Страница 11 из 49
Карстовые рвы и желоба (богазы), представляющие собой вытянутые впадины, длина которых в несколько раз превосходит их ширину, по происхождению делятся на две разновидности: а) рвы, приуроченные к трещинам разгрузки (отседания, скола, бортового отпора), и б) рвы, образованные в результате обрушения и оседания глыб карстующихся пород над подземными полостями в зонах интенсивного стока подземных вод.
Карстовые рвы, связанные с трещинами разгрузки, широко распространены на крутых склонах речных долин во многих районах Русской равнины. Они представляют собой прямолинейные или извилистые углубления длиной до 50–200 м, шириной 1–20 м и глубиной 5–10 м. Стенки рвов нередко сложены коренными породами, а дно занято делювием. Другая разновидность рвов и желобов обязана обрушению или оседанию карстующихся пород и покровных отложений над подземными полостями в зонах интенсивного стока подземных вод. Они встречаются у основания склонов цокольных террас, на дне суходолов, реже на водоразделах, где оконтуривают иногда островные возвышенности. Такие рвы достигают 1000–2500 м длины, 10–200 м ширины и 10–15 м глубины. Образуясь в результате слияния цепей карстовых впадин, они по мере развития превращаются в карстово-эрозионные формы. Среди наиболее крупных рвов такого происхождения выделяется ров на правом склоне лога Баги-лева, расположенного на водоразделе рек Сылвы и Бабки (Уфимское плато) у д. Кайгородово. Протяженность его более 2 км, а ширина дна, осложненного карстовыми воронками, 50–100 м. К таким же рвам относится ров на юго-западном окончании Себеусадской структуры (Среднее Поволжье), протянувшийся с северо-востока на юго-запад на 5 км. Ширина его изменяется от 30 до 160 м, а глубина достигает 45 м. Ров образовался в результате слияния 23 воронок, 16 из которых в настоящее время заполнены водой. Самый крупный карстовый ров на Русской равнине отмечен в южной части Вятского увала на склоне Сотнурской возвышенности на левобережье р. Илеть. Длина его около 16 км, ширина 200–500 м, а наибольшая глубина 85 м. На дне и склонах рва широко распространены воронки и озера. Наиболее глубокое карстовое озеро Морской Глаз имеет диаметр 50 м и глубину 35 м.
Суходол, или сухая долина, — это типичная карстовая форма. Суходолы возникают там, где карстовые образования переводят поверхностный сток в подземный (рис. 3). Длина карстовых суходолов обычно не превышает 2–3 км. Самый крупный суходол на Русской равнине — на р. Яманъелге (Уфимское плато). Длина его около 60 км.
Рис. 3. Суходол р. Рагуши (Валдайская возвышенность)
Ниши — переходные формы от поверхностных к подземным. На возвышенных участках они образуются путем более интенсивного выщелачивания отдельных слоев карстующихся пород стекающими по обрыву водами, а в речных долинах и на морских побережьях — под воздействием речных и морских вод.
Карстовые останцы, характерные для тропических областей, на территории Русской равнины не встречаются. Между тем некоторые образования с известной долей условности могут быть отнесены к таким формам. Интересны, например, небольшие известняковые останцы на плато Костивере (Северная Прибалтика). Высота их обычно не превышает 3 м. Некоторые останцы имеют форму гриба, что связано с различной степенью выщелачивания отдельных пластов известняка (рис. 4). А. А. Дубянский (1937) к карстовым останцам относит причудливые меловые столбы, поднимающиеся на правобережье Дона близ устья Тихой Сосны. Они достигают иногда высоты 10–12 м. Своеобразные гипсовые останцы отмечены также в низовьях р. Лургазы (Западная Башкирия). Самый крупный из них имеет длину 230 м, ширину 140 м и высоту 15 м.
Рис. 4. Карстовый останец на плато Костивере (Северная Прибалтика)
ПОДЗЕМНЫЕ КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ
К подземным карстовым формам относятся пещеры, полости, закарстованные трещины и каверны. Наибольший интерес среди них представляют пещеры, характеризующиеся иногда сложным строением и значительными размерами. Наклонные и вертикальные пещеры в зависимости от глубины и особенностей строения подразделяются на колодцы (вертикальные полости глубиной до 20 м), естественные шахты (вертикальные полости и система вертикальных полостей глубиной от 20 до 200 м) и пропасти (система полостей глубиной более 200 м).
На Русской равнине пещеры имеют широкое распространение и нередко достигают значительных размеров. К наиболее крупным пещерам относятся: Оптимистическая (длина 110840 м), Озерная (длина 102 570 м), Крывченская (длина 18 785 м), Млынки (длина 14 120 м), Вертеба (длина 7820 м), Конституционная (длина 5700 м), Кунгурская ледяная (длина 5600 м) и Ленинградская (длина 3400 м). Оптимистическая пещера по общей длине подземных галерей находится на первом месте в СССР и на третьем в мире после пещер Флинт-Мамонтова (США) длиной 290000 м и Хёллох (Швейцария) длиной 123 800 м.
Колодцы и шахты представляют собой вертикальные или наклонные полости, имеющие обычно узкое входное отверстие и значительную глубину. Шахты отмечаются главным образом в горных странах, где они достигают иногда большой глубины. Самой глубокой (950 м) карстовой шахтой-пропастью в СССР является Киевская на Кырктау (Средняя Азия). Она относится к наиболее глубоким пропастям в мире, хотя примерно на 380 м меньше глубочайшей пропасти Пьер-Сен-Мартен (1332 м), расположенной во Франции. В равнинных областях такие гигантские шахты-пропасти не встречаются. К наиболее глубоким карстовым шахтам Русской равнины относится Саранская (Уфимское плато), имеющая глубину 49 м.
Основную роль в формировании многих карстовых полостей играют инфильтрационные и инфлюационные дождевые и талые снеговые воды, проникающие по трещинам различного происхождения в толщу карбонатных и сульфатных пород. Определенную роль играют также напорные и конденсационные воды. В отличие от подземных ручьев и озер конденсационные воды воздействуют на всю поверхность полости, в связи с чем оказывают наибольшее влияние на морфологию пещер.
Своеобразие карстовых пещер определяется сложным комплексом природных факторов и прежде всего морфоструктурными и гидрогеологическими особенностями территории.
Теория происхождения известняковых карстовых пещер была разработала У. М. Дейвисом (1930). В их эволюции он различал пять основных этапов: а) зачаточные каналы, формирующиеся в зоне полного насыщения медленно движущихся фреатических вод, находящихся под давлением; б) зрелые галереи, когда в условиях распространения безнапорных вадозных[2] потоков начинает доминировать механический размыв (корразия); в) сухие галереи, возникшие в результате ухода воды в глубь массива, вследствие регионального поднятия территории: г) натечно-аккумулятивная, характеризующаяся заполнением галерей натечно-капельными и другими пещерными отложениями; д) разрушения подземных галерей (пенепленизация).
На основе развития взглядов У. М. Дейвиса было создано представление о фреатической (пещерные галереи разрабатываются подземными водами, находящимися под давлением) и вадозной (подземные воды свободно, не под напором движутся по галереям в сторону дренирующих систем) стадиях развития пещер.
Наиболее полно вопросы эволюции подземных полостей разработаны советскими исследователями Г. Л. Максимовичем и Л. И. Маруашвили, которые выделили несколько стадий формирования горизонтальных карстовых пещер.
Первая стадия — трещинная, затем щелевая. По мере увеличения ширины трещин и щелей в них проникает все большее количество воды. Это активизирует карстовые процессы, особенно на участках чистых разностей пород. Пещера переходит в каналовую стадию. При расширении каналов подземные потоки приобретают турбулентное движение, что еще более усиливает процессы коррозии и эрозии. Это — стадия подземной реки, или воклюзовая. Она характеризуется значительным заполнением подземного капала водным потоком и выходом его в виде воклюзного источника на дневную поверхность, а также образованием органных труб, обвалом сводов, ростом гротов.