Теория карстовых процессов
Скорость движения подземных вод мала, поэтому они воздействуют на рельеф большей частью не механически, а путем растворения горных пород. Растворяются известняки, каменная соль, гипс и некоторые другие породы. Растворяя породу, вода образует полости, пещеры, провалы и т. д. Весь этот комплекс процессов и образующихся в результате их наземных и подземных форм рельефа носит название карст – по названию плоскогорья Карст, или Крас (Kras), на северо-западе Балканского полуострова.[1]
Карстовые явления распространены чрезвычайно широко. По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для развития. Вместе с тем карст существенно влияет на ландшафтные особенности территории, ее рельеф, сток, подземные воды, реки и озера, почвенно-растительный покров, хозяйственную деятельность населения.
Дренирующая способность карста усиливает недостаток влаги в засушливых областях и, наоборот, создает более благоприятные условия для развития ландшафтов в областях, избыточно увлажненных. Карст ведет к деградации вечной мерзлоты, также заметно улучшая природные особенности территории.
Существующие многочисленные определения карста отражают три подхода к этому сложному природному феномену.
Географы и геоморфологи рассматривают карст как геоморфологическое явление, обращая особое внимание на изучение карстовых форм; геологи видят в нём полигенетический процесс; гидрогеологи и инженеры-геологи понимают карст как единство или совокупность процесса и явления.
Проблемами изучения карста и его распространением интересуются геологи, гидрогеологи, геоморфологи, гидрологи, физико-географы, ландшафтоведы, инженеры-проектировщики и строители, многие специалисты других областей знания.
Не все природные полости являются карстовыми. К ним, например, не относятся:
а) Раскрытые тектонические трещины;
б) Пустоты в лавовых потоках;
в) Полости в гидротермальных и пегматитовых жилах.
Карстующимися породами являются:
· известняки (порода, целиком состоящая из минерала кальцита);
Как правило, органогенного происхождения, образуются в океанах на значительных глубинах, представляют собой известковые останки морской флоры и фауны.
· мергели (известняк с глинистой составляющей более 5%);
· меловые породы (разновидность известняка из останков планктонных водорослей);
· доломиты, доломитизированные известняки (известняк с примесью минерала доломита СаMg[CO3]2);
· гипсы (порода, целиком состоящая из минерала того же названия – гипс СаSO4*2H2O);
· ангидриты (как порода состоят из минерала ангидрита (безводного гипса) CaSO4 );
· соленосные толщи;
· конгломераты;
Окатанная галька любого состава, сцементированная известковым цементом с примесью песка. Растворяется известь, а галька выносится механически.
· брекчии;
Отличается от конгломерата неокатанностью сцементированных обломков.
· песчаники (сцементированный известковым цементом песок различного состава;
· вулканические туфы (также содержат известковую составляющую, которая может легко растворяться).
В трудах Ф.П. Саваренского и Д.С. Соколова показаны условия развития карста.[2]
С некоторыми уточнениями это:
во-первых, наличие растворимой в природных водах горной породы, как правило (исключением являются случаи поверхностного контактного выщелачивания) водопроницаемой вследствие трещиноватости или пористости;
во-вторых, наличие растворителя, т.е. воды, агрессивной по отношению к горной породе;
в-третьих, наличие условий, обеспечивающих водообмен, – отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя.
Если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой, второе – с климатом и почвенно-растительным покровом, третье – с геоморфологическими и гидрологическими условиями помимо геологической структуры и гидрогеологических особенностей.
Разрушение горных пород связано со следующими факторами:
· Эрозия – механическое разрушение горных пород водными потоками.
· Коррозия – химическое растворение горных пород водой (в том числе – биологическая коррозия – растворение горной породы органическими кислотами и другими продуктами жизнедеятельности).
· Нивация – разрушение горных пород снежным покровом.
· Гляциальные процессы – разрушение ледниками.
· Суффозия – выщелачивание растворимых солей почвы и вмывание в глубину тончайших нерастворимых частиц горных пород токами воды.
· Гравитационные процессы (обвалы и проч.).
К поверхностным карстовым формам относятся карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья, останцы.
Среди карров в генетическом аспекте следует различать: