Карст. Общие сведения

Подземные воды, уже находящиеся в верхних слоях литосферы, а также проникающие с поверхности по трещинам в толщи горных пород, являются причиной образования на поверхности своеобразных форм рельефа. Говорят о карстовых формах рельефа и об оползнях или просадочных формах рельефа.

Карстовые формы рельефа широко распространены на поверхности материков. Термин «карст» произошел от названия горного плато Карст, расположенного на восточном побережье Адриатического моря, к юго-востоку от г. Триеста (Хорватия), где этот ландшафт наиболее представлен. Здесь нет поверхностной гидрографической сети и отсутствует растительность, а поверхность покрыта трещинами, ямами, рытвинами и воронками.

Карст развивается обычно в районах с горизонтальной или слабо волнистой поверхностью при условии достаточного количества осадков. Весьма важным условием развития карста является водопроницаемость растворимых пород, которая объясняется трещиноватостью или пористостью горных пород. В горных местностях он чаще наблюдается на пологих склонах и на дне широких долин. Особенно полно развивается карст в районах, где мощность растворимых, водопроницаемых горных пород значительна, а поверхность высоко поднята над окружающей местностью, что необходимо для циркуляции подземных вод. В известняках отмечаются формы открытого карста (в районах Горного Крыма и на Кавказе). В районах развития открытого карста встречаются следующие формы рельефа: блюдцеобразные впадины, конусообразные карстовые воронки, карстовые колодцы, естественные шахты и др.

Карст, развивающийся в умеренном климате, типичном для большинства районов России и Западной Европы, с осадками неливневого характера, равномерно распределяющимися на протяжении всего года, называется покрытым. Дожди лишь частично смывают продукты разрушения с поверхности известняков или других пород и не препятствуют образованию на ней почвенного слоя и растительности. Для карста умеренных широт характерны отрицательные формы рельефа.

Часто наблюдаются карстовые воронки . Они встречаются изолированно, но могут располагаться и так густо, форма воронок самая разнообразная: округлая, эллиптическая, продолговатая, неправильная. Обычно на дне воронки имеется отверстие, поглощающее воду – понор.

Для карстовых районов характерны также крупные подземные полости – пещеры и гроты. Они встречаются в горных районах и достигают глубины более 500 м. По дну пещер нередко протекают подземные реки с песчаным или галечниковым дном.

Крупнейшие районы развития карста в мире

1) Россия и страны – бывшие республики СССР. Прибалтика (Северная Эстония, Силурийское плато), Валдайская возвышенность, Онежско-Двинский водораздел, Пинего-Кулойский район, бассейн нижней Клязьмы, Подмосковно-Окский район (Серпухов, Подольск), Среднерусская возвышенность, Полесье, Донецкий кряж, Подольская возвышенность, Вятский Увал, Приволжская возвышенность (северная часть и Самарская Лука), Прикаспийская низменность, Урал, Уфимское плато, Крымские горы, Кавказские горы, Копетдаг, Гиссарский хребет, Алтай, Минусинская котловина, верховья Ангары, Северо-Байкальское нагорье, Патомское нагорье, Становое нагорье, Сихотэ-Алинь.

2) Зарубежная Европа. Балканский полуостров, о. Сицилия, Альпы, северо-запад Средне-Дунайской низменности, Моравия, Франконский Альб, острова Эланд и Готланд, Пенинские горы, Ирландия, Апеннины, Пиренейский п-ов, Карпаты, юго-запад Малопольской возвышенности, Швабский Альб, Центрально-Французский массив, Южная Англия.

3) Зарубежная Азия. Ликийский Тавр, Анатолийское плоскогорье (у оз. Туз), горы Загрос, Сулеймановы горы, западное побережье Аравийского п-ова, Южные Гималаи, горы Ассама, п-ов Индокитай, Китай (северо-восток Гуанси-Чжуанского автономного района, провинций Юньнань и Гуйчжоу), Мьянма, Индонезия (острова Суматра, Ява, Сулавеси), Филиппины (о. Лусон), Новая Гвинея (центральная часть острова).

4) Австралия. Голубые горы (к западу от г. Сиднея), юг Австралии (равнина Налларбор), Новая Зеландия, запад о. Тасмания.

5) Африка. Атласские горы, север Ливийской пустыни, п-ов Сомали, к востоку от низовий реки Лимпопо, острова Занзибар, Мадагаскар.

6) Америка. Аппалачские горы, штаты США Кентукки, Индиана, Миссури, Теннеси, Нью-Мексико, п-ова Флорида и Юкатан, Гватемала, Гондурас, Бермудские острова, Багамские острова, острова Куба и Ямайка. Анды.

Условия карстообразования

Карстом называют формы рельефа, которые образуются в областях, сложенных растворимыми породами. Наиболее распространен известняковый карст, так как известняками сложена 1/3 площади континентов. Сущность карстовых процессов заключается в растворении породы поверхностными и подземными водами. Термин происходит от места расположения крупного известнякового плато Карст (Красс) в Словении, где впервые были описаны карстовые явления.

Для развития карста необходимы следующие условия:

1. Растворимость пород и достаточная их мощность;
2. Проницаемость пород;
3. Мелкозернистая структура пород, так как мелкозернистые известняки растворяются лучше;
4. Определенные климатические условия, то есть благоприятный температурный режим, значительное количество осадков, наличие в воде растворенного СО₂, который повышает растворяющую способность воды;
5. Пологий рельеф, так как на ровных поверхностях карст возникает быстрее;
6. Наличие растительного покрова, так как за счет органических остатков вода обогащается СО₂ и гуминовыми кислотами;
7. Определенные гидрологические условия, то есть хорошая подземная циркуляция воды.

В каждой карстовой области сверху вниз выделяют три зоны, различающиеся по гидрологическому режиму:

1. Верхняя зона охватывает толщу пород от поверхности – до зеркала грунтовых вод. Это зона аэрации, в которой отмечается свободное гравитационное движение воды, то есть сверху вниз.
2. Зона периодически полного насыщения, где отмечаются колебания уровня подземных вод, связанные с периодическим поступлением воды с поверхности.
3. Зона постоянного насыщения. Верхней ее границей является самый низкий уровень грунтовых вод, а нижней границей – водоупорный горизонт. Циркуляция воды в этой зоне горизонтальная. По окраинам карстовой области эта зона дает начало рекам, через которые происходит разгрузка подземных вод на земную поверхность.

Наиболее активной в отношении глубинного карстообразования считают зону периодически полного насыщения.

Виды карстовых форм рельефа

Все карстовые формы рельефа делят на поверхностные, переходные и подземные.

Если карстующиеся породы непосредственно выходят на земную поверхность, то это открытый или голый карст. Если они перекрыты сверху некарстующимися отложениями, то это покрытый карст.

Голый карст встречается в горных районах, а покрытый – на равнинах. Выделяется еще закрытый карст, который отмечается в областях, где карстующиеся породы имеют большую мощность и в них содержится большое количество различных примесей.

После того, как растворимая часть этих пород полностью выщелачивается, образуется кора выветривания, не полностью красного цвета и называется терра-росса (красная земля). В дальнейшем развитие карста под этой корой идет обычным путем. Этот карст называется закрытым.

В районе открытого карста под действием дождевых или талых вод на поверхности известняков образуется микрорельеф карров. Это система гребней и разделяющих их борозд, глубиной до 2 м. Такая поверхность называется каровыми полями.

Переходные формы соединяют поверхностные и подземные зоны. В местах повышенной трещиноватости известняков, при вертикальной циркуляции воды образуются поноры, то есть каналы, поглощающие поверхностные воды. При их расширении формируются карстовые воронки, имеющие щелеобразную, или блюдцеобразную форму. При большом расширении трещины превращаются в колодцы и шахты, которые могут достигать большой глубины. Пример: глубина шахты Снежная на Кавказе составляет 1370 м.

Провальные, или поверхностные воронки, при слиянии образуют слепые овраги, увалы и самые крупные карстовые формы – полья. Полья – это обширные, обычно плоскодонные, с крутыми стенками, карстовые понижения в несколько километров, а иногда в несколько десятков километров в поперечнике. Так, площадь Попова полья в Югославии – 180 км².

Полья могут иметь тектоническое происхождение, то есть карст развивается в крупных тектонических трещинах. Иногда они образуются за счет провала над подземной рекой, или путем размыва и выноса продуктов размыва нерастворимых пород, залегающих среди известняков.

К подземным формам карста относятся пещеры и пропасти.

Пещерами называют подземные полости, образующиеся в карстовых областях и имеющие один или несколько выходов на поверхность. Они образуются при расширении водой подземных трещин. Во многих пещерах на днищах, стенках или сводах образуются натечные формы. На потолке в виде сосулек – сталактиты, на дне пещеры – сталагмиты. При их слиянии образуются натечные колонны. В пещерах часто имеются подземные реки. Они зарождаются или на площади карстового массива, или начинаются за его пределами. Иногда подземны реки выходят на поверхность.

Карстовые формы рельефа (по Д. Г. Панову)

Зонально-климатические типы карста

В различных климатических зонах карст протекает по разному. Выделяют:

1. Карст областей с умеренным климатом;
2. Карст субтропических и тропических областей.

В странах с умеренным климатом карстовые процессы развиваются достаточно интенсивно, но карстующиеся породы здесь обычно прикрыты почвенно-растительным покровом. Поэтому здесь встречается покрытый карст, а карстовые формы связаны с подземным выщелачиванием. На поверхности отмечаются провалы и проседания рыхлого покрова над подземными полостями.

При субтропическом климате Средиземноморья карстовым процессам благоприятствует не только геологическое строение, но и климат. Здесь на поверхность известняков воздействует ливневый характер атмосферных осадков, который сменяется засушливыми периодами. Для этой области характерно образование всех известных поверхностных, переходных и подземных карстовых форм рельефа.

В областях с тропическим климатом часто развиваются положительные формы карстового рельефа. По их морфологии различают: куполовидный карст, башенный, конический, котловинный.

Считается, что эти формы являются разными стадиями формирования карстового ландшафта.

Куполовидный карст характеризуется скоплением куполообразных возвышенностей, разделенных узкими седловинами. Высота возвышенностей – до 150 м.

Для башенного карста характерны крутостенные, изолированные друг от друга возвышенности, напоминающие башни, высота которых до 300 м. Эти возвышенности расположены на значительном расстоянии друг от друга. Как видно, углубление и расширение понижений здесь уже закончилось.

Конический карст отличается от башенного тем, что возвышенности имеют форму конусов, то есть склоны их значительно положе. Выполаживание их произошло за счет склоновых процессов.

Котловинный карст отличается разветвлением вогнутых карстовых котловин, отделенных друг от друга островерхими известняковыми гребнями. Формирование этого карста происходит при глубоком залегании уровня грунтовых вод.

Для тропического карста характерны и обычные формы: воронки, колодцы, полья. В тропической зоне отмечается очень интенсивный ход карстовых процессов.

Литература.

1. Смольянинов В. М.  Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж : Истоки, 2010 – 193 c.