Карстовые процессы и их рельефообразующее значение

Под карстом понимают процесс выщелачивания горных пород главным образом подземными, отчасти поверхностными и морскими водами и совокупность возникающих в результате специфических денудационных(коррозионных) форм рельефа. Вода при этом оказывает определенное механическое воздействие на породы, но все-таки главное – вынос веществ из породы в растворенном состоянии. Название «карст» (от нем.Karst)происходит от собственного названия плато Карст в Динарских горах. Сейчас оно носит словенское название Крас. Карстовые процессы и формы рельефа широко распространены на земном шаре. Причем во внетропических широтах развит провальный карст, а в экваториально-тропических преобладает выпуклый останцовый карст.

Развитию карста способствует ряд условий, прежде всего наличие легкорастворимых пород: либо карбонатных (известняков, доломитов, мела и др.), либо некарбонатных (солей, гипса). Наибольшая растворимость у гипса, но известняки шире распространены, поэтому карст ассоциируется прежде всего с известняками. В соответствии с различными карстующимися породами выделяют карбонатный, гипсовый исоляной карст. Важна и химическая чистота породы: чем меньше содержится в ней нерастворимого остатка, тем значительнее выщелачивание. Карсту благоприятствуют трещиноватость пород, облегчающая условия для проникновения в них вод. Трещиноватость пород больше в горах, чем на равнинах, из-за значительных тектонических разрывных нарушений. Важна и мощность карстующихся толщ – при их большой мощности карстовые процессы проявляются во всех видах, включая образование пещер, тогда как в маломощных они образуют лишь воронки, блюдца и прочие небольшие формы рельефа. Большое значение имеет содержание в воде углекислоты, вследствие чего она становится химически агрессивной и увеличивает растворимость пород в десятки раз. Предпочтительны небольшие уклоны поверхности, при которых вода меньше стекает, больше просачивается в грунт. Необходимо достаточное, но не избыточное количество осадков, так как низкое положение уровня грунтовых вод обеспечивает вертикальную циркуляцию просачивающихся в грунты поверхностных вод.

Как уже говорилось, 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 иглубокий 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 иглубинный (подземный) карст. В свою очередь, поверхностный карст в зависимости от обнаженности на поверхности карстующихся пород подразделяется на два типа: открытый (голый, средиземноморский), когда карстующиеся породы залегают непосредственно на поверхности, присущ горным территориям, где лучше обнаженность коренных пород; ипокрытый(восточноевропейский), когда карстующиеся 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 1 гребнями. Карры – формы микрорельефа, которые образуются за счет растворения и механического разрушения поверхностными водами трещин пород. Местность, покрытую кар-рами, называюткарровым полем.Карровые поля в конечном счете превращаются в волнистые равнины с хаотическими скоплениями глыб известняка. Они безжизненны, труднопроходимы, их нельзя использовать даже для выпаса скота.

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. По происхождению воронки бывают: поверхностного выщелачивания (в условиях голого карста), провальные – в результате обрушения кровли над подземными пустотами (в условиях и голого, и покрытого карста) ипросасывания (в условиях покрытого карста), когда в вертикальные каналы на дне, так называемыепоноры (от слова «нора»), вместе с водой вовлекается нерастворимая порода. В случае заиливания понора или повышения уровня грунтовых вод воронки могут превратиться в постоянные или временные озера, которым присущи сезонные колебания уровня воды.

При соединении множества воронок за счет разрушения перемычек между ними образуются обширные замкнутые понижения – котловины, илиувала.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 – полья 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 км²в Боснии, Попово – 180 км²в 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. Там, где вода циркулирует в горизонтальном направлении, ее растворяющий эффект наибольший – образуется магистральный канал. В него из соседних каналов-трещин стягивается вода, и постепенно образуется подземная река в тоннеле. При обрушивании сводов образуются гроты. При понижении базиса денудации поверхностных и подземных рек последние могут проложить себе новое русло, на более низком уровне. При этом прежние галереи становятся сухими, а пещеры – многоэтажными.

В зависимости от количества и расположения входных отверстий пещеры делятся на проходные и слепые. Проходные (сквозные) пещеры имеют отверстия с двух концов (вход и выход), хорошо вентилируются, и температура в них близка к температуре наружного воздуха.Слепые пещеры имеют одно входное отверстие и по температурным условиям делятся на теплые и холодные в зависимости от расположения входного отверстия относительно полости пещеры. Втеплых пещерах вход расположен в ее нижней части, так что холодный воздух, заполняющий пещеру зимой, летом стекает из нее, уступая место теплому воздуху. В теплых пещерах археологи нередко находят наскальные рисунки, утварь и даже останки древних людей.Холодные пещеры имеют вход в верхней части. Зимой в них попадает холодный воздух и, будучи тяжелым, остается там и летом, не успевая прогреться, а попавшая зимой влага может превращаться в лед. Ледяные пещеры с температурой ниже О °С распространены лишь в районах с морозными зимами. Например, в Пермской области находится Кунгурская ледяная пещера в гипсах длиной 4, 6 км.

Для пещер характерны натечные кальцитовые образования: сталактиты – сосульки, трубки, бахрома, свешивающиеся с потолка, исталагмиты – столбы, поднимающиеся вверх со дна пещеры навстречу свисающим сталактитам. Соединяясь, они образуютсталагнаты – натечные колонны. Все эти живописные формы превращают пещеры в сказочные дворцы.

Самая большая карстовая пещерная система мира – Флинт-Ридж-Мамонтова, длиной 341 км в западных предгорьях Аппалачей, в известняках, открыта в 1809 г. Пещеры широко распространены в Альпах, Динарских горах, Апеннинах, в Крыму, на Кавказе, на юге Китая, в Аппалачах, Тянь-Шане, на Подольской возвышенности и в других местах.

Пещеры – интересные природные объекты с особым климатом, гидрографией, органическим миром. С пещерами связан международный туризм: в мире существует более 150 крупных пещерно-туристских комплексов (Югославия, Чехия, США). В теплых пещерах нередки археологические находки. В пещерах устраивают подземные газохранилища, выращивают грибы (шампиньоны), в соляных пещерах лечат бронхиальную астму. Изучением пещер в разных аспектах – их морфологией, гидрологией, климатом, происхождением, туристическим и хозяйственным использованием – занимается наука спелеология.

Карстовым ландшафтам умеренных широт присущи специфические черты природы. Прежде всего это господство вогнутых замкнутых форм рельефа на поверхности и наличие пустот в толщах пород, достигающих размеров крупных пещер. Своеобразны гидрогеологические условия – слабое развитие поверхностных вод: рек и озер мало, территории почти безводные даже во влажном климате. Небольшие реки могут уходить в поноры, а затем ниже по течению появляться вновь на поверхности. Так что формируется система прерывистых речных долин, элементами которой являются слепые долины, не имеющие устья, и мешкообразные долины с замкнутыми верховьями. Подземные воды в карстовых районах отличаются сильным колебанием уровня воды. В долинах рек наблюдаются мощные «воклюзские» источники (названы по имени источника Воклюз в Южной Франции) с большим, но изменчивым дебитом воды, достигающим 30–50 м³/с. Своеобразен и почвенно-растительный покров. Перегнойно-карбонатные почвы на элювии известняков обладают нейтральной или щелочной реакцией почвенного раствора, высоким процентом гумуса, они обычно щебенчатые. Среди растений много засухоустойчивых, типичны кальцефиты.

В карстовых районах затруднены гидротехническое строительство в связи с возможной утечкой воды из водохранилищ, прокладка железных и шоссейных дорог из-за неизбежных провалов, строительство гражданских и промышленных объектов, особенно АЭС, по причине возможной деформации зданий.

Особый характер приобретает карстовый рельеф во влажном климате экваториально-тропических широт. Тропический карст – это останцовый карст в виде куполов, башен, усеченных конусов на фоне выровненной поверхности. Тропический карст – более зрелая форма карстовой денудации, когда карстующиеся, обычно известняковые, толщи в основном уже уничтожены в результате интенсивного выщелачивания и сохранились лишь останцы. Этому способствует постоянно жаркий влажный климат, в связи с чем карстовый процесс развивается на поверхности весь год. К тому же благоприятные для карста условия существуют там на протяжении нескольких геологических периодов – миллионы лет. Вследствие интенсивного развития органической жизни там обилие углекислоты и соответственно большая агрессивность поверхностных и подземных вод. И еще одно необходимое условие – мощная толща химически чистых массивных трещиноватых известняков. В противном случае развиваются вогнутые формы карста, как в умеренных широтах.

Вулканический рельеф

Чаще всего вулканы представлены конусообразными возвышенностями в виде усеченных конусов, широких куполов, массивов и щитов, сложенными лавой, вулканическим пеплом, крупными и мелкими обломками горных пород.

На вершине вулканов находится кратер– чашеобразное или воронкообразное расширение у большинства потухших вулканов в кратерах часто накапливается атмосферная вода в виде небольших кратерных озер. Размеры кратера могут быть различные: от сотен метров до 20-25 км в диаметре и от 40 до 1000 м глубины. Некоторые вулканы имеют несколько кратеров, расположенных на вершине и на склонах. Иногда из обширного кратера древнего вулкана подымается дополнительный конус меньших размеров.

В некоторых случаях вулканической деятельности взрывами газов разрушается внутренняя часть вулканов с образованием пустот. Так же пустоты могут образовываться и при истощении лавы в очаге. В образованные таким образом полости может проседать верхняя часть вулкана, а иногда и весь вулкан вместе с частью прилегающей к нему дневной поверхностью. В таких случаях на поверхности образуются впадины провала с крутыми стенками, называемые кальдеррами. Иногда образование кальдер объясняют процессами воздействия экзогенных факторов.

Склоны вулканов, за редким исключением, слабо вогнутые, средний угол их падения – 14-15º, в верхней части угол может достигать 30-35º.

Накапливающиеся на склонах вулканов рыхлые обломочные продукты обычно смываются дождевыми водами или обрушиваются в виде каменных лавин к подножию вулкана. В результате на склонах остаются лишь разделенные оврагами, отпрепарированные эрозией потоки лавы и склоны приобретают ребристый характер: радиально расположенные овраги чередуются с гребнями, сложенные застывшей лавой. Подобные овраги получили название барранкосов. Барранкосы сильно ветвятся, вследствие чего разделяющие их пространства часто имеют вид гребней.

Действующие вулканы имеют правильную коническую форму со склонами, слабо расчлененными барранкосами. Это объясняется тем, что материал извержений идет почти целиком на построение конуса и, отлагаясь вокруг кратера, засыпает все мелкие неровности рельефа. Потоки лавы застывают на склонах вулканов, образуя поверхности с очень неровным (волнистым или глыбистым) рельефом. Здесь в изобилии встречаются лавовые уступы и другие формы рельефа, обусловленные вулканической деятельностью. У потухших вулканов кратер обычно разрушен, а склоны сильно изрезаны барранкосами. Некоторые потухшие вулканы изрезаны настолько сильно, что от них сохранились только руины в виде изолированных центральных вершин и радиально расходящихся от них отрогов.

). При той же высоте, что и конические, щитовые вулканы занимают значительно большую площадь.°Щитовые вулканы имеют форму слабо выпуклого щита. Их склоны очень пологи (2-10

Наиболее примитивной разновидностью вулканов являются так называемые маары– воронкообразные и реже цилиндрические углубления среди ровной местности: форма их округлая или слегка овальная, иногда они окружены невысоким валом. Маары нередко заполнены водой, представляя собой озера. Размер их поперечника колеблется в широких пределах и достигает 2-3 м.

Недоразвившимися вулканами являются лакколиты. Они поднимаются часто среди равнинной местности в виде возвышенностей, имеющих правильную куполообразную форму. Обычный характер расчленения вулканического рельефа – радиальный.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: