Карст и суффозия реферат
Обновлено: 18.05.2024
3. Геология деятельность подземных вод. Карст, карстовый рельеф, карстовые отложения. Суффозия, суффозионный рельеф, суффозионные отложения.
Геология деятельности подземных вод
Подземные воды, или подземная гидросфера, как их назвал Ф.П. Саваренский, представляют собой часть гидросферы Земли и являются предметом изучения особой отрасли геологических знаний, получившей название гидрогеология.
Гидрогеология справедливо претендует на значение самостоятельной науки, так как имеет свои задачи и только ей свойственные методы разрешения этих задач.
За счет подземных вод в основном производится водоснабжение городов и поселков.
Для подземных вод, как и для других полезных ископаемых, подсчитываются запасы и производится учет их расходования (баланс). Химизм подземных вод является критерием при поисках некоторых видов полезных ископаемых. Наконец, теплые и горячие (термальные) воды используются в целях теплофикации и энергетики.
Карстовый процесс представляет собой длительно развивающийся процесс растворения и выщелачивания, трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами.
В результате деятельности карстовых процессов возникают как отрицательные формы рельефа на земной поверхности, так и различные полости каналы гроты или пещеры на глубине. [1].
Карстовый рельеф - рельеф земной поверхности, образующийся вследствие растворения водой известняков, доломитов, гипсов и других горных пород.
Карстовый рельеф характеризуется широким развитием замкнутых отрицательных поверхностных и различных подземных форм, а также специфической подземной циркуляцией вод.
К карстовым отложениям относятся разнообразные по составу и генезису породы, объединяемые лишь общностью приуроченности к карстовым полостям.
Пещерные отложения в зависимости от происхождения можно подразделить на остаточные, гидрохемогенные, гидромеханические, гравитационные, биогенные и биохеогенные, антропогенные образования
Остаточные отложения формируются за счет накопления и переотложения нерастворимого остатка карстующихся пород. Характерными отложениями является терра-росса (от итал. terra rossa – красная земля) – красноцветные глинистые отложения, обогащённые гидроокислами алюминия и железа, представляющие собой нерастворимый остаток известняков. Терра-росса встречается как на дне карстовых воронок, так и в пещерах.
Гидрохемогенные (или водные химические) отложения - различные натечные образования, формирующиеся за счёт процессов химического осаждения вещества из водных растворов.
Суффозия (от лат. suffosio — подкапывание) — вынос мелких минеральных частиц породы фильтрующейся через неё водой. Процесс близок к карсту, но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения.
Суффозионный рельеф - рельеф, представленный просадочными депрессиями, западинами и пр.
4. Интрузивный магматизм. Интрузивные магматические породы и формы их залегания
земля океан карстовый магматизм
Интрузивный магматизм - процесс внедрения магмы в вышележащие толщи и ее кристаллизация в земной коре, не достигая поверхности на разных глубинах. Для этого процесса характерно медленное снижение температуры и давления, кристаллизация в замкнутом пространстве. Магматические породы состоят из полностью раскристаллизованных зернистых агрегатов породообразующих минералов. Такие магматические породы называются интрузивными.
Залегания интрузивных магматических пород (их еще называют плутоническими) образуются из магмы глубоко в недрах земной коры. Огромные гранитные купола объемом в тысячи кубических километров внедряются в основания горных хребтов. Через трещины земной коры выдавливаются стенки и тонкие листы базальта шириной всего в несколько ярдов, однако они могут тянуться в длину на сотни километров. И граниты, и базальты являются магматическими горными породами, однако механизм их образования различен.
Интрузивные (лат. "интрузио" - проникаю, внедрять) (глубинные, абиссальные), которые кристаллизуются на больших глубинах в толще земной коры среди других горных пород. Интрузивные горные породы формируются в условиях медленного понижения температуры при высоком всестороннем давлении в глубинах земной коры, вследствие чего обладают полнокристаллической, крупнозернистой структурой;
Список использованной литературы
1. Короновский Н.В., Хаин В.Е., Ясаманов Н.А. Историческая геология. 4-е изд.,
2. Ананьев В.П., Потапов А.Д., Основы геологии, минералогии и петрографии. Издательство: Высшая школа, 2008г., Серия: Для высших учебных заведений. Геология.
Название плато Карст (Крас) в Словении дало имя целому комплексу процессов и типов рельефа. Чем же необычно это плато? Известняки, слагающие его территорию, значительно пострадали от разрушающего и растворяющего воздействия воды. В результате поверхность плато покрылась желобками и воронками.
Проникающая по трещинам вода постепенно их расширила, образовались пустоты, которые, соединяясь, сформировали гроты и пещеры.
Оглавление
Введение…………………………………………………………….. стр. 3
Теория карстовых процессов…………………………………….. стр. 6
Географическое распространение процесса…………………….. стр. 12
Суффозия……………………………………………………………..стр. 15
Заключение…………………………………………………………. стр. 17
Список использованной литературы……………………………… стр. 17
Файлы: 1 файл
Мой реферат.doc
Мощность и биология почв влияют на обогащение вод углекислотой и, следовательно, на интенсивность карстовых процессов. Горные черноземы, горные лесные почвы особенно благоприятны. Неблагоприятны скелетные маломощные почвы.
7. Механические свойства пород. Трещиноватость, напластование.
(Пример: Арабика. Карст особенно интенсивен на участках, где пласты известняка залегают крутонаклонно или даже субвертикально.)
8. Количество осадков. Климат. Интенсивность испарения. Нивация.
(Пример: Кавказ. Области мощного карстообразования находятся на высотах от 1000 до 2200м. Ниже слишком сухо, выше – большую часть года не сходит снежный покров.)
- Географическое распространение карстового процесса.
- Физическая - фильтрующаяся вода отрывает и выносит целые частицы (глинистые, пылеватые песчаные). Такая суффозия происходит в рыхлых, насыщенных водой и мягких связных породах при повышении напорного градиента в фильтрационном потоке до некоторых величин. Эти градиенты могут создаваться в нижнем бьефе плотин, тогда частицы породы будут выноситься из-под основания плотины, и устойчивость последней будет нарушена. При вскрытии насыщенных подземными водами рыхлых, несвязных грунтов, происходит движение всей грунтовой массы (грунт + вода) в направлении действия напорного градиента. Этот процесс получил название плывучести, а грунты, насыщенные водой и обладающие этими свойствами – плывунами. Обычно, плывуны вскрываются котлованами, карьерами, колодцами, при проходке скважин и туннелей. При проходке скважин и туннелей приходится вынимать грунта – плывуна в несколько раз больше, чем объём выработки. Например, при проходке разведочного шурфа на одной из трасс первой очереди Московского Метрополитена (на Краснопрудной улице) плывуна было извлечено в 3,5 раза больше, чем объём самой выработки.
- Химическая - вода растворяет частицы породы (гипс, соли, карбонаты) и выносит продукты разрушения
- Химико-физическая - смешанная, чаще всего встречается в лессовых породах.
Карстовый процесс, прежде всего денудационный процесс, поэтому он протекает по-разному в разных климатических зонах. Наиболее типичен для областей со среднеземноморским субтропическим климатом голый карст. Ливневый характер атмосферных осадков и наличие засушливого сезона способствуют интенсивному воздействию дождевых вод на поверхность известняковых парод, сравнительно медленному накоплению элювия. В странах с умеренным климатом карстовые процессы также развиваются довольно интенсивно, но карстующиеся пароды почти всегда прикрыты слоем наносов и хорошо развитым почвенно-растительным покровом. Поэтому карстовые образования типа долин и провалов не имеют столь резкой выраженности, как в средиземноморских странах. Это области преимущественно покрытого карста, карстовые образования связанны исключительно с подземным выщелачиванием, а поверхностные формы обусловлены провалами и проседание рыхлого покрова над подземными карстовыми областями (воронки просасывания). До недавнего времени изучение карстовых явлений происходило главным образом, в странах с умеренным и средиземноморским климатом. Сравнительно недавно начавшееся изучение карстов тропических областей показало, что здесь развитие карста характеризуется рядом особенностей, которые в основе имеют климатическую обусловленность.
В тропическом карсте в процессе его развития возникают понижения, разделяющие весь карстовый массив на отдельные возвышенности. Понижения углубляются до уровня базальною поверхности, и дальнейшее развитие тропического карста сводится к расширению этой поверхности за счёт сокращения площадей занятых возвышенностями, до их полного уничтожения. В конечном счете, это приводит к образованию выровненных карстово-денудационных поверхностей. Обычно процесс выравнивания распространяется в определённом направлении, и там, где он начинается раньше, перед карстовой областью формируется равнина, получившая название окраинной равниной карста. В приморских областях абсолютная высота окраинных равнин может определяться уровнем моря, в других уровнем некарстующихся парод, лежащих под известняками, в третьих уровнем грунтовых вод. Обычно такая равнина подвержена периодическому затоплению. Именно действию этих вод и обязан своими особенностями тропический карст.
По морфологии положительных элементов рельефа тропический карст подразделяют на куполовидный, башенный, конический и котловинный. Как указывает И.С. Щукин, эти типы генетически взаимосвязаны и скорее всего, представляют собой лишь разные стадии в формировании карстового ландшафта, или же обусловлены некоторыми местными геологическими условиями. Куполовидный карст характеризуется скоплением куполообразных возвышенностей, разделенных узкими вогнутыми седловинами, то более высокими, то более низкими. Относительная высота куполовидных холмов колеблется от 25 до 150 м при поперечнике основания до 80 м. Седловины не достигают уровня предгорной равнины. Нередко, особенно во внутренней части массива, купола отделены друг от друга узкими крутостенными ущельями — "карстовыми переулками", которые иногда даже пересекаются. На местах пересечения образуются расширения, причем можно наблюдать последовательные стадии постепенного превращения расширений в более крупные впадины, вплоть до польев. Не вызывает сомнений, что "переулки" представляют собой разработанные выщелачивающей деятельностью воды тектонические трещины. Куполовидный карст нередко бывает представлен в центральной части карстового массива, а по периферии развиты другие формы, например конический или башенный карст. Это, очевидно, свидетельствует о том, что куполовидный карст — всего лишь одна из самых ранних стадий развития карста в тропических областях.
Башенный карст — тип тропического карста, чаще всего наблюдается по периферии области распространения куполовидного карста. Для него характерны крутостенные, изолированные друг от друга возвышенности, напоминающие башни или столбы, относительная высота которых может достигать 300 м и более. Возвышенности-башни расположены на значительном расстоянии друг от друга (в отличие от куполовидного карста) и отделены плоскими понижениями, являющимися как бы ответвлением окраинной равнины. Во время ливней понижения затопляются водой, которая некоторое время застаивается вследствие развития достаточно мощного покрова элювия типа терра-росса на дне понижений. Вода агрессивно воздействует на подножия склонов башен. Обычно башни пронизаны пещерами и естественными шахтами, их вершинные поверхности изъедены каррами и карстовым воронками. Здесь можно встретить и достаточно обширные плоскодонные понижения типа польев, окруженные башнями и образовавшиеся на месте уже полностью уничтоженных карстовых башен. Морфология башенного карста свидетельствует о том, что в данном типе тропического карста углубление понижений уже закончилось. Развитие карстово-денудационной поверхности выравнивания идет исключительно в ширину за счет съедания склонов
возвышенностей и их полного уничтожения. Уничтожению башен способствует и подземный карст — дальнейшее развитие системы ходов и пещер пронизы-вающих массивы.
Конический карст отличается от башенного морфологией возвышенностей, которые имеют вид более или менее правильных конусов, т.е. склоны их уже значительно выположены. Есть мнение, что формы конического карста образуются в том случае, если развитие башенного карста прерывается тектоническим поднятием. Тогда наступает новый цикл врезания, уровень денудации понижается, а подножия возвышенностей уже не подвергаются воздействию застаивающихся дождевых вод. Склоны их выполаживаются за счет склоновых процессов.
Котловинный карст в наиболее полном виде представлен на Ямайке. Он отличается развитием вогнутых карстовых котловин, отделенных друг от друга островерхими известняковыми гребнями. Формирование котловинного карста определяется здесь глубоким залеганием уровня грунтовых вод и сильной раздробленностью известняков.
Следует заметить, что для тропического карста развитие обычных для карстовых областей форм рельефа (типа воронок колодцев, польев и др.) не менее характерно, чем положительных форм. Иссле-дователи отмечают чрезвычайно интенсивный ход карсто-образования в тропиках (по сравнению с районами умеренных широт и средиземноморского климата). Это явление как будто бы противоречит тому факту, что при высоких температурах насыщение воды С02 происходит быстрее и поэтому в условиях теплого климата вода должна быть менее агрессивной, чем в умеренной и холодной зонах. Однако пышная растительность тропических стран — мощный источник поступления диоксида углерода в воду, и этот источник с избытком компенсирует неблагоприятные в термическом отношении условия растворимости известняков в тропических странах. Кроме того, и органические, и азотнокислые соединения также усиливают химическую агрессивность воды в тропических странах. За счет этих факторов, а также большого количества осадков интенсивность карстовых процессов и их "эффективность" в гумидных тропиках, по-видимому, в несколько раз выше, чем в умеренной зоне. Только благодаря этим обстоятельствам карстовые процессы в тропиках приводят к выработке выровненных поверхностей карстовой денудации, которые в умеренных и средиземноморских странах формируются только в исключительных случаях.
Типовая классификация карста по литологическому составу
закарстованных пород (по А. Е. Голову и др.)
Суффозия (от лат. suffosio — подкапывание) — вынос мелких минеральных частиц породы фильтрующейся через неё водой. Термин введен А. П. Павловым, понимавшим под суффозией явление оседания поверхности земли, связанное с выщелачиванием выносом растворимых частей горной породы. В настоящее время суффозией называют сам процесс выноса частиц породы, а не его последствия, основное значение придается механическому выносу, а не растворению. Процесс близок к карсту , но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения. Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин (суффозионных воронок, блюдец, впадин) диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Другим следствием может быть изменение гранулометрического состава пород как подверженных суффозии, так и являющихся фильтром для вынесенного материала.
Наиболее широкое развитие суффозия получает в области распространения лёссов и лёссовидных суглинков , под склонами долин рек, часто по ходам роющих животных. Одним из необходимых условий суффозии является наличие в породе как крупных частиц, образующих неподвижный каркас, так и вымывающихся мелких. Вынос начинается лишь с определенных значений напора воды, ниже которых происходит только фильтрация .
В карбонатных и гипсоносных песчано-глинистых отложениях и мергелях карст и суффозия могут проявляться одновременно. Это явление носит название глинистый карст или глинистый псевдокарст.
Виды суффозии:
Независимо от типа, суффозия может происходить как в глубине массива пород, так и вблизи поверхности. Выделяются особые виды суффозии — подземная и контактная.
Контактная суффозия — один из видов подземной суффозии,
при которой на контакте ДВУХ пород мелкие частицы одной породы потоком воды разносятся по порам ДРУГ0Й. В связи с контактной суффозией вдоль контакта иногда создается слой породы, имеющий измененный гранулометрический состав и иные свойства.
1. Карстовые явления очень широко распространены. По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для их развития.
2. В карстовых формах рельефа преобладают замкнутые отрицательные формы рельефа:
- поверхностные: карры, воронки, котловины;
- подземные: колодцы, пещеры.
В тропиках часто встречаются положительные карстовые формы рельефа: башни, конусы, купола и т.п.
3. Процессы поднятия и тектонической стабильности в пределах одной и той же карстовой области могут чередоваться. В результате такого чередования образуется отчетлив выраженная ярусностъ вершинных поверхностей карстовых положительных форм рельефа.
4. Важнейшим условиям, определяющим развитие карста, является климат, т.е. температурный режим, количество и характер выпадающих осадков, наличие вечной мерзлоты, препятствующей проникновению воды в карстующиеся породы; климатом обуславливается также характер растительного покрова, способствующего повышению химической агрессивности воды.
5. Борьба с химической и механической суффозией ведется главным образом с целью максимального ослабления фильтрации воды через карстующиеся породы. Таким путем удается предупредить или замедлить карстовые процессы. Однако при наличии местности с уже развитым карстом борьба с ним оказывается сложной, и в таких случаях проектировщики стараются обходить опасные участки.
Наличие трещиноватости в растворимых горных породах.
Движение воды и ее минерализация. Наиболее сильно растворяет породы слабоминерализованная вода и содержащая свободную углекислоту.
По химическому составу пород различают: карбонатный (известняки, реже доломиты), сульфатный (гипс и ангидрит), соляной (галит и сильвин).
Наиболее растворимы соли, затем гипсы , труднее растворяются известняки.
На интенсивность процесса влияет низкая минерализация, повышенная температура и скорость движения воды, крупность зерен в породе и ее трещиноватость.
Различают карст наземный и подземный.
Наземные формы карста:
Карры – мелкие борозды и гребни на обнаженных поверхностях карстующихся пород.
Воронки – углубления различных форм и размеров (поверхностные и провальные).Наиболее распространенные поверхностные формы карста. Воронки бывают весьма разнообразны: от пологих и мелких до крутосклонных (рис 37). Диаметр воронок редко превышает 50 м., а глубина – 15–20 м.
Блюдца и западины представляют собой мелкие карстовые воронки с пологими бортами.
Поноры – узкие глубокие отверстия, наклонные или вертикальные, поглощающие поверхностную воду и отводящие её вглубь карстового массива. Поноры возникают на узлах пересечения трещин при дальнейшем развитии карста.
Колодцы и шахты – вертикальные или наклонные карстовые формы, уходящие в глубину на десятки и сотни метров. Они образуются при дальнейшем развитии поноров. Известны шахты глубиной до 1100 м.
Слепые долины рек заканчиваются не впадением в другой водоем, а карстовыми воронками и понорами, в которых вода уходит под землю. В отличие от них, полуслепые долины сохранили хорошо различимый отрезок долины ниже поноры, называемый суходолом.
Башенный карст – одна из последних стадий развития поверхностного карста, при которой подавляющая часть горных пород растворена и вынесена, а самые прочные блоки сохраняются в виде огромных отдельных останцов. Башенный карст характерен для жаркого влажного климата Юго-Восточной Азии.
Подземные формы карста
Пещеры – естественные подземные полости. Большие помещения называются залами, поменьше – гротами. Ходы, заполненные водой – сифонами.
В сильно закарстованных районах наблюдается несколько этажей пещер.
Важное значение имеет степень активности карстового процесса. Различают действующий карст, который развивается в современных условиях и пассивный или древний карст, у которого формы заполнены делювиально-пролювиальным материалом, задернованы. При изменении базиса коррозии (обычно уровень ближайшей реки) и других причин пассивный карст может перейти в действующий. Нижний предел развития карста называется базисом коррозии (рис. 38).
Понижение уровня базиса коррозии вызывает понижение уровня грунтовых вод, старая пещера становится осушенной, а новая формируется ниже.
Рис. 38 Зоны карстового массива в известняках
I – зона развития карста; II – зона цементации; УГВ – уровень грунтовых вод
Пещеры могут формироваться в любых карстующихся породах, однако наиболее характерны для областей развития мощных карбонатных толщ.
Самой глубокойпещерой в мире является пещера Воронья (Крубера) в Абхазии. На настоящий момент её установленная глубина превышает 2040 м.
Кунгурская пещера – длина 4,6 км.
Наиболее крупной пещерой является Мамонтовапещерав Северной Америке – длина всех проходов и галерей 240 км(несколько озер, река и т.д.).
Просачивающаяся по трещинам вода сильно минерализована. При её попадании в большие пространства и соприкосновении с воздухом она либо теряет часть растворенной углекислоты и высаживает карбонат при карстовании известняков, либо испаряется и высаживает гипсы при развитии карста по сульфатам. При минусовых температурах натечные образования слагаются льдом. В разрезе все натечные образования (например, сталактиты) зональны, что позволяет читать историю их образования. Так, значительное осушение пещеры и временное прекращение или сильное замедление роста будет отражаться в виде более плотных и шероховатых корочек.
В зависимости от своего положения в пещере и формы, натечные образования подразделяются:
Сталактиты – выросшие на своде пещеры из просачивающейся воды. Иногда можно наблюдать ряды сталактитов, маркирующие трещину в потолке.
Сталагмиты – выросшие на полу из капающей сверху воды. Так как упавшая капля воды растекается по сталактиту, они обычно более короткие и широкие по сравнению со сталактитами. Обычно растут непосредственно под сталактитами (рис39).
Сталагматы – вертикальные колонны. Образуются из доросших до пола сталактитов или из соединившихся и сросшихся сталактита и сталагмита.
Анемолит – сталактит или сталагмит, отклоненный от вертикального положения односторонним испарением вод, вызванным циркуляцией воздуха в пещере.
Гуры – наплывы на полу пещеры, похожие на оплывший стеарин.
Завесыобразуются при равномерном просачивании воды через трещину в потолке, благодаря чему имеют практически постоянную толщину.
Недоучет карстовых процессов в инженерно-строительной деятельности может привести к серьезным последствиям: 1) просадке и провалам жилых зданий над подземными полостями; 2) деформациям железнодорожного или автомобильного полотна; 3) значительной утечке воды из водохранилищ; 4) поступлению грунтовых вод в подземные выработки через карстовые полости.
При строительстве в карстовых районах необходимо осуществлять ряд мер, направленных на повышение устойчивости и прочности пород и на прекращение развития карстовых форм.
Строительство на целиках, свайные фундаменты.
Повышение устойчивости и прочности пород – предотвращение доступа воды к карстующимся породам (нагнетание в трещины жидкого стекла, глинистого или цементного раствора).
Прекращение развития карстовых форм – гидроизоляция поверхностижирной глиной, сооружение дренажных систем, откачки, регулирование стоков(ливнеотводы).
При проектировании предусматриваются комплексные инженерно-геологические изыскания согласно СП 11.105.97 ч.II, включающие геофизические методы (электроразведка), позволяющие определить формы подземного карста.
Карстовые районы по степени устойчивости согласно СНиП делятся на 5 категорий:
– весьма неустойчивые (в год образуется 5–10 воронок на 1 квадратный км). Может достигать 100 и более (300–350), например с. Бабки (Чусовая – Кама);
– неустойчивые – 1–5 воронок;
– средней устойчивости – 1 воронка за 1 – 20 лет;
– устойчивые – 1 воронка за 20–30 лет;
Суффозия– вымывание мельчайших нерастворимых частиц грунта подземными водами. Это явление часто приводит к образованию суффозионных воронок.
Условия возникновения: неоднородность гранулометрического состава и появление критического гидростатического напора более 5.
Меры: уменьшение скорости и градиента потока, дренаж, отвод вод.
В городских условиях может провоцироваться хозяйственной деятельностью человека; например, протечками из труб, изменением направления грунтовых вод из-за строительства, подземными коммуникациями.
Геологическая опасность карста и суффозии – образование различных по положению и форме пустот и провалов.
Процессу карстообразования подвержены осадочные породы: известняки и доломиты, гипс, каменная соль.
Суффозии подвержены обломочные грунты неоднородного состава.
Понижение базиса эрозии приводит к активизации процессов.
Инженерно-геологические исследования производится в соответствии СП11.105.97 ч.II.
При строительстве основой всех мероприятий, направленных на прекращение развития карста и суффозии является прекращение фильтрации воды.
Применять свайные фундаменты, специальные конструктивные решения и строительство на целиках.
Карстовые и суффозионные формы тесно связаны с корами выветривания, где в силу специфики состава материнских горных пород резко усилены процессы растворения или механического выноса тонких частиц поверхностными и грунтовыми водами.
Карст – это совокупность процессов, форм рельефа и отложений, связанных с растворением горных пород. При этом растворение выступает в качестве инициатора других сопутствующих процессов – водной эрозии и аккумуляции (образования карстового аллювия), обрушения и накопления карстового коллювия, формирования озерных отложений.
Базисом карстования в каждом конкретном случае может быть уровень застойных подземных вод, подошва карстующихся пород или уровень накопления нерастворимого остатка, блокирующего доступ воды к карстующейся породе. По строению разреза зоны аэрации можно выделить три варианта карста: открытый, покрытый и перекрытый. В открытом карсте карстующиеся породы непосредственно выходят на поверхность или перекрываются легко проницаемыми для воды отложениями мощностью до трех метров. В покрытом карсте карстующиеся породы залегают под легко проницаемыми для воды отложениями мощностью более трех метров. В перекрытом карсте над карстующейся породой располагается водоупор, затрудняющий движение воды.
В морфологическом отношении выделяется поверхностный, подземный и комбинированный карст. При поверхностном карсте растворению подвергается только кровля карстующейся породы. Основными формами поверхностного карста являются карры, воронки, котловины. Карры – это различного размера (глубиной от нескольких сантиметров до 3 и более метров) борозды на поверхности карстующейся породы. Карстовые воронки – это конические понижения, на дне которых могут проявляться поглощающие поноры. Диаметры карстовых воронок изменяются от долей метра до нескольких десятков метров, иногда достигают ста метров и более. Изменчива в широких пределах и их глубина.
Подземный (глубинный) карст развивается при растворении породы внутри карстующегося массива. Важнейшую роль при этом играет степень трещиноватости пород. Выделяется несколько типов подземного карста: сетчатый, щелевой, понорный и пещерный. Сетчатый карст характеризует, как правило, начальные этапы развития карста. Разбитая множеством разнонаправленных трещин порода начинает растворяться по поверхностям этих трещин. Очертания первично угловатых обломков постепенно сглаживаются. Пространство между стенками трещин заполняется нерастворимым остатком. Порода приобретает конгломератоподобный облик.
Понорный карст образуется, как правило, под карстовыми воронками. Представляет собой чаще всего вертикальные веретенообразные пустоты, образующиеся в узлах пересечения трещин, как за счет растворения, так и размыва горных пород.
Пещерный карст развивается при эволюции понорного и щелевого карста, когда к процессам растворения и водной эрозии добавляется обрушение стенок и кровли пустот, образуются массы карстового коллювия. Подчиняясь движению потоков воды, подземный карст часто приобретает очень сложную структуру, выраженную расположением пустот на различных гипсометрических уровнях (этажный карст).
Комбинированный (провальный) карст образуется при соединении в процессе эволюции карста его поверхностных и подземных форм. При обрушении пород над понорами в карстовых воронках образуются карстовые колодцы. Обрушение пород над карстовыми щелями приводит образованию карстовых долин. Грандиозные провалы над этажным пещерным карстом представлены карстовыми шахтами. Наконец, массовое обрушение на огромных площадях образует карстовые полья.
В классификации карста по литологическим типам пород(литологические типы карста) выделяют карст: солевой (галоидный), силикатный (бради-карст), сульфидный (рудный), сульфатный, карбонатный и кластический (обломочный).
Солевой карствозникает в залежах солей. Благодаря высокой растворимости соли процесс растворения здесь является наиболее важным.
Силикатный карст связан с выносом аморфного кремнезема в корах выветривания, формирующихся в тропическом климате. Он представлен относительно мелкими поверхностными формами.
Сульфидный (рудный) карст формируется при выщелачивании сульфидов. Выщелачивание сопровождается образованием серной кислоты, которая воздействует на вмещающие породы, усиливая их разложение.
Сульфатный карст – это карст в ангидритах и гипсах. Его специфика обусловлена тем, что при переходе ангидрита в гипс существенно увеличивается объем породы. Это увеличение приводит к закрытию трещин, вследствие чего гипсовый карст развивается преимущественно в поверхностных формах, и только тогда, когда зияние трещин достаточно велико и не может быть устранено за счет увеличения объема породы, карст интенсивно развивается в подземных формах.
Карбонатный карст – карст в карбонатных породах, является наиболее распространенным в силу широкого распространения самих карбонатных пород. Вместе с тем, он оказывается наиболее сложным в физико-химическом отношении. Карбонат кальция в дистиллированной воде в нормальных условиях растворим весьма слабо. Его растворение в природе обусловлено наличием в воде углекислого газа, часть которого, соединяясь с водой, образует угольную кислоту. Угольная кислота, вступая в обменную реакцию с карбонатом кальция, переводит его в бикарбонат – соединение, которое может существовать только в растворе. Если бикарбонат кальция постоянно удаляется вместе с водой и насыщения раствора не происходит, растворение карбонатной породы продолжается. Содержание углекислого газа в воде зависит от его парциального давления в воздухе и от температуры воды. Эта зависимость предопределяет тесную связь карбонатного карста с климатическими условиями. В холодном климате, в холодной воде углекислого газа может быть достаточно много, но карсту препятствует короткий летний период, наличие многолетней мерзлоты. В аридном климате карста нет из-за дефицита воды. Во влажном умеренном климате развивается классический карст в поверхностных, глубинных и провальных формах. Он сопровождается накоплением широкого спектра отложений: известковых туфов (травертинов) - натечных образований, возникающих при химическом осаждении карбоната кальция в форме кальцита и арагонита; карстового элювия, аллювия и коллювия, карстово-озерных отложений. В условиях влажных тропиков развивается тропический карст. Его особенность заключается в том, что он образуется преимущественно в поверхностных формах, для которых разработана своя классификация, включающая, кроме карров и воронок, карст котловинный, башенный и конический. Специфика тропического карста обусловлена тем, что среднегодовая температура грунтовых и поверхностных вод в тропиках составляет +25ºС, что существенно понижает растворимость углекислого газа. Но в приповерхностном слое почвы за счет круглогодичного разложения растительного отпада образуются повышенные концентрации двуокиси углерода. Под влиянием высокого парциального давления углекислый газ растворяется в воде приповерхностного слоя. Порода начинает растворяться. Однако, на некотором удалении вглубь, где нет высокого парциального давления, углекислый газ вскипает, начинается интенсивное осаждение карбоната кальция, который полностью закрывает трещины, делая невозможным развитие глубинного карста. В понижениях поверхности карстующихся пород мощность органического детрита больше, поэтому и парциальное давление углекислого газа больше, а значит и процесс поверхностного карста протекает быстрее, что приводит к росту глубины первичного понижения, а далее процесс нарастает лавинообразно. В итоге возникают глубокие (до 300 м и более) карстовые котловины(стадия котловинного карста). После достижения дном котловин базиса карстования они начинают расширяться за счет педиментации склонов, сливаются между собой при уничтожении водоразделов. В рельефе сохраняются лишь денудационные останцы, имеющие вид крутостенных высоких башен (стадия башенного карста). Дальнейшее разрушение башен характеризует стадию конического карста. В финале на уровне базиса карстования образуется поверхность выравнивания – карстовый педиплен.
Кластический (обломочный) карст формируется в обломочных породах при растворении карбонатного цемента. Обычно дополняется процессами суффозии.
Суффозия– это вынос из породы тонких частиц грунтовыми водами. Вынос сопровождается образованием форм рельефа, во многом сходных с формами классического карбонатного карста. Суффозия осуществляется в лёссах, глинистых песках, в валунно-галечных отложениях, в которых матрикс представлен песчано-глинистой составляющей.
К псевдокарстовым явлениям относится термический карст (термокарст), представленный понижениями в рельефе часто заполненными водой. Его образование связано с таянием линз погребенного льда.
Читайте также: