Поверхностные карстовые формы рельефа.

Карстом называются явления, возникающие в растворимых горных породах (известняк, доломит, гипс, реже соль, мел) под совокупным действием поверхностных и главным образом подземных вод. Явления карстообразования приводят к возникновению особых форм рельефа: карров, воронок, колодцёв, шахт, карстовых котловин, польев и др.
Условия образования карстовых форм: 1) наличие растворимых пород; 2) наличие трещин, делающих эти породы водопроницаемыми; 3) небольшой уклон поверхности, позволяющий воде не только стекать, но и просачиваться; 4) значительная мощность карстующихся пород; 5) их возвышенное положение или низкое положение уровня грунтовых вод, обеспечивающее вертикальную циркуляцию воды в породах; 6). достаточное, но не избыточное количество воды.
Когда карстующиеся породы находятся на поверхности, карст называют открытым (средиземноморским); если эти породы прикрыты другими «породами, некарстующимися, карст называется покрытым (среднеевропейским).
Карры (шратты) - глубокие борозды на обнаженной поверхности карстующихся пород, разделенные узкими, часто острыми гребнями. Расположены карры рядами, параллельными друг другу, или представляют сложные ветвящиеся лабиринты. Глубина карров колеблется от нескольких сантиметров до 2 м.
Образование этой формы карстового рельефа вызвано химическим и механическим воздействием воды дождей, тающего снега, моря (в полосе прибоя) на поверхность растворимых пород. Растворение протекает интенсивно в понижениях, по которым стекает вода.
Форма и размеры карров зависят от химического состава и характера трещиноватости пород, а также от климата. Лучше всего карры выражены в чистых известняках в сухих субтропиках. В этих условиях борозды и гребни более или менее симметричны и имеют примерно одинаковые размеры.
Скопления карров образуют труднопроходимые карровые поля . Co временем поверхность, покрытая каррами, изменяется: трещины расширяются, гребни разрушаются, возникают нагромождения глыб известняка, очень типичные для областей развитая открытого карста. Карровые поверхности почти всегда лишены растительности.
Карстовые воронки свойственны как открытому, так и покрытому карсту (рис. 109). Это наиболее типичная и широко распространенная форма карстового рельефа. Различают воронки поверхностного растворения и провальные, а также воронки «просасывания».

Воронки поверхностного растворения образуются в областях открытого карста в результате растворения стенок трещин, рассекающих поверхность. По форме они бывают блюдцеобразными и конусообразными. Блюдцеобразные понижения поверхности возникают при растворении стенок многочисленных мелких трещин. При растворении стенок глубокой трещины образуется конусообразная воронка с крутизной склонов 30-45°. На дне такой воронки находится понор - отверстие, через которое уходит стекающая в нее вода.
Провальные воронки - результат обрушивания кровли подземных пещер - имеют крутые, обрывистые склоны, на дне - нагромождение глыб обрушившихся пород. Co временем, если обрушивание приостанавливается, склоны воронки становятся более отлогими.
Воронки «просасывания» распространены в области покрытого карста. Образуются при вымывании стекающей в понор водой песчано-глинистых частиц из поверхностных нерастворимых пород. Если вымываемые частицы закупоривают понор, рост воронки замедляется или совсем прекращается. Внешне воронки просачивания напоминают конусообразные воронки растворения. Склоны их обычно покрыты растительностью.
Карстовые воронки при закупорке понора или при поднятии уровня грунтовых вод могут стать местом скопления воды и превратиться во временные или постоянные карстовые озера.
При расширении больших трещин в карстующихся породах возникают карстовые колодцы и шахты.
Карстовые колодцы - впадины цилиндрической формы, достигающие глубины десятков метров. Ширина карстового колодца обычно не меньше его глубины. Образуются они в результате обрушивания сводов подземной полости.
Естественные шахты похожи на трубу с изгибами и расширениями, спускающуюся на большую глубину от поверхности (самая большая глубина карстовой шахты около Триеста - 523 м). В карстовых колодцах и шахтах могут исчезать реки.
Обширные замкнутые котловины, встречающиеся в карстовых областях, получили название польев . Полья занимают площадь до нескольких сотен квадратных километров (например, Ливанское полье в Западной Боснии - 379 кв. км). Ровное дно польев ограничено уступами высотой в несколько сотен метров. На дне, выстланном наносами, могут возвышаться известняковые горы - останцы, протекать реки. При затоплении водой полья превращаются в постоянные или временные озера.
Образование польев может быть вызвано не только процессом карстообразования, но и тектоническими процессами, а также выносом нерастворимых пород, залегающих среди известняков.
Долины рек в карстовых областях обычно возникают в результате обрушивания сводов тоннелей над подземными реками. Их можно отнести к типу каньонов. Местами при обрушивании сводов возникают карстовые мосты.
В карстующихся породах наряду с особыми формами рельефа поверхности создаются разнообразные подземные полости - пещеры . Они возникают преимущественно в толщах известняков, гипса и каменной соли в результате расширения трещин под действием грунтовых вод. В растущих пещерах часто протекают водотоки, расположены озера. Когда грунтовые воды по трещинам уходят вниз, пещеры осушаются и перестают расти. Если сверху в пещеру просачивается вода, капельки которой испаряются с потолка и пола, пещеры, возникают натечные образования углекислой извести, постепенно заполняющей пещеру. С потолка в виде гигантских сосулек свешиваются сталактиты, с пола навстречу им поднимаются сталагмиты. Встречаясь, они сливаются в колонны. Во влажном воздухе пещеры (с рекой или озером) натечные образования не создаются.
Карстовые пещеры достигают особенно больших размеров в мощных толщах известняков, деформированных тектоникой.
Наибольшими размерами из всех известных пещер отличается пещера Хеллок (Швейцария, Альпы). Ее длина (без боковых ответвлений) - 78 км. Мамонтова пещера имеет длину 74 км, без ответвлений - 48 км. В России интересна Кунгурская пещера. Она образована в гипсе, залегающем среди пластов известняка и доломита. Сложный лабиринт наиболее ветвящихся изученных галерей пещеры протягивается на 4-5 км. Пещера имеет несколько этажей. На дне пещеры более 30 озер различных размеров. Площадь самого крупного из них около 200 кв. м, глубина - 4-6 м. Кунгурская пещера относится к типу холодных (ледяных) пещер.
Воздух холодных (ледяных) пещер имеет в течение всего года низкую температуру в связи с тем, что сообщается с наружным воздухом через отверстие (вход), расположенное в верхней части пещеры. Зимой холодный тяжелый воздух заполняет пещеру, летом он остается в ней и не успевает прогреваться. Попавшая в пещеру влага замерзает, образуя лед.
В противоположность холодным пещерам в теплых пещерах вход, расположен в нижней части. Холодный воздух, заполняющий пещеру зимой, летом стекает из нее, уступая место поднимающемуся вверх, теплому воздуху. В таких пещерах археологи нередко находят остатки стоянок древних людей.
Пещеры с двумя входами - верхним и нижним - называют сквозными (ветровыми). Температура воздуха внутри таких пещер близка, к температуре наружного воздуха.
Стадии развития карстового рельефа. В начальной стадии развития карстового рельефа (молодой карст) грунтовые воды залегают глубоко. Породы на поверхности почти лишены трещин и слабо пропускают воду. Существуют наземные водотоки. На поверхности обнаженного карста возникают карры, появляются воронки, колодцы. По мере расширения трещин и увеличения их количества просачивание усиливается, но часть воды еще остается на поверхности.
Просочившаяся вода скапливается над водоупорным слоем (слой может быть водоупорным временно, до расчленения его трещинами), образуя отдельные потоки.
В стадии зрелости процесс закарстования идет снизу и сверху. На поверхности возникают провалы, воронки сливаются в котловины, появляются полья. Почти вся вода с поверхности уходит по трещинам вниз, вертикальная циркуляция воды приводит к возникновению пещер. Грунтовые воды образуют сплошную сеть водотоков.
В стадии старости формы карстового рельефа теряют определенность; воронки уплощаются, полья расширяются, на поверхности скапливаются труднорастворимые продукты выветривания, засоряя поноры. Разрушенная поверхность снижается до уровня грунтовых вод, поэтому вертикальная циркуляция вод заменяется горизонтальной, вырабатывается нормальная речная сеть. Реки текут медленно, образуются болота. Поднятие поверхности или опускание уровня грунтовых вод может вызвать оживление процессов карстообразования и обновление рельефа.
Карстовые явления обусловлены прежде всего присутствием растворимых пород, поэтому.они возникают на разных широтах. Растворимые породы занимают около 34% поверхности суши, и даже если учесть, что карстовый рельеф развит далеко не на всей этой площади, широкое распространение его не подлежит сомнению. Карстовый рельеф широко развит по побережью Адриатического моря (от плато Карст до Греции), в Альпах, в Крыму, на Черноморском побережье Кавказа, на Урале, в Прионежье, во многих районах Сибири и Средней Азии, на Ямайке, на территории Северной Америки (штаты Кентукки и Теннесси, в Северном Юкатане, во внутренних районах Флориды), в Китае, Австралии и др.
Карстовые районы отличаются не только особым рельефом, они характеризуются общим своеобразием физико-географических условий, связанных прежде всего с особым режимом вод.
Пересеченность карстовых районов, бедность поверхности водой делают эти районы малопригодными для хозяйственного использования.

Рельефа делят на поверхностные, переходные и подземные.

Если карстующиеся породы непосредственно выходят на земную поверхность, то это открытый или голый карст. Если они перекрыты сверху некарстующимися отложениями, то это покрытый карст.

Голый карст встречается в горных районах, а покрытый – на равнинах. Выделяется еще закрытый карст , который отмечается в областях, где карстующиеся породы имеют большую мощность и в них содержится большое количество различных примесей.

После того, как растворимая часть этих пород полностью выщелачивается, образуется кора выветривания, не полностью красного цвета и называется терра-росса (красная земля). В дальнейшем развитие карста под этой корой идет обычным путем. Этот карст называется закрытым .

В районе открытого карста под действием дождевых или талых вод на поверхности известняков образуется микрорельеф карров . Это система гребней и разделяющих их борозд, глубиной до 2 м. Такая поверхность называется каровыми полями.

Переходные формы соединяют поверхностные и подземные зоны. В местах повышенной трещиноватости известняков, при вертикальной циркуляции воды образуются поноры , то есть каналы, поглощающие поверхностные воды. При их расширении формируются карстовые воронки , имеющие щелеобразную, или блюдцеобразную форму. При большом расширении трещины превращаются в колодцы и шахты , которые могут достигать большой глубины. Пример: глубина шахты Снежная на Кавказе составляет 1370 м.

Провальные, или поверхностные воронки, при слиянии образуют слепые овраги, увалы и самые крупные карстовые формы – полья . Полья– это обширные, обычно плоскодонные, с крутыми стенками, карстовые понижения в несколько километров, а иногда в несколько десятков километров в поперечнике. Так, площадь Попова полья в Югославии – 180 км 2 .

Полья могут иметь тектоническое происхождение, то есть карст развивается в крупных тектонических трещинах. Иногда они образуются за счет провала над подземной рекой, или путем размыва и выноса продуктов размыва нерастворимых пород, залегающих среди известняков.

К подземным формам карста относятся пещеры и пропасти.

Пещерами называют подземные полости, образующиеся в карстовых областях и имеющие один или несколько выходов на поверхность. Они образуются при расширении водой подземных трещин. Во многих пещерах на днищах, стенках или сводах образуются натечные формы . На потолке в виде сосулек – сталактиты, на дне пещеры – сталагмиты. При их слиянии образуются натечные колонны. В пещерах часто имеются подземные реки. Они зарождаются или на площади карстового массива, или начинаются за его пределами. Иногда подземны реки выходят на поверхность.

Цель: познакомиться с карстовыми процессами рельефообразования и зонально-климатическими типами карстовых форм рельефа.

План:

1. Условия карстообразования.

2. Карстовые формы рельефа.

3. Зонально-климатические типы карста.

4. Псевдокарстовые процессы и формы рельефа.

5. Карст и суффозия на Северном Кавказе.

Условия карстообразования. Карст - это совокупность форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии, свойственной областям, сложенным растворимыми горными породами, такими, как каменная соль, гипс, известняк, доломит.

Сущность карстовых процессов заключается в растворении горных пород водами.

Условиями, определяющими развитие карста являются:

Достаточное количество растворенного СО 2 в воде. Вода становится химически агрессивной и растворяет карбонатные породы;

Крутизна поверхности. На пологих поверхностях карстовые образования возникают быстрее, чем на крутых склонах, так как мед­ленное стекание воды способствует растворению пород;

Чистота и мощность известняков. Чем чище и мощнее толща известняков, тем интенсивнее они подвержены карстообразованию;

Структура породы - грубообломочные или ракушечные известняки растворяются гораздо меньше, чем однородные мелкозернистые известняки;

Климатические условия: температурный режим, количество и характер выпадающих осадков, наличие многолетней мерзлоты, препятствующей проникновению воды в карстующиеся породы. Растворимость газа возрастает в холод­ной воде, поэтому в умеренных широтах наиболее интенсивно карст развивается весной. В тропических широтах интенсивность карста объясняется большим количеством органических кислот в воде.;

Трещиноватость карстующихся пород. По трещинам вода легче проникает в карстовый массив, благодаря чему процесс протекает более интенсивно.

Карстовые процессы приводят к понижению уровня грунтовых вод, что приводит к недостатку воды. Дренирующие свойства карстовых районов не позволяют сооружать водоемы. Необходимо считаться с на­личием подземных полостей при различного рода строительстве, возможность угрозы устойчивости сооружений в областях распро­странения карста очень велика. Карстовые полости используются для уст­ройства складов. Изучение карста приобретает интерес в связи с накоплением в карстовых полостях геологичес­кого прошлого отдельных видов полезных ископаемых при запол­нении их продуктами выветривания (бокситы Северного Урала, приуро­ченные к древним карстовым полостям).

Для борьбы с развитием карстовых процессов на закарстованных участках нужно оберегать лесные массивы, прекратить лесо­разработки и запретить выпас скота.

Карстовые формы рельефа. В зависимости от того, выходят ли карстующиеся породы на поверхность или они перекрыты сверху некарстующимися породами, различают голый и погребенный карст . Некоторые исследова­тели (Н.А. Гвоздецкий) выделяют еще задернованный карст . Задернованный и голый карст распространен в горах, где наиболее интенсивно идут процессы денудации, погребенный - на равнинах.

К формам поверхностного карста относятся карры, воронки, ýвала и полья.

Карры представляют собой чередующиеся гребни и разделяющие их борозды. Вода, стекая по поверхности известняка, разъедает стенки трещин, образуя микрорельеф карров. Глубина борозд может достигать 2 м. Покрытые каррами пространства называются карровыми полями. Карры могут возникнуть на берегах морей при воздействии прибоя на растворимые горные породы. При проса­чивании воды на поверхности возникают воронки.

В голом карсте развиваются воронки поверхностного выщелачи­вания , так как растворяются лежащие на поверхности породы. В погребенном карсте образуются воронки просасывания , так как растворение сопровождается суффозией - механическим выно­сом нерастворимых частиц водой через трещины в карстовых породах, располагающихся ниже.

Еще один вид воронок - воронки провальные , они возникают при обрушении кровли пород над карстовой полостью.

Провальные воронки, сливаясь, образуют слепые овраги или ýвала . Увала достигают 700 м в диаметре при глубине до 30 м. Они представляют собой переходные формы к польям.

Полья - обширные, крутостенные котловины с плоским дном и отдельными небольшими карстовыми останцами. Полья могут иметь площадь в сотни квадратных километров (Попово полье в Сербии имеет площадь 180 км 2). По дну полья иногда протекает водоток, который появляется из одной стенки полья и скрывается в подземной галерее в противоположной стенке.

Существует четыре варианта развития польев:

1. полья тектонического происхождения. Это грабены, имеющие черты карстовых образований. Это наиболее крупные полья.

2. За счет размыва и выноса продуктов нерастворимых пород, залегающих среди растворимых известняков;

3. за счет слияния более мелких отрицательных форм рельефа;

4. в результате провала над подземной долиной реки.

К формам подземного карста относят поноры, колодцы и пещеры.

Поноры - каналы, которые образовались в результате вертикальной циркуляции воды и которые возникают при растворении стенок трещин.

При дальнейшем растворении стенок понора, он превращается в колодец . При достижении уровня грунтовых вод начинается гори­зонтальное движение воды, и процесс растворения приводит к формированию пещер. Пещерами назы­ваются подземные полости, образующиеся в кар­стовых областях и имеющие один или несколько выходов на по­верхность. Если пещера имеет один выход, она называется слепой, если два - проходной.

Во многих пещерах образуются аккумулятивные натечные формы. С потолка пещеры свешиваются в виде сосулек сталактиты , со дна пещеры навстречу сталактитам поднимаются сталагмиты . Если сталактиты и сталагмиты срастаются, они образуют натечные колонны . Близко расположенные сталактиты, сливаясь, создают натечные занавеси . Стены пещер бывают также покрыты натеками из кальцита. Образование натечных форм объяс­няется отложением карбоната кальция при выходе воды в под­земную полость в связи с изменением температуры и давления. При выходе подземных вод на поверхность формируются натеч­ные известняковые (травертиновые) террасы.

Зонально-климатические типы карста. Карстовый процесс протекает по-разному в разных климатических зонах. В умеренном климате распространен погребенный карст. Карстовые образования связаны с подземным выщелачиванием, а поверхностные формы обусловлены провалами и проседанием рыхлого покрова над подземными полостями (воронки просасывания ).

В субтропическом средиземноморском климате наиболее типичен голый карст. Ливневый характер атмосферных осадков и наличие засушливого сезона способствуют интенсивному воздействию дождевых вод на поверхность известняковых пород и медленному накоплению элювия.

Для тропических областей характерно развитие положительных форм карстового рельефа в виде башен или конусов. В таком карсте возникают понижения, разделяющие весь карстовый массив на отдельные возвышенности.

По морфологии положительных элементов рельефа тропический карст подразделяют на куполовидный, башенный, конический и котловинный.

Куполовидный карст характеризуется скоплением куполообразных возвышенностей, разделенных седловинами.

Для башенного карста характерны крутостенные, изолированные друг от друга возвышенности, напоминающие башни.

Конический карст имеет вид конусов. Он образуется в том случае, если развитие башенного карста прерывается тектоническим поднятием. Наступает новый цикл врезания, уровень денудации понижается и подножья возвышенностей не подвергаются воздействию вод. Склоны их выполаживаются за счет склоновых процессов.

Котловинный карст отличается развитием вогнутых карстовых котловин, разделенных известняковыми гребнями. Формирование котловинного карста определяется глубоким залеганием уровня грунтовых вод и сильной раздробленностью известняков.

Псевдокарстовые процессы и формы рельефа. В некоторых районах встречаются процессы внешне похожие на карст. Это суффозия и термокарст.

Суффозия - механический вынос глинистых частиц подземными водами. Она наблюдается в засушливых районах, сложенных карбонатными глинами, суглинками и лёссами. Суффозия ведет к проседанию кровли над образовавшимися полостями и образованию просадочных впадин - так называемых степных блюдец .

При термокарсте образуются провальные и просадочные формы, но они связаны с таянием погребенного льда или протаиванием мерзлых пород в областях распространения многолетней мерзлоты.

Карст и суффозия на Северном Кавказе. В предгорных и среднегорных районах Северного Кавказа карст проявляется в областях трещиноватых известняков, гипсовых толщ, там, где выпадает много атмосферных осадков. Это области распространения известняков палеозоя и триаса на Передовом хребте (хребты Абишира-Ахуба, Дженту, горный массив Большой Тхач и его окрестности), юрских известняков высокогорных массивов Фишт, Оштен, плато Лаго-Наки, Скалистого хребта, известняков верхнего мела Пастбищного хребта. Карстовые формы представлены каррами, котловинами, пещерами, колодцами, карстовыми долинами. Общие величины карстовой денудации довольно значительны и в связи с увеличением осадков возрастают к западу и югу.

Карстовую природу имеет Провал на горе Машук. Мелкие карстовые ниши и неглубокие пещеры встречаются в ракушечниках и известковых песчаниках на Ставропольской возвышенности.

В местах излияния источников минеральных вод часто накапливаются травертины. Наиболее мощные (до 70 м) отложения находятся на склонах горы Машук, где они слагают г. Горячую и Перкальские скалы. Травертины встречаются на горах Железной, Бештау, Юце, в г. Кисловодске и др. небольшие по мощности их отложения известны вблизи г. Ставрополя в Травертиновой балке и в долине р. Татарки.

Суффозия проявляется в рыхлых четвертичных лёссовых отложениях и в делювиальных суглинках и супесях равнин Предкавказья. С суффозией связано образование просадочных воронок, блюдец и западин.

Карст -- процесс выщелачивания горных пород, главным образом подземными, отчасти поверхностными и морскими водами, и совокупность возникающих в результате специфических денудационных (коррозионных) форм рельефа.

Все карстовые формы рельефа делят на поверхностные, переходные и подземные.

Если карстующиеся породы непосредственно выходят на земную поверхность, то это открытый или голый карст. Если они перекрыты сверху некарстующимися отложениями, то это покрытый карст.

Голый карст встречается в горных районах, а покрытый - на равнинах. Выделяется еще закрытый карст, который отмечается в областях, где карстующиеся породы имеют большую мощность и в них содержится большое количество различных примесей.

После того, как растворимая часть этих пород полностью выщелачивается, образуется кора выветривания, не полностью красного цвета и называется терра-росса (красная земля). В дальнейшем развитие карста под этой корой идет обычным путем. Этот карст называется закрытым.

В районе открытого карста под действием дождевых или талых вод на поверхности известняков образуется микрорельеф карров. Это система гребней и разделяющих их борозд, глубиной до 2 м. Такая поверхность называется карровыми полями.

Переходные формы соединяют поверхностные и подземные зоны. В местах повышенной трещиноватости известняков, при вертикальной циркуляции воды образуются поноры, то есть каналы, поглощающие поверхностные воды. При их расширении формируются карстовые воронки, имеющие щелеобразную, или блюдцеобразную форму. При большом расширении трещины превращаются в колодцы и шахты, которые могут достигать большой глубины. Пример: глубина шахты Снежная на Кавказе составляет 1370 м.

Провальные, или поверхностные воронки, при слиянии образуют слепые овраги, увалы и самые крупные карстовые формы - полья. Полья - это обширные, обычно плоскодонные, с крутыми стенками, карстовые понижения в несколько километров, а иногда в несколько десятков километров в поперечнике. Так, площадь Попова полья в Югославии - 180 км2.

Полья могут иметь тектоническое происхождение, то есть карст развивается в крупных тектонических трещинах. Иногда они образуются за счет провала над подземной рекой, или путем размыва и выноса продуктов размыва нерастворимых пород, залегающих среди известняков.

К подземным формам карста относятся пещеры и пропасти.

Пещерами называют подземные полости, образующиеся в карстовых областях и имеющие один или несколько выходов на поверхность. Они образуются при расширении водой подземных трещин. Во многих пещерах на днищах, стенках или сводах образуются натечные формы. На потолке в виде сосулек - сталактиты, на дне пещеры - сталагмиты. При их слиянии образуются натечные колонны. В пещерах часто имеются подземные реки. Они зарождаются или на площади карстового массива, или начинаются за его пределами. Иногда подземны реки выходят на поверхность.

Под карстом понимают процесс выщелачивания горных пород главным образом подземными, отчасти поверхностными и морскими водами и совокупность возникающих в результате специфических денудационных (коррозионных) форм рельефа. Вода при этом оказывает определенное механическое воздействие на породы, но все-таки главное – вынос веществ из породы в растворенном состоянии. Название «карст» (от нем. Karst ) происходит от собственного названия плато Карст в Динарских горах. Сейчас оно носит словенское название Крас. Карстовые процессы и формы рельефа широко распространены на земном шаре. Причем во внетропических широтах развит провальный карст, а в экваториально-тропических преобладает выпуклый останцовый карст.

Развитию карста способствует ряд условий, прежде всего наличие легкорастворимых пород: либо карбонатных (известняков, доломитов, мела и др.), либо некарбонатных (солей, гипса). Наибольшая растворимость у гипса, но известняки шире распространены, поэтому карст ассоциируется прежде всего с известняками. В соответствии с различными карстующимися породами выделяют карбонатный, гипсовый и соляной карст. Важна и химическая чистота породы: чем меньше содержится в ней нерастворимого остатка, тем значительнее выщелачивание. Карсту благоприятствуют трещиноватость пород, облегчающая условия для проникновения в них вод. Трещиноватость пород больше в горах, чем на равнинах, из-за значительных тектонических разрывных нарушений. Важна и мощность карстующихся толщ – при их большой мощности карстовые процессы проявляются во всех видах, включая образование пещер, тогда как в маломощных они образуют лишь воронки, блюдца и прочие небольшие формы рельефа. Большое значение имеет содержание в воде углекислоты, вследствие чего она становится химически агрессивной и увеличивает растворимость пород в десятки раз. Предпочтительны небольшие уклоны поверхности, при которых вода меньше стекает, больше просачивается в грунт. Необходимо достаточное, но не избыточное количество осадков, так как низкое положение уровня грунтовых вод обеспечивает вертикальную циркуляцию просачивающихся в грунты поверхностных вод.

Как уже говорилось, карстовый рельеф существенно различается в умеренных и тропических широтах. В умеренных широтах карстовые процессы зависят от глубины залегания грунтовых вод, которая для карста является базисом денудации. По этому признаку выделяют мелкий и глубокий карст. Для мелкого карста характерны быстрые темпы развития, но меньшая пересеченность местности. Глубокий карст развивается дольше, но при этом образуются глубокие понижения на поверхности и многочисленные пещеры.

По месту расположения карстовых форм различают поверхностный и глубинный (подземный) карст. В свою очередь, поверхностный карст в зависимости от обнаженности на поверхности карстующихся пород подразделяется на два типа: открытый (голый, средиземноморский), когда карстующиеся породы залегают непосредственно на поверхности, присущ горным территориям, где лучше обнаженность коренных пород; и покрытый (восточноевропейский), когда карстующиеся породы залегают на некоторой глубине под рыхлыми некарстующимися отложениями.

К поверхностным формам карста относятся карры (шратты), воронки, котловины (увала), полья.

Карры – комплекс узких борозд глубиной 1 –2 м, отделенных друг от друга острыми 1 гребнями. Карры – формы микрорельефа, которые образуются за счет растворения и механического разрушения поверхностными водами трещин пород. Местность, покрытую кар-рами, называют карровым полем. Карровые поля в конечном счете превращаются в волнистые равнины с хаотическими скоплениями глыб известняка. Они безжизненны, труднопроходимы, их нельзя использовать даже для выпаса скота.

Воронки широко распространены в условиях и голого, и покрытого карста, как на междуречьях, так и по днищам балок. Это округлые, обычно конусообразные понижения разного размера (до десятков, реже сотен метров в диаметре) и разной глубины (от первых метров до десятков метров). Маленькие плоскодонные воронки называются блюдцами. По происхождению воронки бывают: поверхностного выщелачивания (в условиях голого карста), провальные – в результате обрушения кровли над подземными пустотами (в условиях и голого, и покрытого карста) и просасывания (в условиях покрытого карста), когда в вертикальные каналы на дне, так называемые поноры (от слова «нора»), вместе с водой вовлекается нерастворимая порода. В случае заиливания понора или повышения уровня грунтовых вод воронки могут превратиться в постоянные или временные озера, которым присущи сезонные колебания уровня воды.

При соединении множества воронок за счет разрушения перемычек между ними образуются обширные замкнутые понижения – котловины, или увала. У них обычно крутые фестончатые склоны, неровное дно, большие размеры: в длину – километры, в ширину – сотни метров, глубиной – первые десятки метров.

Самые крупные карстовые формы – полья напоминают грабен в миниатюре. Это обширные продолговатые замкнутые понижения площадью более 200–300 км, глубиной сотни метров, с крутыми склонами, с холмами-останцами на днище, с ручьями и даже деревнями. Самые крупные полья – Ливанское площадью 379 км 2 в Боснии, Попово – 180 км 2 в Герцеговине. По-видимому, они образуются при слиянии котловин вдоль линий тектонических разломов, т. е. предопределены тектоникой.

Подземные формы карста – колодцы, шахты, пропасти, пещеры.

Карстовые колодцы образуются в результате обрушения кровли над подземной пропастью. Колодцы имеют цилиндрическую форму и размеры до 20 м в ширину и глубину.

Шахты – узкие, глубокие (сотни метров) каналы-трубы. Стволы их могут быть прямолинейные, ломаные, изогнутые. Образуются в результате расширения каналов-трещин, причем нередко закладываются на пересечении нескольких систем трещиноватости.

Комбинации естественных шахт с горизонтальными и наклонными пещерами обычно называют карстовыми пропастями. Глубочайшая карстовая пропасть мира – Жан-Бернар глубиной 1535 м в Савойских Альпах Франции.

Пещеры – полости разнообразной формы и величины внутри горных пород, открывающиеся на земную поверхность одним или несколькими отверстиями. Образование пещер связано с интенсивной растворяющей способностью воды в трещинах породы. Расширяя их, вода создает, сложную систему каналов. Там, где вода циркулирует в горизонтальном направлении, ее растворяющий эффект наибольший – образуется магистральный канал. В него из соседних каналов-трещин стягивается вода, и постепенно образуется подземная река в тоннеле. При обрушивании сводов образуются гроты. При понижении базиса денудации поверхностных и подземных рек последние могут проложить себе новое русло, на более низком уровне. При этом прежние галереи становятся сухими, а пещеры – многоэтажными.

В зависимости от количества и расположения входных отверстий пещеры делятся на проходные и слепые. Проходные (сквозные) пещеры имеют отверстия с двух концов (вход и выход), хорошо вентилируются, и температура в них близка к температуре наружного воздуха. Слепые пещеры имеют одно входное отверстие и по температурным условиям делятся на теплые и холодные в зависимости от расположения входного отверстия относительно полости пещеры. В теплых пещерах вход расположен в ее нижней части, так что холодный воздух, заполняющий пещеру зимой, летом стекает из нее, уступая место теплому воздуху. В теплых пещерах археологи нередко находят наскальные рисунки, утварь и даже останки древних людей. Холодные пещеры имеют вход в верхней части. Зимой в них попадает холодный воздух и, будучи тяжелым, остается там и летом, не успевая прогреться, а попавшая зимой влага может превращаться в лед. Ледяные пещеры с температурой ниже О °С распространены лишь в районах с морозными зимами. Например, в Пермской области находится Кунгурская ледяная пещера в гипсах длиной 4,6 км.

Для пещер характерны натечные кальцитовые образования: сталактиты – сосульки, трубки, бахрома, свешивающиеся с потолка, и сталагмиты – столбы, поднимающиеся вверх со дна пещеры навстречу свисающим сталактитам. Соединяясь, они образуют сталагнаты – натечные колонны. Все эти живописные формы превращают пещеры в сказочные дворцы.

Самая большая карстовая пещерная система мира – Флинт-Ридж-Мамонтова, длиной 341 км в западных предгорьях Аппалачей, в известняках, открыта в 1809 г. Пещеры широко распространены в Альпах, Динарских горах, Апеннинах, в Крыму, на Кавказе, на юге Китая, в Аппалачах, Тянь-Шане, на Подольской возвышенности и в других местах.

Пещеры – интересные природные объекты с особым климатом, гидрографией, органическим миром. С пещерами связан международный туризм: в мире существует более 150 крупных пещерно-туристских комплексов (Югославия, Чехия, США). В теплых пещерах нередки археологические находки. В пещерах устраивают подземные газохранилища, выращивают грибы (шампиньоны), в соляных пещерах лечат бронхиальную астму. Изучением пещер в разных аспектах – их морфологией, гидрологией, климатом, происхождением, туристическим и хозяйственным использованием – занимается наука спелеология.

Карстовым ландшафтам умеренных широт присущи специфические черты природы. Прежде всего это господство вогнутых замкнутых форм рельефа на поверхности и наличие пустот в толщах пород, достигающих размеров крупных пещер. Своеобразны гидрогеологические условия – слабое развитие поверхностных вод: рек и озер мало, территории почти безводные даже во влажном климате. Небольшие реки могут уходить в поноры, а затем ниже по течению появляться вновь на поверхности. Так что формируется система прерывистых речных долин, элементами которой являются слепые долины, не имеющие устья, и мешкообразные долины с замкнутыми верховьями. Подземные воды в карстовых районах отличаются сильным колебанием уровня воды. В долинах рек наблюдаются мощные «воклюзские» источники (названы по имени источника Воклюз в Южной Франции) с большим, но изменчивым дебитом воды, достигающим 30–50 м 3 /с. Своеобразен и почвенно-растительный покров. Перегнойно-карбонатные почвы на элювии известняков обладают нейтральной или щелочной реакцией почвенного раствора, высоким процентом гумуса, они обычно щебенчатые. Среди растений много засухоустойчивых, типичны кальцефиты.

В карстовых районах затруднены гидротехническое строительство в связи с возможной утечкой воды из водохранилищ, прокладка железных и шоссейных дорог из-за неизбежных провалов, строительство гражданских и промышленных объектов, особенно АЭС, по причине возможной деформации зданий.

Особый характер приобретает карстовый рельеф во влажном климате экваториально-тропических широт. Тропический карст – это останцовый карст в виде куполов, башен, усеченных конусов на фоне выровненной поверхности. Тропический карст – более зрелая форма карстовой денудации, когда карстующиеся, обычно известняковые, толщи в основном уже уничтожены в результате интенсивного выщелачивания и сохранились лишь останцы. Этому способствует постоянно жаркий влажный климат, в связи с чем карстовый процесс развивается на поверхности весь год. К тому же благоприятные для карста условия существуют там на протяжении нескольких геологических периодов – миллионы лет. Вследствие интенсивного развития органической жизни там обилие углекислоты и соответственно большая агрессивность поверхностных и подземных вод. И еще одно необходимое условие – мощная толща химически чистых массивных трещиноватых известняков. В противном случае развиваются вогнутые формы карста, как в умеренных широтах.