Карст: развитие, особенности и распространение
Содержание:
Этимология
Английское слово karst было заимствовано из немецкого Karst в конце 19 века, которое вошло в немецкий намного раньше. Согласно одной интерпретации термин происходит от немецкого названия для ряда геологических, геоморфологических и гидрологических особенностей , найденных в пределах диапазона от Dinaric Альп , простирающаяся от северо — восточного угла Италии над городом Триест , через Балканский полуостров вдоль побережье восточной Адриатики в Косово и Северной Македонию , где массив из Сар гор начинается, а более конкретно карстовые зоны в northwesternmost раздела описан в начале топографического исследования как плато , между Италией и Словенией .
В местных языках южнославянских , все вариации слова являются производными от основания Романизированного Иллирийского (дающего латинская : carsus , Далматин : carsus ), позже метатезис из реконструированной формы * korsъ в таких формы, как словенские : красы и сербскохорватский : крш, крас . Языки, сохраняющие старую неметатезированную форму, включают итальянский : Carso , немецкий : Karst и албанский : karsti ; отсутствие метатезиса исключает заимствование из любого из южнославянских языков, особенно из словенского . Словенское нарицательное существительное kras впервые засвидетельствовано в 18 веке, а форма прилагательного kraški — в 16 веке. Как имя собственное словенская форма Grast впервые засвидетельствована в 1177 году.
В конечном счете, это слово средиземноморского происхождения. Было высказано предположение, что это слово может происходить от протоиндоевропейского корня karra — «рок». Это имя также может быть связано с оронимом Kar (u) sádios oros, цитируемым Птолемеем , и, возможно, также с латинским Carusardius .
Развитие карста
Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия:
- ровная или слабо наклонная поверхность, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь;
- значительная толщина горных пород, поддающихся карстованию (растворению), и их трещиноватость;
- неравновесность или агрессивность подземных вод с растворимой горной породой;
- наличие условий, обеспечивающих движение подземных вод
Карст как явление
Карст представляет собой комплекс явлений и процессов, результатом которых является возникновение поверхностных и глубинных пустот в растворимых водою горных породах. Как вытекает из определения, под карстом понимают не только процесс растворения, но и его результат – образование специфических карстовых форм рельефа.
Необходимыми условиями развития карста являются наличие толщи растворимых пород и наличие вод. Активному протеканию карстовых процессов способствует также пористость и трещиноватость, обеспечивающая интенсивное движение вод в массиве растворимых пород.
Наиболее распространён карбонатный карст, развивающйися в карбонатных (известняки, доломиты, мел и пр.) породах. В пределах материков обнажённые и погребённые карстующиеся карбонатные породы занимают до 40 млн. км2. Не случайно французский исследователь Э. Мартель предлагал называть карстовые процессы «явлениями в известняках». Примечательно, что карбонат кальция в дистиллированной воде практически нерастворим. Для растворения карбонатов необходимо присутствие в воде углекислого газа, реакция в общем виде может быть описана формулой
СаСО3(твёрд)+Н2О+СО2=Са2++2НСО3—
Активному растворению карбонатов способствует наличие в водах минеральных или органических кислот, поступающих из почв.
Из некарбонатного карста в природе довольно широко распространён сульфатный карст (гипсово-ангидритовый), развитый на площади около 7 млн. км2, и соляной – до 4 млн. км2. Активность развития сульфатного карста в десятки раз превышает активность карбонатного, а соляной карст развивается ещё энергичней. Растворение этих пород протекает напрямую, без участия углекислоты и других химических соединений. Но из-за пластичности этих пород ограничена внутренняя циркуляция вод и наиболее активно процесс протекает на контакте с вмещающими породами, где циркуляция вод интенсивнее. Необходимо добавить, что благодаря высокой растворимости гипса, ангидрита и особенно каменной и других легкорастворимых солей при замедленном водообмене происходит быстрое насыщение воды растворённым веществом, и процесс выщелачивания приостанавливается. Интенсивность развития карста в этих породах определяется главным образом скоростью фильтрации вод.
Пустоты, сходные с карстовыми, возникают и в других горных породах, что позволяет выделять ряд явлений, традиционно относимые к карстовым, например, глиняный карст — пустоты, возникающие в процессе суффозии глинистого вещества подземными водами, термокарст — растворение льда в зонах вечной мерзлоты и др.
Рельеф Западно-Сибирской равнины
Дифференцированные опускания Западно-Сибирской плиты в мезозое и кайнозое обусловили преобладание в ее пределах процессов аккумуляции рыхлых отложений, мощный покров которых нивелирует неровности поверхности герцинского фундамента.
Поэтому современная Западно-Сибирская равнина отличается в целом плоской поверхностью. Однако она не может рассматриваться в качестве однообразной низменности, как это еще недавно считалось.
В целом территория Западной Сибири имеет вогнутую форму. Самые пониженные ее участки (50-100 м) располагаются преимущественно в центральной (Кондинская и Среднеобская низменности) и северной (Нижнеобская, Надымская и Пурская низменности) частях страны.
Вдоль западной, южной и восточной окраин протягиваются невысокие (до 200-250 м) возвышенности: Северо-Сосьвинская, Туринская, Ишимская, Приобское и Чулымо-Енисейское плато, Кетско-Тымская, Верхнетазовская, Нижнеенисейская. Отчетливо выраженную полосу возвышенностей образуют во внутренней части равнины Сибирские Увалы (средняя высота — 140-150 м), простирающиеся с запада от Оби на восток до Енисея, и параллельная им Васюганская равнина.
Некоторые орографические элементы Западно-Сибирской равнины соответствуют геологическим структурам: пологим антиклинальным поднятиям отвечают, например, возвышенности Верхнетазовская и Люлимвор, а Барабинская и Кондинская низменности приурочены к синеклизам фундамента плиты.
Однако в Западной Сибири нередки и несогласные (инверсионные) морфоструктуры. К ним относятся, например, Васюганская равнина, сформировавшаяся на месте пологой синеклизы, и Чулымо-Енисейское плато, располагающееся в зоне прогиба фундамента.
Западно-Сибирскую равнину обычно разделяют на четыре крупные геоморфологические области: 1) морских аккумулятивных равнин на севере; 2) ледниковых и водно-ледниковых равнин; 3) приледниковых, главным образом озерно-аллювиальных, равнин; 4) южных внеледниковых равнин (Воскресенский, 1962).
Различия рельефа этих областей объясняются историей их формирования в четвертичное время, характером и интенсивностью новейших тектонических движений, зональными различиями современных экзогенных процессов.
В тундровой зоне особенно широко представлены формы рельефа, формирование которых связано с суровым климатом и повсеместным распространением вечной мерзлоты. Весьма обычны термокарстовые котловины, булгунняхи, пятнистые и полигональные тундры, развиты процессы солифлюкции. Для южных же степных провинций типичны многочисленные замкнутые котловины суффозионного происхождения, занятые солончаками и озерами; сеть речных долин здесь негустая, а эрозионные формы рельефа на междуречьях встречаются редко.
Основные элементы рельефа Западно-Сибирской равнины — широкие плоские междуречья и речные долины.
Благодаря тому, что на долю междуречных пространств приходится большая часть площади страны, именно они определяют общий облик рельефа равнины. Во многих местах уклоны их поверхности незначительны, сток выпадающих атмосферных осадков, особенно в лесоболотной зоне, весьма затруднен и междуречья сильно заболочены. Большие пространства занимают болота севернее линии Сибирской железной дороги, на междуречьях Оби и Иртыша, в Васюганье и Барабинской лесостепи.
Однако местами рельеф междуречий приобретает характер волнистой или холмистой равнины. Такие участки особенно типичны для некоторых северных провинций равнины, подвергавшихся четвертичным оледенениям, которые оставили здесь нагромождении стадиальных и донных морен.
На юге — в Барабе, на Ишимской и Кулундинской равнинах — поверхность нередко осложнена много численными невысокими гривами, протягивающимися с северо-востока на юго-запад.
Другой важный элемент рельефа страны — речные долины.
Все они формировались в условиях небольших уклонов поверхности, медленного и спокойного течения рек. Благодаря различиям в интенсивности и характере эрозии облик речных долин Западной Сибири весьма разнообразен. Есть здесь и хорошо разработанные глубокие (до 50-80 м) долины крупных рек — Оби, Иртыша и Енисея — с крутым правым берегом и системой невысоких террас в левобережье.
Местами ширина их составляет несколько десятков километров, а долина Оби в низовьях достигает даже 100-120 км. Долины же большинства малых рек представляют собой нередко лишь глубокие канавы с плохо выраженными склонами; во время весен него половодья вода целиком заполняет их и заливает даже соседние придолинные участки.
Географическая, орологическая и геологическая классификация карстов
Карстовые образования покрывают примерно пятую часть поверхности суши и встречаются на всех широтах , в том числе в экстремальных климатических зонах ( пустыни , тропические зоны , субполярные регионы и т. Д.), И на всех высотах : подводные карсты , карстовые острова (включая возвышенности). атоллы ) и прибрежные карсты, карсты из осадочных бассейнов , карсты из высокогорья и карсты из горных хребтов . В дополнение к этому географическому и орологическому распределению , карст может включать, от поверхности до самой глубокой части, все или часть следующих геологических стадий: неактивный карст, потерявший свою гидрогеологическую активность, но через который вода проникает в пользу нижних слоев населения. карстовая стадия, активный карст, где циркуляция воды продолжает процесс карстификации, затопленный глубокий карст без циркуляции воды, ископаемый карст (палеокарст), полости которого заполнены отложениями и который может быть реактивирован за счет таяния континентального льда .
Этимология [ править ]
Английское слово karst было заимствовано из немецкого Karst в конце 19 века которое вошло в немецкий намного раньше. В соответствии с одним интерпретации термин является производным от немецкого названия для ряда геологических, геоморфологических и гидрологических особенностей , найденных в пределах диапазона от Dinaric Альп , простирающейся от северо — восточной части Италии над городом Триест , поперек Балканский полуостров вдоль побережья восточной Адриатики в Косово и Северной Македонии , где массив изНачинаются горы Шар , а точнее — карстовая зона на самом северо-западе, описанная в ранних топографических исследованиях как плато между Италией и Словенией .
В местных языках южнославянских , все вариации слова являются производными от основания Романизированного Иллирийского (дающие латинскийcarsus , Далматинский Романс carsus ), позже метатезис из реконструированной формы * korsъ в таких формы, как словенскомКрасы и сербско -Хорватскийкрш, крас . Языки, сохраняющие старую неметатезированную форму, включают итальянскийCarso , немецкийKarst иАлбанскийкарсти ; отсутствие метатезиса исключает заимствование из любого из южнославянских языков, особенно из словенского . Словенское нарицательное существительное kras впервые засвидетельствовано в 18 веке, а форма прилагательного kraški — в 16 веке. Как имя собственное, словенская форма Grast впервые засвидетельствована в 1177 году.
В конечном счете, это слово средиземноморского происхождения. Было высказано предположение, что это слово может происходить от протоиндоевропейского корня karra — «рок». Имя также может быть связано с оронимом Kar (u) sádios oros, цитируемым Птолемеем , и, возможно, также с латинским Carusardius .
Этимология
Термин «карст» происходит от одноименного региона на плато Карста , высокого известняковое плато , расположенного между Италией , Словенией и Хорватией , чья геоморфологиями очень представителем « карстовой типологией ». «Крас» была германизированы в «Крас» до момента , когда княжество Карниолы , теперь принадлежащий Словении, была частью в Австро-Венгрии .
Терминология «карст» была введена в 1893 году на сербском геоморфолог Цвиич в своей публикации Das Karstphänomen . Изучение карста — это карстология , с которой особенно связаны гидрогеология и спелеология (включая подземное ныряние и биоспеологию ).
Карстовые отложения
К карстовым отложениям относятся разнообразные по составу и генезису породы, объединяемые лишь общностью приуроченности к карстовым полостям.Пещерные отложения в зависимости от происхождения можно подразделить на остаточные, гидрохемогенные, гидромеханические, гравитационные, биогенные и биохеогенные, антропогенные образованияОстаточные отложения формируются за счет накопления и переотложения нерастворимого остатка карстующихся пород. Характерными отложениями является терра-росса (от итал. terra rossa – красная земля) – красноцветные глинистые отложения, обогащённые гидроокислами алюминия и железа, представляющие собой нерастворимый остаток известняков. Терра-росса встречается как на дне карстовых воронок, так и в пещерах.
Гидромеханические (водные механические, инфлювиальные) отложения связаны с приносом водой в карстовые полости и трещины карстового массива твёрдых частиц. Для группы таких отложений, выполняющих трещины, иногда применяется специальный термин «кольматолиты» (от colmatage – вмывание). Представлены такие образования преимущественно скоплениями вязкой глины.В некоторых пещерах накапливаются осадки, связанные с деятельность подземных рек. При этом значительная часть отлагаемого ими материала может быть связана в привносом частиц водным потоком из-за пределов собственно карстовых полостей. Из общего комплекса карстовых отложений они выделяются, если скорость движения потока достаточна высока, чтобы придать отложениями характерные структурно-текстурные особенности. Невысокие скорости движения подземных вод приводят к формированию глинистых отложений.Отложения подземных озёр представлены различными осадками, источниками которых являются продукты выветривания коренных пород, минералы, кристаллизующиеся из озерной воды, а также материал, занесенный водными потоками (в том числе и подземными реками).
Гидрохемогенные (или водные химические) отложения — различные натечные образования, формирующиеся за счёт процессов химического осаждения вещества из водных растворов.
Особенно широкое развитие в пещерах имеют карбонатные натёчные образования. Воды, просачивающиеся по трещинам в карбонатных породах, обычно содержит много углекислого газа, что значительно увеличивает их растворяющую способность. Растворяя по пути своего движения известняки, вода насыщается кальцием в виде бикарбоната:
СаСО3(твёрд)+Н2О+СО2=Са(НСО3)2.
Когда насыщенная бикарбонатом кальция вода просачивается с потолка или стенок пещеры, она теряет часть углекислого газа; в результате нарушения равновесия реакция сдвигается влево. Бикарбонат переходит в карбонат кальция (СаСО3), который частично выпадает в осадок ещё в момент, когда вода находится на потолке пещеры:
Са
2+
+2НСО3
—
=Н2О+СО2+СаСО3(осадок)
Так из капель, просачивающихся с потолка пещеры, нарастают вниз натёчные образования, называемые сталактитами, а из капель, падающих на пол пещеры, образуются сталагмиты. Вода, стекающая по стенам пещер, образует кальцитовые драпировки, а при слиянии линейно расположенных сталактитов возникают занавеси.
Корочки кальцита часто образуются при испарении пленочных растворов на пористых поверхностях.Кальцитовые пленки могут образовываться и на поверхности воды подземных озер.
В случае фильтрации вод через толщи, содержащие рудные залежи или рассеянную минерализацию, из них может осаждаться не только кальцит, но и другие минеральные соединения – см. рис. В некоторых пещерах Средней Азии обнаружена промышленная урановая минерализация. Некоторую роль при образовании минералов в глубоких пещерах могут играть также минерализованные гидротермальные растворы.
Наряду с хемогенными образованиями, для многих пещер характерны и биохемогенные накопления. Значительные объёмы органогенного материала в пещерах представлены помётом летучих мышей – гуано. Гуано, реагируя с глиной, образует фосфаты алюминия.
В пещерах присутствуют также гравитационные обвальные накопления – продукты обрушения сводов пещер. В сводах крупных галерей можно наблюдать купола обрушения, под которыми расположены высокие конусы из обломков.Обвалы часты близ входов пещер, последние часто загромождены обломками. Причиной тому интенсивное температурное и морозное выветривание при сезонной или суточной смене положительных и отрицательных температур. Обвальный процесс в зоне морозного выветривания особенно интенсивен, при этом большинство обвалов здесь происходит, когда промерзшие породы оттаивают и более активны инфильтрационные процессы.
Развитие карста
Карст образуется при следующих условиях:
- незначительно наклоненной или ровной поверхности, обеспечивающей застаивание и просачивание в породы воды;
- наличии толстого слоя подверженных размытию пород;
- низком уровне грунтовых вод, позволяющем просачивающейся воде двигаться вертикально;
- минерализации воды ниже растворимости пород в поверхностном грунтовом слое.
Каньон
Образование карста наблюдается, когда грунтовая поверхность разрушается водой, насыщенной углекислотой. В атмосфере во время дождя вода поглощает углекислый газ. Дождевые капли, просачиваясь в грунт, растворяют больше диоксида углерода, в итоге формируется слабая углекислотная вода. При постоянном образовании она разрушающе воздействует на карбонаты. Пустоты увеличиваются, подземная система дренажа расширяется, пропускает все больший объем воды. В итоге интенсивность формирования карста повышается.
Виды рельефа в океане
Несмотря на то, что большая часть жителей планеты может видеть только поверхность водных ресурсов Земли, от этого рельеф их не становится проще. Наоборот, в некотором смысле он даже более разнообразен, чем поверхность суши, тем более, что многие водные просторы до сих пор не исследованы. Рассмотрим основные виды.
Впадины
Глубоководные впадины еще называют океаническими желобами. Они имеют глубину 7-11 км. Впадина – это непросто провал в дне океана, как колодец. Профиль этого объекта – продолговатое углубление, потому что образуется оно на стыке двух плит. Больше всего их имеет Тихий океан. Там царит черный мрак и высочайшее давление, что сильно усложняет их изучение.
Благодаря современным технологиям, люди уже имеют возможность опускаться на определенную глубину таких желобов, чтобы составить правильное представление о таких местах океана, иметь описание и даже видео и фотодоказательства.
Срединно-океанические хребты
Предыдущая
ГеографияУсловные знаки географических карт
Следующая
ГеографияУральский экономический район — общая характеристика
Суффозия
С карстовыми процессами нередко тесно связаны процессы суффозии, образуя карстово-суффузионные явления. Суффозия (от лат. suffosio – подкапывание, подмывание) – механический вынос тонких частиц водой, фильтрующейся в толще горных пород. Фильтрующаяся вода осуществляет работу двоякого рода: с одной стороны, она выщелачивает и уносит растворимые соли, с другой – производит механический вынос мельчайших частиц породы. В результате происходит разрыхление пород, образование подземных пустот, приводящих к обрушению и просадке сводов. Так в области развития лёссов на поверхности Земли наблюдаются формы, аналогичные типичным карстовым формам – воронки, замкнутые западины и т.п.
Изучение карстовых и карстово-суффузионных явлений имеет большое практическое значение.
С некоторыми карстовыми полостями связаны месторождения рудных полезных ископаемых. Источником рудных компонентов могут выступать как нерастворимые компоненты карстующегося массива (терра-росса на дне карстовых полостей), так и привнесённые в карстовые полости осадки с других рудных объектов. С карстовыми полостями связаны некоторые месторождения фосфоритов (карстовые фосфориты полуострова Флорида в США содержат до 35-40% P2O5), никелевых руд (на Урале такие руды одержат 1,5-2,5% Ni), бокситов, железа, марганца, ртути, сурьмы и пр.; отмечаются россыпи золота, касситерита, алмазов и другие полезные ископаемые.
дальнейшее чтение
- Форд, округ Колумбия, Уильямс, П., Карстовая гидрогеология и геоморфология , John Wiley and Sons Ltd., 2007, ISBN 978-0-470-84996-5
- Дженнингс, Дж. Н., Геоморфология карста , 2-е изд., Блэквелл, 1985, ISBN 0-631-14032-8
- Палмер, АН, пещерная геология , 2-е издание, пещерные книги, 2009, ISBN 978-0-939748-66-2
- Свитинг, ММ , Karst Landforms , Macmillan, 1973, ISBN 0-231-03623-X
- ван Бейнен, П. (ред.), Управление карстом , Springer, 2011, ISBN 978-94-007-1206-5
- Вермёлен, Дж. Дж., Уиттен, Т., «Биоразнообразие и культурные ценности в управлении ресурсами известняка в Восточной Азии: уроки Восточной Азии», Всемирный банк, 1999, ISBN 978-0-821345-08-5
Палеокарст
Палеокарст или палеокарст — это развитие карста, наблюдаемое в геологической истории и сохранившееся в пределах последовательности горных пород, фактически ископаемый карст. Например, есть палеокарстовые поверхности, обнаженные в пределах подгруппы долины Клайдач каменноугольной толщи известняков Южного Уэльса, которая образовалась в результате суб-воздушного выветривания недавно образовавшихся известняков, имевших место в периоды отсутствия отложения в ранней части периода. Отложения возобновились, и новые пласты известняка откладывались на неровной карстовой поверхности, цикл повторялся несколько раз в связи с колебаниями уровня моря в течение продолжительных периодов времени.
Особенности карстовой местности
В районах развития карста практически отсутствуют поверхностные водотоки: вода в такой местности уходит под землю. В карстовой местности образуются:
- пещерные реки;
- природные туннели, заполненные водой;
- субмаринные источники с выходом пресной воды в морях.
Существует псевдокарст — явление, внешне напоминающее карст. Возникает он в мерзлых водах, во льду, пористых и мелкообломочных грунтах. Основное отличие псевдокарста в том, что он развивается в результате таяния льда, механического воздействия воды и других подобных явлений.
В карстовой местности трудно добывать полезные ископаемые. которые находятся на уровне или ниже карстующихся пород. Связано это с тем, что воды затопляют горные выработки.Например, так происходит на Урале в Кизеловском месторождении угля. Соляной карст мешает добывать каменные и калийные соли
Поэтому при добыче полезных ископаемых в карстовой местности особое внимание уделяют водному режиму работ и способу разработки месторождений
Однако через толщи карста удобно создавать дренажную систему. Породы хорошо отдают воду, поэтому через них можно осушать месторождения.
Иногда полезные ископаемые накапливаются в карстовых полостях. Так образуются месторождения бокситов, свинцово-цинковые и железных руд, нефти, фосфоритов. Самые известные месторождения находятся на территории США, России, КНР, Мексики и Югославии.
Кроме добычи полезных ископаемых, в карстовой местности трудно организовать жилищное и транспортное строительство. Возникают сложности в постройке ГЭС, водохранилищ и других промышленных объектов.