Як утворюються карстові форми рельєфу? Види карстових форм рельєфу.

Більш різноманітний. Робота річок відбувається у підземеллях, глибина яких сягає кількох кілометрів.

Підземний рельєф- це незліченні печери та прірви, шахти та воронки. Води, що протікають тут у повній темряві, рідко прориваються на поверхню. Підземні озера, мов чорні дзеркала. Вони сповнені таємниць, у них приховані печерні перли. Це такий своєрідний світ, природа якого вивчена ще погано. Це світ сталагмітів та сталактитів. Все це називають карстовим рельєфом, чи просто карстом. Термін «Карст» походить від назви плато Карст (Крас), яке розташоване на одному з півостровів в Адріатиці. Майже безводне плато рясніє воронками, сухими улоговинами, провалами, тріщинами, бездонними колодязями. - Комплекс форм, створений природою в результаті розчинення водою та випадання в осад розчиненого матеріалу. Форми карстового рельєфу мають розміри від перших сантиметрів (карри, лунки, борозни тощо) до багатьох сотень метрів і кілометрів. Про нерівності рельєфу величиною менше 1 см відомо мало.

Карстовий рельєф зазвичай формується в областях, складених водорозчинними породами. Найчастіше ними є вапняки, доломіти, гіпси, ангідрити, мармури, солоносні глини та сіль. Розчинення відбувається з великою швидкістю, через що цю групу навіть називають породами, що карстуються. Але до розчинення схильні і сланці, пісковики, граніти, кварцити, базальти та ін. Швидкість розчинення у них у десятки тисяч разів менше, ніж у порід, що карстуються.

Карстоутвореннявідбувається тому, що є не тільки гірські породи і розчинники, що піддаються розчиненню, але і проточні води і тріщини в гірських породах. Людина бачить пізні стадії утворення карсту, оскільки спостереження за міграцією води за найтоншими тріщинами неможливі. Механізми утворення карстового рельєфу перших стадіях, швидше за все, пов'язані з проникністю гірської породи. Найбільш поширеними формами карстового рельєфу є лійки, блюдця, шахти, колодязі, карри, долини, полья, печери, котли, греблі та завіси, тераси, сталактити, сталагміти і т.д.

Карриутворюються зазвичай лежить на поверхні тріщинуватих вапняків і доломітів дощовими водами, цівки яких виробляють промоїни. Великі каррові поля знаходяться в , їх глибина сягає кількох метрів. Карстові вирви на поверхні зустрічаються чаші. Їхній діаметр — від 1 до 500 м, а глибина — від 0,5 до 45 м. Ланцюжки воронок нерідко зливаються, утворюючи карстові долини.

У Родопах (Південна) знаходяться дивовижні створення природи – скельні мости. Вони являють собою величезні арки, перекинуті через великі долини, дном яких зараз протікає ледь помітний струмок. Це залишки давніх підземних долин, що перетинали цю частину Родоп 1,5 млн років тому. Багато тисячоліття підземні води розчиняли мармури, руйнували стіни печер та створювали фантастичний світ підземель. Нарешті стіни печер не витримали і обрушилися, відсунувши русло підземної річки убік. Висота «чудесних мостів» досягає 30 м, а ширина – 50 м. Тут, у колишніх нішах, відкриті стоянки стародавньої людини, виявлені кам'яні сокири, Кераміка.

Плато Карст (територія і ) - кам'яниста пустеля, що вражає своїм сумним виглядом. Тут немає води та не видно зелені. Поверхня його вкрита тріщинами, ямами, вибоїнами і воронками. Є тут і річки, але вони течуть під поверхнею землі у темних та сирих підземних руслах. Крім безводдя щокроку мандрівника очікують глибокі тріщини, провали, бездонні колодязі. Трапляються ділянки, де воронки буквально, як віспини, вирили поверхню. Їхня кількість досягає 150 штук на квадратний кілометр. Червоно-бурі глини із щебенем, виявлені на дні воронок, є продуктом не тільки хімічного розчинення вапняків, але й змиву по тріщинах масиву, що карстується, а також пилу, що приноситься вітром.

Шахти та колодязі є вузькими, майже вертикальними каналами, утвореними при розширенні тріщин. Діаметр колодязів різний - від 0.3 до 350 м, глибина може досягати 1300 м. Карстові долини, які займають русла як підземних, так і наземних річок, характеризуються різкою ступінчастістю поздовжнього профілю. Дивні річки з'являються з печери, течуть протягом кількох кілометрів поверхнею і знову ховаються в печері. Ці долини – без заплави, без терас, без паводків та повеней. Особливим виглядомкарстами є полья - замкнуті або напівзамкнуті улоговини. Площі полів досягають 500 – 600 км2, глибина – сотень метрів, ширина – 10 – 15 км. Одне з них – у північно-західній частині Динарського нагір'я – займає площу 380 км2. Вісь улоговини збігається з напрямком гірських хребтів та орієнтуванням складчастих структур. У періоди сильних злив тонкі частинки ґрунту змиваються і поступово всі тріщини заповнюються водою. Це веде до припинення фільтрації, а атмосферні опади сприяють замулюванню улоговин.

Карстові печери знаходяться глибоко під землею. Вони дуже різноманітні за розмірами і конфігурації, що пояснюється не тільки заляганням порід, що карстуються, а й певною стадією їх розвитку. У печерах серед численних форм карсту, пов'язаних із накопиченням розчиненої речовини, відомі в основному сталактити та сталагміти. Вапняні бурульки - сталактити - досягають висоти в кілька метрів і товщини 1,5 - 5 м. У процесі зростання сталактити у воді зменшується вміст СаСОз. Вуглекислий кальцій, що випав в осад, цементує уламковий матеріал і утворює карбонатні натіки. Сталагміти – вапняні стовпи та конуси – ростуть знизу вгору і досягають висоти 15 – 20 м. Все це відбувається дуже повільно. Підраховано, що сталагміт у Карлсбадській печері заввишки 19 м формувався близько 50 млн. років. До натічним форм карстового рельєфу відносяться греблі, що перегороджують підземні ходи. За подібними греблями виникають озера. Але вік гребель молодший, ніж сталагмітів, - 9 - 10 тис. років. Під впливом теплих вологих мусонів вапнякові породи зазнають карстування, у результаті виникає багато химерних пейзажів: то над прірвою піднімаються стрімкі скелі, то горах зяяють глибокі печери, то через річки перекинуті кам'яні мости. Все це називається баштовим карстом. У деяких районах, де вапнякові породи зазнали руйнувань, утворилися округлі долини з рівним днищем. У таких долинах на однаковому віддаленні один від одного височіють конусоподібні вапнякові пагорби, а біля їхнього підніжжя амфітеатром розташовуються ступінчасті поля, що робить кожен пагорб схожим на гігантський замок з фортечними стінами та сторожовими вежами. Іноді в долинах видно невеликі пагорби з гострими вершинами, що здалеку нагадують величезні стоги сіна. Карстові долини, зазвичай, дуже широкі, серед них часто зустрічаються брили вапняків.

У теплих і вологих умовах тропіків карстовий рельєф набуває химерних форм. Виділяються куполоподібні пагорби та гряди, башти, гострі конуси, карстові рівнини. Системи округлих куполів розсічені ущелинами, що виникли по тектонічним тріщинам. Периферія куполів обрамлена баштовим карстом. Карстові улоговини та рівнини розділені зазубреними грядами та глибокими улоговинами. Уламки вапняків, що впали зі схилів веж або куполів, швидко руйнуються.

Густа рослинність, що покриває схили, сприяє активності вод із вмістом кислот різного складу. Тому, як правило, біля підніжжя карстових пагорбів або невеликих гір не відбувається накопичення уламків. Вивітрювання перетворює їх на пісок і глину, які в дощові періоди швидко виносяться струменями води. Найбільша інтенсивність карстових процесів – у вологих областях, а найменша – у сухих.

Текучою водою розчиняються не тільки карбонатні та солоносні, а й силікатні породи, в яких цей процес протікає у тисячі разів повільніше. Розчиняються пісковики, граніти, сланці та інші кристалічні породи. Річкова вода, що протікає такими породами у вологих тропіках, містить багато розчинного кремнезему. Форми рельєфу, пов'язані із силікатним карстом, різноманітні. На в Південній Америціу кварцитах спостерігаються провали, колодязі, шахти, вирви. На плато Гуайкуїніма у кварцитах виявлено навіть систему печер довжиною близько 2 км з горизонтальними ходами та глибокими колодязями.

Гігантські шахти діаметром 350 м та глибиною понад 500 м спостерігаються на плато Рорайма, складеному стародавніми кварцитами. З аналізу кварцитів, у яких є силікатний карст, можна дійти невтішного висновку, що тут відбувається розчинення, як зерен кварцу, і силікатного цементу. Причому процес має не припинятися десятки та сотні мільйонів років.

Форми силікатного карсту утворюються в результаті як розчинення гірських порід, так і їх біохімічного вивітрювання.

Карст - сукупність процесів і явищ, пов'язаних з діяльністю води і виражаються в розчиненні гірських порід і утворенні в них порожнин, а також своєрідних форм рельєфу, що виникають на місцевостях, складених порівняно легко розчинними у воді гірськими породами - гіпсом, вапняком, мармуром, доломітом та кам'яною сіллю.

Карстовий рельєф значно відрізняється у помірних і тропічних широтах. У помірних широтах карстові процеси залежать від глибини залягання ґрунтових вод, яка для карсту є базисом денудації. За цією ознакою виділяють дрібний та глибокий карст. Для дрібного карсту характерні швидкі темпирозвитку, але менша пересіченість місцевості. Глибокий карст розвивається довше, але при цьому утворюються глибокі зниження на поверхні та численні печери.

За місцем розташування карстових форм розрізняють поверхневий та глибинний (підземний) карст. У свою чергу, поверхневий карст залежно від оголеності на поверхні порід, що карстуються підрозділяється на два типи: відкритий (голий, середземноморський), коли карстуючі породи залягають безпосередньо на поверхні, властивий гірським територіям, де краще оголеність корінних порід; і покритий (східноєвропейський), коли породи, що карстуються, залягають на деякій глибині під пухкими некарстующимися відкладеннями.

До поверхневих форм карсту відносяться карри (шратти), воронки, улоговини (овалу), полья.

Карри - комплекс вузьких борозен глибиною 1-2 м, відокремлених один від одного гострими гребенями. Карри - форми мікрорельєфу, які утворюються за рахунок розчинення та механічного руйнування поверхневими водами тріщин порід.

Вирви широко поширені в умовах і голого, і покритого карсту, як на міжріччі, так і по днищах балок. Це округлі, зазвичай конусоподібні зниження різного розміру (до десятків, рідше сотень метрів у діаметрі) та різної глибини (від перших метрів до десятків метрів). Маленькі плоскодонні вирви називаються блюдцями. При з'єднанні безлічі вирв за рахунок руйнування перемичок між ними утворюються великі замкнуті зниження - улоговини, або овалу. У них зазвичай круті фестончасті схили, нерівне дно, великі розміри: завдовжки – кілометри, завширшки – сотні метрів, глибиною – перші десятки метрів.

Найбільші карстові форми - по-лля нагадують грабен у мініатюрі. Це великі довгасті замкнуті зниження площею понад 200-300 км, глибиною сотні метрів, з крутими схилами, з пагорбами-останцами на днище, з струмками і навіть селами. Найбільші полья - Ліванське площею 379 км2 у Боснії, Попово - 180 км у Герцеговині. Очевидно, вони утворюються при злитті улоговин уздовж ліній тектонічних розломів, тобто зумовлені тектонікою.

Підземні форми карсту - колодязі, шахти, прірви, печери.

Карстові колодязі утворюються внаслідок обвалення покрівлі над підземною прірвою. Колодязі мають циліндричну форму та розміри до 20 м завширшки та глибини.

Шахти - вузькі, глибокі (сотні метрів) канали-труби. Стовбури можуть бути прямолінійні, ламані, вигнуті. Утворюються в результаті розширення каналів-тріщин, причому нерідко закладаються на перетині кількох систем тріщинуватості.

Комбінації природних шахт із горизонтальними та похилими печерами зазвичай називають карстовими прірвами. Найглибша карстова прірва світу - Жан-Бернар глибиною 1535 м у Савойських Альпах Франції.

Печери - порожнини різноманітної форми та величини всередині гірських порід, що відкриваються на земну поверхню одним або декількома отворами. Утворення печер пов'язане з інтенсивною розчинною здатністю води в тріщинах породи. Розширюючи їх вода створює складну систему каналів.

За структурними умовами виділяються два класи сучасного карсту: рівнинний та гірський. У межах цих класів залежно від геологічної будови, історії розвитку території карст та пов'язані з ним форми рельєфу поділяються на ряд. За складом порід виділяються карбонатний, сульфатний, галоїдний (соляний) та перехідні між ними типи карсту (карбонатно-сульфатний та ін.). Усередині літологічних типів виділяються підтипи, наприклад, в карбонатному карсті виділяється вапняковий, крейдяний,

доломітовий та ін. На підставі того, чи розвивається карст в даний час на поверхні або під покривом будь-яких відкладень, виділяють у першому випадку голий, або середземноморський, карст, а в другому - покритий, або східноєвропейський (російський), карст.

За віком карст поділяється на сучасний (що розвивається) і давній (який не розвивається), або викопний. Всі представлені класи та типи карсту розвинені у всіх кліматичних поясахземної кулі. Широко вони поширені і на території Російської рівнини, де виділяється вісім карстових областей, що включають низку провінцій та округів з різними типами карсту. На карті видно, що на більшій частині Російської рівнини розвинений карбонатний карст, переважно вапняковий. На меншій площі і, головним чином, у південних районах розвинений крейдяний карст. Незважаючи на різноманітність типів карсту, для них характерні одні й самі або близькі форми рельєфу.

Карстомназиваються явища, що виникають у розчинних гірських породах (вапняк, доломіт, гіпс, рідше сіль, крейда) під сукупною дією поверхневих і головним чином підземних вод. Явлення карстоутворення призводять до виникнення особливих форм рельєфу: каррів, воронок, колодязів, шахт, карстових улоговин, полів та ін.
Умови утворення карстових форм: 1) наявність розчинних порід; 2) наявність тріщин, які роблять ці породи водопроникними; 3) невеликий ухил поверхні, що дозволяє воді не тільки стікати, а й просочуватися; 4) значна потужність порід, що карстуються; 5) їхнє піднесене положення або низьке положення рівня ґрунтових вод, що забезпечує вертикальну циркуляцію води в породах; 6). достатня, але не надмірна кількість води.
Коли породи, що карстуються, знаходяться на поверхні, карст називають відкритим (середземноморським); якщо ці породи прикриті іншими «породами, що не карстуються, карст називається покритим(Середньоєвропейським).
Карри(шратти) - глибокі борозни на оголеній поверхні порід, що карстуються, розділені вузькими, часто гострими гребенями. Розташовані карри рядами, паралельними один одному, або представляють складні лабіринти, що гілкуються. Глибина каррів коливається від кількох сантиметрів до 2 м-коду.
Утворення цієї форми карстового рельєфу викликане хімічним і механічним впливом води дощів, снігу, що тане, моря (у смузі прибою) на поверхню розчинних порід. Розчинення протікає інтенсивно в пониженнях, якими стікає вода.
Форма та розміри каррів залежать від хімічного складу та характеру тріщинуватості порід, а також від клімату. Найкраще карри виражені у чистих вапняках у сухих субтропіках. У цих умовах борозни та гребені більш менш симетричні і мають приблизно однакові розміри.
Скупчення каррів утворюють важкопрохідні каррові поля. З часом поверхня, покрита каррами, змінюється: тріщини розширюються, гребені руйнуються, виникають нагромадження брил вапняку, дуже типові для областей розвинена відкритого карсту. Каррові поверхні майже завжди позбавлені рослинності.
Карстові вирвивластиві як відкритому, і покритому карсту (рис. 109). Це найбільш типова і поширена форма карстового рельєфу. Розрізняють вирви поверхневого розчинення та провальні, а також вирви «просмоктування».

Вирви поверхневого розчиненняутворюються в областях відкритого карсту в результаті розчинення стінок тріщин, що розсікають поверхню. За формою вони бувають блюдцеподібними та конусоподібними. Блюдцеподібні зниження поверхні з'являються при розчиненні стін численних дрібних тріщин. При розчиненні стінок глибокої тріщини утворюється конусоподібна вирва з крутістю схилів 30-45 °. На дні такої воронки знаходиться понор - отвір, через яке йде вода, що стікає в неї.
Провальні вирви- результат обвалення покрівлі підземних печер - мають круті, стрімкі схили, на дні - нагромадження брил порід, що обрушилися. З часом, якщо обвалення припиняється, схили воронки стають більш пологими.
Вирви «просмоктування»поширені в області покритого карсту. Утворюються при вимиванні водою, що стікає в понор, піщано-глинистих частинок з поверхневих нерозчинних порід. Якщо частинки, що вимиваються, закупорюють понор, зростання вирви сповільнюється або зовсім припиняється. Зовні воронки просочування нагадують конусоподібні вирви розчинення. Схили їх зазвичай покриті рослинністю.
Карстові воронки при закупорці понора або підняття рівня грунтових вод можуть стати місцем скупчення води і перетворитися на тимчасові або постійні карстові озера.
При розширенні великих тріщин у породах, що карстуються, виникають карстові колодязі та шахти.
Карстові колодязі- западини циліндричної форми, що досягають глибини десятків метрів. Ширина карстового колодязя зазвичай не менша за його глибину. Утворюються вони внаслідок обвалення склепінь підземної порожнини.
Природні шахтисхожі на трубу з вигинами та розширеннями, що спускається на велику глибину від поверхні (найбільша глибина карстової шахти біля Трієста – 523 м). У карстових колодязях та шахтах можуть зникати річки.
Великі замкнуті улоговини, що зустрічаються в карстових областях, отримали назву полів. Поля займають площу до кількох сотень квадратних кілометрів (наприклад, Ліванське поле в Західній Боснії - 379 кв. км). Рівне дно полів обмежене уступами заввишки кілька сотень метрів. На дні, вистеленому наносами, можуть височіти вапнякові гори - останки, протікати річки. При затопленні водою полья перетворюються на постійні чи тимчасові озера.
Утворення полів може бути викликане як процесом карстообразования, а й тектонічними процесами, і навіть виносом нерозчинних порід, що залягають серед вапняків.
Долини річоку карстових областях зазвичай виникають у результаті обвалення склепінь тунелів над підземними річками. Їх можна зарахувати до типу каньйонів. Місцями під час обвалення склепінь виникають карстові мости.
У породах, що карстуються, поряд з особливими формами рельєфу поверхні створюються різноманітні підземні порожнини. печери. Вони виникають переважно в товщах вапняків, гіпсу та кам'яної солі в результаті розширення тріщин під дією ґрунтових вод. У печерах, що ростуть, часто протікають водотоки, розташовані озера. Коли ґрунтові води по тріщинах йдуть униз, печери осушуються і перестають рости. Якщо зверху в печеру просочується вода, крапельки якої випаровуються зі стелі та підлоги, печери, виникають натічні утворення вуглекислого вапна, що поступово заповнює печеру. Зі стелі у вигляді гігантських бурульок зважуються сталактити, з підлоги назустріч їм піднімаються сталагміти. Зустрічаючись, вони зливаються до колон. У вологому повітрі печери (з річкою чи озером) натічні освіти не утворюються.
Карстові печери досягають особливо великих розмірів у потужних товщах вапняків, деформованих тектонікою.
Найбільшими розмірами всіх відомих печер відрізняється печера Хеллок (Швейцарія, Альпи). Її довжина (без бічних відгалужень) – 78 км. Мамонтова печера має довжину 74 км, без відгалужень – 48 км. У Росії цікава Кунгурська печера. Вона утворена в гіпсі, що залягає серед пластів вапняку та доломіту. Складний лабіринт найбільш вивчених галерей печери, що найбільш гілкуються, простягається на 4-5 км. Печера має кілька поверхів. На дні печери понад 30 озер різних розмірів. Площа найбільшого їх близько 200 кв. м, глибина – 4-6 м. Кунгурська печера відноситься до типу холодних (крижаних) печер.
Повітря холодних (крижаних) печер має протягом усього року низьку температуру у зв'язку з тим, що повідомляється із зовнішнім повітрям через отвір (вхід), розташоване у верхній частині печери. Взимку холодне важке повітря заповнює печеру, влітку воно залишається в ній і не встигає прогріватись. Волога, що потрапила в печеру, замерзає, утворюючи лід.
На противагу холодним печерам у теплих печерах вхід, розташований у нижній частині. Холодне повітря, що заповнює печеру взимку, влітку стікає з неї, поступаючись місцем теплому повітрю, що піднімається вгору. У таких печерах археологи нерідко знаходять рештки стоянок давніх людей.
Печери з двома входами – верхнім та нижнім – називають наскрізними (вітровими). Температура повітря всередині таких печер близька до температури зовнішнього повітря.
Стадії розвитку карстового рельєфу.У початковій стадії розвитку карстового рельєфу (молодий карст) ґрунтові води залягають глибоко. Породи на поверхні майже позбавлені тріщин і слабо пропускають воду. Існують наземні водотоки. На поверхні оголеного карсту виникають карри, з'являються воронки, колодязі. У міру розширення тріщин і збільшення їх кількості просочування посилюється, але частина води залишається на поверхні.
Вода, що просочилася, накопичується над водотривким шаром (шар може бути водотривким тимчасово, до розчленування його тріщинами), утворюючи окремі потоки.
У стадії зрілості процес закарстування йде знизу та зверху. На поверхні виникають провали, лійки зливаються в улоговини, з'являються полья. Майже вся вода з поверхні йде по тріщинах донизу, вертикальна циркуляція води призводить до виникнення печер. Ґрунтові води утворюють суцільну мережу водотоків.
На стадії старості форми карстового рельєфу втрачають визначеність; лійки уплощуються, полья розширюються, на поверхні накопичуються важкорозчинні продукти вивітрювання, засмічуючи понори. Зруйнована поверхня знижується рівня грунтових вод, тому вертикальна циркуляція вод замінюється горизонтальної, виробляється нормальна річкова мережу. Річки течуть повільно, утворюються болота. Підняття поверхні або опускання рівня ґрунтових вод може спричинити пожвавлення процесів карстоутворення та оновлення рельєфу.
Карстові явища обумовлені насамперед присутністю розчинних порід, тому вони виникають на різних широтах. Розчинні породи займають близько 34% поверхні суші, і навіть якщо врахувати, що карстовий рельєф розвинений далеко не на всій цій площі, широке поширення його не підлягає сумніву. Карстовий рельєф широко розвинений узбережжям Адріатичного моря (від плато Карст до Греції), в Альпах, у Криму, на Чорноморському узбережжі Кавказу, на Уралі, в Пріонежжі, у багатьох районах Сибіру та Середньої Азії, на Ямайці, на території Північної Америки (штати Кентуккі та Теннессі, у Північному Юкатані, у внутрішніх районах Флориди), у Китаї, Австралії та ін.
Карстові райони відрізняються як особливим рельєфом, вони характеризуються загальним своєрідністю фізико-географічних умов, пов'язаних передусім з особливим режимом вод.
Пересічення карстових районів, бідність поверхні водою роблять ці райони малопридатними для господарського використання.

На поверхні карстові форми представлені карами, жолобамиі ровами, понорами, воронками різних типів, западинами, улоговинами, сліпими долинами(Рис. 8.1).

Карри - це різноманітні неглибокі виїмки, утворені переважно вилуговуванням вапняків поверхневими атмосферними водами. Н. А. Гвоздецьким, одним із знавців карсту, були виділені карри наступних типів: лункові, трубчасті, борозенчасті, жолобкові, тріщинні та ряд інших (рис. 8.2 та рис. 16 на кольоровому вклейці). Всі ці форми мають глибину до 20 см, рідко розмах рельєфу досягає 1-2 м. Найбільш типові жолобкові карри, представлені паралельними жолобками, розділені гострими грядами. Рель-

еф із жолобковими каррами нагадує пральну дошку, а ділянки розвитку численних каррів називають карровими полями.

Жолоби і рови є більш протяжними і глибокими ділянками карстового вилуговування поверхні вапняків, що наслідують поверхневі тріщини і досягають глибини 5 м.

Понори - вузькі отвори, похилі або вертикальні, що виникають на вузлах перетину тріщин при подальшому розвитку процесу розчинення та вилуговування. Ці канали є стоком поверхневих вод і направляють їх углиб масиву гірських порід.

Карстові воронки поділяються на: 1) воронки поверхневого вилуговування-, 2) провальні-, 3) воруші просмоктування (корозійно-суффозійні, за Н. А. Гвоздецьким). Перший тип воронок нагадує воронку від вибуху снаряда або бомби (рис. 8.3). Утворюються вони за рахунок вилуженої з поверхні породи. Зазвичай у центрі такої лійки розташовується понор-канал, яким йде вода. Діаметр вирв зазвичай до 50 м, рідко більше, а глибина 5-20 м. Провальні воронки пов'язані з обваленням склепіння над порожниною, виробленої водами на деякій глибині. Корозійно-суффозійні воронки виникають у тому випадку, якщо вапняки, що карстуються, перекриті пластом піщаних відкладень і останні вмиваються в нижчележачі карстові порожнини. При цьому із пласта піску виносяться

відкладення в понори і утворюється вирва просмоктування або вимивання. Процеси суффозії поширені у природі.

Страви і западини є дрібні, невеликі карстові вирви. Якщо вирви різних генетичних типів зливаються по кілька штук разом, то утворюється карстова улоговина з низкою заглиблень на дні. Іноді дно у улоговин може бути плоским.

Поля є досить великими, на сотні метрів у діаметрі, неправильної формизниження, що утворилися при злитті ряду улоговин і воронок. У тому числі провальних.

Карстові колодязі та шахти - це канали, які майже вертикально йдуть у вапняні масиви на десятки і сотні метрів при діаметрі в кілька метрів. Вони утворюються при вилуговуванні по тріщинах, іноді поверхневими водними потоками, що розмивають вапняки. Шахтами називаються вертикальні порожнини глибиною понад 20 м-коду, а менше - колодязями. Якщо шахти з'єднуються між собою, а також із субгоризонтальними ходами та печерами, то утворюються карстові прірви, що досягають глибини 1000 м і більше.

Сліпі долини являють собою невеликі річки, що протікають у закарстованих районах, що мають витік, але раптово закінчуються у якої-небудь лійки або понори, куди і йде вся вода. Іноді долини бувають напівсліпими, коли вода річки раптом іде під землю, а потім, за кілька кілометрів, з'являється знову, як це відбувається у Західному Криму біля Севастополя. Річка Сууксу, починаючись на схилах гір, раптово зникає, і далі триває лише її суха долина з галькою. Через 10-12 км річка знову з'являється у вигляді потужного джерела і вже як нар. Чорна впадає у Севастопольську бухту. Слід зазначити, що такі сліпі і напівсліпі долини широко розвинені у місцях поширення порід, що карстуються - на Уралі, в Башкирії, в Ленінградській, Смоленській, Нижегородській областях, у Криму і на Кавказі.

У деяких районах Європейської рівнинивідомі озера, які раптово зникають, а потім знову з'являються. Справа в тому, що ці озера знаходяться в карстових улоговинах або воронках. Понори, присутні в них, забиті мулом, і тоді вода тримається в озерах. Але якщо така «пробка» вимивається, то й вода йде в понор і глибше в карстові порожнини.

Карстові печери виникають у різний спосіб: шляхом розчинення, вилуговування та розмиву; шляхом обвалення, розкриття та подальшого розмиву тектонічних тріщин. Підземні води, протікаючи по тріщинах чи тектонічним роздробленим зонам, поступово розчиняють і вилуговують вапняки чи доломіти. Таким чином формуються печерні порожнини, часто багатоповерхові та складні, коли окремі великі печери – «зали» – з'єднуються з іншими вузькими каналами, щілинами, нерідко з поточними струмками.

Великі печерні комплекси формуються тривалий час – десятки та сотні тисяч років. У печерах зроблено багато важливих палеонтологічних та археологічних знахідок, які дозволяють датувати верхні поверхи печер більш древнім віком, ніж нижні. Розвиток печер тісно пов'язане з коливаннями рівня дзеркала підземних вод та місцевим базисом ерозії, наприклад, річкою, а також тектонічними рухами. При зниженні дзеркала ґрунтових вод вже вироблені порожнини печер осушуються, і процес розчинення та вилуговування переходить на нижчий рівень. Так може продовжуватися кілька разів відповідно до етапів врізання річки та коливань рівня ґрунтових вод. В області багаторічномерзлих порід у печерах розвинені натічні форми, що складаються з льоду.

На дні печер часто зустрічаються червоні глинисті відкладення, так звана «терра-роса», або «червона земля», що є нерозчинною частиною карбонатних порід, збагаченою оксидами заліза та алюмінію. Однак найбільш вражаючою особливістю ряду карстових печер є сталактити і сталагміти - химерні натічні освіти, що створюють неповторний вигляд печерних залів (рис. 8.4). Вся справа в тому, що вода, що капає зі стелі печер, насичена газом, за рахунок розчинення карбонатних порід, а крім того, насичена бікарбонатом кальцію - Са (НСО,) 9 . Відбувається це з реакції

СаС0 3 + С0 2 + Н 2 0 ^ Са (НС0 3) 2 .

Ця вода, капаючи зі стелі, втрачає частину вуглекислоти, в результаті чого реакція зсувається вліво і бікарбонат знову переходить в СаС0 3 який і відкладається як на стелі печери (сталактит), так і на днище (сталагміт). В першу чергу на підлозі печери виникають напливи, схожі на віск свічки, що розтанув. Це так звані гури. Потім на гурах виникають сталагміти з широкою основою, а ще пізніше - нагадують палицю або стовп. Значно пізніше на стелі печери починають формуватися стлактити, дуже схожі на звичайні бурульки. Через якийсь час сталактити і сталагміти можуть зімкнутися, і тоді утворюються колони химерної форми. Прекрасні багатоярусні печери є у горах Криму, де вони сформувалися у потужних товщах вапняків верхньої юри; у Чехії, Словенії, на Уралі, Кавказі та інших місцях.

Досі йшлося про відкритий карст. Однак у багатьох районах, особливо платформних, де розвинений закритий карст, трапляються

так звані суффозійні вирви. Вони виникають у тому випадку, коли з товщі відкладень, що перекривають карстові форми, починається процес вимивання карстових порожнин. Поступово на місці цієї товщі утворюється лійка, а ще нижче - порожнини, куди ці відкладення можуть провалитися (рис. 8.5).

Карстові форми розвиваються скрізь, де присутні породи, що карстуються - вапняки, доломіти, гіпси, ангідрити, кам'яні солі. У межах Російської плити широко розвинений покритий карст, тому що вапняки карбону і девону повсюдно перекриті морінними і флювіо-гляціальними четвертинними відкладеннями. Зустрічається також і стародавній карст, наприклад під Москвою, де в карстових формах на поверхні кам'яновугільних вапняків кишенями залягає глиниста верхня юра. Протягом пермі, тріасу, ранньої та середньої юри цей район був сушею і на ній інтенсивно відбувалося карстоутворення.

Гіпсовий карст розвинений на північних схилах Уфімського плато в Башкирії, де поширені нижньопермські червоноцвіті породи з прошарками гіпсів, доломітів. Карстові улоговини там мають глибини до 100 м і діаметр до кількох кілометрів. Печери гіпсового карсту в Придністров'ї мають довжину 142,5 км (оптимістична печера), займаючи друге місце у світі. Знаменита Кунгурська "крижана" печера в Пермській області в Пріураллі має в довжину 5,6 км і утворена в гіпсах та ангідритах кунгурського ярусу нижньої пермі. Вона славиться своїми гротами довжиною 150-160 м з крижаними стелями на склепіннях та підлозі.

Карстовий процес- це процес розчинення гірських порід поверхневими та підземними водами. Геоморфологічні форми, що утворюються внаслідок цього процесу, називаються карстовими формами. Розвиток карти визначається геологічними, орографічними, гідрогеологічними та кліматичними умовами.

1. Серед геологічних умов велике значення має склад гірських порід та характер тріщинуватості. Найбільші та добре виражені форми карстового рельєфу виникають у легко розчинних породах, практично позбавлених нерозчинних домішок. Виділяють 1) вапняний карст, 2)карст у гіпсоносних та солоносних породах, а також 3) псевдокарст, або «глинистий» карст, у карбонатних глинистих породах.

І хоча кам'яна сіль і гіпс мають більшу розчинність, ніж вапняки і доломіти, гіпсовий і соляний карст розвинений порівняно мало через незначне поширення цих порід, особливо виходів їх на денну поверхню. Вапняки і доломіти в звичайних умовах характеризуються слабкою розчинністю, але в певних фізико-географічних умовах хімічна агресивність води у вапнякових областях може зростати і істотно, а за сприятливих геологічних умов виникають виразні і обширні простори карстові ландшафти, приурочені саме до вапняків. Головна умова розчинності вапняку - достатня кількість CO 2 у воді, тоді вона стає агресивною та розчиняє карбонатні породи. Крім вуглекислоти вапняки розчиняються гумінової та сірчаної кислотами.

Важливим фактором, що сприяє розвитку карстових форм, є тріщинуватість. Але дуже вузькі розміром менше 1 мм не сприяють карстоутворенню. А в активних тріщинах більше 1 мм циркулює вода і розширює їх. Так починається розвиток карстових форм.

2. Орографічні умови . Найбільш сприятливими для карстоутворення є відкриті простори, складені легко розчинними породами, без крутих ухилів, але з невеликими западинами для застоювання поверхневих вод та накопичення снігу. Базис ерозії ґрунтових вод та поверхневих річок повинен розташовуватися досить низько, забезпечуючи найбільшу глибину карстування.

3. Гідрогеологічні умови . Якщо потік підземних вод має незначний ухил, малими швидкостями, то характер його руху наближається до ламінарного, сприяючи розчиненню.

При великому ухилі та значних швидкостях потоку характер руху відповідає турбулентному, і поряд з процесами карстоутворення розвивається і суфозія- механічне руйнування та винесення нерозчинних частинок. Глибина залягання підземних вод, потужність водоносного горизонту і умови його живлення визначають розвиток в масиві зон циркуляції, що карстується. Зазвичай виділяються три зони циркуляції:

1) верхня охоплює товщу породи від її виходу поверхню до дзеркала грунтових вод. Це зона аерації чи вертикальної циркуляції. Тут переважає вільний гравітаційний рух води, що періодично відбувається під час дощів або танення снігу;

2) середня - зона періодично повного насичення. Тут відбуваються різкі коливання рівня підземних вод, пов'язані з періодичним надходженням води з поверхні. Циркуляція води тут близька до горизонтальної

3). Межі цієї зони - найвищий та найменший рівні дзеркала ґрунтових вод;

4) нижня зона - зона постійного повного насичення. Верхня її межа – найнижчий рівень дзеркала ґрунтових вод, нижня – водотривкий горизонт. Циркуляція тут переважно горизонтальна. По околицях карстової області ця зона дає початок річкам, карстовим джерелам, якими відбувається розвантаження підземних вод поверхню.

4 Кліматичний фактор. Сприятливі умови для розвитку карсту створюють часті зливи, що зносять усі наноси з нерозчинних порід, і корозію повільного снігового покриву. Це відноситься до гірських районів вапняних плато Криму, Кавказу, Карпат, Альп та ін. Розчинність вапняків підвищується за рахунок порівняно високих температур та поверхневого прогріву порід у літню пору. Всі ці сприятливі умови з виходом на поверхню легкорозчинних порід призводить до утворення голого, відкритого чи середземноморського карстуіз різноманітним карстовим рельєфом. Якщо карст розвивається у пригноблених умовах (розчинні породи перекриті слаборозчинними) це закритий, або середньоєвропейський, карст.

В областях карстоутворення виділяються: 1) поверхневий, 2) перехідний та 3) підземний карст.

Поверхневі форми карстового рельєфу

Дощові та талі води, стікаючи по вапняку, роз'єднують стінки тріщин. В результаті утворюється мікрорельєф каррів чи шратів.

1. Карри , або шратти представляють систему гребенів і розділяють їх вибоїн або борозен, що розташовуються майже паралельно один одному, якщо чітко виражено падіння шарів і тріщинуватість порід збігається з напрямком падіння. При складній системі тріщинуватості карри розташовуються неправильно: розгалужуються і знову перетинаються. Глибина борозен може досягати 2 м. Карри можуть утворюватися і в прибережній смузі при впливі морського прибою на породи, що карстуються. Покриті карами простору називаються карровими полями. При розчиненні вапняків завжди залишається нерозчинна частина, представлена ​​глинистим матеріалом червоного або коричневого кольору. Цей елювіальний матеріал, накопичуючись на поверхні породи, утворює своєрідну кору вивітрювання, характерну для карстових областей, що отримала назву тера-роса (червона земля).Припинення освіти карр пов'язане з накопиченням терра-роси та повною цементацією тріщин. Отже, тріщинуватість - одна з умов кароутворення.

2. При інтенсивній вертикальній циркуляції води процес розчинення порід, що карстуються, призводить до утворення. понор - каналів, що поглинають поверхневі води та відводять їх у глибину закарстованого масиву. Величина і форма понор різна, поверхні понори виражені зяючими тріщинами чи отворами, в глибині ними починається складна система каналів вертикальної циркуляції води.

3. Розширення усть понор у процесі подальшого розчинення призводить до утворення карстових лійок різних розмірів та форм. Виділяються в областях закритого карсту блюдцеподібні форми з шириною приблизно в 10 разів перевершує глибину, і пологими (до 10-12 0) схилами, і лійкоподібні, з крутими, іноді вертикальними стінками. За способом освіти виділяються карстові і суффозійно-карстові (або вирви просмоктування). Злиття окремих карстових вирв призводить до утворення більш великих форм -карстових ванн . Тривалий розвиток цього процесу сприяє виникненню великих знижень округлих та еліптичних контурів. карстових улоговин .

Карстові форми рельєфу можуть бути безладно розкидані по поверхні карстового масиву, або бути зосередженими вздовж ліній, обумовлених напрямом підземного стоку або заляганням порід, що карстуються. Форми рельєфу можуть переходити одна до одної. Так карстовий блюдце в результаті поглиблення, а карстовий колодязь в результаті виположення схилів можуть перетворитися на карстову вирву. При розчиненні стінок понора, що триває, канал може стати дуже великим і перетворитися на природний колодязь або природну шахту, які можуть досягати в глибину від декількох десятків до декількох сотень метрів. Наприклад, глибина однієї з шахт у північній Італії поблизу м. Верона досягає глибини 637 м-коду. Загальний напрямшахт вертикальна, але окремі ділянки шахт можуть бути майже горизонтальними або похилими. Форми рельєфу типу природних шахт, але менших розмірів, називаються природними колодязями .

Правильні, або поверхневі, вирви, зливаючись, утворюють сліпі яри або форми химерних обрисів, що отримали назву увала . Відомі увала до 700 м у поперечнику при глибинах до 30 м. Увала представляють як би перехідні форми до ще більших карстових форм - польям- широким карстовим зниженням, зазвичай плоскодонним і з крутими стінками, кілька кілометрів, котрий іноді десятків кілометрів у поперечнику. Площа Попова полья у Югославії (західній Герцоговині) становить приблизно 180 км 2 . Іноді по рівному дну полья протікає водотік, який у більшості випадків з'являється з однієї стінки полья і ховається в підземній галереї протилежної стінки. Припускають, що в походженні полів основне значення мали процеси вилуговування в поєднанні з різними факторами: тектонічними, літологічними (співвідношенні порід, що карстуються і некарстуються) і ерозійними, тобто. освіта полья є складним тривалим полігенним процесом.

Річки та долини карстових областей

Поверхневі водотоки карстових областей за гідрологічним режимом та морфологією річкових долин І.С.Щукіним поділяються на п'ять типів:

1. Епізодичні річки,долини їх виходять із зони аерації, тобто. врізані неглибоко. Тому вода в цих долинах з'являється лише під час сильних злив або бурхливого весняного сніготанення, коли понори, що є в руслі, не встигають відводити всю воду вглиб.

2. Постійно поточні річки. Днища долин таких річок лежать вище за рівень ґрунтових вод карстового масиву. Це багатоводні річки, починаються вони за межами карстової області, в межах порід, що карстуються, вони втрачають воду, але не вичерпуються зовсім. Долини таких річок часто являють собою вузькі, глибокі каньйони з крутими вертикальними бортами.

3. Постійно поточні річки, долини яких урізані до рівня ґрунтових вод, Якими вони в основному харчуються. Морфологія долин їх подібна до типу 2, але є відмінності. Часто схили долин завертають назустріч один одному у напрямку до витоку і стуляються у вигляді стіни, в основі якої з гроту виходить річка. Такі долини із замкнутим верхнім кінцем називають мішкоподібними. Зустрічаються долини, які мають гирла, тобто. вони не відкриваються в іншу долину або водойму, а закінчуються глухим кутом - сліпі долини. Напівсліпі долини теж замкнуті на кінці, але уступ, в який «упирається» водотік, низький, і під час повені вода переливається через нього. Нижня частина таких річок представляє неглибоко врізану улоговину, суху протягом більшої частини року.

4. Річки, що прорізали всю товщу порід, що карстуютьсяі заглибилися в підстилаючі водостійкі породи. Природно, вони мають постійний водотік, що все збільшується, за рахунок численних ключів на контакті карбонатних порід з водоупором. Верхні частини схилів таких долин, складені вапняками, зазвичай круті, нижні - пологі. Характерні зсуви та блоки відсідання для схилів долин.

5. Підземні, або печерні, річки, що протікають системою підземних галерей. Починаються або поза карстового масиву, або зароджуються у межах. Іноді виходять на поверхню у вигляді потужних воклюзних джерел (воклюз - постійне джерело, що має великий дебіт, названий за джерелом Воклюз, вперше описаним у Франції).

Перехідніформи. До них відносяться карстові порожнини, що поєднують поверхневі та підземні форми вертикальними та похилими каналами - понорами та природними колодязями.

Печери карстових областей

Печери- це різноманітні підземніпорожнини, що утворюються в карстових областях та мають один або кілька виходів на поверхню. Утворення їх пов'язане з розчинною діяльністю води, що проникає в тріщини. За їх розширення утворюється складна система каналів, а зоні горизонтальної циркуляції, де вода справляє найбільший розчинний ефект, утворюється магістральний канал. Він поступово розширюється за рахунок сусідніх тріщин, стягуючи воду із сусідніх каналів. Так формується підводна річка.

Печера може мати один або два вхідні отвори. При одному вхідному отворі в протилежному кінці вона (печера) буде закінчуватися системою вузьких тріщин і ходів, або обвальними або натічними утвореннями, які закупорюють її - це сліпі печери. Печери з виходами з обох боків - прохідні печери.

У печерах на днищах, стінах і склепіннях утворюються натічні форми. Зі стелі печери зважуються у вигляді бурульок вузькі та довгі сталактити.З дна печери назустріч їм піднімаються потужніші та короткі сталагміти.Зростаючись, ці форми утворюють натічні колони. Натічні форми утворюються над кожної печері. У деяких печерах накопичується крига, такі печери називають крижаними чи холодними(Кунгурська крижана печера). Для накопичення льоду та снігу необхідні, по-перше, відповідні кліматичні умови(У тропіках крижаних печер немає, але в Криму є), а по-друге, сприятлива конфігурація печери, при цьому вхід до печери має бути вертикальним.

Гіпсометричне положення печер, якими протікають річки, знаходиться в тісному зв'язку з висотою днищ долин, що дренують карстовий масив. При тектонічному піднятті місцевості відбувається поглиблення долин, при цьому гирла печерних річок висихають, перетворюються на сухі печери, а на рівні нового базису ерозії формується нова системагоризонтальні галереї. Виникає поверховий карст.У печерах знаходять знаряддя людини, кісткових залишків тварин (стародавніх), залишки вогнищев і т.д., що дозволяє датувати ярус печер і ерозійні гірські тераси на схилах стародавніх річкових долин. Ряд палеолітичних стоянок виявлено у горах Уралу (печери Глуха, Ведмежа).

При негативних тектонічних рухах карстові порожнини опускаються (іноді до глибини кількох сотень і навіть 1000 м), заповнюються водою та опадами і перетворюються на похований карст.

Зонально-кліматичні типи карсту

Карстовий процес- це денудаційний процес, тому в різних кліматичних зонах він протікає по-різному. Голий (або відкритий) карст типовий для областей із середземноморським субтропічним кліматом. Карстовим процесам поряд із сприятливим геологічним будовою тут сприяє клімат. У помірній кліматичній зоні карстові процеси також розвиваються досить інтенсивно, але для цієї зони характерний в основному закритий карст, карстові утворення пов'язані тут з підземним вилуговуванням, а поверхневі форми обумовлені провалами і просіданням пухкого покриву над підземними карстовими порожнинами (воронки просмоктування).

У разі тропічного гумидного клімату карст почали вивчати порівняно недавно. Якщо для карсту помірних областей характерний ландшафт більш менш одновисотних плато з численними негативними формами рельєфу, то для тропічного карсту характерний розвиток позитивних форм рельєфу у вигляді веж або конусів, що піднімаються над деяким середнім рівнем - базальною поверхнею. У процесі розвитку тропічного карсту з'являються зниження, поділяють весь карстовий масив деякі пагорби. Зниження заглиблюються рівня базальної поверхні, а далі поверхня ця розширюється з допомогою скорочення площ, зайнятих височинами до повного знищення. Зрештою утворюються вирівняні карстово-денудаційні поверхні.

По морфології позитивних елементів рельєфу тропічний карст поділяють на: куполоподібний, баштовий, конічний, улоговинний. На думку І.С.Щукіна, ці типи генетично пов'язані і швидше за все є лише різні стадії у формуванні карстового ландшафту або можуть бути зумовлені місцевими геологічними умовами.

Псевдокарстові процеси та форми. Поряд із справжнім карстом зустрічаються явища і форми, зовні схожі на карст, але мають в основі зовсім інші причини, ніж ті, що ведуть до утворення карстових форм. Це глинистий карст та термокарст. Глинистий карстхарактерний для аридних та семіаридних областей, складених сильно карбонатними глинами, суглинками та лесами. Тріщинуватість і пористість цих порід зближує ці райони з районами розвитку типового карсту. Суфозія в карбонатних або засолених глинах і суглинках веде до утворення просадних западин - так званих блюдець. За умов добре розвиненої тріщинуватості в таких породах утворюються глибокі підземні ходи та провали, що наповнюють справжній карст. Такі різко виражені утворення називаються глинистим карстом. Термокарст утворюється за умов вічної мерзлоти. Тут також спостерігаються різні провальні та просадні форми, але пов'язані вони з таненням похованого льоду.

До псевдокарстових явищ відноситься також здатність гірських порід швидко та значно ущільнюватися при змочуванні. До таких пород належать леси та засолені ґрунти. В результаті утворюються псевдокарстові блюдця і рідше воронки.