2.1 Процесс карстообразования

Карст (от немецкого 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, форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами, каменной солью).

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные.

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.

Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами - неглубокие (20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты, провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры (приложение №14).

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путем растворения карста, растворения и механического выноса (карст и суффозия), эрозии и смешанного генезиса.

По морфологии выделяются формы:

А - поверхностный карст - карры, поноры, воронки, котловины, полья; долины сухие, слепые, мешкообразные.

Б - подземный карст - вертикальные каналы и колоколообразные пещеры (расширенные каналы), начинающиеся от понор (эпикарст), горизонтальные каналы - галереи, отводящие воду на поверхность (мезокарст), глубинные, сифонные каналы, расположенные в зоне полного насыщения (ниже базиса эрозии), вода движется под напором (гипокарст), места выхода подземных каналов на поверхность - пещеры и воклюзы.

Система форм подземного (эпи- и мезо) карста выходит на поверхность и карстовые воды изливаются в реки, водоемы, уровень которых является для них базисом эрозии, или уровнем эволюции (предельный уровень карста).

Подземные формы гипокарста развиваются ниже базиса эрозии, до уровня базиса карста - уровня, который т. о. является основным базисом для всех форм карста. Если местность поднимается или опускается - базис эрозии - горизонтальные и сифонные каналы отмирают, устье их в виде грота с водой высыхает, превращаясь в пещеру, а на уровне нового базиса эрозии начинает формироваться новая система горизонтальных галерей. Так возникает этажный карст, определяющийся постепенным врезом основных дренажных систем, причем каждое стационарное положение фиксируется в глубине массива - горизонтальными каналами, а на поверхности - с ними связанными речными террасами. При отрицательных тектонических движениях карстовые полости опускаются (до глубины нескольких сот и даже 1000 м), заполняясь водой и осадками и превращаясь в погребенный карст. Положительные формы рельефа карста являются останцами, разделяющими отрицательные формы (мозоры, хумы). Наиболее характерны они для тропического карста ("башенный" карст), где мощные известняки с вертикальной трещиноватостью растворяются в условиях влажного теплого климата. Ф. П. Саваренский под карстом понимал явления, связанные с деятельностью подземных вод, выражающиеся в выщелачивании горных пород (известняков, доломитов, гипса) и образовании пустот (каналов, пещер в породе), сопровождающихся часто провалами и оседаниями кровли и образованием воронок озер и других впадин на земной поверхности.

И. В. Попов под карстом понимал "совокупность геологических процессов и созданных ими явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных химическим растворением горных пород и выраженных в образовании в земной коре пустот, в разрушении и изменении структуры и состояния пород, в создании особого характерного рельефа местности и режима гидрографической сети". Важнейшей задачей исследований в карстовых районах является изучение условий формирования карста, его современного состояния и скорости дальнейшего развития с целью выявления участков, на которых процессы карста не вызывают и не будут вызывать существенных затруднений при строительстве или представлять опасность для сооружения во время его эксплуатации. Необходимо также выяснить возможность применения противокарстовых мероприятий и определить их характер для построенных или проектируемых сооружений. Термин "карст" в применении к самим пустотам, возникшим путем растворения пород подземными водами, в настоящее время можно считать вышедшим из употребления, он заменен терминами: "карстовые формы", "карстовые пустоты", "пещеры" и т. д.

Типовая классификация карста (по А. Е. Голову и др.)

Признается неправильным также применение термина "карст" к явлениям и процессам, которые не являются результатом растворения пород и выноса из них вещества в растворенном виде. Неправильными следует считать и имеющие некоторое распространение термины: "глиняный карст", "лёссовый карст", "термокарст" и др., относящиеся к явлениям, лишь внешне сходным с карстом. Первые два термина относятся к явлениям, вызванным суффозией, механическим выносом вещества из породы (хотя растворение вещества и имеет некоторое значение). Термокарст является результатом таяния ледяных включений (смена фаз воды) в рыхлых горных породах под влиянием теплового воздействия.

Типизация особенностей залегания пород и проявлений карста.

A. По отношению к земной поверхности.

1. Открытый карст: карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности.

2. Скрытый карст: а) карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водонепроницаемых пород; б) карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водопроницаемых пород.

Б. По отношению к уровню подземных вод. Карстующиеся породы залегают в зоне аэрации.

Карстующиеся породы залегают в зоне постоянного водонасыщения.

3. Карстующиеся породы залегают в зонах аэрации и постоянного водонасыщения.

Главнейшие гидрологические и гидрогеологические проявления карста

1. Исчезающие ручьи и реки.

2. Участки с частичной потерей воды в реках.

3. Локальные продольные депрессии.

4. Крупные карстовые источники.

5. Очаги разгрузки карстовых вод в руслах рек и озер.

6. Субмаринные источники.

7. Карстовые озера: а) поверхностного питания;

б) подземного питания;

в) смешанного питания.

8. Подземные реки.

9. Подземные озера.