Карст Русской равнины

ПРИБАЛТИЙСКАЯ КАРСТОВАЯ ОБЛАСТЬ

Прибалтийская карстовая область охватывает северо-западную часть Русской равнины. Она подразделяется на две карстовые провинции: Северо-Прибалтийскую и Южно-Прибалтийскую, различающиеся в литолого-тектоническом, морфоструктурном и зональном отношениях.

Северо-Прибалтийская карстовая провинция, охватывающая Эстонскую ССР и Ленинградскую область, характеризуется сравнительно широким распространением карста, который развивается в ордовикских, силурийских и частично девонских карбонатных породах.

В структурном отношении Северная Прибалтика представляет собой южный склон Балтийского щита, имеющий уклон к югу около 3 м на 1 км. Залегающие на размытой поверхности докембрийских кристаллических образований палеозойские породы также отличаются слабым (15–20') моноклинальным падением к югу и юго-востоку.

Докембрий представлен гранитами, гранитогнейсами и кристаллическими сланцами, прорванными интрузиями основных и ультраосновных пород, кембрий — песчаниками и глинами с прослоями алевролитов. Особенно интересен горизонт синих глин, являющихся региональным водоупором. Ордовикские породы в северной части территории выражены карбонатными образованиями, среди которых выделяются прослои горючих сланцев (кукрузекский горизонт). Мощность карбонатных пород ордовика увеличивается к югу от 10 до 150 м. На юге рассматриваемой территории на поверхность выходят чистые и доломитизированные известняки силура. Девоп имеет ограниченное распространение и отмечается лишь в долине р. Плюсы, где среднедевонские образования залегают на ордовикских известняках. Для девона характерны мергели, доломитизированные мергели и доломиты с прослоями песков и глин.

Палеозойские породы отличаются спокойным, почти горизонтальным залеганием. Лишь в некоторых местах в них прослеживаются пологие положительные структуры. Среди мелких тектонических форм широко представлены небольшие смещения слоев и флексурообразные перегибы, приуроченные к вертикальным тектоническим трещинам северо-восточного и северо-западного простирания, которые рассекают всю толщу карбонатных образований.

Встречаются также трещины широтного и меридионального простирания, однако выраженные сравнительно слабо.

Палеозойские породы повсеместно перекрыты сравнительно маломощным плащом четвертичных отложений (от 0,2 до 6 м) — моренными, озерно-ледниковыми, торфяно-болотными, элювиально-делювиальными и аллювиальными образованиями.

Рельеф — равнинный, пологоволнистый. Наиболее высокие участки отмечаются в пределах Северо-Эстонской и Ижорской возвышенностей (100–170 м), а наиболее пониженные — на западе (о. Сарема — до 20 м) и на востоке территории (Волховское плато). Равнинность территории местами нарушается холмисто-моренными и камовыми образованиями, связанными с четвертичными оледенениями и размывающей деятельностью ледниковых вод. Среди них выделяются Дудергофские высоты, расположенные на северо-востоке Ижорской возвышенности и достигающие 175 м. Они сложены смятыми в складки под действием ледника коренными породами, которые перекрыты маломощными моренными отложениями. К крупным ледниковым формам относится также гряда Иллука-Ийзаку, в Принарвской низине. Она имеет вид беспорядочно разбросанных разнообразных по форме холмов, понижения между которыми заняты озерами и болотами.

Карстовые формы наиболее широко распространены на возвышенных и придолинных участках.

Влажный и умеренно прохладный климат Северной Прибалтики способствует интенсивному развитию карстовых процессов. Годовое количество осадков увеличивается к востоку от 560 до 640 мм. Наблюдения на Ижорской возвышенности показали, что 39–59 % от общего количества выпадающих осадков инфильтруется в толщу известняков, определяя их выщелачивание.

Зима — сравнительно мягкая, средняя температура –7, –8°. Высота снежного покрова около 0,5 м, а продолжительность его залегания 120–140 дней. Лето — теплое, средняя температура июля около 14°. Летние осадки, почти в два раза превышающие количество осадков холодного времени года, в питании подземных вод почти не участвуют, а расходуются в значительной мере на испарение. Это указывает на ослабление карстовых процессов в летние месяцы. Напротив, осенью, когда в связи с уменьшением испарения большая часть выпадающих осадков инфильтруется, карстовые процессы активизируются.

В связи с широким развитием карста речная сеть разрежена. На Ижорской возвышенности она вообще отсутствует. Наиболее крупные реки Кейла, Кунда, Нарва, Луга и Волхов приурочены к глубоким древним долинам. Среднегодовой сток Северной Прибалтики около 10 л/сек×км2. Для всех рек характерно весеннее половодье и осенний паводок. Озер мало. Поверхностные воды пресные, гидрокарбонатно-кальциевые.

Ордовикские и силурийские отложения имеют общий горизонт подземных вод, залегающий на глубине 10–15 м. В связи с различной закарстованностью территории амплитуда колебания уровня подземных вод за короткий период (2–14 дней) может достигать 8–16 м. В сильно закарстованных известняках наблюдается наиболее низкое стояние уровня. Воды ордовикских и силурийских карбонатных отложений гидрокарбонатные магниево-кальциевые. Минерализация воды невысокая — 0,3–0,9 г/л, жесткость 4–5,4 мг×экв. Поступающие в водоносный горизонт поверхностные воды отличаются значительной агрессивностью, что благоприятствует интенсивному развитию карстовых процессов особенно в весеннее время. В речных долинах и окраинных частях возвышенностей происходит разгрузка подземных вод, которые вытекают многочисленными карстовыми источниками, объединяемыми иногда в группы.

Растительность представлена южнотаежными хвойно-широколиственными лесами, под которыми формируются слабо- и среднеподзолистые, дерново-подзолистые и дерново-карбонатные почвы. В восточной части наиболее характерной растительной ассоциацией является ельник-кисличник, относящийся к зеленомошной группе. На богатых, хорошо дренируемых почвах развиваются сложные ельники, второй ярус которых формирует липа. К понижениям приурочены сосняки-долгомошники с моховым покровом из кукушкина льна. Хвойно-широколиственные леса, распространенные на западе территории, состоят из ели, березы, дуба, ясеня и клена. Леса в настоящее время сильно вырублены и большая часть территории занята пашнями и лугами. На карбонатных суглинках Ижорской возвышенности развиты остепненные разнотравно-злаковые луга. В некоторых местах встречаются верховые и низинные болота.

Карст в Северо-Прибалтийской провинции приурочен к известнякам и доломитам ордовикского, силурийского и девонского возраста. Карстовые формы отмечены вдоль вертикальных тектонических трещин, в толще карбонатных пород, но особенно широко они распространены в верхней ее части до глубины 25 м.

Энергичнее всего карстовые процессы развиваются в химически чистых известняках, тогда как в более кремнистых и глинистых образованиях они несколько ослаблены. Степень закарстованности доломитов в значительной мере определяется их структурными особенностями. В крупнокристаллических доломитах встречается довольно много каверн (до 20 %). Их диаметр иногда достигает 1–5 см. В мелкокристаллических доломитах каверны отмечаются редко, причем они обычно не превышают 1 мм.

Поверхностный карст представлен воронками, понорами, курису, котловинами, суходолами и нишами. Воронки преимущественно небольшие, редко до 20 м в диаметре и 4 м глубины. Средняя плотность их увеличивается к востоку от 0,1 до 2 на 1 км2. На дне многих воронок водопоглощающие поноры. Интересны карстовые воронки с плоским дном и отвесными склонами высотой до 3 м. Длина и ширина их изменяется от 15 до 30 м. Эти воронки образовались в результате разрушения крупных четырехугольных блоков, отделившихся от карбонатного массива в связи с выщелачиванием пород вдоль тектонических трещин. Постепенное подтачивание этих глыб снизу текучими водами приводит к их оседанию, а затем и полному уничтожению. При слиянии ящикообразные воронки формируют сложные лабиринты понижений, на дне которых располагаются останцы коренных пород, находящиеся в разных стадиях разрушения. Курису обычно называют удлиненные карстово-эрозионные формы, представляющие собой нередко сочетание карстовой воронки с расширенной долинкой небольшого потока. Длина их чаще всего по превышает 30–50 м, ширина 5–10 м и глубина 1–6 м. В отдельных случаях курису достигают 200 м длины и 8 м глубины. Расположенные на дне курису поноры поглощают поверхностные воды. Котловины редки. Для них характерна небольшая глубина и пологие склоны, незаметно переходящие в равнинную поверхность. Диаметр наиболее крупных котловин до 800 м, глубина 5–10 м. Во многих районах отмечаются суходолы длиной 1,5–2,5 км.