Карстовые процессы

Реферат на тему: Карстовые процессы

Содержание

• Введение
• Карстовые формы рельефа
• Библиография

Введение

Карстовые процессы развиваются  в растворимых природными поверхностными и подземными  водами  горных  породах:  известняках,  доломитах,  гипсах,  ангидритах, каменной  и  калийной  солях.  Основой  процесса  является  процесс  химического растворения  пород  и  процесс  выщелачивания,  т.е.  растворения  и  вынос  какой-то  части горных  пород.  Различные  по  своему  составу  воды  растворяют  породы  по  разному. Особенно  агрессивны  по  отношению  к  карбонатным  породам  воды,  насыщенные углекислотой, а гипс сильнее растворяется солоноватыми водами.

Под  карстом  понимают  не  только  процесс,  но  и  его  результат,  т.е.  образование специфических  форм  растворения.  Сам  термин    карст  происходит  от  названия известкового  плато  в  Словенских  Альпах,  где  карстовые  формы  рельефа  выражены  наиболее  ярко.  Карст  развивается  везде,  где  есть  выходы  на  поверхность  карбонатных пород:  в  Горном  Крыму,  на  побережье  Адриатического  моря,  на  Кавказе,  Урале,  в Средней Азии  и  еще  во многих местах  земного шара. Если  карстовые формы  видны  на поверхности,  то  говорят  об  открытом  карсте,  а  если  они  перекрыты  толщей  каких-то других  отложений,  то –  о  закрытом  карсте.  Последний  чаще  развитит  в  равнинных платформенных районах,  тогда  как первый – в горных.

Карстовые формы

На  поверхности  карстовые  формы  представлены  каррами,  желобами  и  рвами, понорами,  воронками  разных  типов,  западинами,  котловинами,  слепыми  долинами.

Карры -  это  разнообразные  неглубокие  выемки,  образованные,  в  основном, выщелачиванием  известняков  поверхностными  атмосферными  водами. Н.А.Гвоздецким, одним из знатоков карста, были выделены карры следующих типов: лунковые, трубчатые, бороздчатые, желобковые, трещинные и ряд других. Все эти формы имеют глубину 5-20 – 5-0  см,  редко  размах  рельефа  достигает 1-2  м.  Наиболее  типичны  желобковые  карры, представленные  параллельными  желобками,  разделенные  острыми  грядами.  Рельеф  с желобковыми  каррами  напоминает  стиральную  доску,  а  участки  развития многочисленных карров называют карровыми полями.

Желоба  и  рвы  представляют  собой  более  протяженные  и  глубокие  участки карстового  выщелачивания  поверхности  известняков,  наследующие  поверхностные трещины и достигающие глубины до 5 м.

Поноры –  узкие  отверстия,  наклонные  или  вертикальные,  возникающие  на  узлах пересечения  трещин  при  дальнейшем  развитии  процесса  растворения  и  выщелачивания. Эти  каналы  служат  стоком поверхностных  вод и направляют их  вглубь массива  горных пород.

Карстовые воронки подразделяются на:

1) воронки поверхностного выщелачивания;

2)  провальные;

3) воронки просасывания (коррозионно-суффозионные по Н.А.Гвоздецкому).

Первый тип воронок напоминает собой воронку от взрыва снаряда или бомбы. Образуются они  за счет выщелоченной с поверхности породы. Обычно в центре такой  воронки  располагается  понор-канал,  по  которому  уходит  вода.  Диаметр  воронок обычно  до 50  м,  редко  больше,  а  глубина 5-20  м.   Провальные  воронки  связаны  с обрушением  свода  над  полостью,  выработанной  водами  на  некоторой  глубине. Коррозионно-суффозионные  воронки  возникают  в  том  случае,  когда  карстующиеся известняки  перекрыты  пластом  песчаных  отложений  и  последние  вмываются  в нижележащие карстовые полости. При этом из пласта песка уносятся отложения в поноры и  образуется  воронка  просасывания  или  вымывания.  Процессы  суффозии  широко распространены в природе.

Блюдца  и  западины  представляют  собой  мелкие,  небольшие  карстовые  воронки. Если  воронки  разных  генетических  типов  сливаются  по  несколько  штук  вместе,  то образуется  карстовая   котловина  с  рядом  углублений  на  дне.  Иногда  дно  у  котловин может быть плоским.

Полья  представляют  собой  довольно  большие,  сотни  метров  в  диаметре, неправильной формы понижения, образовавшиеся при слиянии ряда котловин и воронок. В том числе и провальных.

Карстовые  колодцы  и  шахты   -  это  каналы,  уходящие  почти  вертикально  в известковые  массивы  на  десятки  и  сотни  метров  при  диаметре  в  первые  метры.  Они образуются  при  выщелачивании  по  трещинам,  иногда  поверхностными  водными  потоками,  размывающими  известняки.  Шахтами  называются  вертикальные  полости глубиной свыше 20 м, а меньше – колодцами. Если шахты  соединяются между собой, а также  с  субгоризонтальными  ходами  и  пещерами,  то  образуются   карстовые  пропасти, достигающие глубины в 1000 метров и более.

Слепые  долины  представляют  собой  небольшие  речки,  протекающие  в закарстованных  районах,  имеющие  исток,  но  внезапно  оканчивающиеся  у  какой-нибудь воронки или поноры, куда и уходит вся вода. Иногда долины бывают полуслепыми, когда вода  речки  вдруг  уходит  под  землю,  а  потом,  через  несколько  километров  появляется вновь, как это происходит в Западном Крыму около Севастополя. Речка Сууксу начинаясь на склонах гор внезапно исчезает и дальше продолжается лишь ее сухая долина с галькой. Примерно через 10-12 км река вновь появляется в виде мощного источника и уже как р. Черная впадает в Севастопольскую бухту. Надо отметить, что такие слепые  и полуслепые долины широко  развиты  в  местах  распространения  карстующихся  пород -   на Урале,  в Башкирии,  в  Ленинградской,  Смоленской,  Нижегородской  областях,  в  Крыму  и  на Кавказе.

В  некоторых  районах  европейской  равнины  известны  озера,  которые  внезапно исчезают,  а  потом  вновь  появляются. Дело  в  том,  что  эти  озера  находятся  в  карстовых котловинах  или  воронках. Поноры,  присутствующие  в  них,  забиты  илом  и  тогда  вода  в озерах держится. Но если такая «пробка» вымывается, то и вода уходит в понор и глубже в карстовые полости.

Карстовые  пещеры  возникают  различными  способами:  путем  растворения, выщелачивания  и  размыва;  путем  обрушения,  раскрытия  и  последующего  размыва тектонических  трещин.  Подземные  воды,  протекая  по  трещинам  или  тектоническим раздробленным  зонам,  постепенно  растворяя  и  выщелачивая  известняки  или  доломиты. Таким образом, формируются пещерные полости, часто многоэтажные и сложные, когда отдельные крупные пещеры – «залы», соединяются с другими узкими каналами, щелями, нередко с текущими по ним ручьями.

Крупные пещерные комплексы формируются продолжительное время – десятки и сотни  тысяч  лет.  В  пещерах  сделаны  многие  важные  палеонтологические  и археологические  находки,  которые  позволяют  датировать  верхние  этажи  пещер  более древним  возрастом,  чем  нижние.  Развитие  пещер  тесно  связано  с  колебаниями  уровня зеркала  подземных  вод  и  местным  базисом  эрозии,  например,  рекой,  а  также тектоническими движениями. При понижении зеркала грунтовых вод, уже выработанныеполости  пещер  осушаются  и  процесс  растворения  и  выщелчивания  переходит  на  болеенизкий уровень. Так может продолжаться несколько раз согласно с этапами врезания рекии  колебаниями  уровня  грунтовых  вод.  В  области  многолетнемерзлых  пород  в  пещерахразвиты натечные формы состоящие из льда.

На  дне  пещер  часто  встречаются  красноватые  глинистые  отложения,  т.н. «терра-росса»  или «красная  земля»,  представляющие  собой  нерастворимую  часть  карбонатных пород,  обогащенную  окислами  железа  и  алюминия.  Однако,  наиболее  впечатляющей особенностью  ряда  карстовых  пещер  являются  сталактиты  и  сталагмиты – причудливые  натечные  образования,  создающие  неповторимый  облик  пещерных  залов. Все дело в том, что вода, всегда капающая с потолка пещер, насыщена газом СО₂,  за  счет  растворения  карбонатных  пород,  а,  кроме  того,  насыщена  и  бикарбонатом кальция – Са (НСО₃)₂. Происходит это по реакции СаСО₃ +  СО₂ + Н₂О   Са (НСО₃)₂

Эта  вода,  капая  с  потолка,  теряет часть  углекислоты,  в  результате чего  реакция  сдвигается  влево  и бикарбонат  снова  переходит  в СаСО₃,  который  и  откладывается как  на  потолке  пещеры (сталактит),  так  и  на  днище (сталагмит).  В  первую  очередь  на полу пещеры возникают наплывы, похожие  на  оплывший  от  свечи стеарин.  Это,  т.н.  гуры.  Затем  на гурах  возникают  сталагмиты  с широким основанием, а еще позже – напоминающими  палку  или  столб.  Много  позже  на  потолке  пещеры  начинают формироваться  стлактиты,  очень  похожие  на  обыкновенные  сосульки.  Через  какое-то время  сталактиты  и  сталагмиты  могут  сомкнуться  и  тогда  образуются  колонны причудливой  формы.  Прекрасные  многоярусные  пещеры  есть  в  горах  Крыма,  где  они сформировались  в  мощных  толщах  известняков  верхней  юры;  в  Чехии,  Словении,  на Урале, Кавказе и в других местах.

До  сих  пор  речь шла  об  открытом  карсте. Однако  во  многих  районах,  особенно платформенных,  где  развит  закрытый  карст.  Встречаются т.н. суффозионные воронки (лат. «суффозио» – подкапывание).  Они возникают в том случае, когда из толщи отложений, перекрывающих  карстовые формы, начинается процесс вымывания в карстовые полости. Постепенно на месте этой толщи образуется воронка, а  еще ниже – полости, куда эти отложения и могут провалиться.

Карстовые  формы  развиваются  везде,  где  присутствуют  карстующиеся  породы – известняки,  доломиты,  гипсы,  ангидриты,  каменные  соли.  В  пределах  Русской  плиты широко развит  покрытый карст, т.к. известняки карбона и девона повсеместно перекрыты моренными  и  флювиогляциальными  четвертичными  отложениями. Встречается  также  и древний  карст,  например,  под  Москвой,  где  в  карстовых  формах  на  поверхности каменноугольных  известняков  карманами  залегает  глинистая  верхняя  юра.  В  течение перми,  триаса,  ранней  и  средней  юры  этот  район  был  сушей,  и  на  ней  интенсивно происходило карстообразование.

Гипсовый  карст  развит  на  северных  склонах  Уфимского  плато  в  Башкирии,  где распространены нижнепермские красноцветные породы  с прослоями  гипсов, доломитов. Карстовые  котловины  там  имеют  глубины  до  100  м  и  в диаметре до первых километров. Пещеры гипсового карста в Приднестровье имеют протяженность в 142,5 км (пещера Оптимистическая), занимая 2-ое место в Мире. Знаменитая Кунгурская «ледяная»   пещера  в  Пермской  области  в Приуралье имеет в длину 5,6 км  и  образована в гипсах и ангидритах кунгурского яруса нижней перми. Она славится своими  гротами  длиной  до 150-160  м  с  ледяными потолками на сводах и полу.

Библиография

1. Гвоздецкий Н.А. Карст. М., 1981.
2. Короновский Н.В. Общая геология. Издательство Московского университета, 2002.