ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского»
Кафедра общей геологии и полезных ископаемых.
КУРСОВАЯ РАБОТА
Карст и карстовые отложения
Выполнил : студент
1курса, геол. фак-та,
Гр.№151,днев.отд.
Соколов Егор Семенович
Возможность будущего расширения собственности требует разработки рамок управления для обеспечения эффективной координации между различными группами. Долгосрочные обязательства по защите и управлению для Южно-Китайского карста включают необходимость обеспечения координации в основном имуществе в целом путем создания Комитета по координации защиты и управления в интересах всемирного наследия Южно-Китайского карста; улучшение участия местных общин и сохранение традиционной практики соответствующих коренных народов; укрепление управления всей зоной водосбора для обеспечения защиты качества воды и предотвращения загрязнения; и строгая профилактика негативных последствий деятельности в области туризма, сельского хозяйства и городского развития в отношении ценностей собственности.
Научный руководитель:
ассистент Ямпольская О.Б.
Аннотация
Работа посвящена вопросам, связанным с карстом и карстовыми отложения. В ней раскрыто понятие карста. Описаны основные формы рельефа карста, факторы образования, причины аккумуляции минеральных веществ и их источники. Изложены классификация и способы исследования карста. Рассмотрены полезные ископаемые карстовой фации.
Торренты - это потоки, у которых слои слишком крутого склона, чтобы иметь возможность образовывать наименьшее месторождение, причем последние все передаются в конец по течению курса, где поток заканчивается на менее сокращающейся территории. В процессе торрента есть три части: сверху вниз.
Приемная воронка, зона сбора и разрыва метеорной воды; - канал потока, зона для переноса материалов и углубление слоя механической эрозией; - конус уныний, зона осаждения, особенно кормящая во время наводнений, когда торрент колеблется в связи с его наводнениями, поскольку в конце каждого из них он стремится засорить его кровать материалами, которые он не содержит, более способна эвакуироваться ниже.
Введение
Глава 1. Общие сведения
1.1 Понятие карста
1.2 Формы карста
1.3 Классификация карста и вопрос о его районировании
1.4 Методика карстовых исследований
Глава 2. Факторы карстообразования
2.2 Структура горных пород
2.3 Трещиноватость горных пород
2.4 Тектонические структуры и мощность карстующихся пород
Здесь можно найти множество изображений торрентов. Среди наиболее представительных примеров можно привести следующие примеры. Этот термин относится к плоской аллювиальной зоне, где гальки распределены по многоугольному рисунку, охватывающему зоны глинистого суглинка диаметром от 0, 5 до 3 метров. По многоугольной линии сплюснутые гальки расположены преимущественно на краю.
Это связано с чередованием замерзания и оттаивания на заболоченных почвах путем таяния снега. При каждой оттепели пространство, открытое тающим льдом, заполняется лучшими частицами, которые каким-то образом сливаются к областям, где было самое большое количество воды и, следовательно, наименьшее количество камней: в конечном итоге последние отталкиваются назад к периферии этих зон путем дилатации воды при каждом замораживании. Как только имеется небольшой наклон, полигоны проходят в направлении последнего, и получают «полосатые полы».
2.5 Покровные образования и рельеф местности
2.6 Крутизна склона топографической поверхности
2.7 Сила тяжести
2.8 Подземные реки
Глава 3. Причины аккумуляции минеральных веществ в карстовых фациях
Глава 4. Источники вещества отложений карста
Глава 5.Полезные ископаемые карстовой фациальной области
5.1 Типы полезных ископаемых
Страницу «Перигляциальные формы рельефа». Ландформы из-за ледниковой эрозии в горных долинах. Это связано с тем, что лед использует фланки сильнее, когда один спускается вдоль стен, так как давление возрастает вниз. Защелка представляет собой проекцию, которая огибает продольный профиль долины на определенной ширине и что река имеет более или менее глубокую выемку и является местом, где ледниковая эрозия не была глубоко обезвожена, вниз по течению и вверх по течению, и упоминается как пупок для депрессивной области вверх по течению и поверхностно, чтобы обозначить тот факт, что лед мог копать глубже там, чем болт, тем не менее расположенный ниже по течению.
5.2 Рудные полезные ископаемые
5.3 Нерудные полезные ископаемые
Заключение
Список литературы
Введение
Темой данной курсовой работы является карст. Я считаю, что о карсте должен знать каждый геолог, так как в учении о карсте (карстоведении) развиваются разные научные направления. Наиболее широко представлены географическое и геоморфологическое. Вместе с тем карст является результатом определенных преобразований горных пород. В ходе их осуществляются разрушение породообразующих минералов, транспортировка веществ и накопление новообразований. Следовательно, в учении о карсте имеется круг проблем, решаемых геологическими науками. Обсуждение этих проблем на основе обширного фактического материала представляет научный и практический интерес.Также карст существенно влияет на ландшафтные особенности территории, ее рельеф, сток, подземные воды, реки и озера, почвенно-растительный покров, хозяйственную деятельность населения. В карстовых областях находятся богато украшенные природой сказочные подземные дворцы-пещеры.
Если защелка не полностью разрезается речным горлом, пупок будет занимать озеро, которое будет трансформировано путем аллювиального наполнения в плоскую зону, где блуждает река. Боковые склоны ледниковой долины особенно круты и соединены вверх до более умеренных склонов, которые не были раскопаны ледником долины, довольно грубым перегибом, называемым «плечом». воды часто режут это плечо через «соединительную канавку». В других случаях речь идет о бороздах, вырытых льдом, прежде чем ледник удаляется в долине в корыто.
Рельефные формы из-за пери-ледниковой седиментации. На кончике ледникового языка морены, оставленные во время эпизодов стоянки, окружают лобную пуповину и представляют собой своего рода естественный амфитеатр, террасы которого составляют морены и связанные террасы, которые называются моренным валумом.
Раскрыть понятие карста
Дать описание основных подземных и поверхностных карстовых форм рельефа
Охарактеризовать факторы, влияющие на развитие карстового процесса и формирование карстовых форм рельефа
Найти причины аккумуляции минеральных веществ в карстовых формах.
Изучить источники вещества отложений карста
В латеральных долинах, где присутствие ледникового языка у их ртов накапливает ледниковые отложения, часто озерные, образуя ступенчатые террасы, называемые «каме террасами». Они связывают проливные аллювиальные отложения моющих продуктов из моренного материала, который разводится в озерной воде или маргинальных потоках.
Этот термин относится к разделению ледникового языка вокруг препятствия: «диффуентный язык» отклоняется от основного языка и входит в боковую долину. Из многих типов образований, признанных во всем мире и на разных уровнях стратиграфической шкалы, два имеют особое значение в Альпах.
Описать полезные ископаемые карстовой фациальной области
Глава 1.Общие сведения
1.1 Понятие карста
Карстовый процесс представляет собой длительно развивающийся процесс растворения и выщелачивания, трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами. В результате деятельности карстовых процессов возникают как отрицательные формы рельефа на земной поверхности, так и различные полости каналы гроты или пещеры на глубине. Термин «карст» происходит от искаженного австрийского названия плато Карст в Словении, на котором эти явления ярко выражены и хорошо изучены европейскими исследователям. Карстовые явления распространены чрезвычайно широко. По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для их развития.
Они представляют собой цементированные песчаники из глинистого известняка, содержащие зерна глаукония, которые придают им зеленый оттенок, пожелтевший при изменении. Растворение известняка, цементирующего зерно, делает поверхность скалы рыхлой после длительного пребывания на открытом воздухе. Это древние морские пески, которые были депонированы в дельтах. Он переплетает конгломераты, образованные из гальки, зацементированной песчаником.
Они чаще всего связаны со слоями триаса, потому что они являются своего рода побочным продуктом поведения гипсов, которые встречаются почти исключительно на этом стратиграфическом уровне в Альпах. Они чаще всего встречаются по тектоническим дислокациям, разломам и чаще всего перекрываются, по которым они, по-видимому, были введены.
Существует несколько условий, необходимых для развития карстовых явлений.
Во-первых, это наличие растворимой в природных водах горной породы, водопроницаемой вследствие трещиноватости или пористости.
Во-вторых, наличие растворителя, т.е. воды, агрессивной к горной породе.
В-третьих, наличие условий, обеспечивающих водообмен, – отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя. Если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой, второе- с почвенно-растительным покровом и климатом, третье- с геоморфологическими и гидрологическими условиями помимо геологической структуры и гидрогеологических особенностей.
Каргнеулы - брекчии, чаще всего образующиеся за счет доломитовых берегов, потому что эта порода особенно хрупкая. Похоже, что они образуются путем впрыскивания воды под давлением в поры и трещины породы, что приводит к ее разрыву. Прессованная междоузельная вода превратила бы первоначальную скалу в гравийное пюре, которое могло бы впрыснуть и даже сыграть роль смазки вдоль поверхностей разлома и скольжения движущихся массивов горных пород. В то же время эти воды, наполненные растворенным гипсом, обладали способностью превращать доломит в кальцит.
Типично карстующимися породами являются моно- и биминеральные породы - каменная соль, гипс, ангидрит, мел, известняк, доломит, изнестняково - доломитовые породы, разновидности мрамора, магнолит, карбонатит. Ведущую роль в этом списке играют карбонатные породы - как вследствие их широкого распространения (около 15% площади суши), так и за счет контрастности составов между ними и рыхлыми отложениями, что вызывает побочные взаимодействия, ведущие к дальнейшей карстификации.
Когда эта вода могла избежать декомпрессии, вызвала кристаллизацию растворенных веществ и, в частности, кальцит, который он содержал. После метеорного изменения или вблизи поверхности почвы фрагменты породы разрушения растворяются или разрушаются, давая вакуоли, тогда как цемент представляет собой перегородки, более или менее мембранные, по существу, кальцитовые.
Их происхождение совершенно иное, связанное с осаждением известняка из родниковой воды до их появления. Было много дискуссий и даже споров о точном происхождении карбогул, как в отношении образования брекчии, так и его вакуолизации: мы найдем эхо в библиографическом списке.
Понятие растворения (растворимости) относится к химическим соединениям, в том числе и к минералам. Различают два вида растворения вещества - конгруэнтное, когда все его компоненты переводятся в раствор, причем реакция обратима, и инконгруэнтное, когда в раствор переходят не все компоненты вещества. В этом случае остается твердая фаза и реакция необратима. Оба типа растворения проявляются в зоне гипергенеза, но конгруэнтное растворение характерно для карстификации, а инконгруэнтное - для корообразования и выщелачивающего метасоматоза.
Более того, это имя покрывает нечеткие кластеры, узнаваемые по их кирпичному красному цвету из железистых глин. Это говорит о том, что они являются результатом континентального почвообразования конечного триасового или лиасового возраста. Некоторые общие осадочные породы имен.
Мрамор, относительно чистые и однородные известняки, чьи зерна цементируются перекристаллизацией карбоната кальция под влиянием метаморфизма. Также «циполины». Кварциты Однородные песчаники, зерна которых зацементированы перекристаллизацией кремнезема. Большую часть времени это эффект метаморфизма. Красивые кварциты, от белого до зеленоватого, хорошо охарактеризованные, характеризуют триасовый базаль зоны брианцанеза.
Различают открытый, или голый карст, когда растворимые породы выходят на дневную поверхность, и закрытый, когда они залегают глубоко под землей и с поверхности перекрыты толщами нерастворимых пород.
К поверхностным карстовым формам относятся кары, поноры, карстовые ниши, воронки, котловины и полья, а также колодцы и пропасти.
Он образует почти постоянную, но переменную толщину в нижней части триасовых кварцитов Брайансона. Доломиты Карбонатные породы, в которых карбонат магния добавляют в большем или меньшем отношении к карбонату кальция. «Первичные» доломиты происходят непосредственно от природы осадка, тогда как «вторичные» доломиты являются следствием последующей замены кальция магнием.
Марнес. Кальярово-глинистые отложения с более чем 35% глинистыми известняками Марли имеют от 5 до 35% глины, а известняковый мергель - чередующиеся мергели и мраморные известняки. Аргилиты Отложения чисто глинистые, а не карбонатные. Пелиты. Очень мелкие мелкозернистые отложения различной природы, обычно глинистые песчаники.
Подземные карстовые формы представлены пещерами каналами.
Карстовые процессы создают не только определенные формы рельефа, но и учувствуют в образовании своеобразных отложений. На поверхности и на дне карстовых форм рельефа располагаются остаточные от растворения образования – это бескарбонатный в основном алюмосиликатный материал, оставшийся после растворения. Он носит название терра-росса(красная земля).на поверхности и в пещерах имеются обвальные накопления – продукты обрушения сводов карстовых полостей или от скатывающихся по склонам карстовых долин и воронок глыб. В пещерах находятся своеобразные аллювиальные осадки, образуемые подземными реками. Имеются также травертины – натечные формы известкового туфа, а также своеобразные натечные формы- сталактиты, растущие от кровли пещеры вниз. Их тонкие переплетения часто называют сталактитовыми занавесями. Со дна пещер растут вверх сталагмиты.
Кальмариты, детритовые породы с песчаной текстурой, но с известковыми элементами, более или менее преобладающими на пасте, которая их связывает. Иногда это называют «песчаным известняком», это неправильно, потому что это не рыхлые камни. Они могут быть терригенными, но часто «биокластическими», т.е. образованными из обломков раковин. Когда эти обломки достаточно кристаллизуются, чтобы сбрасываться со сцинтилляционными гранями, известняк называется «спаическим».
Этот термин используется для обозначения любой породы с параллельным листовым потоком, толщиной несколько миллиметров или менее. Фактически термин «сланцы» не относится к природе породы, а относится к типу потока горной массы. Фактически, почти любая скала может стать сланцем, но лишь немногие камни образуются из листьев от их происхождения. Чаще всего ламинирование представляет собой эффект сплющивания после осаждения исходного осадка либо под простой массой надпоглощающих пород, либо под влиянием тектонического сжатия.
1.2 Формы карста
Формы рельефа, образованные в результате карстового процесса, делятся на поверхностные и подземные.
1.2.1 поверхностные формы карста
К поверхностным карстовым формам относятся карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья, останцы.
Карры по генетическому происхождению следует различать на формы, возникшие на оголенной поверхности растворимой горной породы, и формы, образовавшиеся под почвенно-растительным покровом с последующим его удалением. Кары второго типа встречаются во многих странах мира.
Морфологически карры подразделяются на желобковые, стенные, лунковые, трубчатые (в виде трубообразных цилиндрических углублений в гипсах) каменицы, карры в виде следов, бороздчатые, меандровые, трещинные. Выделен еще один тип - структурные карры, на крутом известняковом откосе выработаны карровые углубления в химически относительно чистом известняке, разделенные узкими гребнями, которые соответствуют сильно кремнистым прослойкам.
По генезису особо выделяются желобковые и трещинные карры. Желобковые карры формируются под воздействием только атмосферных осадков, в результате трех первых фаз растворения известняка, без участия четвертой фазы, тогда как остальные типы карров образуются под действием всех фаз растворения: в их формировании участвуют и воды, обогащенные биогенной углекислотой за счет соприкосновения атмосферных осадков и талых вод с почвенно-растительным покровом.
(рис 1) желобковые карры
Трещинные карры отличаются от остальных путями удаления растворенного вещества. Если у большинства других типов карров оно осуществляется поверхностным стоком, то при образовании трещинных карров участвует и вынос растворенного вещества подземным путем, через трещины.
Карстовые желоба и рвы (более глубокие и обязательно с крутыми бортами) развиваются вдоль раскрытых тектонических трещин (нередко в результате разгрузки на крутых склонах) или вдоль трещин оседания склонов, или трещин "бортового отпора". Они тянутся на десятки и сотни метров, а иногда и на несколько километров, достигая различной ширины и глубины. На концах они замкнуты, на дне могут иметь многочисленные углубления. Прямолинейные рвы в известняках, разработанные по вертикальным тектоническим трещинам, шириной 2~ 4 м и глубиной до 5 м в Югославии называют богазами.
Среди карстовых воронок выделяют три основных генетических типа:
Воронки поверхностного выщелачивания, или чисто коррозионные. Образуются за счет выноса выщелоченной на поверхности породы через подземные каналы в растворенном состоянии.
Провальные воронки, или гравитационные. Образуются путем обвала свода подземной полости, возникшей за счет выщелачивания карстующихся пород на глубине и выноса вещества в растворенном состоянии
Воронки просасывания, или коррозионно-суффозионные. Образуются путем вмывания и проседания рыхлых покровных отложений в колодцы и полости карстующегося цоколя, выноса частиц в подземные каналы и удаление через них во взмученном и взвешенном состоянии.
(рис 2)карстовая воронка.
Блюдца, западины – это нечетко выраженные мелкие воронки.
Котловины. Воронки всех генетических типов, сливаясь своими краями, образуют сдвоенные, строенные и более сложные ванны и котловины. Выделяют два основных типа котловин – сложные, которые образуются при слиянии нескольких больших воронок и имеют углубления на дне, и плоскодонные котловины. Выделяют следующие генетические типы котловин: поверхностного выщелачивания, провальные, просасывания, а также созданные в комбинации с другими процессами, например, эрозионными. Крупные котловины поверхностного выщелачивания часто образуются за счет корродирующего действия талых вод снежных и фирновых пятен. Многие из таких котловин – наследие перигляциальных условий последней ледниковой эпохи.
Полье - обширная замкнутая впадина с крутыми бортами, с плоским дном, которое достигло временного или постоянного предельного уровня карстования, с гидрографией карстового типа.
Полье возникает в результате развития и соединения карстовых котловин, образовавшихся из слившихся воронок.
Полья по своему происхождению до недавнего времени разделяли на: 1) тектонические, 2) возникшие путем подземного механического выноса нерастворимой породы, залегающей среди карстующиеся известняков или на контакте с ними, 3) образовавшиеся путем слияния группы смежных воронок и котловин (увала) при их росте в горизонтальном направлении, 4) провальные.
Крупные котловины чисто тектонического происхождения (грабены, синклинальные прогибы) нельзя считать польями. При образовании польев обязательны выщелачивание и вынос растворенного вещества через подземные каналы. Поэтому в первую группу следует включать тектонически-коррозионные и тектонически-коррозионно-эрозионные. К этой группе относятся полья Югославии. Полья третьего типа обычно небольшие, неправильной лопастной формы в плане. Они характерны не только для карбонатного, но и для гипсового карста, встречаются даже в платформенных условиях.
Останцевый карст представляет собой зрелую стадию расчленения приподнятого плосковерхого известнякового массива. Крутизна склонов останцев обусловлена вертикальной трещиноватостью известняков и ослабленностью склонового стока из-за их водопроницаемости. Большое значение имеет обваливание известняка по трещинам из-за подтачивания останцов снизу водами, которые заливают равнины в их основании, или грунтовыми водами, залегающими у базисной поверхности. В основании останцов из-за этого возникают развивающиеся в горизонтальном направлении коррозионные ниши. Подтачиванию останцов снизу боковой коррозией поверхностных вод способствует накопление на базисной поверхности водоупорных осадочных глин. Распределение реликтового останцового карста согласуется со смещением экватора в ходе геологической истории Земли. Поскольку в низких широтах влажнотропическая климатическая обстановка существует уже не один геологический период, распространенный там останцовый карст можно считать не только современным, но и древним.
Переход от поверхностных форм к пещерам типа гротов представляют навесы и ниши. Нередко они бывают интересны в археологическом отношении. Часто это поверхностные образования, которые возникли из-за более интенсивного выщелачивания отдельных слоев или пачек слоев стекающими по обрыву водами, при большом значении биохимического выветривания (под действием поселяющихся на периодически увлажняемых поверхностях низших растений). В речных долинах и на берегах морей в поверхностном выщелачивании основную роль играют речные и морские воды. На морских берегах растворяющее действие морской воды сочетается с абразией.
В процессе образования более глубоких ниш существенное значение приобретают коррозия за счет вод, просачивающихся по трещинам в горной породе, и, кроме того, обрушение глыб породы из-за расширения трещин вследствие выщелачивания их плоскостей.
В известняковых нишах субтропических и тропических областей встречаются натечно-капельные образования. Сталактиты, сливаясь, образуют занавеси и драпировки.
Естественные мосты и арки чаще всего возникают при обрушении потолка пещерных тоннелей, а иногда и ниш.
1.2.2 подземные формы карста
Среди подземных карстовых форм можно выделить карстовые колодцы и шахты, пропасти и пещеры.
Карстовые колодцы и шахты – это вертикальные или крутонаклонные пропасти, различающиеся между собой по глубине; к шахтам относятся пропасти глубже 20 метров, достигающие несколько десятков, а то и сотен метров. Полости колодцев и шахт могут быть провальными (гравитационными), гравитационно-коррозионными, образованными путем выщелачивания водой карстующейся породы по трещинам и частичных обрушений; нивально-коррозионными, возникшими вследствие корродирующего действия (по трещинам) талых снеговых вод; коррозионно-эрозионными, которые образованы устремляющимися по трещинам вниз водными потоками, производящими размыв, подготавливаемый растворением по спайкам зерен горной породы; образованные подобным же действием восходящих по трещинам артезианских вод.
Карстовые пропасти представляют собой комбинации естественных шахт с горизонтальными и наклонными пещерными ходами. К ним относятся, в частности, глубочайшие карстовые пропасти мира, достигающие глубины 1000 метров и более.
Самыми крупными подземными формами карстового рельефа является карстовые пещеры. Они представляют собой систему горизонтальных или несколько наклонных каналов, туннелей, сложно ветвящихся и образующих огромные залы или грот, имеющие высоту в несколько десятков метров. Пещеры между собой могут соединяться туннелями, провалами или узкими щелями. По каналам нередко протекают подземные реки, а на дне пещер располагаются подземные озера. Подземы реки не только выщелачивают соприкасающиеся с ними горные породы, но и производят большое эрозионное воздействие.
Большинство карстовых пещер образуется при ведущей роли выщелачивания, часто при совместном действии растворения и размыва горных пород (размыва, подготавливаемого растворением по спайкам зерен). Значительна бывает и роль обрушения породы, особенно на зрелых стадиях разработки пещерных полостей. Некоторые пещеры возникли под действием термальных и минеральных вод. Пещерные полости так называемого «рудного карста» развились под действием на известняк сернокислых растворов, образовавшихся при окислении пирита и других сульфидов. Встречаются пещеры, представляющие собой в основе сильно раскрытые тектонические трещины, но моделированные процессами выщелачивания (подземные карры и пр.) и осаждения по стенам трещин натечно-капельных образований.
(рис 3) Натёчные образования в пещере Катерлох, Австрия.
Пещерные полости могут развиваться в зоне аэрации, т.е. в зоне вертикальной циркуляции просачивающихся вод. Однако большие карстовые пещеры зародились в основном при полном заполнении пещерных каналов подземными водами, в зоне полного насыщения, и вода в них циркулировала под гидростатическим давлением. Различают ряд стадий их развития, относящихся к эпохам полного и частичного заполнения водой – напорной эпохе и безнапорной. На основе переработки схемы Г.А. Максимовича Л.И. Маруашвили выделил семь стадий: три – в напорной эпохе эволюции (трещинная, щелевая, каналовая) и четыре в безнапорной (воклюзовая, водно-галерейная, сухо-галерейная, грото-камерная).
При восходящем развитии земной коры в условиях большой мощности известняковых толщ и складчатой структуры возникают многоэтажные системы пещерных галерей
Известны значительные многоэтажные пещерные системы. Палеозоологические и археологические данные свидетельствуют о более древнем возрасте верхних этажей в сравнении с нижними, указывая на некоторую аналогию развития пещер и террасовых уровней речных долин.
В морфологии пещерных полостей большая роль принадлежит трещиноватости карстующихся пород и натечно-капельным образованиям. При разработке пещерных тоннелей по вертикальным и круто наклонным трещинам они отличаются прямолинейностью, резкими «коленчатыми» изгибами. Под разными уклонами от них отходят ответвления. Нередко тоннели пересекаются, образуя сложные решетчатые лабиринты. Эволюция натечно-капельных образований зависит от уменьшения притоков воды в пещеру при переходе от воклюзовой к водно-галерейной и сухо-галерейной стадиям. Сначала развиваются наплывы на полу пещеры, гуры, затем сталагмиты с широким основанием, сменяющиеся далее палкообразными. И лишь когда приток воды снижается до 0,1 – 0,01 куб. см в сек, появляются сталактиты. При общем снижении обводненности пещеры в процессе ее эволюции на одной и той же стадии наблюдается в разных частях пещерной полости неодинаковые притоки воды, отчего появляются различные формы натечно-капельных образований.
Пещеры-ледники характеризуются ледяными натечно-капельными и кристаллическими образованиями. Выделено семь типов карстовых полостей-ледников, различающихся по условиям возникновения пещерного холода, накопления снега и льда. Три типа относятся к области вечной мерзлоты, где пещерный лед представляет собой ее особую форму .
(рис 4)Ледниковая пещера на краю ледника Фолл, Шпицберген.
1.3 Классификация карста и вопрос о его районировании
На международной спелеологической конференции в Брно (1964 г.) была предложена классификация карста СССР, основанная на совмещении шести морфолого-генетических и пяти литологических типов. Теперь эта классификация дополнена и здесь будет также говориться о типах карста, которые не встречаются на территории бывшего СССР, но известны в других странах, преимущественно в тропических широтах.
Выделенные морфолого-генетические типы существенно отличаются друг от друга морфологически и генетически различными поверхностными, а иногда и подземными карстовыми формами и их сочетаниями. Литологические различия учитываются уже при выделении типов, потому что разная растворимость горных пород, скорость растворения и быстрота насыщения растворителя, различия в процессах растворения карбонатных и некарбонатных пород, их разные изменения от температурных, а поэтому и климатических условий – все это влияет на особенности развития карста, его морфологию и инженерно-геологическую оценку.
Полученные при совмещении морфолого-генетической и литологической классификаций типы карста группируются в два класса равнинного и горного карста (с подклассами низкогорного, среднегорного и высокогорного).
М.М. Свитинг выделяет четыре основных типа карста:
настоящий карст (холокарст);
флювиокарст;
гляциально-нивальный карст, включая карст области вечной мерзлоты;
аридный и семиаридный карст (причем последний тип рассматривается в главе о тропическом карсте и характеризуется лишь особенностями его тропических и субтропических вариантов).
Наметки подобной общегеографической классификации давались ранее, однако представляется, что выделенные Свитинг общегеографические типы карста слишком широки, каждый из них включает по несколько типов более дробной классификации Гвоздецкого, учитывающей не только общую физико-географическую обстановку развития карста, но также и характер и толщину покрова над карстующимися горными породами (выделение одного типа флювиокарста этого не дает) и очень важные литологические особенности.
Гвоздецким были выделены следующие морфолого-генетические типы карста: 1) погребенный, или ископаемый карст; 2) бронированный карст; 3) покрытый карст; 4) задернованный карст; 5) полузадернованный и частично задернованный карст; 6) голый карст; 7) останцовый тропический карст (на территории бывшего СССР только реликтовый); 8) карст, развивающийся в условиях вечной мерзлоты; 9) морской карст.
Основные литологические типы, с которыми совмещаются морфолого-генетические, следующие: 1) известняковый карст; 2) доломитовый карст; 3) карст в мраморах; 4) меловой карст, в том числе в мелоподобных мергелях; 5) гипсовоангидритовый карст; 6) соляной карст.
Полученные путем совмещения обоих классификаций типы карста именуются следующим образом: голый известняковый карст, покрытый гипсово-ангидритовый карст, погребенный меловой карст, причем такие типы могут быть отнесены к равнинному или горному классу.
Все морфолого-генетические типы карста, выделенные на территории СССР, встречаются и в других странах. Например, карст, сочетающийся с вечной мерзлотой, развит на Шпицбергене, в Канаде.
Останцовый тропический карст современный, хотя и достаточно древний по началу своего формирования, развит в тропических широтах. Он представлен несколькими подтипами: башенным, коническим и куполовидным карстом. Башенный (с плосковерхими крутосклонными останцами) и конический карст нередко называют заимствованными из немецкого языка международными терминами – «турмкарст» и «кегелькарст». Иногда останцы поднимаются среди краевых равнин, в других случаях они не связаны с ними и тогда сочетаются с многочисленными впадинами.
В тропических широтах распространены также морфолого-генетические типы, аналоги которых имеются и в карсте умеренных широт. К особому морфолого-генетическому типу тропического карста должен быть отнесен карст коралловых рифов, приподнятых над уровнем океанского прибоя.
Своеобразный вариант голого карста встречается в суббореальном поясе в области ледникового сноса, с которым здесь связана оголенность известняковой поверхности.
Поскольку карст существенно влияет на отдельные компоненты географического ландшафта и физико-географический комплекс в целом, то это позволяет рассматривать закарстованные территории в качестве особых географических ландшафтов. Их классификационный ранг определяется степенью влияния карста на разные компоненты ландшафта и ландшафт в целом. А эта степень влияния зависит в первую очередь от типа карста.
Отличие районирования карста от большинства других видов природного районирования заключается в прерывистости его распространения. Выделение региональных единиц, особенно более высокого таксономического ранга, основывается на выделении несплошных ареалов.
Поскольку само существование карста определяется литологическими условиями, то в основу районирования должны быть положены геологические (литологический и тектонический) факторы. Но, кроме того, необходимо учитывать и физико-географические условия, во многом определяющие особенности карста, зачастую его морфолого-генетический тип и классификационный ранг географического ландшафта закарстованной территории.
Может быть предложена следующая таксономическая система районирования карста: карстовые страна – область – провинция – округ – район. Внутри района при детальном исследовании рекомендуется выделять типологические единицы (участки разных типов карста), однако при необходимости в качестве индивидуальных единиц могут выделяться также подрайоны и микрорайоны.
1.4 Методика карстовых исследований
Карстовый процесс не является непрерывным. Вековые, сезонные, даже суточные изменения режима температур, осадков и влажности воздуха влияют на его интенсивность. Поднятия и опускания вызывают смены периодов активизации и затухания закарстования. При движении вод от области питания к базису карстования происходит осаждение переносимых солей. Об этом свидетельствуют вторичная минерализация пустот в горных породах, кольматаж и заполнение макро- и микротрещин, натечные образования большой мощности в подземных полостях. Помимо неравномерности карстового процесса во времени весьма четко проявляется его неравномерность в пределах геологического пространства, обусловленная неоднородностью вещественного состава, структур и текстур горных пород, а также тектонической трещиноватостью.
Основными задачами карстолого-спелеологических исследований являются учет, прогноз и разработка мероприятий, предотвращающих вредное воздействие карста на хозяйственную деятельность человека. Изучение литологии и трещинной проницаемости карстующихся пород, как основных условий развития карста, должно способствовать решению этих задач.
Выделение типов и разновидностей пород, в различной степени подверженных закарстованию, проводится в первую очередь по их вещественному составу. Особое значение имеют количественные соотношения и структурные связи растворимых породообразующих минералов. Их определяют всеми современными методами, начиная с микроскопических и кончая химико-аналитическими, рентгеноструктурными, термическими, окрашивания, люминесцентными и инфракрасной спектроскопии. Особую роль играет выяснение характера вторичных процессов, изменяющих проницаемость пород: доломитизации, перекристаллизации, сульфатизации.
Важным моментом является анализ нерастворимых примесей. При этом необходимо не только выяснить минералогию нерастворимого остатка, в зависимости от которой уменьшается или увеличивается водопропускная способность породы, но и установить гранулометрический его состав, который определяет соотношение коррозии и эрозии в карстовом процессе. Структурные и текстурные характеристики породы, зависящие от ее вещественного состава, условий отложения и преобразования осадка, исследуются при литолого-фациальном анализе, проводимом как в полевых условиях, так и камерально. Под микроскопом изучаются большие шлифы, где можно наблюдать переход одних участков микроструктур в другие, выяснить характер вторичных процессов. В таких шлифах необходимо определять поровую и микротрещинную проницаемость. Для выделенных разновидностей пород следует определять вводно-физические и инженерно-геологические характеристики. После статистической обработки характеристик пород, полученных в полевых и лабораторных условиях, можно выделить ряд факторов, влияющих на скорость карстообразования, морфологию карстопроявлений и интенсивность карстового процесса.
Результаты аналитических работ позволяют построить ряд карт и схем. Эти карты могут служить основой для карстологического районирования и прогнозирования хода современных геодинамических процессов.
Исследование трещиноватости горных пород проводится поэтапно. Каждые последующий этап может быть результативным лишь при условии выполнения предыдущего этапа и получения соответствующих вторичных материалов.
На первом этапе при проведении полевых исследований собирают фактический материал. Традиционные методы изучения трещин позволяют выявить и задокументировать элементы их ориентировки в пространстве, характер поверхностей, размеры элементов трещин (протяженность, зияние), состав и степень заполнения, данные по водоотдаче. Непосредственным измерением могут быть получены характеристики густоты трещин, однако в большинстве случаем для этого необходимы пересчеты на угол среза фронтом обнажения. Обязательной является фиксация приуроченности трещин к элементам тектонической структуры и литологическим комплексам пород, а также расположения трещин в пределах обнажения и размеров исследуемых площадок.
В настоящее время все большее значение приобретают фотометоды: фототеодолитная съемка и аэрофотосъемка, позволяющие не только сократить время проведения полевых исследований, но и повысить точность измерения крупных трещин, дешифрируемых на снимках, а также оконтуривать и привязывать с высокой точностью к картам участки с разнотипной трещиноватостью. Эти методы дают возможность изучить крупные и редкие трещины, обнаруживаемые по изменению отражающей способности грунтов, малым формам рельефа, характеру распределения растительность. Зачастую карстовые формы рельефа приурочены к таким трещинам (либо к их пересечениям), а полости и пещеры ориентируются вдоль них. Первичным материалом в этом случае является фотоснимок и элементы его привязки к местности и аппаратуре. Чтобы перейти к статистической обработке данных о трещиноватости необходим камеральный этап дешифрования снимка и схема зафиксированной на нем информации с применением стереокомпараторов.
В последнее время широкое распространение получили методы морфоструктурного анализа территорий по крупномасштабным топографическим картам. Их можно рассматривать как родственные фотометодам, однако, поскольку при этом используются вторичные материалы (карты, построенные с применением стереофотограмметрии), отражающие главным образом элементы рельефа, гидрографической и эрозионной сети, то в этом случае могут быть выделены еще более крупные линеаменты. Для изучения проницаемости горных пород целесообразно применять петрографические методы изучения трещиноватости в шлифах и пришлифовках, когда объектом исследования являются малые и микротрещины.
Второй этап изучения трещиноватости заключается в статистической обработке первичного материала, что позволяет перейти к характеристике трещиноватости как совокупности тесно связанных между собой генетически и приуроченных к определенным геологическим телам трещинных систем. Применяемые методы определяют детальность и достоверность выводов при последующем анализе трещиноватости. Важное значение приобретает учет точности исходных данных. Моделировка поверхностей трещин приводит к снижению точности их ориентировки, что вынуждает при составлении распределений трещин ранжировать замеры по классам увеличенной ширины.
Статистическая обработка первичного материала позволяет сгруппировать материал в соответствии с геологической задачей, получить описательные характеристики трещиноватости, выполнить графические построения, рассчитать статистику распределений и выявить основные системы трещин, вычислить значения густоты трещин различных направлений и суммарной густоты, оценить обусловленную трещиноватостью анизотропию свойств разреза. К сожалению, изучение трещиноватости часто носит описательный характер, реже – сравнительный характер и завершается составлением роз-диаграмм азимутального типа. Остаются неиспользованными возможности выявления связей трещиноватости с тектонической структурой района, с вещественным составом и инженерно-геологическими характеристиками пород, с обвовдненностью разреза. На третьем этапе анализируется трещиноватость. При этом используются результаты статистической обработки, рассматриваемые на фоне тектонической структуры, литологических, инженерно-геологических либо гидрогеологических характеристик разреза исследуемого участка. На данном этапе выбирается рабочая гипотеза, вычисляются статистики связей, и проверяется коррелируемость статистик распределений трещин с характеристиками изучаемых явлений, оценивается согласие распределения с рабочей гипотезой, анализируются не учтенные рабочей гипотезой влияния, устанавливаются закономерные, обычно стохастические, реже функциональные связи между трещиноватостью и изучаемыми явлениями. В результате можно получить математическую модель явления или одномерный (профиль), двумерный (разрез, план) либо трехмерный (карта) графический материал, характеризующий эту модель.
На заключительном этапе составляется прогноз исследуемого явления. Прогноз может использоваться для построения карт на участки, недостаточно охарактеризованные первичным материалом, но позволяющим оценить вероятность применимости полученной модели. Более сложным является прогноз динамики процесса, поскольку полученная модель не всегда допускает возможность непосредственной экстраполяции во времени.
Изучение параметров и характеристик трещиноватости, трещинной проницаемости, трещинной анизотропии разреза, а также выявление связей и влияния трещиноватости на гидрогеологические и инженерно-геологические характеристики карстующихся толщ, является необходимым, но не достаточным условием для составления прогноза хода карстового процесса и выработкой схемы мероприятий для снижения либо предотвращения вредных его воздействий на народное хозяйство и окружающую среду. В связи с этим большое значение приобретает специальное литологическое изучение скорости карстования различных генетических и структурных разновидностей карстующихся пород, влияния нерастворимых примесей на карстовый процесс, а также выявление при изучении вторичной минерализации пород и заполнителей трещинно-полостных систем признаков активизации либо затухания карста. В данном случае также целесообразно применение аппарата статистической обработки получаемых первичных материалов.
Внедрение в геологическую практику компьютерной техники позволяет резко сократить трудоемкость вычислительных операций и повысить эффективность карстолого-спелеологических исследований.
Глава 2. Факторы карстообразования
Среди факторов, определяющих процесс карстообразования, Н.А. Гвоздецкий выделяет следующие: химический состав горных пород, их структуру, трещиноватость, покровные образовании и рельеф, силу тяжести, подземные воды, тектонические структуры, мощность карстующихся пород.
2.1 Химический состав горных пород
Можно утверждать, что, при прочих равных условиях, степень закарстованности больше там, где больше содержится в ней нерастворимых примесей. Влияние других факторов, как то: трещиноватости породы, количества, скорости движения и агрессивности циркулирующих вод, может сильно затушевывать влияние химического состава породы и иногда резко изменять картину.
Однако бывают исключения из выше сформулированного правила. Изучение воздействия подземных вод на мергели и другие нерастворяющиеся породы показало, что следует различать понятия растворения и разрушения породы. Под разрушением понимают суммарный результат выщелачивания из горной породы растворимых веществ и механического выноса током воды нерастворимого остатка. Бывает, что разрушение породы идет во много раз интенсивнее растворения. Там, где движение воды замедляется, нерастворимый остаток оседает, взвешенные частицы мути отстаиваются, – происходит отложение карстовой или пещерной глины
Разрушение породы в сравнении с растворением имеет особенно большое значение при образовании карстовых форм, а также в том случае, когда горная порода состоит из неодинаково растворимых минералов.
Если горная порода состоит из минералов с неодинаковой растворимостью и скоростью растворения, процесс ее разрушения усложняется. В известковистых доломитах, например, доломит и кварцит растворяются с разной быстротой в зависимости от их количественного соотношения в породе и скорости движения воды. При содержании доломита около 2 проц. скорость растворения кальцита меньше, чем доломита, при увеличении количества доломита соотношения скоростей растворения становится обратным и в первую очередь выщелачивается кальцит. Поэтому при растворении сильно доломитизированных известняков и известковистых доломитов. В виде остаточного продукта выщелачивания накапливается рыхлый доломит.
Отмечено, что в подобных литологических условиях карстовый процесс проявляется в разработке мелких многочисленных каверн, в высокой пористости породы, ничтожной ее прочности и в конечной стадии процесса – разрушении скальной породы с превращением ее в рыхлую мучнистую массу.
2.2 Структура горных пород
На влияние химического состава горной породы, выражающегося в наличии или отсутствии значительного количества нерастворимой примеси, накладывается влияние структуры породы, которое затушевывает влияние химического состава при мелких его вариациях.
Большое значение имеет пористость, дающая возможность проникновения воды внутрь блоков пород, заключенных между трещинами, и даже просачивания сквозь нетрещиноватые толщи. Пористость сильно увеличивает поверхность соприкосновения воды с породой, что способствует разрушению породы путем растворения.
При лабораторных исследования растворимости доломитов было установлено, что наиболее растворимы среднезернистые и особенно разнозернистые породы. Значительно труднее растворимы микрозернистые и крупнокристаллические карбонатные породы. Но растворимость мелких кристаллов выше, чем крупных, и плохая растворимость мелкокристаллических пород связана с их малой пористостью.
2.3 Трещиноватость горных пород
Трещиноватость горных пород является основным условием развития карста. Известняки являются плотной водонепроницаемой породой, циркуляция воды в них может происходить только по трещинам. Такими же плотными водонепроницаемыми породами в большинстве случаев являются гипсы и другие карстующиеся породы. Вот почему трещиноватость пород играет исключительную роль в процессе закарстовывания.
Влияние трещиноватости на развитие карста подчеркивалось очень многими исследователями карстовых форм, особенно исследователями пещер.
Геологические памятники природы как обнажения редких горных пород и минералов. Геоморфологические участки речных долин с широким развитием скалистых обнажений. Пещеры и карстовые формы рельефа. Уральская карстовая страна как одна из крупнейших в России.
Понятие карста и описание основных подземных и поверхностных карстовых форм рельефа. Факторы, влияющие на развитие карстового процесса и формирование карстовых форм рельефа. Характеристика основных карстовых областей в пределах Красноярского края.
Денудации как разрушение пород, а аккумуляция – накопление, повышение земной поверхности. Характеристика процессов дефляции, развевания и корразии. Опасность оврагов и оползней. Денудационная деятельность подземных вод, моря и ледниковых процессов.
Сущность и основные факторы, провоцирующие развитие карст-процессов в природе, их результаты. Характеристика карстовых пещер, стадии их развития, классификация и разновидности. Карстовые колодцы, шахты и пропасти. Условия, возможности образования карста.
Инженерная геология в проектировании и строительстве промышленно-гражданских сооружений и их эксплуатации. Показатели физических свойств грунтов, их единицы измерения. Грунтовые воды. Закон Дарси, коэффициент фильтрации. Трещинные подземные воды.
Изучение сущности и происхождения карста (карстовых явлений) - ряда явлений, вызванных растворением (выщелачиванием) некоторых горных пород. Отличительные черты карстовых явлений в Ново-Афонской пещере на Кавказе. Особенности пещерной фауны, спелеофауны.
Общая характеристика Земли как планеты: строение, основные элементы поверхности суши и дна океанов. Главные породообразующие минералы, их классификация. Геология деятельность подземных вод; карстовые и суффозионные отложения; интрузивный магматизм.
Инженерное освоение и преобразование геологической среды. Физико-географический очерк Алтае-Саянского региона. Стратиграфия и тектоника. История геологического развития. Докайнозойские и кайнозойские этапы развития. Гидрогеологические условия.
ГЛАВА. Происхождение и изменения карбонатных пород СЕДИМЕНТОГЕНЕЗ. Карбонатными породами, как известно, нередко сложены значитель-ные по мощности толщи. Принято считать, что исходным материалом для образования карбонатных пород служили растворенные в водах соли каль-ция и магния. При избыточ...
Описание географического положения и климатических условий Гафурийского района. Проведение сезонных измерений высоты и обхвата ледника Аскинской пещеры. Выявление возможных причин изменения ледяных сталагмитов в неорганизованной рекреационной нагрузке.
Классификация коллекторов терригенного и карбонатного состава. Гранулометрический состав пород. Трещины диагенетического происхождения. Закономерности в расположении и ориентировке трещин в горной породе. Методы определения остаточной воды в пластах.
Подвижность и непостоянство физических состояний земной коры, газообразной и водной оболочек, процессы, действующие на рельеф. Особенности рельефа Земли, морфология равнин и горных стран. Геоморфологические процессы, происходящие на земной поверхности.
Разница в использовании термина "элювиация" в геологии и почвоведении. Формы рельефа, связанные с процессами карстования. Основные факторы, которые определяют современные осадконакопления. Таблица факторов, вызывающих собственно-гравитационные процессы.
История развития и становления рельефа на юге Ивановской области. Геоморфология территории: ледниковые формы рельефа и морфология речных долин. Характерные проявления экзогенных геологических процессов и факторов, влияющих на них. Карстовые процессы.
СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ Общегеологические термины Базис денудации – подошва склона, с которого процессами денудации сносятся вниз продукты выветривания.
Экзогенное и эндогенное происхождение подземных вод. Физико-географические явления, связанные с деятельностью подземных вод: оползень, суффозия, карст. Особенности водного баланса, режимы зоны аэрации. Температурный и гидрохимический режимы грунтовых вод.
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.
Карстовые формы рельефа (по Д. Г. Панову)
1 – кары; 2, 3 – воронки поверхностного выщелачивания; 4 – провальная воронка; 5 – карстовая долина; 6 – полье; 7 – пещера.
Литература.
- Смольянинов В. М. Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж: Истоки, 2010 – 193 c.
