Что такое карст в географии
Карст
Под термином «карст» подразумевается ландшафт, сформированный вследствие растворения пород. Ландшафтная структура подразумевает наличие небольших и крупных пустот, нередко заполненных водой. Образуется карстовый рельеф в течение длительного геологического периода. В результате появляются уникальные поверхностные и подземные структуры. Описываемые ландшафты занимают примерно 10% поверхности планеты.
Что такое карст
Карст – это немецкое слово, диалектически трансформированное название словенского известнякового плато Крас. Так называют совокупные явления и процессы, обусловленные деятельностью вод, проявляющиеся растворением горных пород и появлением в них пустот. Этим же термином обозначают специфические рельефные формы на местностях, где породы относительно легко растворяются водой. К таким породам относятся гипс, известняк, доломит и прочие минералы.
Термин «карст» подразумевает не только процесс растворения, но и его итог – рельефное образование. Карст распространен по всему земному шару. В Евразии крупные участки рельефа находятся в горной части Крымского полуострова, на берегах Адриатического моря, в Кавказских и Уральских горах, на Среднеазиатских нагорьях.
В результате растворения пород формируются специфические рельефные формы:
Карстовые пещеры могут протягиваться на сотни километров. Насыщенные минералами капли, текущие с потолка, образуют вытянутые, устремленные вниз наросты – сталактиты. Из упавших на пол капель постепенно вырастают устремленные вверх образования – сталагмиты. При срастании сталактит и сталагмит формируют колонну – сталактон.
Существуют формы, похожие на карст, но им не являющиеся. Это псевдокарст, к которому относятся:
Развитие карста
Карст образуется при следующих условиях:
Образование карста наблюдается, когда грунтовая поверхность разрушается водой, насыщенной углекислотой. В атмосфере во время дождя вода поглощает углекислый газ. Дождевые капли, просачиваясь в грунт, растворяют больше диоксида углерода, в итоге формируется слабая углекислотная вода. При постоянном образовании она разрушающе воздействует на карбонаты. Пустоты увеличиваются, подземная система дренажа расширяется, пропускает все больший объем воды. В итоге интенсивность формирования карста повышается.
Виды карста
По минеральному составу выделяют:
По периоду формирования:
По глубине нахождения растворяющихся пород и подземных вод:
По присутствию покровной массы:
Карстовые ландшафты
Карстовый ландшафт – скалистая местность с сухой, голой или имеющей скудный растительный покров поверхностью. Рельеф сложный, включающий карры, воронки, пещеры и прочие поверхностные и подземные объекты вымывания.
Карстовые ландшафты встречаются на всей планете, одни из них хорошо заметны, другие скрыты. Самое крупное по площади образование находится в Австралии – известняковая равнина Наллабор (200 тысяч км 2 ). А самое глубокое формирование – достопримечательность Мексики. Это Пещера ласточек – провал диаметром 60 м и глубиной 370 м. Впадина настолько глубокая, что внутри нее сформирована своя атмосфера, образуются облака.
Территории с карстовым рельефом неблагоприятны для строительства, создания дорожной сетки, добычи полезных ископаемых. Из-за подземных пустот грунт непрочный, а значит, высока вероятность провалов и разрушения построек.
Борются с карстовым процессом, укрепляя дороги балочными конструкциями, засыпая пустоты песком или глиной, отводя поверхностные воды, перекрывая выход карстовой структуры непроницаемым для воды экраном.
Карст
Содержание
Развитие карста
Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия:
Виды карста
По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова (например, Горный Крым), и «покрытый» или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.
Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами — неглубокие (до 20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты или провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры.
Псевдокарст
Существуют также формы, внешне очень похожие на карст — псевдокарстовые формы. Одной из разновидностей псевдокарста является термокарст, связанный с таянием погребённого льда или протаиванием мёрзлых пород в областях распространения вечной мерзлоты.
Другой разновидностью является глинистый карст. Это глубокие подземные ходы и провалы, очень напоминающие настоящий карст, возникающие в сильнокарбонатных суглинках и глинах при условии хорошо развитой трещиноватости.
См. также
Галерея
Холмистый карстовый ландшафт в близ Блэк-Хеда (северо-восточная оконечность р-на Баррен, графство Клэр в Ирландии).
«Ведьмин палец», сталагмит, (Карлсбадская пещера, США)
Священный Сенот, Чичен-Ица, Юкатан, Мексика
Новоафонская пещера. Зал «Геликтовый грот». Каменный водопад «Апсны». (Абхазия)
Драпировка, пещера Сорек (Израиль)
Драпировка, пещера Сорек (Израиль)
Сталагнат в проходимую пещере Бисеруйка на острове Крк, Хорватия
Голубое озеро — пресноводное карстовое озеро около города Имотски в южной Хорватии, лежит в глубокой Карстовой воронке
Красное озеро — пресноводное карстовое озеро, сформированной, возможно, в результате разрушения подземной пещеры, около города Имотски, Хорватия
Карстовая пещера-пропасть Гавьярень, Малые Карпаты
Литература
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Карст» в других словарях:
карст — карст, а … Русское словесное ударение
карст — карст, а … Русский орфографический словарь
карст — карст/ … Морфемно-орфографический словарь
Карст — Дикарский Крас, плато в Дикарском нагорье; Словения, Хорватия. Хорват, название Крас (Kras) от и. е. основы kar камень (ср. албан. фрак. karpe, кельт, kar, рум. carsi с тем же значением). Нем. плато Карст (Karst). Под этим названием плато вошло в … Географическая энциклопедия
карст — karst Karst карстові явища (від назви плато Карст, або Крас, у Югославії) явища, що виникають у розчинних природними водами гірських породах (вапняку, доломітах, ґіпсах, кам’яній солі та ін.). В результаті карстових процесів утворюються такі… … Гірничий енциклопедичний словник
КАРСТ — КАРСТ, известняковые плато комплекс неровностей, выпуклых выходов горных пород, впадин, пещер, исчезнувших потоков и подземных стоков. Возникает в растворимых водой и выветриваемых горных породах. Процесс типичен для известняка, а также для тех… … Научно-технический энциклопедический словарь
Карст — [по известняковому плато к В. от Триеста] 1. Совокупность явлений, связанных с деятельностью воды (поверхностной и подземной) и выражающихся в растворе нии г. п. и образовании в них пустот разного размера и формы. Для развития К. необходимы:… … Геологическая энциклопедия
карст — а; м. Геол. Совокупность явлений, связанных с растворением водой горных пород и образованием в них пещер, пустот, впадин и т.п. ◁ Карстовый, ая, ое. К ые явления. К. рельеф. К ые пещеры. * * * карст (нем. Karst) (карстовые явления), явления,… … Энциклопедический словарь
карст — (по назв. плато Крас (Kras) в Югославии) карстовые явления явления, возникающие в растворимых водой осадочных горных породах (известняки, гипс) и выражающиеся в образовании углублений в виде воронок, котловин, провалов, пещер и т. п. форм. Новый… … Словарь иностранных слов русского языка
КАРСТ — КАРСТ, карста, мн. нет, муж. (нем. Karst, от названия плоскогорья в Альпах) (геол.). Вид и свойство земной поверхности в областях, почва которых состоит из растворимых крупнозернистых пород (известняков, гипсов, каменной соли). Толковый словарь… … Толковый словарь Ушакова
КАРСТ — КАРСТ, а, муж. (спец.). Состояние земной поверхности в областях, почва к рых образована из растворимых природными водами осадочных крупнозернистых пород. | прил. карстовый, ая, ое. Карстовые явления (образование подземных пещер, воронок, котловин … Толковый словарь Ожегова
Карст
Карстовые ландшафты занимают около 10% поверхности Земли, образуя долины с причудливым рельефом. Формирование занимает много лет и происходит как на поверхности, так и под землей.
Что такое карст
Карст — двузначное понятие. С одной стороны, под ним подразумевают явление природы. Потоки воды, много лет воздействующие на мягкие горные породы, растворяют камень. В результате образуется особый рельеф — полости, овраги, каньоны. Подобные деформации ландшафта в совокупности тоже именуют словом “карст”.
Геологический заказник “Горный карст Крыма”
Развитие карста
Из определения карста как природного явления становится понятен процесс его развития — вода долго воздействует на камень и растворяет его. Но на практике такое становится возможным только при определенных условиях:
Когда все факторы “встречаются” вместе запускается процесс образования карста. Вода с агрессивным для мягких пород составом постепенно разъедает их. Причем ее подвижность и повышенная температура только ускоряют деформацию камня и солей. Под ее воздействием на поверхности земли появляется трещина. Чем шире она становится, тем больше воды через нее просачивается, поэтому разрушение происходит быстрее. В результате трещина становится настолько большой, что жидкости, чтобы заполнить ее, не хватает.
Получившееся образование уже называется карстом. Впоследствии оно будет изрезать стенки трещины, углубляться и вызывать большее разрушение пород.
Карстовые ландшафты
В зависимости от интенсивности воздействия водных потоков, состава горных пород, изначального рельефа местности, карст может принимать множество подземных и поверхностных форм. Так в недрах находят:
Поверхностный карстовый ландшафт выглядит разнообразнее:
Но не все воронки, трещины, пещеры появляются из-за растворения водными потоками каменных пород. Очень похожие деформации вызывает термокарст, разновидность псевдокарста. В отличие от “настоящего” он вызван таянием подземного льда. В результате поверхность просаживается, поверхность покрывается оврагами, нишами и т.д.
Виды карста
Классификаций, которые позволяют отнести карст к той или иной разновидности, несколько. По составу осадочных пород выделяют:
По глубине воздействия:
По времени формирования:
На степень разрушения поверхности влияет наличие некарстующегося покрова. Он обеспечивает частичную водонепроницаемость горных пород.
КАРСТ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ
«Карст — совокупность своеобразных форм рельефа, возникающих в местностях, сложенных сравнительно растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками), в результате постепенного выщелачивания (химического) этих пород подземными и поверхностными водами. Для карста характерны — на поверхности преобладание отрицательных форм рельефа в виде так называемых карстовых колодцев, шахт, воронок, слепых долин и пр., а под землёй — наличие пещер, иногда сухих, иногда содержащих подземные озёра. Реки в карстовых областях часто уходят в трещины и воронки, текут под землёй на значительных расстояниях и затем где-нибудь вновь выходят наружу». (Словарь по геолого-разведочному делу).
Карст — для натуралиста одно из привлекательнейших явлений природы.
Это потому, что для понимания карста, как объекта естественно-научных исследований, необходимо изучение многих сложнейших явлений в их взаимном сочетании и проникновении,в их развитии в пространстве и времени.
Это потому, что явления карста в их многообразии представляют исключительный интерес с точки зрения многих наук о мёртвой и живой природе и даже науки о человеке. Геология, минералогия, геохимия и гидрогеология, география и геоморфология; зоология, ботаника и палеонтология; этнография и археология — вот далеко не полный и очень обобщённый перечень основных научных дисциплин, для которых явления карста во многих отношениях полны глубокого значения.
Это потому, наконец, что в явлениях карста всё своеобразно — вплоть до незабываемых пейзажей закарстованных областей (например крымская яйла) или оригинальной прелести карстовых пещер.
Карстовые образования на земной поверхности и подземный карст неотделимы друг от друга, и природа их может быть понятна только одновременно и совместно. Основой основ для понимания карста любого района является геологическое строение местности — её стратиграфия, литология, тектоника, в сочетании с рельефом земной поверхности.
Карст — порождение химически растворяющей, механически разрушающей и переносящей растворённый и разрушенный минеральный материал деятельности воды. Соответственно, если карстообразованию подвержены в основном известняки — столь распространённые по всему земному шару, то карст возникает и в других растворимых горных породах (гипсах, ангидритах, каменной и калийной солях). Строго говоря, даже формы льда в ледниках, обязанные своим возникновением растворяющему действию текучей воды, должны быть отнесены к карстовым образованиям — эфемерным по длительности существования.
В СССР карстовые явления наблюдаются всюду, где в геологическом строении местности принимают участие известняки или гипсы, а в виде исключения и другие растворимые горные породы. Особенно широко карст распространён на Урале, на Кавказе, в Крыму, в Средней Азии и во многих других районах.
Характер распространения и развития карста обусловливается сочетанием форм залегания растворимых горных пород и движения и химизма поверхностных и подземных вод в зависимости от климатических, геоморфологических, орографических и гидрогеологических факторов.
Но современная картина карста — это только мгновенный и как бы статически фиксирующий снимок объекта, который в течение геологических времён живёт полной жизнью, развиваясь и видоизменяясь. Современный карст несёт в себе, как наследие прошлого, влияние всей предшествующей геологической истории района. «Ископаемый» карст, «древний» карст, иногда «глубинный» карст данной местности некогда возникали в совершенно иной, чем ныне, физико-географической и геологической обстановке, в частности, при иных базисах карстовой эрозии. Палеогеография и палеогеоморфология должны сказать своё слово при изучении карста.
Безграничные по разнообразию форм, размеров и взаимного расположения карстовые полости часто являются вместилищами воды или трактами водотоков. Текущая вода, действуя химически и механически, расширяет их при надлежащих условиях, вплоть до обширных пещер. В течение геологических времён карстовые полости, вследствие изменений геологической и гидрогеологической обстановки, очень часто не остаются зияющими, а полностью или частично заполняются минеральными отложениями. С изменением физико-химических условий (температуры, скорости течения и состава вод) в карстовых полостях нередко наблюдается определённая последовательность образования минералов, иногда возникают натёчные отложения необычайной красоты (например так называемые сталактиты и сталагмиты).
Подземные воды, протекающие в земной коре на большие расстояния и опускающиеся на значительные глубины, иногда выходят на земную поверхность в виде источников минеральных вод с повышенной температурой и обогащённых растворёнными в них минеральными веществами. Например, знаменитые минеральные источники — кисловодский нарзан, сочи-мацестинские сероводородные воды и другие — приурочены к закарстованным известнякам.
Полные своеобразия ландшафты и геоморфологические особенности карстовых областей создают предпосылки для возникновения особенных проявлений растительной и животной жизни.
Когда жизнь проникает в подземный мир пещер, то в течение неисчислимых веков живые существа эволюционируют в этих необычайных условиях также своеобразно, возникают особые виды растений и животных, изучение которых для биолога полно исключительного научного интереса, в частности тем, что помогает выяснить законы видообразрвания и вообще эволюционного развития органического мира. «В пещерах встречается довольно богатая и разнообразная фауна, представители которой имеют очень большое сходство с обыкновенными животными, населяющими землю, но претерпели большие изменения вследствие приспособления к жизни в темноте. Эта фауна поэтому носит название потёмочной. Внешние покровы этих обитателей обесцвечены, глаза обыкновенно утрачены почти совершенно, наоборот, другие органы чувств чрезвычайно развиты. Пещеры ещё более, чем пресные воды, являются как бы убежищем для архаических форм. Многие из пещерных обитателей имеют замечательное сходство с древними, ныне исчезнувшими типами. Таким образом, приспособление к жизни в темноте относится к очень отдалённой эпохе, но оно продолжается и теперь, так как для многих пещерных животных путь их постепенных изменений ещё не закончен» (Э. Ог. Геология, т. I).
Сказанное оправдывает большое внимание, издавна проявляемое к карсту представителями научной мысли самых различных специальностей.
Но в наше время, особенно в последние десятилетия, приходится считаться со всё возрастающим народнохозяйственным значением карста.
С карстом связаны многие месторождения полезных ископаемых. Достаточно назвать месторождения бокситов (например восточного склона Урала), прочих полезных ископаемых. Даже ряд интересных неправильностей в элементах залегания, вообще говоря, спокойно лежащих угольных залежей Подмосковного бассейна находит своё объяснение в наличии карстовых полостей в подстилающих залежи известняках. Поэтому исследователь карста должен обращать пристальное внимание на состав минеральных заполнений карстовых полостей, особенно в древнем карсте. Здесь могут быть неожиданные и важные открытия. Геологическое строение и генезис этих месторождений, знание которых необходимо для надлежащего направления разведочных работ и для рациональной эксплоатации, могут быть поняты только в свете выяснения закономерностей в строении карста горных пород.
В период разработки месторождений полезных ископаемых, непосредственно генетически связанных с карстом (как только что упомянутые месторождения бокситов) или, по крайней мере, находящихся вблизи закарстованных массивов горных пород (например каменноугольных отложений Кизеловского и других районов Урала), возникают большие затруднения, если карстовые полости заполнены водой. По самой сущности своего происхождения карстовые полости являются системами сообщающихся сосудов. До начала горных работ в каждой местности, где залегают закарстованные водоносные породы, существует природный гидрогеологический режим, как результат сочетания влияний геологических, гидрогеологических и климатических факторов. Здесь устанавливается некоторое подвижное равновесие между количеством вод, так или иначе пополняющих запасы воды в карстовых полостях и карстовыми водами, теряемыми через источники и подземные водотоки. Как правило, в карстовых областях этот природный гидрогеологический режим бывает, если говорить о конкретных деталях, очень сложным.
Но всякие горные выработки, проводимые с откачкой воды, реализуют дренаж карстовых вод, и этот дренаж в крупных шахтах достигает огромных размеров. Вследствие длительной откачки больших количеств воды в данной местности возникает, на смену природному, иной, вызванный деятельностью человека, искусственный гидрогеологический режим карстовых вод. Уровень подземных вод понижается, но не равномерно в пространстве и времени, возникают сложной формы депрессионные поверхности, изменяются, иногда очень резко, направления и скорости движения подземных вод. В корне может измениться картина распределения и динамики вод на земной поверхности. Необходимо ещё добавить, что в соответствии с постепенным развитием сети подземных выработок в глубину и по площади, все эти изменения режима вод развиваются и видоизменяются в течение не только лет, но и десятилетий.
Прогноз, характер и величины притоков воды в шахту при проектировании и строительстве имеет огромное производственное значение. Но ясно, что для обснованного прогноза будущих притоков необходимо иметь определённое представление о всех тех сложных изменениях, которые произведёт развитие подземных работ в когда-то существовавшем природном гидрогеологическом режиме.
Иллюстрацией трудностей борьбы с карстовыми водами в горном деле может служить хотя бы практика некоторых уральских шахт. Проходка стволов некоторых шахт в Кизеле (Северный Урал) потребовала затрат огромных средств и нескольких лет технически сложных работ. В одной шахте с глубины в 300 м (частично с глубины в 400 м) приходится ежечасно откачивать 700—800 м3 воды.
Приток карстовых вод в горные выработки наблюдается не только при непосредственном пересечении выработками толщ водоносных карстов, но и при пересечении тех же толщ трещинами, возникающими в горных породах вследствие их сдвижения над выработанными пространствами шахты. Если трещины достигают земной поверхности, то по ним могут проникать в подземные выработки и воды с земной поверхности, что, в свою очередь, изменяет режим питания водою закарстованных пород. По всем этим причинам, для качественного и количественного прогноза шахтных притоков необходимо: во-первых, детально изучить природный режим вод, существовавший до проведения горных выработок; во-вторых, уметь предвидеть воздействия, которые окажут на подземные водоносные горизонты и на поверхностные воды сдвижения горных пород при разработке месторождения; в-третьих, уметь предвидеть картину вновь возникающего искусственного режима.
Таким образом, перед исследователем столь сложного комплекса явлений возникает ряд интереснейших и полных производственного значения задач.
Откачка больших количеств воды требует затраты громадных средств, вот почему задача инженера не должна ограничиваться проектированием, сооружением и эксплоатацией средств водоотлива. Должны быть также приняты меры к возможному сокращению величины притоков применением систем разработок, устраняющих сдвижение горных пород или сводящих их к минимуму, а также возводить инженерные сооружения для отвода и преграждения вод как на земной поверхности (канавы, дамбы, «сплотки» и проч.), так и в подземных выработках (водонепроницаемые крепи и перемычки).
Практическое осуществление идеи проходки горных выработок с водонепроницаемой крепью приводит к принятию проходки шахтных стволов так называемыми «специальными» способами, очень сложными в техническом отношении — с предварительным замораживанием горных пород; их цементацией или глинизацией, под сжатым воздухом (кессонный способ), с предварительным понижением депрессионного уровня. Все эти способы уже применялись.
Большие притоки воды в шахту, помимо необходимости расхода на водоотлив громадных количеств электроэнергии, тягостны и технически неудобны для работы в забоях. Поэтому возникает идея о предварительном, до ведения горных работ в данном пункте, осушении месторождения, хотя бы частичном. Например, для Уральского бокситового района запроектировано предварительное осушение сжатым воздухом (эрлифтами) и глубинными электронасосами.
Как бы ни была сложна совокупность всех перечисленных технических мероприятий в каждом конкретном случае, бесспорно, что для их правильного проектирования необходимой и основной предпосылкой должны быть знания о природе карста, о динамике и химизме карстовых вод в условиях как природного, так и упомянутого искусственного их режима.
Другой, кроме горного дела, важнейшей областью инженерной деятельности, где при наличии закарстованных горных пород приходится с ними считаться серьёзнейшим образом, является сооружение обширных водохранилищ, в особенности для гидроэлектростанций. Как только в районе, желательном для строительства, обнаруживаются толщи известняков (или гипсов), становится необходимой детальная разведка, так как устранение фильтрации воды под плотинами, возведёнными на закарстованных горных породах, требует очень сложных, дорогих и не всегда надёжных технических мер. Подъём уровня воды по мере заполнения водохранилища приводит к нарушению природного равновесия вод и может сопровождаться увеличением фильтрации или даже проникновением воды в карстовые полости, ранее сухие.
Едва ли следует повторять, что достаточные и разносторонние знания природы карста решительно необходимы для выбора места проектирования и строительства водохранилищ.
В равной мере карстовые явления должны учитываться при строительстве каналов и разрешении вопросов водоснабжения и водоиспользования.
Ясные представления о природе карста могут предохранить и от ошибки переоценки вредного влияния карста для инженерных сооружений. Так, опасения относительно возможности «оживления» карста до размеров, опасных для сооружений, являются обыкновенно необоснованными. Например, карст в крепчайших известняках Кизеловского района совсем не опасен для проведения железных дорог, за исключением отдельных воронок, которые легко в инженерном отношении обезвредить. Другое дело строительство в области механически малоустойчивых гипсов или особенно «соляного» карста, «оживление» которого, вследствие инженерной деятельности, может протекать на наших глазах (например, Соль-илецкий рудник на Ю. Урале).
Некоторый хозяйственный интерес могут представлять карстовые пещеры для устройства складов.