Карстовые процессы в аридных ландшафтах (на примере окрестностей озера Баскунчак)

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема работы: КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В АРИДНЫХ ЛАНДШАФТАХ (НА ПРИМЕРЕ ОКРЕСТНОСТЕЙ ОЗЕРА БАСКУНЧАК)

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. О понятии «карст» и его типологии

1.1 О понятии «карст» и состояние проблемы его изучения

1.2 Виды карста и их распространение

2. Факторы и условия карстообразования

2.1 Влияние климата и стока

2.2 Геологическое строение и рельеф

2.3 Влияние почв и растительности на развитие карста

3. Основные формы рельефа и особенности карстового процесса окрестностей озера Баскунчака

3.1 Основные формы карстового рельефа

3.2 Особенности карста окрестностей озера Баскунчака Заключение Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Карстовые явления достаточно широко распространены по поверхности нашей планеты. Примерно одна третья часть площади суши имеет потенциальные возможности для его развития. Карст существенно влияет на рельеф, подземные и поверхностные воды, почвы, растительность, на ландшафты в целом, на хозяйственную деятельность населения. В карстовых областях формируются такие отрицательные формы рельефа, как пещеры, достигающих длины до нескольких километров, с огромными залами, подземными реками и озерами, с колодцами, глубина которых исчисляется десятками метров, с ровными отвесными краями, сталактитами и сталагмитами. Все это привлекает, помимо спелеологов, многочисленных туристов со всего мира. Изучением карста и его распространением интересуются геологи, геоморфологи, гидрологи, физико-географы, ландшафтоведы, инженеры, строители и многие другие специалисты.

Цель данной работы — теоретическое изучение карста, его видов, форм рельефа и условий карстообразования. Особое внимание должно быть уделено исследованию условию карстообразования в аридных областях.

Для выполнения поставленной цели, были выполнены следующие задачи:

1. раскрыть понятие карста;

2. выявить факторы, влияющие на развитие карстового процесса и формирование карстовых форм рельефа;

3. описать основные подземные и поверхностные карстовые формы рельефа;

4. выявить особенности карстовых процессов в аридных ландшафтах (на примере окрестностей озера Баскунчак).

Работа написана по учебным пособиям, научной литературе и нескольким очеркам исследователей, а также по личным наблюдениям автора карстовых процессов в окрестностях озера Баскунчака.

1. О ПОНЯТИИ «КАРСТ» И ЕГО ТИПОЛОГИИ

1.1 О понятии «карст» и состояние проблемы его изучения 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.

Существует несколько определений карста. Наиболее полной и точной формулировкой является определение А. Ф. Якушовой: «процесс растворения или выщелачивания и отчасти размыва трещиноватых растворимых горных пород движущимися водами и связанное с ним образование специфических форм рельефа на поверхности земли и различных пустот, каналов и пещер в глубине» [7, с. 152 ].

Карстовые явления распространены чрезвычайно широко. По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для их развития

Карст встречается на всех континентах, за исключением Антарктиды. На разных материках карст занимает разную площадь, от 30 тыс. кмІ в Европе до 10 719 тыс. кмІ в Азии. В северном полушарии располагаются 88% закарстованных территорий мира, в южном полушарии — 12%.

Первое упоминание о карстовых явлениях в России содержится в книге арабского путешественника Ахмеда Ибн-Фадлана о его путешествии на Волгу в 921−922 годах. Описывая территорию волжских булгар, он отмечает «бездонные» озера: «…А это три озера, из которых два больших и одно маленькое. Однако из всех их нет ни одного, дно которого было бы достижимо». Эти озера известны под названием Чистое, Курышевское, Атаманское. Они находятся в окрестностях села Три Озера и могут быть отнесены к провальным котловинам сложного генезиса.

Второе письменное упоминание карста в нашей стране и первое упоминание «ледяных пещер» относится Г. А. Максимовичем к 1689 году, как примечание неизвестного редактора к «Книге Большого чертежа». В нем упоминаются Юрьевы горы на Волге, где имелись карстовые пещеры с ледяными образованиями.

Во второй половине XVIII столетия были проведены известные академические экспедиции. В трудах П. Палласа, И. Лепехина, Н. Рычкова находятся результаты полевых наблюдений о карстовых явлениях в Среднем Поволжье. Они проводили съемки и описывали карстовые пещеры. Так же в 1773 году П. С. Паллас, проводил геологические исследования в окрестностях оз. Баскунчак, описывал воронки у подножия горы Большое Богдо. В дальнейшем интерес к этому району проявляют такие видные учёные, как: И. Б. Ауэрбах, И. В. Мушкетов, П. А. Православлев, А. Н. Семихатов, Н. М. Страхов, А. Н. Мазарович, H.A. Гвоздецкий и многие другие. Особенности карстовой гидрографии были отмечены И. И. Лепехиным. Он описывал периодически исчезающие озера, закарстованные долины.

Это время было хорошим стартом к полевым исследованиям карста. Труды видных русских натуралистов приоткрыли занавес над неизвестными и оригинальными явлениями природы, именуемыми сейчас карстовыми. Был произведен первый и достаточно подробный сбор полевых материалов о подземной и поверхностной карстовой морфологии и гидрографии Среднего Поволжья. Были высказаны интересные точки зрения о генезисе пещер и провалов.

С открытием Казанского университета создаются условия для изучения местной природы. С 1812 года начинают посещаться известные Сюкеевские пещеры. Эти волжские пещеры упоминаются Е. Ф. Зябловским в 1810 году в его многотомном географическом руководстве «Землеописание Российской империи для всех состояний». На страницах этого капитального труда описано большое количество карстовых озер северной части Среднего Поволжья, в частности: Пустынное, Святое, Велетьминское, Возьянское, Тильское, Пекшеяр, Юксар, Кужгур, Лушяр, Нужяр и другие. Е. Ф. Зябловским отмечены пещеры в долинах рек Пьяны, Ика и описаны известные еще с 1717 года серные источники на р.Соке.

Геологические наблюдения Р. Мурчисона положили начало изучению геологического строения территории Среднего Поволжья. В его работе 1848 года можно встретить указание на особенности горных пород в районах развития карста. Явления карста были отмечены в 1875 году для северной части Приволжской возвышенности в работах В. И. Меллера, в 1891 году В. Амалицкого, а для территории Вятского увала казанскими геологами А. В. Нечаевым в 1893 и П. И. Кротовым в 1894. Геологами был внесен заметный вклад в изучении, карстовых явлений. А М. Э. Ноинским заложены основы генетического изучения карстового процесса. Известные исследования В. В. Докучаева и членов его экспедиции по оценке земель Нижегородской губернии 1882—1885 годах позволили рассмотреть карстовые явления: провалы, пещеры, карстовые озера — в тесной связи с окружающими явлениями природы: с рельефом, геологическим строением, гидрографией, почвами, растительностью.

Докучаев В.В. применил к изучению карста комплексный географический метод, позволяющий всесторонне исследовать сложное природное явление на фоне окружающей географической обстановки. Среднее Поволжье является родиной комплексного ландшафтного метода к изучению карста. Изучал карстовые озера в Среднем Поволжье и основоположник геоморфологии и физической географии в Казанском университете профессор П. И. Кротов.

Если в XVIII столетии шел лишь сбор некоторых данных по фиксации карстовых явлений, то в XIX столетии наблюдается уже научный подход к исследованию карста: спелеологический, лимнологический, геологический, инженерно-геологический, географический или ландшафтный. Эти направления прослеживаются и в исследованиях XX века.

Среднее Поволжье является родиной новых методов изучения карста, которые разработали Докучаев и Ноинский, Головкинский, Кротов, Мазарович. Они придали геологическую направленность исследованию карстовых процессов.

Начиная с середины XX века карстовые процессы изучались многими исследователями на территории СССР. Известный карстовед А. А. Крубер проводит со своими учениками полевые исследования карстовых явлений в северной части Приволжской возвышенности, в бассейне рек Пьяны, Теши. С 1930 по 1947 годы изучение карста в значительной степени связано с практическими запросами страны. Знаменательным событием явились детальные инженерно-геологические, гидрогеологические и геоморфологические исследования на Самарской Луке в связи с намечаемым гидростроительством на Волге. Работы по изучению карста возглавляются известным географом А. С. Барковым. В 1930;1933 годах на Самарской Луке карст исследуется также большой группой геологов — Н. И. Соколовым, А. А. Черновым, О. И. Тихвинским, Н. И. Кузиным, Ю. Н. Проферансовым, М. П. Семеновым, Н. К. Тихомировым. Своими работами они подчеркнули важность изучения карстовых процессов в районах крупных строительств.

С помощью геологических, гидрогеологических, геофизических и экспериментальных методов были с большой тщательностью изучены карстовые процессы на Самарской Луке. Установлено большое значение трещиноватости карбонатных пород для развития карста в Жигулевском массиве.

Значительный спад в изучении карста произошел в годы Великой Отечественной войны. Сократился выпуск литературы о карстовых явлениях, и по существу прекратились полевые исследования карста.

Послевоенное время характеризуется быстрым развитием исследований карста. Созванная по инициативе Пермского университета (организатор Г. А.Максимович) вторая Всесоюзная карстовая конференция 1947 года подвела итоги в изучении карста страны и наметила основные проблемы в его исследовании на предстоящие годы. На Пермской конференции были обсуждены вопросы теории общего карстоведения, освещены материалы региональных исследований и показаны ценные изыскания на карст в связи с гидростроительством на многих реках, а также продемонстрированы инженерно-геологические решения строительства в закарстованных районах страны. Конференция показала, что проблема карста глубоко интересует многих геологов, гидрогеологов, геофизиков, геоморфологов, физико-географов, гидрологов, а также исследователей различных специальностей и в особенности лиц, связанных с выполнением производственных работ. К этому времени вновь оживились полевые исследования карста.

С появлением спелеологических клубов и секций начался качественно новый этап развития исследований карста и пещер.

1.2 Виды карста и их распространение Карстовый процесс, прежде всего, является денудационным процессом; протекает по-разному в разных климатических зонах. Голый карст наиболее типичен для областей со средиземноморским субтропическим климатом. Ливневый характер атмосферных осадков и наличие засушливого сезона способствуют интенсивному воздействию дождевых вод на поверхность известняковых пород, сравнительно медленному накоплению элювия. В странах с умеренным климатом карстовые процессы также развиваются довольно интенсивно, но карстующиеся породы почти всегда прикрыты слоем наносов и хорошо развитым почвенно-растительным покровом. Поэтому поверхностные карстовые образования типа долин и провалов не имеют столь резкой выраженности, как в средиземноморских странах. Это области преимущественно покрытого карста, карстовые образования связаны исключительно с подземным выщелачиванием, а поверхностные формы обусловлены провалами и проседанием рыхлого покрова над подземными карстовыми полостями.

В тропическом карсте в процессе его развития возникают понижения, разделяющие весь карстовый массив на отдельные возвышенности. Понижения углубляются до уровня базальной поверхности, и дальнейшее развитие тропического карста сводится к расширению этой поверхности за счет сокращения площадей занятых возвышенностями, до их полного уничтожения. В конечном счете, это приводит к образованию выровненных карстово-денудационных поверхностей (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 — Стадии развития тропического карста [1]

Обычно процесс выравнивания распространяется в определенном направлении, и там, где он начался раньше, перед карстовой областью формируется равнина, получившая наименование окраинной равнины карста. Окраинная равнина по своему существу является педиментом карстового происхождения. По морфологии положительных элементов рельефа тропический карст подразделяют на куполовидный, башенный, конический и котловинный.

Как указывает И. С. Щукин, эти типы генетически связаны и скорее всего представляют собой лишь разные стадии в формировании карстового ландшафта или же могут быть обусловлены некоторыми местными геологическими условиями. Куполовидный карст характеризуется тесным скоплением куполообразных возвышенностей, разделенных узкими вогнутыми седловинами то более высокими, то более низкими. Относительная высота куполовидных холмов колеблется от 25 до 150 м при поперечнике основания до 80 м. Седловины не достигают уровня предгорной равнины. Куполовидный карст — всего лишь одна из самых ранних стадий развития карста в тропических областях. Башенный карст — тип тропического карста, чаще всего наблюдается по периферии области распространения куполовидного карста. Для него характерно наличие крутостенных, изолированных, друг от друга возвышенностей, напоминающих башни или столбы, относительная высота которых может достигать 300 и более метров. Возвышенности-башни расположены на значительном расстоянии друг от друга, в отличие от куполовидного карста, и отделены плоскими понижениями, являющимися как бы ответвлением окраинной равнины. Обычно башни пронизаны пещерами и естественными шахтами, их вершинные поверхности изведены кардами и карстовыми воронками. Здесь можно встретить и достаточно обширные плоскодонные понижения типа польев, окруженные башнями и образовавшиеся на месте уже полностью уничтоженных карстовых башен. Морфология башенного карста свидетельствует о том, что в данном типе тропического карста углубление понижений уже закончилось. Конический карст отличается от башенного морфологией возвышенностей, которые имеют вид более или менее правильных конусов, то есть склоны их уже значительно выположены. Есть мнение, что формы конического карста образуются в том случае, если развитие башенного карста прерывается тектоническим поднятием. Тогда наступает новый цикл врезания, уровень денудации понижается, и подножья возвышенностей уже не подвергаются, воздействию застаивающихся дождевых вод. Склоны их выполаживаются за счет склоновых процессов.

Необходимо упомянуть также о котловинном карсте, который в наиболее полном виде представлен на Ямайке. Он отличается развитием вогнутых карстовых котловин, отделенных друг от друга островерхими известняковыми гребнями. Формирование котловинного карста определяется здесь глубоким залеганием уровня грунтовых вод и сильной раздробленностью известняков. Распространение основных видов карста описанного выше отображено на рисунке 1.2.

Существуют также формы, внешне очень похожие на карст. Они называются псевдокарстовыми формами. Одной из разновидностей псевдокарста является термокарст. Термокарст связан с таянием погребенного льда или протаиванием мерзлых пород в областях распространения вечной мерзлоты.

Другой разновидностью является глинистый карст. Это глубокие подземные ходы и провалы, очень напоминающие настоящий карст, возникающие в сильно карбонатных суглинках и глинах при условии хорошо развитой трещиноватости.

2. ФАКТОРЫ И УСЛОВИЯ КАРСТООБРАЗОВАНИЯ Среди факторов, определяющих процесс карстообразования Н. А. Гвоздецкий в 1954 году выделил следующие: химический состав горных пород, их структуру, трещиноватость, покровные образовании и рельеф, силу тяжести, подземные воды, тектонические структуры, мощность карстующихся пород.

Также 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 Таким образом покровные образования и рельеф местности также оказывают на карст существенное влияние.

2.1 Влияние климата и стока Одним из основных условий для развития карста является наличие растворителя, то есть воды, приносящей агрессивные компоненты и уносящей растворенные вещества. Для осуществления процесса карста необходимо, чтобы вода непрерывно циркулировала. Так как вода является элементом поверхностного и подземного стока, то она тесно связана с климатом данной территории. Количество осадков и величина стока — это важнейшие факторы, определяющие интенсивность развития карста при равных условиях растворимости и скорости растворения горных пород. Для развития карста важно не только годовое количество осадков, определяющее величину годового стока, но и распределение осадков по сезонам. Например, в сезон, когда начинается снеготаяние и выпадает максимальное количество осадков, условия для развития карстовых процессов будут наиболее благоприятные.

Температурные условия оказывают как косвенное, так и прямое влияние. Температурный режим влияет на гидрологический режим и определяет состояние выпадающих осадков. Кроме этого, он влияет на время стаивания снежного покрова, наступления оттепели, на промерзание почвы. Все это определяет условия просочивания вглубь почвы, а также на развитие многолетней мерзлоты. Все это оказывает существенное воздействие на развитие карста. Прямое влияние температурных условий на закарстовывание обусловлено климатическими особенностями. Интенсивность развития некарбонатного карста во влажном климате, как правило, с увеличением температуры возрастает. В сухом климате увеличение температуры приводит к увеличению испарения и снижению количества осадков и, следовательно, к уменьшению количества растворителя, что естественно ослабляет развитие карста. Во влажном климате развитие карбонатного карста с повышением температуры ускоряется, так как повышается скорость растворения из-за усиления биохимических процессах в биохимических ярусах и почве, что приводит к обогащению вод углекислым газом и другими агрессивными компонентами.

На закарстовывание влияют характер выпадения осадков и погодные условия, которые определяют быстроту стекания воды и инфильтрацию осадков и их испарение. Важна также толщина снежного покрова и его распределение по элементам рельефа. Ветры зимой сдувают снег в понижения закарстованной поверхности, увеличивая тем самым действие талых вод. В летний период ветры усиливают испарение. Таким образом, влажность определяет возможность конденсации воды. Коррозионные процессы достигают наибольшей интенсивности во влажной тропической зоне, наименьшей — в пустынной. Промежуточное положение, по степени уменьшения интенсивности, занимают: средиземноморская, умеренная влажная, высокогорная и перигляциальная зоны.

2.2 Геологическое строение и рельеф Одним из основных факторов карстообразования является химический состав горных пород. При прочих равных условиях, степень закарстованности больше там, где больше содержится в ней нерастворимых примесей. Влияние других факторов, таких как: трещиноватость породы, количества, скорость движения и агрессивность циркулирующих вод, может покрывать влияние химического состава породы и иногда резко изменять картину.

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.

Также большое влияние на процесс карстообразования оказывает структура горных пород. На влияние химического состава горной породы, выражающегося в наличии или отсутствии значительного количества нерастворимой примеси, влияет структуры породы. 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.

Известно, что наиболее растворимы среднезернистые и особенно разнозернистые породы доломитов. 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.

В пределах распространения крупнозернистых и кристаллических пород ожидается больший эффект карстования. При этом хаотичное движение карстовых вод и скорость движения достаточна для эрозионного воздействия на стенку трещины. В этом случае эффект карстования должен повыситься за счет одновременного действия растворения и размыва.

Косвенное влияние на процесс развития карста оказывают тектонические структуры, а также мощность карстующихся пород. Поскольку на развитие карстовых процессов существенно влияет трещиноватость горных пород, то этот процесс зависит косвенно и от интенсивности дислокационных процессов, которым подвергалась местность. Другим обстоятельством, не менее важным, является зависимость циркуляции подземных вод от характера тектонических структур.

Условия, благоприятные для развития карста под сравнительно мощными покровными образованиями, создаются в приподнятых краевых зонах синеклиз, где подземные воды движутся с большими скоростями по направлению к древним уступам или глубоко врезанным речным долинам. Выщелачивание происходит также в долинах рек непосредственно под руслом, поскольку русло реки является зоной дренажа подземных вод.

Крутизна склона топографической поверхности в значительной мере определяет степень инфильтрации дождевых и талых снеговых вод. На участках с меньшей крутизной инфильтрация больше, поэтому здесь условия для развития карста благоприятнее.

Под действием силы тяжести происходит циркуляция вод в трещинах и каналах карстующейся толщи. Сила тяжести вызывает обрушение пород или в сводах подземных полостей. Трещины также имеют значение. Обрушения над подземными пустотами и туннелями подземных рек приводят к образованию провалов и к вскрытию речных долин. Обрушения в сводах подземных полостей по расширенным от растворения тектоническим трещинам играют большую роль в образовании пещерных камер и зал.

Напряжения, создающиеся под действием силы тяжести вдоль крутых откосов долин, по краям уступов плато, расширяют тектонические трещины, что способствует проникновению воды вглубь толщи породы и развитию карста.

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.

Как поверхностные карстовые образования, так и внутренние пустоты связаны с трещиноватостью породы, которая является главной причиной развития карстовых образований, наряду с характером самой породы и доступом к ней просачивающихся вод. При образовании подземных форм карста, трещины служат первичными водопроводящими путями. При образовании поверхностных форм любых размеров и типов — первичными каналами выноса материала водой в растворенном или взвешенном состоянии, благодаря чему и создаются на поверхности замкнутые формы.

Во всех случаях трещиноватость очень существенно отражается на внешнем облике форм. Часто она предопределяет расположение форм.

Трещины бесконечно разнообразны по своей ширине и по направлению. Они образуют очень сложную сеть на поверхности и в глубине карстующихся массивов.

2.3 Влияние почв и растительности на развитие карста.

Существенное влияние оказывает почвенный покров на развитие карбонатного карста. Происходящие в почвах биохимические процессы генерируют углекислоту. Повышается кислотность вод, проходящих через почву, усиливается их агресивность. Различные органические и минеральные кислоты также усиливают этот эффект. Гумусовые и органоминеральные вещества, участвуя в обменных реакциях, образуют с ионами кальция нерастворимые соли — гуматы, что также увеличивает агрессивность почвенных растворов. Кислые почвенные растворы имеют подзолистые, болотные, субтропические красноземы и так далее.

Богатые гумусом почвы со щелочной и нейтральной реакцией также могут увеличивать агрессивность инфильтрационных вод. Минерализованные атмосферные осадки, просачиваясь через гумусовый горизонт почв, теряют ионы кальция и магния, идущие на образование гуматов, из-за чего агрессивность вод усиливается. При этом увеличивается агрегатность гумусового горизонта и улучшается фильтрационная способность почвы.

Таким образом, влияние растительности на карст имеет три главных аспекта. Во-первых, растительность является важным фактором формирования агрессивных свойств природных вод по отношению к карбонатным породам Во-вторых, это гидрологический фактор, существенно влияющий на поверхностный сток и инфильтрацию атмосферных осадков. В-третьих, это фактор, препятствующий смыву почвы и формированию голого карста. В первом случае растительность влияет на химические процессы карстообразования и, как правило, способствует развитию карста. В двух других она оказывает физическое воздействие. Так, лесная растительность, задерживающая поверхностный сток и защищающая почву от промерзания, увеличивает инфильтрацию. В тоже время растительный покров тормозит развитие карстовых процессов. Можно поэтому говорить о двойственности ее влияния на карст.

3. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА И ОСОБЕННОСТИ КАРСТОВОГО ПРОЦЕССА ОКРЕСТНОСТЕЙ ОЗЕРА БАСКУНЧАКА

3.1 Формы карстового рельефа Формы рельефа, образованные в результате карстового процесса, делятся на поверхностные и подземные.

Главнейшими формами рельефа, характерными для карстовых областей, являются карры, воронки, карстовые колодцы и шахты, вытянутые замкнутые котловины (слепые долины) и пещеры.

Мелкие потоки атмосферных вод, протекая по наклонной поверхности известняков проводят двойную работу. Они смывают продукты выветривания и одновременно растворяют породу. В результате на поверхности известняков появляются узкие, густо расположенные борозды, глубина которых может быть от нескольких сантиметров до 1−2 м.

Рисунок 3.1- Карры [13]

Участки поверхности, покрытые подобными, как бы вытравленными бороздами, носят название карров. Большие пространства карров нередко называют карровыми полями.

В дальнейшем, под действием тех же атмосферных вод, борозды карров углубляются, гребни, разделяющие борозды, распадаются на отдельные глыбы, которые хаотически нагромождаются друг на друга. Подобная «руинная» поверхность известняков характерна для большинства районов карстовых областей. Растительность здесь крайне бедная или отсутствует совсем.

Там, где имеются достаточно глубокие трещины, процессы разрушения известняков принимают несколько иной характер. Атмосферные воды проникают по трещинам вглубь. При этом стенки трещин постепенно разрушаются и трещины расширяются. В тех же местах, где этот процесс протекает особенно энергично, возникают те воронкообразные углубления, которые называют карстовыми воронками. Размеры воронок весьма различны, но формы довольно однообразны. Это по большей части округлые углубления, глубина которых измеряется или метрами, или десятками метров. Постепенно суживаясь, они иногда заканчиваются трещинами — понорами, которые поглощают стекающие сюда воды. Чаще дно воронки бывает наполнено продуктами разрушения. В некоторых случаях продукты выветривания закупоривают поглощающие воду трещины, и воронка заполняется водой, образуя округлые, так называемые карстовые озера. На дне небольших карстовых воронок нередко можно наблюдать кустарниковую и другую растительность.

Воронки могут возникать различными путями. Атмосферные воды, собираясь в небольших понижениях, могут постепенно выщелачивать породу, проникая вглубь сквозь большое количество мелких трещин. Они отличаются более правильной округлой формой и мягко округленными краями или бровками. При наличии больших и глубоких трещин стекающие атмосферные воды путем выщелачивания и вымывания образуют значительные пустоты на глубине. Далее путем обрушения возникают так называемые провальные воронки, которые отличаются резко выраженными краями или бровками, обрывистыми стенами и нагромождением глыб на дне. Однако в дальнейшем своем развитии эти воронки приобретают сглаженные края и более отлогие склоны.

В некоторых случаях при наличии глубоких вертикальных трещин возникают узкие колодцеобразные углубления, достигающие 5—10 м глубины, при диаметре 1−2 м. Это так называемые карстовые колодцы. Колодцы, глубина которых измеряется десятками, а иногда и сотнями метров, называют карстовыми шахтами. Самая глубокая из известных шахт находится в районе Триеста; она имеет 323 м глубины. Карстовые колодцы и шахты, оказавшиеся близ русла рек, нередко поглощают воду этих рек. Подобные поглощающие колодцы называют понорами.

В карстовых областях присутствует еще целый ряд котловинообразных углублений различной величины и формы, которые называют общим названием долин. Их очертания могут быть круглыми, овальными, лопастными. В одних случаях они имеют отлогие склоны, в других очень крутые. Днища долин также бывают в одних случаях более плоскими, в других — с чередующимися углублениями. Некоторые из долин являются измененными в процессе разрушения воронками, колодцами и шахтами, результатом слияния двух или нескольких воронок и т. д. Очень крупные образования подобного рода, пониженная площадь которых измеряется десятками квадратных километров, называют полъям.

В некоторых случаях при обильном выпадении осадков некоторые полья заполняются водой и становятся временными озерами. Бывают случаи, когда вода держится несколько лет. Но чаще вода таких озер в тот же год поглощается понорами, и полья становятся сухими.

Так же широко распространены в карстовых областях различного вида пустоты, которые возникают внутри карстующихся пород. Эти пустоты носят название пещер. Пещеры могут быть различны как по форме, так и по величине. В одних случаях они носят характер подземных галерей, в других — расширенных «зал», ветвящихся ходов и колодцев. Потолки и стены пещер нередко бывают покрыты натеками извести самого причудливого вида. Чаще всего можно видеть натеки в форме застывших водопадов, столбов, колонн, ледяных сосулек — сталактитов и сталагмитов. Пещеры нередко бывают многоэтажны. Получается это потому, что подземные реки и речки прокладывают себе новые пути глубже. В нижних ходах пещеры нередко можно встретить подземные речки и озера. Существуют пещеры, длина которых измеряется сотнями километров. Наибольшей известностью пользуется Мамонтова пещера в Северной Америке, общая длина всех ходов которой около 250 км.

Пещеры отличаются не только размерами и формой, но также своеобразными условиями климата, вод, растительного и животного мира.

В тех случаях, когда пещера имеет несколько ходов с отверстиями, то в ней непрерывно происходит обмен воздуха, и температурные условия приближаются к наружному воздуху. Когда же пещера имеет один вход, то возможны два случая. Если пещера расположена выше уровня входа, то в ней постепенно скапливается более теплый воздух и средняя температура и летом и зимой в этой пещере будет выше температуры наружного воздуха. Такие пещеры называют теплыми. При обратных условиях расположения входа в пещере, наоборот, температура ниже температуры окружающего воздуха — это холодные пещеры. Благодаря тому, что более тяжелый холодный воздух легко проникает сюда зимой и очень слабо прогревается летом, в некоторых пещерах образуется лед, который сохраняется и летом.

В областях с развитым карстом атмосферная вода быстро просачивается вглубь, в силу чего поверхностные водотоки почти отсутствуют. Даже те немногие реки, которые протекают через карстовую область, здесь почти не получают притоков, в силу чего количество воды в них уменьшается. В некоторых случаях такие реки даже скрываются, текут некоторое время под землей, а потом снова выходят на поверхность. Подобных рек много в карстовых районах Кавказа, Крыма, Алтая и многих других местах. Нередко в пещерах встречаются и озера.

Необходимо отметить две разновидности карста: это голый и покрытый карст. Описанные нами карстовые формы относятся к голому карсту. Здесь карстообразующие породы выступают на поверхность. Это является не только результатом быстрого поднятия местности, но и наличием своеобразного климата с малым количеством дождей или дождей, выпадающих периодически в виде ливней. При более равномерном годовом распределении дождей смыв продуктов выветривания ослабляется. Накапливающиеся толщи рыхлых отложений покрываются гумусовыми почвами и растительностью, что в свою очередь предохраняет рыхлые отложения от смыва.

Рисунок 3.2 — покрытый карст озера Баскунчак (фото автора) Это так называемый покрытый карст. Большая часть карстовых областей территории России относится к покрытому карсту.

Рисунок 3.3 — Покрытый карст на северо-западе от озера Баскунчак

(фото автора)

3.2 Особенности карста окрестностей озера Баскунчака Озеро Баскунчак — это уникальное творение природы, своеобразное углубление на вершине огромной соляной горы, уходящей основанием на тысячи метров в глубину земли и прикрытой толщей осадочных пород. Это самое большое и самое солёное из всех известных соляных озёр мира. Площадь озера Баскунчак около 115 км², располагается оно в Астраханской области в 53 км к востоку от Волги (рис. 3.4).

Мощность поверхностной залежи соли на озере Баскунчак достигает 10−18 м. В результате добычи соли образовались выломы глубиной до 8 метров. Глубина залегания соли на озере Баскунчак достигает 6 км. Сегодня чрезвычайно чистая соль озера Баскунчак составляет до 80% от общей добычи соли в России, здесь добывают от 1,5 до 5 миллионов тонн соли в год.

Питание уникального водоема происходит главным образом за счет источников. Многочисленные ручьи впадают в соленое озеро Баскунчак по его северо-западному берегу, растворяя и принося в течение суток в озеро Баскунчак более 2,5 тысячи тонн солей.

Рисунок 3.4 — Озеро Баскунчак, вид с горы Большое Богдо [11]

Карст в Прибаскунчакском округе связан с солянокупольными структурами, в ядрах которых выведены на поверхность нижнепермские гипсы и каменная соль. Гипсовый карст в этом округе известен в окрестностях озера Баскунчак, в районе горы Малое Богдо.

Карстовый район окрестностей озера Баскунчака представляет собой поле закарстованных гипсов, окаймляющих котловину озера с запада, севера и северо-востока. Участок гипсового карста имеется с южной стороны озера, в урочище Шор-Булак, к югу востоку от горы Большое Богдо.

Гипсы с поверхности покрыты тонким чехлом древнекаспийских отложений, поэтому карст этого района может быть отнесен к типу покровного.

Рисунок 3.5 — Схема распространения форм рельефа в гипсовом карсте окрестностей озера Баскунчак (составлено автором) Рисунок 3.6 — Карстовые воронки (фото автора)

На поверхности многочисленные провальные воронки, есть поноры в балках, котловины, образованные соединением ряда воронок. Характерная для района асимметрия воронок объясняется ролью талых вод.

Рисунок 3.7 — Один из входов в пещеру Баскунчакскую (фото автора) В глубине воронок в гипсовых стенках имеются пещерные ходы, ведущие в разработаные по наслоению полости. Наибольшая из обследованных пещер района достигает 340−350 м длины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Карстовые явления широко распространены по поверхности Земли. Примерно одна третья часть суши имеет потенциальные возможности для его развития. Карст существенно влияет на ландшафты, рельеф, почвы, растительность, воды, хозяйственную деятельность населения.

Карстовый процесс протекает по-своему в различных климатических зонах, поэтому существует разные виды карста и своеобразные формы рельефа для каждой зоны. Зависит это от климата, количества осадков, стока, геологического строения и рельефа, почв и растительности.

Для карста аридных условий характерны: полья, воронки, поноры, желоба и рвы. Атмосферные воды протекая по наклонной поверхности растворяют породу, углубляясь, создают отрицательные форма рельефа. В аридных областях быстрое поглощение атмосферных вод приводит к сухости поверхности, что оказывает огромное влияние на процессы почвообразования и на характер растительности. Для тропического карста характерны положительные формы, высокие и крутостенные останцы в виде столбов, конусов, башен и более мелкие конусообразные и куполовидные формы. Склоны останцов могут быть покрыты карами, пронизаны пещерными ходами. Связан такой тип карста с климатической обстановкой, которая существует в низких широтах уже не один геологический период.

Процесс карстообразования недостаточно полно рассмотрен. Следующим этапом разработки данной темы будет являться изучение методов карстовых явлений, подробное рассмотрение процессов карстообразования и форм рельефа окрестностей озера Баскунчака.

карст аридный ландшафт

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гвоздецкий Н. А. Карст / Н. А. Гвоздецкий. Москва. Изд-во Мысль, 2009.

2. Гвоздецкий Н. А. Карстовые ландшафты / Н. А. Гвоздецкий. Москва. Изд-во МГУ, 2008.

3. Гвоздецкий Н. А. Карст / Н. А. Гвоздецкий. Москва. Изд-во Географгиз, 2007.

4. Pro-speleo [Электронный ресурс]: История изучения пещер и карста в Татарстане и Среднем Поволжье. (c)AAGG1, 2007. URL: http://pro-speleo.ru (дата обращения: 6.05.2013). Загл. с экрана. Яз. рус.

5. Максимович Г. А. Основы карстоведения / Г. А. Максимович. Пермь. Изд-во Наука, 2008.

6. Соколов Д. С. Основные условия развития карста / Д. С. Соколов. Москва. Изд-во Госгеолтехиздат, 2006.

7. Якушова А. Ф. Общая геология / А. Ф. Якушова. Москва. Изд-во МГУ, 2008.

8. Рычагов Г. И. Общая геоморфология / Г. И. Рычагов. Москва. Изд-во МГУ, 2007.

9. Чикишев А. Г. Географические условия развития карста / А. Г. Чикишев. Москва. Изд-во МГУ, 2009.

10. Московский Государственный университет им. М. В. Ломоносова Исторический факультет [Электронный ресурс]: Ибн-Фадлан «Записка» о путешествии на Волгу. МГУ. URL: http://www.hist.msu.ru

(дата обращения: 8.05.2013). Загл. с экрана. Яз. рус.

11. Фоторепортажи о самом интересном [Электронный ресурс]: Баскунчак. Астраханская область. livejournal. URL: http://victorborisov.livejournal.com (дата обращения: 6.05.2013).

Загл. с экрана. Яз. рус.