Карстовые формы рельефа

На поверхности карстовые формы представлены каррами, желоба­ми и рвами, понорами, воронками разных типов, западинами, котлови­нами, слепыми долинами (рис. 8.1).

Карры — это разнообразные неглубокие выемки, образованные в основном выщелачиванием известняков поверхностными атмосфер­ными водами. Н. А. Гвоздецким, одним из знатоков карста, были вы­делены карры следующих типов: лунковые, трубчатые, бороздчатые, желобковые, трещинные и ряд других (рис. 8.2 и рис. 16 на цветной вклейке). Все эти формы имеют глубину до 20 см, редко размах рель­ефа достигает 1-2 м. Наиболее типичны желобковые карры, представ­ленные параллельными желобками, разделенные острыми грядами. Рель-

Рис. 8.1. Карстовые формы рельефа: 1 — карры, 2 — воронки, 3 — полье, 4 — колодцы, 5 — шахты, 6 — исчезающие реки, 7 — провальные воронки, 8 - ущелье, 9 — пещера, 10 — сталактиты, 11 — сталагмиты, 12 — «терра-росса», 13 — пещерное озеро, 14 — сифоны

еф с желобковыми каррами напоминает стиральную доску, а участки развития многочисленных карров называют карровыми полями.

Желоба и рвы представляют собой более протяженные и глубокие участки карстового выщелачивания поверхности известняков, наследу­ющие поверхностные трещины и достигающие глубины 5 м.

Поноры — узкие отверстия, наклонные или вертикальные, возника­ющие на узлах пересечения трещин при дальнейшем развитии процес­са растворения и выщелачивания. Эти каналы служат стоком поверх­ностных вод и направляют их вглубь массива горных пород.

Карстовые воронки подразделяются на: 1) воронки поверхностного выщелачивания-, 2) провальные-, 3) вороши просасывания (коррозионно- суффозионные, по Н. А. Гвоздецкому). Первый тип воронок напомина­ет собой воронку от взрыва снаряда или бомбы (рис. 8.3). Образуются они за счет выщелоченной с поверхности породы. Обычно в центре такой воронки располагается понор-канал, по которому уходит вода. Диаметр воронок обычно до 50 м, редко больше, а глубина 5-20 м. Провальные воронки связаны с обрушением свода над полостью, выра­ботанной водами на некоторой глубине. Коррозионно-суффозионные воронки возникают в том случае, если карстующиеся известняки пере­крыты пластом песчаных отложений и последние вмываются в нижележащие карстовые полости. При этом из пласта песка уносятся

Рис. 8.2. А - карры в ущелье Кульсу (по Н. А. Гвоздецкому); Б - развитие карров каррового ландшафта (по Бондарчуку); В - деталь каррового поля

а

6

Рис. 8.3. а - размещение карстовых воронок (кружки) на нижнем карбонатном плато г. Чатырдаг, Горный Крым (по Н. В. Леончевой, 1962). Черные кружки со стрелками — вскрытые пещеры. Черные треугольники со стрелками — шахты, источники и поноры; б — нижнее плато г. Чатырдаг. Заросшие карстовые воронки

отложения в поноры и образуется воронка просасывания или вымыва­ния. Процессы суффозии широко распространены в природе.

Блюдца и западины представляют собой мелкие, небольшие кар­стовые воронки. Если воронки разных генетических типов сливаются по несколько штук вместе, то образуется карстовая котловина с рядом углублений на дне. Иногда дно у котловин может быть плоским.

Полья представляют собой довольно большие, на сотни метров в диаметре, неправильной формы понижения, образовавшиеся при слия­нии ряда котловин и воронок. В том числе провальных.

Карстовые колодцы и шахты — это каналы, уходящие почти верти­кально в известковые массивы на десятки и сотни метров при диаметре в несколько метров. Они образуются при выщелачивании по трещинам, иногда поверхностными водными потоками, размывающими известня­ки. Шахтами называются вертикальные полости глубиной свыше 20 м, а меньше — колодцами. Если шахты соединяются между собой, а также с субгоризонтальными ходами и пещерами, то образуются карстовые про­пасти, достигающие глубины в 1000 м и более.

Слепые долины представляют собой небольшие речки, протекаю­щие в закарстованных районах, имеющие исток, но внезапно оканчива­ющиеся у какой-нибудь воронки или поноры, куда и уходит вся вода. Иногда долины бывают полуслепыми, когда вода речки вдруг уходит под землю, а потом, через несколько километров, появляется вновь, как это происходит в Западном Крыму около Севастополя. Речка Су- уксу, начинаясь на склонах гор, внезапно исчезает, и дальше продолжа­ется лишь ее сухая долина с галькой. Через 10-12 км река вновь появ­ляется в виде мощного источника и уже как р. Черная впадает в Севастопольскую бухту. Надо отметить, что такие слепые и полусле­пые долины широко развиты в местах распространения карстующихся пород — на Урале, в Башкирии, в Ленинградской, Смоленской, Ниже­городской областях, в Крыму и на Кавказе.

В некоторых районах Европейской равнины известны озера, кото­рые внезапно исчезают, а потом вновь появляются. Дело в том, что эти озера находятся в карстовых котловинах или воронках. Поноры, при­сутствующие в них, забиты илом, и тогда вода в озерах держится. Но если такая «пробка» вымывается, то и вода уходит в понор и глубже в карстовые полости.

Карстовые пещеры возникают различными способами: путем раство­рения, выщелачивания и размыва; путем обрушения, раскрытия и по­следующего размыва тектонических трещин. Подземные воды, протекая по трещинам или тектоническим раздробленным зонам, постепенно ра­створяют и выщелачивают известняки или доломиты. Таким образом формируются пещерные полости, часто многоэтажные и сложные, когда отдельные крупные пещеры — «залы» — соединяются с другими узкими каналами, щелями, нередко с текущими по ним ручьями.

Крупные пещерные комплексы формируются продолжительное вре­мя — десятки и сотни тысяч лет. В пещерах сделаны многие важные палеонтологические и археологические находки, которые позволяют да­тировать верхние этажи пещер более древним возрастом, чем нижние. Развитие пещер тесно связано с колебаниями уровня зеркала подзем­ных вод и местным базисом эрозии, например рекой, а также тектони­ческими движениями. При понижении зеркала грунтовых вод уже вы­работанные полости пещер осушаются, и процесс растворения и выщелачивания переходит на более низкий уровень. Так может про­должаться несколько раз согласно этапам врезания реки и колебаниям уровня грунтовых вод. В области многолетнемерзлых пород в пещерах развиты натечные формы, состоящие из льда.

На дне пещер часто встречаются красноватые глинистые отложе­ния, так называемая «терра-росса», или «красная земля», представляю­щие собой нерастворимую часть карбонатных пород, обогащенную окис­лами железа и алюминия. Однако наиболее впечатляющей особенностью ряда карстовых пещер являются сталактиты и сталагмиты — при­чудливые натечные образования, создающие неповторимый облик пе­щерных залов (рис. 8.4). Все дело в том, что вода, капающая с потолка пещер, насыщена газом СО, за счет растворения карбонатных пород, а кроме того, насыщена бикарбонатом кальция — Са (НСО,)₉. Происхо­дит это по реакции

СаС0₃ + С0₂ + Н₂0 ^ Са (НС0₃)₂.

Эта вода, капая с потолка, теряет часть углекислоты, в результате чего реакция сдвигается влево и бикарбонат снова переходит в СаС0₃, который и откладывается как на потолке пещеры (сталактит), так и на днище (сталагмит). В первую очередь на полу пещеры возникают на­плывы, похожие на растаявший воск свечи. Это так называемые гуры. Затем на гурах возникают сталагмиты с широким основанием, а еще позже — напоминающие палку или столб. Много позже на потолке пещеры начинают формироваться стлактиты, очень похожие на обык­новенные сосульки. Через какое-то время сталактиты и сталагмиты могут сомкнуться, и тогда образуются колонны причудливой формы. Прекрасные многоярусные пещеры есть в горах Крыма, где они сфор­мировались в мощных толщах известняков верхней юры; в Чехии, Сло­вении, на Урале, Кавказе и в других местах.

До сих пор речь шла об открытом карсте. Однако во многих райо­нах, особенно платформенных, где развит закрытый карст, встречаются

Рис. 8.4. Сталактиты пещеры Луммелунда (фото Н. А. Гвоздецкого)

так называемые суффозионные воронки. Они возникают в том случае, когда из толщи отложений, перекрывающих карстовые формы, начина­ется процесс вымывания в карстовые полости. Постепенно на месте этой толщи образуется воронка, а еще ниже — полости, куда эти отложения и могут провалиться (рис. 8.5).

Карстовые формы развиваются везде, где присутствуют карстующи- еся породы — известняки, доломиты, гипсы, ангидриты, каменные соли. В пределах Русской плиты широко развит покрытый карст, т. к. извест­няки карбона и девона повсеместно перекрыты моренными и флювио- гляциальными четвертичными отложениями. Встречается также и древ­ний карст, например под Москвой, где в карстовых формах на поверхности каменноугольных известняков карманами залегает глинистая верхняя юра. В течение перми, триаса, ранней и средней юры этот район был сушей и на ней интенсивно происходило карстообразование.

Рис. 8.5. Суффозионная воронка в низовьях р. Пахры (фото 3. Виноградова)

Гипсовый карст развит на северных склонах Уфимского плато в Башкирии, где распространены нижнепермские красноцветные породы с прослоями гипсов, доломитов. Карстовые котловины там имеют глуби­ны до 100 м и диаметр до нескольких километров. Пещеры гипсового карста в Приднестровье имеют протяженность 142,5 км (пещера Опти­мистическая), занимая второе место в мире. Знаменитая Кунгурская «ле­дяная» пещера в Пермской области в Приуралье имеет в длину 5,6 км и образована в гипсах и ангидритах кунгурского яруса нижней перми. Она славится своими гротами длиной 150-160 м с ледяными потолка­ми на сводах и полу.