Главная › Оплата услуг › Поверхностные карстовые формы рельефа

Поверхностные карстовые формы рельефа

Под термином «карст» (от названия плато Карст, или Крас, в Словении) понимают совокупность специфических форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии, свойственной некоторым областям, сложенным растворимыми горными породами, такими как каменная соль, гипс, известняк, доломит и др. И хотя каменная соль и гипс обладают большей растворимостью, чем известняки и доломиты, гипсовый и соляной карст развит сравнительно мало из-за незначительного распространения этих пород, особенно выходов их на дневную поверхность. Известняки и доломиты в обычных условиях характеризуются слабой растворимостью, но распространены они несравненно более широко, чем гипс или каменная соль. Кроме того, в определенных физико-географических условиях химическая агрессивность воды в областях распространения карбонатных пород может существенно возрастать и, если это еще сочетается с благоприятными геологическими условиями, возникают наиболее выразительные и занимающие обширные пространства карстовые ландшафты, приуроченные именно к карбонатным породам. Поэтому, имея в виду преимущественную приуроченность карстовых образований к областям развития известняков, можно считать, что наиболее изучен и наиболее распространен именно карбонатный (чаще известняковый) карст.

Сущность карстовых процессов заключается в растворении породы атмосферными, талыми, подземными, а в некоторых случаях и морскими водами.

Главное условие растворимости известняка - достаточное количество растворенного С0 2 в воде. Тогда вода становится химически агрессивной и энергично воздействует на карбонатные породы. Источниками С0 2 , содержащегося в природных водах, являются: атмосфера, биохимические процессы, протекающие в почве и коре выветривания, разложение органических остатков при свободном доступе воздуха, поступление углекислоты (диоксид углерода) из недр Земли в областях современной или недавней вулканической деятельности. Кроме углекислоты растворяющее действие на известняки могут оказывать и другие кислоты, например гуминовая, серная, но в целом, по-видимому, главную роль в карстовых процессах играет С0 2 . Объясняется это тем, что карбонаты Са и Mg, довольно трудно растворимые в воде, образуют с углекислотой легкорастворимые бикарбонаты Са(НС0 3) 2 и Mg(HC0 3) 2 .

К другим важнейшим условиям, определяющим развитие карста, относятся: 1) рельеф - на горизонтальных и пологонаклонных поверхностях, как правило, карстовые образования возникают быстрее и представлены разнообразнее, чем на крутых склонах; 2) чистота и мощность известняков - чем чище и мощнее толща известняков, тем интенсивнее они подвержены карстообразованию; 3) структура породы - грубообломочные или ракушечные известняки карстуются гораздо меньше, чем однородные мелкозернистые известняки; 4) климат, т.е. температурный режим, количество и характер выпадающих осадков, наличие вечной мерзлоты, препятствующей проникновению воды в карстующиеся породы; климатом обусловливается также характер растительного покрова, способствующего повышению химической агрессивности воды (вследствие разложения растительных остатков вода обогащается С0 2 , гуминовыми кислотами, азотной кислотой и др.); 5) трещиноватость карстующихся пород - при наличии трещиноватости возникает возможность проникновения агрессивных вод в толщу породы и образования различных форм подземного карста, а также оттока вод, насыщенных диоксидом углерода, с поверхности в глубь карстующихся пород.

Подземная циркуляция, т.е. гидрогеологические условия, имеют важнейшее значение для развития карстового процесса. В каждой карстовой области можно выделить три этажа, или зоны, различающиеся по гидрогеологическому режиму (рис. 15.1). Верхняя зона охватывает толщу породы от ее выхода на поверхность до зеркала грунтовых вод. Это зона аэрации, или зона вертикальной циркуляции, в которой преобладает периодическое (во время дождей или таяния снега) свободное гравитационное движение воды.

В зоне периодически полного насыщения совершаются резкие колебания уровня подземных вод, связанные прежде всего с периодическим поступлением воды с поверхности. Циркуляция воды в этой зоне близка к горизонтальной, но может происходить и с большим уклоном водной поверхности у края карстовой области. Зону периодически полного насыщения многие исследователи рассматривают как наиболее активную в отношении глубинного карстообразования, в частности пещерообразования. Границы ее - наивысший и наинизший уровни зеркала грунтовых вод.

Нижняя зона - зона постоянного полного насыщения, верхняя граница которой является наинизшим уровнем зеркала грунтовых вод, нижняя - водоупорным горизонтом. Циркуляция в ней преимущественно горизонтальная. По окраинам карстовой области эта зона дает начало рекам, карстовым источникам, через которые происходит разгрузка подземных вод на земную поверхность.

Рис. 15.1.

А-А - мощная известняковая свита; В-В - водоупорная порода; Р - карстовые воронки; П - крупные провалы над подземными пустотами; а-а - зона аэрации и эфемерных источников; b-b - зона постоянного полного насыщения и постоянных источников (стрелками показано направление циркуляции подземных вод); М - мешкообразная долина

Положение зон в карстующихся массивах зависит от ряда причин: мощности карстующихся пород и их трещиноватости; расчлененности рельефа карстовых областей и глубины вреза речных долин; наличия в составе карстующихся пород прослоек или линз нерастворимых глинистых пород, которые могут служить водоупорными горизонтами, способствующими образованию верховодки - временному или сезонному скоплению подземных вод в зоне аэрации.

Различие гидрогеологических условий зон карстовых массивов сказывается на характере источников карстовых областей. Так, для зоны аэрации характерны временные источники, функционирующие в период поступления воды с поверхности во время дождей или весеннего снеготаяния. Источники зоны периодического насыщения тоже временные, но они мощнее и функционируют более длительное время, чем источники зоны аэрации. С зоной постоянного насыщения связаны постоянные источники, обладающие большим дебитом. Они получили нарицательное название воклюз (по источнику Vaucluse во Франции).

Формы карстового рельефа

В областях карстообразования выделяются поверхностный, переходный и подземный карст. К поверхностным относятся следующие формы.

Карры (шратты) – это узкие линейно вытянутые впадинки и желоба глубиной до 2 м, разделенные грядками округлых или остроконечных очертаний. Карры образуют микрорельеф известняковых плато и куэст и карровые поля. Эти формы распространены в основном в условиях чистых легко растворимых пород, большогоколичества активных трещин и процессов коррозии (разъедания и частичного растворения) горных пород под воздействием атмосферных осадков и тающего снега.. Процесс образования карров затухает, когда они перекрываются глинистой корой выветривания известняков.

Карстове воронки – западины округлой формы диаметром до 100 м и глубиной до 20 м. Выделяются также блюдцеобразные формы с шириной в 10 раз превышающие глубину с пологими до 10 о склонами и конусообразные с крутыми стенками. В областях открытого карста образуются карстовые воронки поверхностного выщелачивания. Среди них выделяются следующие виды(Рис.).

Воронки с понором образуются благодаря наличию зияющих трещин на дне, их расширению и превращению в канал – понор, уводящий поверхностные воды на глубину. Провальные воронки возникают в результате обрушения дна в процессе углубления воронки до подземной полости. Воронки тяготеют к зонам повышенной трещиноватости и дробления пород, к западинам и долинообразным понижениям вблизи речных долин, оврагов, где воды циркулируют более интенсивно. На водоразделах вдоль тектонических трещиин они имеют линейное расположение.

В областях закрытого карста формируютя суфозионно-карстовые формы: блюдца, воронки. Здесь карст сочетается с механическим выносом. Воронки могут испытывать подтопление и превращаться в озера.

При слиянии нескольких карстовых воронок образуются карстовые ванны – обширные понижения округлой или эллиптической формы.

Полья – крупные поверхностные карстовые формы длиной до нескольких десятков километров и шириной в 5 – 10 км. Они тяготеют к развивающимся отрицательлымструктурным формам – грабенам, впадинам. Полья имеют плоское дно и почти отвесные стенки. В основании стенок выходят глинистые некарстующиеся породы.. Глубина таких форм определяется мощностью карстующегося массива. На дне полья имеют речные долины, хотя нередко днища сухие. Полья возникают различными путями- вдоль разломов и складок в результате растворения и размыва.Второй путь – за счет слияния карстовых воронок. Третий – путем провала над подземной карстовой полостью.

Переходные формы – это карстовые полости, объединяющие подземные и поверхностные формы. К переходным формам принадлежат поноры, шахты и галереи. Поноры – это вертикальные полости, имеющие сверху карстовую воронку. Шахты – это естественные глубокие колодцы. Глубина вертикальных шахт на Крымской Яйле более 100 м. На плато Карст пропасть Бертарелли имеет глубину 450 м. По характеру замыкания переходные формы могут быть слепые с одним выходом и переходные с двумя выходами.

Подземные карстовые пустоты имеют щелевидную или трубчатую неправильную форму. Различаются вертикальные и крутопадающие, горизонтальные и пологопадающие каналы.

Галереи развиваются по падению пластов. Открытые галереи соединяются с пещерами на склоне, а закрытые сообщаются только с подземными пустотами. Галереи имеют большую протяженность. Гроты – это расширенные участки галерей.

Нередко они размещаются в местах пересечения галерей и содержат на дне озера.По галереям протекают подземные речки. Иногда подземные реки выходят на поверхность из гротов в виде воклюзских источников. Наиболее крупные карстовые пещеры находятся в США: Мамонтова пещера в штате Кентукки длиной около 240 км, Карлсбадская пещера в штате Нью-Мексико – 50 км, которая уходит на глубину до 403 м. На Урале находится Кунгурская пещера, выработанная в гипсах.

В пещерах отлагаются специфические осадки. Они представлены карбонатом кальция, который осаждается из воды, насыщенной углекислым кальцием. Из капель, просачивающихся с потолка пещер нарастают кальциевые сосульки – сталактиты .

Цель: познакомиться с карстовыми процессами рельефообразования и зонально-климатическими типами карстовых форм рельефа.

План:

1. Условия карстообразования.

2. Карстовые формы рельефа.

3. Зонально-климатические типы карста.

4. Псевдокарстовые процессы и формы рельефа.

5. Карст и суффозия на Северном Кавказе.

Условия карстообразования. Карст - это совокупность форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии, свойственной областям, сложенным растворимыми горными породами, такими, как каменная соль, гипс, известняк, доломит.

Сущность карстовых процессов заключается в растворении горных пород водами.

Условиями, определяющими развитие карста являются:

Достаточное количество растворенного СО 2 в воде. Вода становится химически агрессивной и растворяет карбонатные породы;

Крутизна поверхности. На пологих поверхностях карстовые образования возникают быстрее, чем на крутых склонах, так как медленное стекание воды способствует растворению пород;

Чистота и мощность известняков. Чем чище и мощнее толща известняков, тем интенсивнее они подвержены карстообразованию;

Структура породы - грубообломочные или ракушечные известняки растворяются гораздо меньше, чем однородные мелкозернистые известняки;

Климатические условия: температурный режим, количество и характер выпадающих осадков, наличие многолетней мерзлоты, препятствующей проникновению воды в карстующиеся породы. Растворимость газа возрастает в холодной воде, поэтому в умеренных широтах наиболее интенсивно карст развивается весной. В тропических широтах интенсивность карста объясняется большим количеством органических кислот в воде.;

Трещиноватость карстующихся пород. По трещинам вода легче проникает в карстовый массив, благодаря чему процесс протекает более интенсивно.

Карстовые процессы приводят к понижению уровня грунтовых вод, что приводит к недостатку воды. Дренирующие свойства карстовых районов не позволяют сооружать водоемы. Необходимо считаться с наличием подземных полостей при различного рода строительстве, возможность угрозы устойчивости сооружений в областях распространения карста очень велика. Карстовые полости используются для устройства складов. Изучение карста приобретает интерес в связи с накоплением в карстовых полостях геологического прошлого отдельных видов полезных ископаемых при заполнении их продуктами выветривания (бокситы Северного Урала, приуроченные к древним карстовым полостям).

Для борьбы с развитием карстовых процессов на закарстованных участках нужно оберегать лесные массивы, прекратить лесоразработки и запретить выпас скота.

Карстовые формы рельефа. В зависимости от того, выходят ли карстующиеся породы на поверхность или они перекрыты сверху некарстующимися породами, различают голый и погребенный карст . Некоторые исследователи (Н.А. Гвоздецкий) выделяют еще задернованный карст . Задернованный и голый карст распространен в горах, где наиболее интенсивно идут процессы денудации, погребенный - на равнинах.

К формам поверхностного карста относятся карры, воронки, ýвала и полья.

Карры представляют собой чередующиеся гребни и разделяющие их борозды. Вода, стекая по поверхности известняка, разъедает стенки трещин, образуя микрорельеф карров. Глубина борозд может достигать 2 м. Покрытые каррами пространства называются карровыми полями. Карры могут возникнуть на берегах морей при воздействии прибоя на растворимые горные породы. При просачивании воды на поверхности возникают воронки.

В голом карсте развиваются воронки поверхностного выщелачивания , так как растворяются лежащие на поверхности породы. В погребенном карсте образуются воронки просасывания , так как растворение сопровождается суффозией - механическим выносом нерастворимых частиц водой через трещины в карстовых породах, располагающихся ниже.

Еще один вид воронок - воронки провальные , они возникают при обрушении кровли пород над карстовой полостью.

Провальные воронки, сливаясь, образуют слепые овраги или ýвала . Увала достигают 700 м в диаметре при глубине до 30 м. Они представляют собой переходные формы к польям.

Полья - обширные, крутостенные котловины с плоским дном и отдельными небольшими карстовыми останцами. Полья могут иметь площадь в сотни квадратных километров (Попово полье в Сербии имеет площадь 180 км 2). По дну полья иногда протекает водоток, который появляется из одной стенки полья и скрывается в подземной галерее в противоположной стенке.

Существует четыре варианта развития польев:

1. полья тектонического происхождения. Это грабены, имеющие черты карстовых образований. Это наиболее крупные полья.

2. За счет размыва и выноса продуктов нерастворимых пород, залегающих среди растворимых известняков;

3. за счет слияния более мелких отрицательных форм рельефа;

4. в результате провала над подземной долиной реки.

К формам подземного карста относят поноры, колодцы и пещеры.

Поноры - каналы, которые образовались в результате вертикальной циркуляции воды и которые возникают при растворении стенок трещин.

При дальнейшем растворении стенок понора, он превращается в колодец . При достижении уровня грунтовых вод начинается горизонтальное движение воды, и процесс растворения приводит к формированию пещер. Пещерами называются подземные полости, образующиеся в карстовых областях и имеющие один или несколько выходов на поверхность. Если пещера имеет один выход, она называется слепой, если два - проходной.

Во многих пещерах образуются аккумулятивные натечные формы. С потолка пещеры свешиваются в виде сосулек сталактиты , со дна пещеры навстречу сталактитам поднимаются сталагмиты . Если сталактиты и сталагмиты срастаются, они образуют натечные колонны . Близко расположенные сталактиты, сливаясь, создают натечные занавеси . Стены пещер бывают также покрыты натеками из кальцита. Образование натечных форм объясняется отложением карбоната кальция при выходе воды в подземную полость в связи с изменением температуры и давления. При выходе подземных вод на поверхность формируются натечные известняковые (травертиновые) террасы.

Зонально-климатические типы карста. Карстовый процесс протекает по-разному в разных климатических зонах. В умеренном климате распространен погребенный карст. Карстовые образования связаны с подземным выщелачиванием, а поверхностные формы обусловлены провалами и проседанием рыхлого покрова над подземными полостями (воронки просасывания ).

В субтропическом средиземноморском климате наиболее типичен голый карст. Ливневый характер атмосферных осадков и наличие засушливого сезона способствуют интенсивному воздействию дождевых вод на поверхность известняковых пород и медленному накоплению элювия.

Для тропических областей характерно развитие положительных форм карстового рельефа в виде башен или конусов. В таком карсте возникают понижения, разделяющие весь карстовый массив на отдельные возвышенности.

По морфологии положительных элементов рельефа тропический карст подразделяют на куполовидный, башенный, конический и котловинный.

Куполовидный карст характеризуется скоплением куполообразных возвышенностей, разделенных седловинами.

Для башенного карста характерны крутостенные, изолированные друг от друга возвышенности, напоминающие башни.

Конический карст имеет вид конусов. Он образуется в том случае, если развитие башенного карста прерывается тектоническим поднятием. Наступает новый цикл врезания, уровень денудации понижается и подножья возвышенностей не подвергаются воздействию вод. Склоны их выполаживаются за счет склоновых процессов.

Котловинный карст отличается развитием вогнутых карстовых котловин, разделенных известняковыми гребнями. Формирование котловинного карста определяется глубоким залеганием уровня грунтовых вод и сильной раздробленностью известняков.

Псевдокарстовые процессы и формы рельефа. В некоторых районах встречаются процессы внешне похожие на карст. Это суффозия и термокарст.

Суффозия - механический вынос глинистых частиц подземными водами. Она наблюдается в засушливых районах, сложенных карбонатными глинами, суглинками и лёссами. Суффозия ведет к проседанию кровли над образовавшимися полостями и образованию просадочных впадин - так называемых степных блюдец .

При термокарсте образуются провальные и просадочные формы, но они связаны с таянием погребенного льда или протаиванием мерзлых пород в областях распространения многолетней мерзлоты.

Карст и суффозия на Северном Кавказе. В предгорных и среднегорных районах Северного Кавказа карст проявляется в областях трещиноватых известняков, гипсовых толщ, там, где выпадает много атмосферных осадков. Это области распространения известняков палеозоя и триаса на Передовом хребте (хребты Абишира-Ахуба, Дженту, горный массив Большой Тхач и его окрестности), юрских известняков высокогорных массивов Фишт, Оштен, плато Лаго-Наки, Скалистого хребта, известняков верхнего мела Пастбищного хребта. Карстовые формы представлены каррами, котловинами, пещерами, колодцами, карстовыми долинами. Общие величины карстовой денудации довольно значительны и в связи с увеличением осадков возрастают к западу и югу.

Карстовую природу имеет Провал на горе Машук. Мелкие карстовые ниши и неглубокие пещеры встречаются в ракушечниках и известковых песчаниках на Ставропольской возвышенности.

В местах излияния источников минеральных вод часто накапливаются травертины. Наиболее мощные (до 70 м) отложения находятся на склонах горы Машук, где они слагают г. Горячую и Перкальские скалы. Травертины встречаются на горах Железной, Бештау, Юце, в г. Кисловодске и др. небольшие по мощности их отложения известны вблизи г. Ставрополя в Травертиновой балке и в долине р. Татарки.

Суффозия проявляется в рыхлых четвертичных лёссовых отложениях и в делювиальных суглинках и супесях равнин Предкавказья. С суффозией связано образование просадочных воронок, блюдец и западин.

Карстовый рельеф - это формы рельефа образованные в процессе выщелачивания горных пород и выноса веществ в растворенном состоянии. Формы рельефа, образованные в результате данных процессов, делятся на поверхностные и подземные.

Поверхностные формы карста

К поверхностным карстовым формам отнoсятся желoбa и рвы, карры, воронки, блюдца и зaпадины, кoтлoвины, полья, останцы (Гвоздецкий, 1981).

Карры - это карстовые формы рельефа образованные выходом карстующих горных пород на поверхность. Карстующими горными породами могут быть известняк, мрамор, гипс, каменная соль и др. Вода, стекая по ним, растворяет их, при этом образуются борозды, каналы, трещины. Иногда карры могут быть разделены гребнями.

Карры встречаются на разных высотах -- от низкого уровня моря и до вершин гор в областях снега и ледников. В высокогорных областях, где карры значительную часть года покрыты снегом, образование происходит с помощью, богатых углекислотой, талых вод. В равниных областях, важныю роль играют дождевые воды. Также карры встречаются нa морских побережьях и коралловых островах. Они были образованны, как результат растворяющего действия дождей и морской воды, в областях прибоя. Эти карры имеются в известняках на побережье Каспийского моря вблизи города Махачкала, также они встречаются в береговых известняках Австралии, на коралловых островах в Тихом океане.

По генетическому признаку карры разделяются на: карры возникшие на оголенной поверхности растворимой горной породы и карры, образованные под почвенно-растительным покровом.

По морфологическому признаку карры разделяются на желобковые, стенные, лунковые, трубчатые (в виде трубообразных цилиндрических углублений в гипсах) каменицы, бороздчатые, меандровые, трещинные.

Также выделяют структурные карры, возникшие на крутом известняковом откосе, разделенные узкими гребнями, которые соответствуют сильно кремнистым прослойкам.

Желобковые карры формируются под воздействием атмосферных осадков, при участии воды, обогащенной биогенной углекислотой при соприкосновении атмосферных осадков и талых вод с растительным покровом.

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.

Карстовые воронки - это впадины имеющие блюдцеобразную, чашеобразную, коническую или цилиндрическую форму и образующиеся в растворимых в воде породах

Среди карстовых воронок выделяют три основных генетических типа:

1. Воронки выщелачивания или коррозионные, образованные при выносе выщелоченной на поверхность породы через подземные каналы в растворенном состоянии. Они имеют конусообразную форму, бывают симметричными и ассимметричными, симметричность воронок выщелачивания зависит от наклона поверхности и от залегаюших горных пород.

2. Провальные воронки, или гравитационные - это тип карстовых воронок, образующийся при обвале свода подземной полости, возникающей за счет выщелачивания пород на глубине и при выносе веществ в растворенном состоянии. Воронки формируются в зоне горизонтальной циркуляции, в случае провала кровли подземных карстовых пустот.

3. Воронки просасывания (коррозионно-суффозионные) - это тип карстовых воронок образующиеся при вымывании и проседании рыхлых покровных отложений в колодцы и полости карстующегося цоколя, при выносе частиц в подземные каналы.

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 - Обширные продолговатые замкнутые впадины карстовых областей, обладающие ровным дном и крутыми иногда совершенно отвесными стенками.

Полье возникает в результате развития и соединения карстовых котловин, образовавшихся из слившихся воронок.

Форма в плане различна от сильно вытянутой в длину до овальной и круглой, а у больших не правильной лопастной, произошедшей от слияния нескольких меньших польев. Обычно длина польев больше ширины, самое малое в 2 - 3 раза, а иногда и в 10 - 20 и даже 30 раз. Площадь изменяется от 2 - 3 до 400 км 2 .

Образование польев проходит несколькими путями. Небольшие провальные полья - это результат обрушения сводов тоннелей подземных карстовых рек. Коррозионные, возникают при слияния карстовых котловин и воронок. Тектонические полья встречаются на опущенных по разломам участках. Также встречаются суффозионные полья, образованные в результате выноса в поноры некарстующихся пород, залегающих среди карстующихся.

Останцовый карст представлен, как зрелая стадия расчленения приподнятых известняковых массивов. Крутизна склонов останцов связана с вертикальной трещиноватостью известняков и ослабленностью склонового стока из-за их водопроницаемости. Огромное значение уделяется обваливанию известняков по трещинам связанному с подтачиванием останцов водами, заливающими равнины по их основанию, также на этот процесс влияю грунтовые воды, залегающие у базисной поверхности. В основании останцов из-за этого возникают развивающиеся в горизонтальном направлении коррозионные ниши. Подтачивание останцов боковой коррозией поверхностных вод способствует накоплению на базисной поверхности водоупорных осадочных глин. Распределению реликтового останцового карста способствует смещение экватора в ходе развития Земли.

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.

КУРСОВАЯ РАБОТА

Карст и карстовые отложения

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.

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

2.1 Химический состав горных пород

2.2 Структура горных пород

2.3 Трещиноватость горных пород

2.4 Тектонические структуры и мощность карстующихся пород

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

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.

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

Описать полезные ископаемые карстовой фациальной области

Глава 1.Общие сведения

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Формы карста

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

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

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.

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.

Естественные мосты и арки чаще всего возникают при обрушении потолка пещерных тоннелей, а иногда и ниш.