее долбить чтобы протиснуться. Пещера идет горизонтально, но есть вертикальные колодцы. Где-то есть гроты, где-то пришлось ползти. Воронка - это часть огромной системы. Это мощный карстовый участок от Ключей до Коелги, на юге до Подгорного. Большую часть года воронка сухая. Поток воды возникает весной.
3 фото Карстовая воронка и пещера в районе Подгорного (март 2018)
Мишка там полазил с Юриным. Можно сказать стал спелеологом.
В.Юрин разработал несколько экскурсионных маршрутов "Мир пещер лесостепи" по пещерам и объектам истории и культуры в основном на территории Увельского карстового участка. Турфирмы Челябинска и других городов области водят сюда экскурсии.
Увельский карстовый район уникален. Он привлекает спелеологов, археологов палеонтологов, зоологов и геологов. Здесь на небольшой территории имеем 3 тектонических разлома, различные виды известняка разного цвета органического происхождения очень богатых фауной. По границам этого карстового района залегают различные магматические породы. Зафиксированы почти все виды карста и практически все карстовые формы. Данный район вышел на 4 место в Челябинской области по количеству пещер, гротов и колодцев. Здесь расположены уникальные природные объекты: огромная карстовая воронка (Кайгородова), большие карстовые (пещерные) сухие лога, "долина сквозных пещер", подводная пещера. В.Юрин теоретически рассчитал подземную систему протяженностью 3-6 км.
На небольшой территории сосредоточено много археологических памятников. XVIII - нач. XX века.
Работа была представлена
на XXXIII городской научно-практической
конференции школьников "Сибирь",
секция "Краеведение и туризм",
город Новосибирск.
Особенности поиска карстовых пещер
МКОУ ДОД ДТД УМ «Юниор»;
МБОУ СОШ № 195, 5 класс “ Б ” ,
Октябрьский район г. Новосибирска
Научный руководитель: Ершов Михаил Сергеевич
ПДО ДТД УМ «Юниор»
Консультант: Ершова Елена Владимировна
ПДО ДТД УМ «Юниор»
Новосибирск 2014
Введение
Карстовые явления
Первые шаги при поиске пещер
Заключение
Введение
Сегодня на географических картах уже нет белых пятен;
неисследованными остались только недра Земли,
бездны моря да космическое пространство.
Мишель Сифр, французский ученый, спелеолог
Разнообразие карстующихся горных пород, условий их залегания, рельефа, климата, зон движения и состава вод, др. факторы приводят к образованию различных поверхностных и подземных карстовых форм. Карстовые пещеры – это подземные полости, сообщающиеся с земной поверхностью или замкнутые, которые образуются при выщелачивании растворимых горных пород. Они представляют собой естественные полости, шахты, колодцы, имеющие четкие границы и возникающие в покрывающих неводонасыщенных и водонасыщенных карстующихся породах.
Актуальность темы. Многие массивы карстующихся пород, спелеологически, не изучены, и поиск пещер сводится к их планомерному исследованию в благоприятное время года и раскопкам заваленных ходов известных карстовых полостей. Соответсвенно, одним из основных направлений в деятельности нашего клуба является поиск и исследование новых подземных полостей - карстовых пещер и шахт.
Из истории: еще в постановлении президиума Центрального совета по туризму и экскурсиям ВЦСПС, принятом в 1964 году, перед спелеотуристами была поставлена задача: «Разведывание и изучение пещер, с тем чтобы эти замечательные памятники природы стали достоянием широких масс трудящихся нашей страны».
Цель нашей работы заключалась в следующем: - составить план действий, необходимых для поиска карстовых пещер, определить наиболее удобное для поиска карстовых полостей время года и описать когда и почему лучше их выполнять.
Карстовые явления
В основу классификации подземных полостей положен генетический подход: группы полостей выделены по антропогенному признаку (искусственные и естественные), классы – по источнику энергии полостеобразующих процессов (эндо, экзо, антропогенному), подклассы – по характеру перемещения вещества. Типы – по основному процессу полостеобразования. Классификация включает только моногенетические (образованные одним ведущим процессом) полости. В природе имеются и полигенетические, которые относятся к смешенным типам (коррозионно-гравитационный, экскавационно-коррозионный, суффозионно-коррозионно-абразионный и др.). Карстовые полости – всего лишь один из 11 подклассов естественных полостей, но они всё же выделяются: к ним относятся все самые крупные полости мира, наиболее красивые по натечному убранству залы, самые богатые археологическими и прочими находками пещеры.… По количеству их на 1–4 порядка больше, чем остальных. Так что карстовые полости заслуживают отдельного рассмотрения.
Карст-процесс растворения (выщелачивания) трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются отрицательные формы рельефа на земной поверхности и различные полости, каналы и пещеры на глубине. Впервые такие процессы были детально изучены на побережье Адриатического моря, на плато Карст близ Триеста, откуда и получили своё название. Наибольшее разнообразие карстовых форм наблюдается в открытом типе карста (горные районы известнякового плато Крыма, Кавказа, Карпат, Альп и др.). В этих районах развитию карста способствует открытая поверхность растворимых пород и частые ливни. Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты нерастворимыми или слаборастворимыми породами: формы поверхностного выщелачивания здесь отсутствуют, процесс протекает на глубине. На контакте с закарстованными породами происходит перемещение материала покрывающих пород в ниже расположенные карстовые полости, в результате чего образуются блюдцеобразные и воронкообразные формы.
Существует два основных противоположных процесса: с одной стороны, разрушение карстующихся пород химическим и отчасти механическим воздействием подземных и поверхностных внерусловых вод, дающее разнообразные карстовые формы; с другой стороны, отложение продуктов разрушения. Связующим звеном между ними является перенос растворённых и влекомых карстовыми водами веществ.
К поверхностным карстовым формам относятся: карры (шрамы), карстовые желоба и рвы (более глубокие, с крутыми бортами), богазы, карстовые воронки, блюдца и западины (нечётко выраженные мелкие воронки), котловины (на дне которых могут развиваться воронки), суходолы, полья – наиболее крупные карстовые формы. Переходными от поверхностных форм к пещерам типа гротов являются навесы и ниши; естественные мосты и арки возникают чаще всего при обрушении потолка пещерных тоннелей, ниш.
К подземным карстовым формам относят колодцы и шахты, пропасти, пещеры.
Особенности образования карстовых пещер
Большинство карстовых пещер образуется при ведущей роли выщелачивания, часто при совместном действии растворения и размыва горной породы.
Когда карстовый массив пересекает крупная река, образуется несколько гидродинамических зон (рис. 1.1). Вода, стекающая по продуктам выветривания карстующихся пород, образует зону поверхностного движения (І), или зону аэрации, где осуществляется главным образом нисходящее движение инфильтрационных (проникание) и инфлюационных (втекание) вод, с которыми связано формирование поверхностных карстовых форм. Многочисленные трещины и вертикальные карстовые полости отводят воду вглубь карстового массива, где выделяются несколько зон движения карстовых вод.
Рисунок 1.1 – Гидродинамические зоны в карстовом массиве
При высоком стоянии их уровня происходит горизонтальное движение воды, при низком – вертикальное, в соответствии, с чем осуществляется направленное вымывание карстующихся пород. Вначале вода движется вниз примерно по вертикали. Это зона вертикального нисходящего движения карстовых вод (ІІ), её мощность колеблется от 30–100 м на равнине до 100–200 – 2000 м в горах. Ниже, на уровне днищ речных долин, вертикальное нисходящее движение сменяется почти горизонтальным. Это зона горизонтального движения карстовых вод, для которой характерна постоянная обводнённость и наличие слабого уклона водного зеркала к реке (ІV). После весеннего снеготаяния и сильных ливней уровень воды здесь может повышаться на 5–100, в горных районах на 100–200 м. Поэтому выделяется промежуточная зона, лишь периодически насыщенная водой, где в разные сезоны происходит вертикальное или горизонтальное движение карстовых вод. Для всех этих трёх зон характерен свободный контакт воды с воздухом, содержащим до 0, 05–0, 5% углекислоты, поступающей с поверхности, за счёт биохимических процессов, происходящих в почвенном слое, а также формирующейся под землёй при окислении органических веществ и различных минералов (преимущественно пирита). С последними двумя зонами связаны горизонтальные каналы пещер и нисходящие карстовые источники, располагающиеся либо образующиеся несколько этажей, на равнинах часто соответствующих уровням речных террас. Ниже выделяют зону сифонного движения, где вода движется по полностью заполненным водой каналам различной ширины (V). Особенно велики эти каналы в приречной зоне, что даёт основание выделять подзону поддолинной циркуляции. Ниже располагается зона глубинного движения (VІ). Скорость воды здесь невелика (менее 100 м/сут), и она находится под напором. С зоной сифонного движения связаны восходящие карстовые источники, часто имеющие огромный расход.
В зависимости от местных условий – мощности карстующегося массива, однородности карстующихся пород, наличия или отсутствия некарстующихся пластов, движений земной коры, расчленённости массива транзитными магистральными реками, элементов залегания карстующихся пород, геоморфологических, климатических и ряда других – наблюдается различное распределение гидродинамических зон карстовых вод.
Итак, при формировании карстовых полостей происходит взаимное наложение коррозионного, эрозионного и гравитационного процессов в пространстве (в пределах разных гидродинамических зон) и во времени (на разных стадиях развития карста и в различные сезоны).
Самостоятельные исследования спелеотуристов
В любом из карстовых районов страны спелеотуристу обычно приходится решать одну или несколько спортивно-исследовательских задач. В их числе - поиск карстовых полостей, топографическая съемка их, геологические, гидрогеологические и метеорологические наблюдения, подробное описание и фотографирование. Рассмотрим подробно одну из них - поиск карстовых полостей.
Первые шаги при поиске пещер
Как известно прямых поисковых методов для установления пещер с поверхности нет (Дублянский В.Н.). И здесь надо внимательно оценивать косвенные признаки. Такие как: наличие сухостоя в районе нахождение предполагаемого входа в пещеру, «куржево», покрытые пышным мхом камни у входа, выносы временных водотоков, скопления крупных валунов в привходовой части, вытекание воды из под скалы/склона/камня(«Грифон») и так далее; а также ряд геологических признаков, таких как: зоны сгущения трещиноватости, пересечения крупных и не только разломов, контакты карстующихся и некарстующихся пород.
Опыт описанных в литературе поисковых экспедиций показывает, что целесообразная численность отдельно работающего отряда не должна превышать 6 человек при проведении маршрутных выходов группами по 2-3 человека. Выезду в экспедицию предшествует знакомство с литературой, картами, аэрофотоснимками будущего района поиска с целью выяснения его геологических особенностей, наиболее вероятных мест расположения пещер и путей подхода к исследуемому району.
В первую очередь необходимо перенести границы распространения карстующихся пород с геологической карты на топографическую.
Наличие зон тектонических нарушений в карбонатных породах способствует развитию глубинного карста. Геоморфологическим поисковым признаком пещер является наличие замкнутых понижений земной поверхности: воронок, котловин, провалов, а также исчезновение ручьев и рек. Известняки, залегающие среди песков, глин, глинистых сланцев и других некарстующихся пород, часто образуют положительные формы рельефа в виде холмов и гряд.
При отсутствии геологической и топографической карты в процессе поиска пещер составляется схема, на которую наносятся массивы карстующихся пород, ручьи, источники и другие объекты. Следует обратить внимание на топонимику района с такими географическими названиями, как например Карсты, Белый Камень, Воронки, Провал, Известковый, Белая, Пещерный, Сухая.
Тактика поиска карстовых полостей зависит от геологических, геоморфологических, гидрогеологических и климатических особенностей района.
В горных районах карстующиеся породы обнажаются в склонах глубоко врезанных речных долин. Именно здесь и следует искать вход в карстовую полость. На водораздельных пространствах вход в пещеру может находиться на дне или склоне крутой воронки, а также в местах поглощения постоянного или периодического стока в речных долинах и балках.
В районах развития вулканического карста пещеры обнаруживаются по движению воздуха. Обычно температура воздуха пещер стабильна, она равна приблизительно среднегодовой температуре района. Из-за разницы температур наружного и пещерного воздуха возникает движение воздушных масс. Зимой тёплый пещерный воздух по трещинам устремляется на поверхность, а в пещеру попадает наружный холодный. Летом направление движения сменяется на противоположное. Об указанном движение воздуха свидетельствуют поднимающийся над землёй пар, кристаллы инея в небольших гротах и трещинах, проталины в снегу зимой и вырывающиеся из трещин в породе струи холодного воздуха летом.
При организации поиска пещер на скальных обрывах необходимо осмотреть их с помощью бинокля. При поиске карстовых полостей на плато и пологих склонах прокладывается несколько маршрутов, что позволяет разделить район работ на участки.
Цепи воронок указывают на наличие тектонических трещин, по которым возможно развитие карстовых полостей. Вблизи входов в колодцы и шахты часто можно видеть старые сухие деревья. У входов в пещеры встречается более свежая трава, деревья с пышной кроной. Периодически обводняемые пещеры обнаруживают по отложениям известкового туфа или густому мху. Следует принимать во внимание то, что летучие мыши и птицы часто селятся в пещерах, расширениях вертикальных шахт. Входные части пещер иногда начинаются узкими лазами барсуков. Некоторые пещеры служат медведям берлогами, к ним протоптаны тропы.
Методика поиска карстовых пещер
Наш отряд состоял из 10 человек, поисковая группа - 5 человек.
1. Для начала мы выбирали район, исходя из наличия следующих видов информации (Схема карстово-спелеологического районирования, Приложение А):
Топографической - наличие на топооснове того или иного района карстовых форм рельефа: котловин, скоплений воронок, исчезающих рек и ручьев, сухих логов, родников, относительные превышения этих объектов, наконец - просто обозначенных на карте пещер. При этом отсутствие на топооснове каких-либо форм вовсе не означает, что их нет, так как на картах последних десятилетий есть тенденция к упрощению рельефа и сглаживанию объектов, резко выпадающих из общей картины.
Геологической - наличие по материалам геологических карт в этом районе карстующихся пород, геологических контактов с некарстующимися породами, по которым может происходить поглощение поверхностных водотоков, наличие тектонических нарушений, по которым могла развиваться пещера (при этом следует помнить о несоразмеримости масштабов нарушений, по которым развились пещеры, с масштабами указанных даже на самых крупных и подробных геологических картах разломов).
На самом деле нас интересовал лишь сам факт наличия или отсутствия карстующихся пород, при этом необходимо было помнить, что карты составляли люди, которым свойственно при проведении геологических границ как делать обобщения, так и ошибаться. Так как в пользу выбора района может также говорить наличие уже известных пещер или их скоплений - мы, учитывая данные «Базы знаний спелеологии», сайт http://www.krasspeleo.ru , выбрали Восточно-Саянскую область, Манский прогиб.
2. Выбрав район, сузили круг поиска, и выбрали карстово-спелеологический участок Баджейский, на котором сконцентрировали усилия по поиску. Начали наблюдения.
3. В первую очередь требовалось прослеживать динамику тяги воздуха: из-за разности температур в пещере и на поверхности чаще всего возникают движения воздуха. В теплое время года при приближении к месту расположения входа в пещеру наблюдались зоны резкого похолодания и сильный ток холодного воздуха из пещер. По величине такой зоны и силе воздушного потока можно было судить о размерах полости. Нередко вблизи входного отверстия и даже на некотором расстоянии от входа в полость летом сохраняется отрицательная температура, о чем свидетельствует наличие льда, но в нашем случае такого не наблюдалось. Очень часто летом и зимой в районе пещерного входа можно наблюдать легкую дымку (туман), мы наблюдали это явление в зимнее время. Также, в зимнее время, наблюдаемые воздушные потоки подземных полостей имели температуру, которая намного выше температуры наружного воздуха, поэтому о наличии входа в пещеру зимой можно было судить по расположенным рядом кустарникам, отличающаяся обилием инея.
Необходимо помнить, что из-за узкости входного отверстия тяга может быть минимальна, либо ее не быть вообще, в нашем случае входные отверстия пещер были достаточно велики.
При наблюдениях в межсезонье, когда температура на поверхности была близка к температуре в пещере, тяги практически не было, она была очень слабой и менялась по несколько раз на дню. Такие резкие изменения направления тяги в межсезонье, говорили в пользу того, что это тяга именно из системы, а не просто циркуляция вследствие затягивания воздуха где-то по щелям ниже по склону, в этом случае она бы не менялась столь резко, из-за того, что на солнце набежала тучка и температура упала на пол-градуса.
«...я лично предпочитаю доверять тяге (причем - тяге ЗИМНЕЙ, так как летняя может быть вызвана стеканием холодного воздуха из переохлажденной за зиму в результате циркуляции системки с двумя, или несколькими входами), как наиболее наглядному признаку, надо только научиться отличать собственно тягу из системы от обычной циркуляции воздуха, вызванной разницей атмосферного давления в разных точках, возможно, проводить замеры температуры, чтобы убедиться, что она достаточно теплая, и наблюдения за образованием инея (куржака) в морозы, чтобы убедиться в ее влажности. » (Поиск пещер. С.Величко)
4. Так как карстующиеся породы часто обнажаются в склонах глубоко врезанных речных долин, в бортах логов, выходящих к реке и прерывающих линию береговых обрывов, пробовали проводить наблюдения за водотоками, изменениями в работе поноров-воклюзов (По́но́р, рисунок 2.1). В ходе наблюдений новых пещер обнаружено не было, вода уходила либо в землю, либо сливалась с более крупными ручьями и мелкими речками.
Для обводненных пещер входное отверстие обычно является местом непосредственного ухода водного потока под землю или появления его на поверхности. Ручьи и мелкие реки, протекающие в логах, как показывает большое число наблюдений, многократно меняют направление течения, переходя от одной стены лога к другой, уходя глубоко под стену обнажения и покидают прежнее русло, смещаясь в сторону на 10-50 м. И наблюдая русло ручья, проходящего в центре лога, требуется учитывать, что в прошлом ручей мог протекать у бортов и образовывать подземные ходы в основании обнажений.
Осенне-весенний период отличается половодьем и частыми паводками (усиленным весенним таянием снега, ледников или обилием дождей). Уровень воды в ручьях и реках поднимается, открываются пересыхающие водотоки. В пещере Ледяная наблюдался усиленный капеж в весеннее время, вызванный таянием снега.
Сезонное отсутствие снега и летней растительности (трава) облегчает наблюдение за понорами, воклюзами.
Летом о карстовом характере водотоков и наличии подземного русла свидетельствует низкая, даже в самое жаркое время, температура воды в ручьях, вытекающих из-под обнажений. При осмотре карстовых воронок особое внимание уделяется воронкам, на бортах которых явно заметны следы водно-грязевых потоков. Это свидетельствует о том, что воронка служила поглощающим понором, через который можно проникнуть в подземную полость.
4.1. Карстовые полости могут располагаться в местах, лишенных питания дождевыми и снеговыми водами, например на водоразделах или в верхней части склонов (эпикарстовая зона, рисунок 2.2). Найти такую полость можно только по проталинам зимой или случайно натолкнувшись на вход в нее летом в траве. В нашем случае эпикарстовая зона не исследовалась.
«Пусть имеется площадка 50 на 20 м (1000 м2). На ее поверхности, разбитой густой сетью пересекающихся тектонических трещин, расширенных выветриванием, образовалось карровое поле. Прошел ливневый дождь средней интенсивности, давший за один час 20 мм осадков. Вода в объеме 20 м3 (1000 м2 на 0,02 м) полностью поглотилась в пределах площадки. Но как она распределилась? Сперва вода заполнила 20 трещин (по 1 м3 в каждой), затем стеклась в 10 (по 2 м3), затем сосредоточилась в одной (20 м3). Именно здесь, не на поверхности, а под ней, зарождаются полости, которые можно назвать плювиально-коррозионными (лат. pluvialis дождевой). Постепенно они растут, чему способствуют также талые снеговые воды и конденсация влаги. Затем, при провале свода, на поверхности появляется "готовая" карстовая шахта.» (Занимательная спелеология. В.Н.Дублянский)
Важным поисковым признаком во многих случаях служило обнаружение зон «шелопняка» (глыбового карста), тектонических трещин, полей карстовых воронок, приуроченных к бортам логов и береговым обнажениям. Цепи карстовых воронок на поверхности свидетельствуют, как правило, о вероятном существовании крупной подземной полости, которой соответствуют эти поверхностные карстовые формы.
Рисунок 2.2 - Развитие трещин в эпикарстовой зоне (А) и модель развития плювиально-коррозионной полости в ней (Б) (по Р.Вильямсу, 1985,и А.Климчуку, 1995).
5. Огромную помощь при поиске пещер могут оказать местные жители, хорошо знающие местность. Особенно ценным оказываются сведения охотников, лесников, работников рыбоохраны, прекрасно осведомленных о наиболее крупных обнажениях, исчезающих реках и ручьях, больших пещерах.
Заключение
По результатам нашей исследовательской работы можно сделать следующие выводы:
1. Наблюдение за выбранным массивом необходимо производить несколько раз за год, (так как разные признаки карстовых полостей проявляют себя сильнее в определенных погодных и температурных условиях).
2. По тяге воздуха, проявляющийся за счет разницы температур на поверхности и в пещере можно судить о наличие в данном районе карстовой полости (куржево, иней, туман, изменение температуры окружающего воздуха в районе входа в пещеру).
3. Во время осенних паводков можно определить местоположение водотоков (Куда «уходит» вода?).
Список использованной литературы
Методика поиска пещер (опыт работы ленинградских спелеологов). Коврижных Е.В. - [Электронный документ]. - URL: .
Поиск пещер, статья, Величко Сергей. - [Электронный документ]. - URL: .
Дублянский В.Н., Илюхин В.В. ПУТЕШЕСТВИЕ ПОД ЗЕМЛЕЙ. Москва, 1968г. 1-е издание. - [Текстовый документ]. - 80 листов.
Дублянский В.Н.. Занимательная спелеология. научно-популярная книга, Урал LTD 2000 . - [Текстовый документ]. - 205 листов.
Геология. Карстовые породы. - [Электронный документ]. - URL: .
Приложение А - Схема карстово-спелеологического районирования
Схема карстово-спелеологического районирования: 1 - границы областей (I - Горного Алтая, II - Салаирского кряжа, III - Кузнецкой впадины, IV - Томь-Колыванской зоны, V - Кузнецкого Алатау и Горной Шории, VI - Западного Саяна, VII - Тувинской впадины, VIII - Восточной Тувы и Сангилена, IX - Минусинских впадин, X - Восточного Саяна); 2 - границы районов (1 - Чарышского синклинория, 2 - Ануйского синклонория, 3 - Катунского антиклинория, 4 - Чуйского синклинория, 5 - Кадринского антиклинория, 6 - Телецко-Чулышмакской складчато-блоковой зоны, 7 - Западно-Салаирской зоны, 8 - Восточно-Салаирской зоны, 9 - Кийской зоны, 10 - Июсского прогиба, 11 - Батеневского срединного массива, 12 - Верхнетомской зоны, 13 - Мрасского срединного массива, 14 - Обручевского антиклинория, 15 - Сангиленского поднятия, 16 - Северо-Минусинской впадины, 17 - Приенисейской зоны, 18 - Манского прогиба, 19 - Дербинского антиклинория, 20 - Сисимского синклинория, 21 - Казыр-Кизирского синклинория; 3 - спелеоучастки; 4 - одиночные пещеры
Приложение Б - Список используемых терминов
Карстовые пещеры – это подземные полости, сообщающиеся с земной поверхностью или замкнутые, которые образуются при выщелачивании растворимых горных пород. Они представляют собой естественные полости, шахты, колодцы, имеющие четкие границы и возникающие в покрывающих неводонасыщенных и водонасыщенных карстующихся породах.
Воклюз - карстовый источник, так называемый сифон-источник, обладающий большим дебитом и непрекращающимся стоком в периоды маловодья.
По́но́р - отверстие в горной породе, поглощающее постоянный или временный водоток, а также карстовая воронка с таким отверстием.
Полье - карстовая впадина больших размеров (~ 1-10 км), с плоским дном, как правило замкнутая, часто с пересыхающими водотоками и озёрами с внутренним стоком воды через поноры.
Эпикарст - верхняя выветрелая и закарстован на я зона экспонированных на поверхность карбонатных пород, отличающаяся от нижележащей зоны более высокой и равномерно распределенной пористостью и проницаемостью, удерживающая некоторые динамические запасы вод и регулирующая сток в нижележащей зоне.
Карбонатные породы - горные породы, сложенные в основнов Карбонатами природными. К этой группе могут быть отнесены все горные породы, состоящие из кальцита, арагонита, доломита, магнезита, сидерита, анкерита, родохрозита, витерита и др.
Московский Государственный Институт Стали и Сплавов
Выксунский Филиал
(Технологический университет)
Реферат по предмету
кристаллофизика
На тему: «Образование пещер и карстов»
Студент: Пичугин А.А..
Группы:МО-07 (МЧМ)
Преподаватель:Лопатин Д.В.
Москва 2008
I. Общие сведения о пещерах и карстов
II. Гипотеза о происхождении карстовых районов
III. Условия образования пещер
IV. Типы пещер:
1. Карстовые пещеры
2. Тектонические пещеры
3. Эрозионные пещеры
4. Ледниковые пещеры
5. Лавовая пещера
V. Пещеры на территории Прибайкалья
VI. Пещера Кызылъяровская им. Г.А. Максимовича.
Общие сведения о пещерах и карстов
Карст (от нем. Karst, по названию известнякового альпийского плато Крас в Словении), - 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 (гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью).
Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия: а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам; б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность; в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод.
По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова (например, Горный Крым), и «покрытый» или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.
Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами - неглубокие (до 20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты или провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры.
КАРСТ, известняковые плато - комплекс неровностей, выпуклых выходов горных пород, впадин, пещер, исчезнувших потоков и подземных стоков. Возникает в растворимых водой и выветриваемых горных породах. Процесс типичен для известняка, а также для тех мест, где вымываются горные породы. Много рек находится под землей, там же существует много пещер и крупных каверн. Самые крупные пещеры могут разрушиться и образовать ущелье или теснину. Постепенно весь известняк может быть вымыт. Явление названо по названию плато «Карст» в бывшей Югославии. Характерные карстовые системы широко представлены в Крымских горах и на Урале.
Карст можно наблюдать в Западных Альпах, в Аппалачах (США) и на юге Китая потому, что пласты известняковых пород, сначала состоявшие из слоя кальцита (углекислого кальция), толщиной до 200 м, который был частично размыт водой. Углекислый газ из атмосферы растворялся в дожде и способствовал образованию слабой угольной кислоты, которая в свою очередь способствовала размыванию гор ных пород, особенно вдоль линий кливажа и пластов, увеличивая их до образования карстовых пещер, долин, возникших вследствие обрушения стенок пещер, которые при дальнейшем развитии процесса могут превратиться в ущелья, и, наконец, остаются характерные для карстового ландшафта останцы известняка, не подвергшегося эрозии.
Пещера - естественная полость в верхней толще земной коры, сообщающаяся с поверхностью земли одним или несколькими выходными отверстиями, проходимыми для человека. Наиболее крупные пещеры - сложные системы проходов и залов, нередко суммарной протяженностью до нескольких десятков километров. Пещеры - объект изучения спелеологии.
Можно разделить пещеры по их происхождению на пять групп. Это тектонические пещеры, эрозионные пещеры, ледовые пещеры, вулканические пещеры, и, наконец, самая большая группа, карстовые пещеры. Пещеры, в привходовой части, при подходящих морфологии (горизонтальный просторный вход) и расположении (близко к воде) использовались древними людьми в качестве удобных жилищ.
ГИПОТЕЗА О ПРОИСХОЖДЕНИИ КАРСТОВЫХ РАЙОНОВ
А именно, есть гипотеза, что:
В древние времена 300-400 млн лет назад в морской воде происходил процесс разрастания и отмирания живых организмов, интенсивно использующих для строительства своих оболочек кальций. Вода при этом представляла собой насыщенный раствор углекислого кальция. Отмершие оболочки опускались на дно и накапливались вместе с отложениями, выпадающими в осадок из раствора в результате климатических изменений;
За млн лет на дне пластами накапливалась известняковая масса;
Под давлением известняковый осадок менял структуру, превращаясь в лежащий горизонтальными пластами камень;
В момент подвижек земной коры море отходило, и бывшее дно становилось сушей;
Были возможны два сценария развития событий: 1) пласты оставались почти горизонтальными и неторнутыми (как под Москвой); 2) дно выпячивалось образуя горы, при этом целостность известняковых пластов нарушалась, в них образовывались многочисленные поперечные трещины и разломы. Так образовывался будущий карстовый район.
Эта гипотеза подтверждается находками остатков древних раковин и других бывших живых организмов в толще известняков. Как бы то ни было, очевидно, что пещеры и породы, где они образуются, тесно связаны с древней жизнью на Земле.
УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕЩЕР
Есть три основных условия образования карстовых пещер:
1. Наличие карстующихся пород.
2. Наличие процессов горообразования, подвижек земной коры в зоне распространения карстующихся пород, в результате - наличие трещин в толще массива.
3. Наличие агрессивных циркулирующих вод.
Без любого из этих условий образование пещер происходить не будет. Однако, на эти необходимые условия могут накладываться локальные особенности климата, строения рельефа, наличия других пород. Все это приводит к появлению пещер различного вида. Даже в одной пещере встречаются различные "составные" элементы, которые образуются по разному. Основные морфологические элементы карстовых пещер и их происхождение.
Морфологические элементы карстовых пещер:
Вертикальные пропасти, щахты и колодцы,
Горизонтально-наклонные пещеры, и меандры,
Лабиринты.
Эти элементы возникают в зависимости от вида нарушений в толще карстующегося массива.
Виды нарушений:
Разломы и сбросы, трещины:
Напластования,
На границе карстующейся и некарстующейся породы,
Тектонические (как правило, поперечные),
Так называемые трещины бокового отпора.
Схема образование вертикальных элементов пещер (колодцев, шахт, пропастей): Выщелачивание.
Колодцы образуются на пересечении тектонических трещин - в самом мехинически слабом месте массива. Туда поглощается вода атмосферных осадков. И медленно растворяет известняк; за миллионы лет вода расширяет трещины, превращая их в колодцы. Это зона вертикальной циркуляции подземных вод
Нивальные колодцы (с поверхности массива):
Зимой трещины забиваются снегом, затем он медленно тает, это - агрессивная вода, она интенсивно размывает и расширяет трещины, образуя колодцы с поверхности земли.
Образование горизонтально-наклонных ходов:
Вода, проникнув сквозь пласт (слой) карстующейся породы доходит до трещины напластования и начинает распространяться по ней вдоль плоскости "падения" пластов. Происходит процесс выщалачивания, образуется субгоризонтальный ход. Потом вода дойдет до очередного пересечения тектонических трещин и снова будет образовываться вертикальный колодец или уступ. Наконец, вода дойдет до границы карстующейся и некарстующейся пород и далее распространяться только вдоль этой границы. Обычно здесь уже течет подземная река, там есть сифоны. Это зона горизонтальной циркуляции подземных вод.
Образование залов.
Залы встречаются в зонах разломов - больших механических нарушениях массива. Залы - результат чередующихся процессов горообразования, выщелачивания, снова горообразования (землетрясения, обвалы).
Бывает, включаются дополнительны механизмы:
Механический вынос обломков породы потоками воды,
Действие напорных термальных вод (Новоафонская пещера).
