РЕКИ И ДОЛИНЫ КАРСТОВЫХ ОБЛАСТЕЙ

Среди немногочисленных поверхностных водотоков карстовых областей по гидрологическому режиму и морфологии речных долин И. С. Щукин выделяет пять типов.

1. Эпизодические речки, долины которых не выходят из зоны
аэрации. Вода в таких неглубоко врезанных долинах появляется
только во время сильных ливней или бурного весеннего снеготая­
ния, когда имеющиеся в русле поноры не успевают отводить всю
поступающую воду вглубь.

2. Постоянно текущие реки, днища долин которых лежат выше
уровня грунтовых вод карстового массива. Это обычно достаточно
многоводные реки, начинающиеся за пределами карстовой области,
которые хотя и теряют воду при прохождении через карстующие-
ся породы, но не иссякают совершенно. Долины таких рек часто
представляют узкие, глубокие, крутостенные каньоны. Крутизна
стенок долин поддерживается как за счет подмыва и коррозии ос­
нования склонов, так и слабого развития делювиальных процессов
на склонах. Обусловлено это быстрым переводом поверхностного
стока на окружающих долину пространствах в подземный.

3. Постоянно текущие реки, долины которых врезаны до уровня
грунтовых вод, которыми они в основном и питаются. Морфология
долин этих рек сходна с долинами рек предыдущего типа, но име­
ются и различия. Часто склоны долин рек (по направлению к ис­
току) заворачивают навстречу друг другу и смыкаются в виде
стены, в основании которой из грота и выходит река. Такие долины
с замкнутым верхним концом называют мешкообразными (долина
реки Биюк-Карасу в Крыму). Встречаются долины, которые не име­
ют устья, т. е. они не открываются в другую долину или в какой-
то водоем, а оканчиваются тупиком. Такие долины принято назы­
вать слепыми. От слепых следует отличать полуслепые, которые
тоже замкнуты на нижнем конце, но уступ, в который «упирается»
водоток, низкий, и во время половодья вода переливается через

него. Нижняя часть долин таких рек представляет собой не­глубоко врезанную ложбину, сухую в течение большей части года.

4. Реки, которые прорезали не только всю толщу карстующейся
породы, но и углубились в подстилающие водоупорные породы.
Они характеризуются не только постоянным, но все увеличиваю­
щимся водотоком за счет питания многочисленными ключами, вы­
ходящими по линии контакта известняков с водоупорными поро­
дами. Различие в строении склонов долин этого типа находит от­
ражение в морфологии их поперечных профилей: верхние части
склонов долин, сложенные известняками или доломитами, крутые,
нижние обычно более пологие (см. рис. 72). На склонах долин мо­
гут быть развиты оползни и блоки отседания.

5. Подземные, или пещерные, реки, протекающие по системе
подземных галерей. Они зарождаются или в пределах карстового
массива, или начинаются за его пределами. Иногда подземные реки
выходят на поверхность из гротов в виде мощных воклюзных источ­
ников.

У всех карстовых рек наблюдается тенденция перемещать дей­ствующие поноры вверх по течению, в результате чего в нижнем конце слепой долины может образоваться «мертвый» (сухой) участок.

ПЕЩЕРЫ КАРСТОВЫХ ОБЛАСТЕЙ

Пещерами называют разнообразные подземные полости, обра­зующиеся в карстовых областях, и имеющие один или несколько выходов на поверхность. Заложение пещер и их топография пред­определяются расположением систем трещин, пронизывающих карстующуюся породу, и гидрогеологическими особенностями кар­стовых областей.

Образование пещер связано с растворяющей деятельностью во­ды, проникающей в трещины. Расширяя трещины, вода создает в толще породы сложную систему каналов. В зоне горизонтальной циркуляции, где вода производит наибольший растворяющий эф­фект, образуется магистральный канал, который постепенно рас­ширяется за счет соседних небольших трещин и стягивает воды из смежных каналов. Так постепенно формируется подводная река. Но при расширении новых трещин и частичной закупорке старых каналов принесенным с поверхности обломочным материалом или вследствие обрушения сводов река может проложить себе новый подземный путь стока, а прежние галереи становятся сухими.

Пещера может иметь лишь одно входное отверстие. На проти­воположном конце она будет заканчиваться либо системой очень узких ходов и трещин, либо обвальными или натечными образова­ниями, закупоривающими ее. Такие пещеры называют слепыми. Возможны пещеры с выходами с двух сторон. Это проходные пе­щеры.

Во многих пещерах на днищах, стенках или сводах образуются натечные формы. С потолка пещеры свешиваются в виде сосулек узкие и длинные сталактиты, состоящие из кальцита и в разрезе обычно имеющие концентрическое строение. Со дна пещеры на­встречу сталактитам поднимаются более массивные и короткие формы, называемые сталагмитами.

Нередко сталактиты и сталагмиты срастаются и образуют на­течные колонны. Близко расположенные сталактиты, сливаясь, создают натечные занавеси. Стены пещер бывают также покрыты натеками из кальцита.

Натечные формы образуются не в каждой пещере. В глубоко расположенных пещерах натечные формы часто не возникают, так как вода теряет растворенный в ней бикарбонат кальция еще ра­нее, в более высоких пещерных горизонтах. Наличие подземных рек и озер также нередко препятствует возникновению натечных образований, так как при этом возможны большие периодические подъемы уровня воды, при которых вся пещера оказывается за­полненной водой.

Интересно, что в некоторых пещерах накапливается лед. Такие пещеры так и называют ледяными или холодными. Ледяные пеще­ры известны в Крыму, в Дагестане. Наиболее значительная среди них — знаменитая Кунгурская пещера на Урале. Для накопления льда и снега необходимы, во-первых, соответствующие климатиче­ские условия (в тропиках ледяных пещер не бывает), а во-вторых, благоприятная конфигурация пещеры. Если, например, вход в пе­щеру идет не по горизонтали, а сверху вниз, то возникают благо­приятные условия для накопления в пещере холодного воздуха, а вместе с тем снега и льда.

Гипсометрия многих пещер, по которым протекают реки, нахо­дится в тесной связи с высотным положением днищ долин, дрени­рующих карстовый массив. В случае углубления долин (например, при тектоническом поднятии местности), устья пещерных рек высы­хают, превращаются в сухие пещеры, а на уровне нового базиса эрозии начинает формироваться новая система горизонтальных галерей. Так возникает этажный карст. При отрицательных текто­нических движениях карстовые полости опускаются (иногда до глубины нескольких сот и даже 1000 м), заполняются водой и осад­ками и превращаются в погребенный карст.

ЗОНАЛЬНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ТИПЫ КАРСТА. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТРОПИЧЕСКОГО КАРСТА

Карстовый процесс — прежде всего денудационный процесс, поэтому он протекает по-разному в разных климатических зонах. Ьольшая часть ^приведенного выше материала относится к голому карсту, который наиболее типичен для областей со средиземно­морским субтропическим климатом. Карстовым процессам наряду с благоприятнымгеологическим строением здесь способствует

климат. Ливневый характер атмосферных осадков и наличие за­сушливого сезона способствуют интенсивному воздействию дожде* вых 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-рас-тительным 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 (воронки просасывания).

До недавнего времени изучение карстовых явлений происходи­ло, главным образом, в странах с умеренным и средиземноморским климатом. Сравнительно недавно начавшееся изучение карста тро­пических областей показало, что здесь развитие карста характери­зуется рядом особенностей, которые в основе имеют климатическую обусловленность.

Большинство исследователей основное внимание уделяют поло­жительным формам рельефа, образующимся в ходе карстовых про-. цессов в условиях тропического гумидного климата. Как отметил И. С. Щукин, «если сопоставить зрело развитый типичный карст тропиков с таковым же умеренных широт, то они будут представ­лять морфологически как бы негативные оттиски друг друга». Если для карста умеренных областей характерен ландшафт более или менее одновысотных плато, усеянных многочисленными отри­цательными формами рельефа, то для тропического карста харак­терно развитие положительных форм рельефа в виде башен или конусов, воздымающихся над некоторым средним уровнем — ба-зальной поверхностью.

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-денуда-ционных поверхностей. Обычно процесс выравнивания распростра­няется в определенном направлении, и там, где он начался раньше, перед карстовой областью формируется равнина, получившая наименование окраинной равнины карста.

Абсолютная высота окраинных равнин различна. В приморских областях она может определяться уровнем моря, в других — уров­нем некарстующихся пород, лежащих под известняками, в треть­их— уровнем грунтовых вод. Обычно такая равнина подвержена периодическому затоплению, причем застаивание атмосферных вод способствует накоплению терра-росса. Как будет показано

ниже, именно действию этих вод и обязан тропический карст свои* ми особенностями.

Крутой уступ карстовой области, обращенный к окраинной рав* нине карста, свидетельствует о том, что при затоплении равнинь* во время тропических ливней основание уступа подвергается ин­тенсивной коррозии, отступает, а равнина как бы наступает на карстовую область, постепенно все больше и больше сокращает площадь, занятую положительными формами карстового рельефа.

Формирование окраинной равнины происходит обычно на уров­не основных речных долин, дренирующих карстовую область. По­скольку окраинная равнина карста и вырабатываемая как ее про­должение поверхность карстово-денудационного выравнивания привязаны к уровням днищ долин, становится ясным, что образо­вание и той и другой поверхностей возможно лишь при условии' тектонического покоя территории. Поднятие территории неизбеж­но вызовет врезание речных потоков, и процесс выработки карсто­вой равнины будет прерван.

Из сказанного следует, что 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. Нередко, особенно во внутренней части массива,, купола отделены друг от друга узкими крутостенными ущельями — «карстовыми переулками», которые иногда даже пересекаются.. На местах пересечения образуются расширения, причем можно> наблюдать последовательные стадии постепенного превращения расширений в более крупные впадины, вплоть до польев. Не вызы­вает сомнений, что «переулки» представляют собой разработанные выщелачивающей деятельностью воды тектонические трещины. Интересно, что куполовидный карст нередко бывает представлен' в центральной части карстового массива, а по периферии развиты другие формы — конический и т. д. Это, очевидно, свидетельствует о том, что 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 (рис. 75). Возвышенности-башни расположены на значительном

расстоянии друг от друга (в отличие от куполовидного карста) и отделены плоскими понижениями, являющимися как бы ответвле­нием окраинной равнины. Во время ливней понижения затопляются водой, которая некоторое время застаивается здесь вследствие раз­вития достаточно мощного покрова элювия типа терра-росса на дне понижений. В результате вода агрессивно воздействует на подножья склонов башен. Обычно башни пронизаны пещерами и естественными шахтами, их вершинные поверхности изъедены

 

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 выпола-живаются за счет склоновых процессов.

Процессы поднятия и тектонической стабильности могут в пре­делах одной и той же карстовой области чередоваться. В результа­те такого чередования образуется отчетливо выраженная ярусность. вершинных поверхностей карстовых положительных форм.

жаррами 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. Развитие карстово-денудационной поверхности вы­равнивания здесь идет исключительно в ширину за счет съедания склонов возвышенностей и их полного уничтожения. Уничтожению башен способствует и подземный карст — дальнейшее развитие си­стемы ходов и пещер, пронизывающих массивы.

Конический карст отличается от башенного морфологией возвы­шенностей, которые имеют вид более или менее правильных кону­сов, т. е. склоны их уже значительно выположены (рис. 76). Есть

Необходимо упомянуть также о котловинном карсте, который в наиболее полном виде представлен на Ямайке. Он отличаете» 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.

Следует заметить, что для тропического карста развитие обыч­ных для карстовых областей форм рельефа типа воронок, колод­цев, польев и т. д. не менее характерно, чем положительных форм.

В целом все исследователи отмечают чрезвычайно интенсивный ход карстообразования в тропиках (по сравнению с районами уме­ренных широт и средиземноморского климата). Это явление как. будто бы противоречит тому факту, что при высоких температурах насыщение воды углекислым кальцием происходит быстрее и по­этому в условиях теплого климата вода должна быть менее аг­рессивна, чем в умеренной и холодной зонах. Однако пышная рас-

тительность тропических стран является мощнейшим источником поступления углекислого газа в воду, и этот источник с избытком компенсирует неблагоприятные в термическом отношении условия растворимости известняков в тропических странах. Кроме того, и органические, и азотнокислые соединения также усиливают хи­мическую агрессивность воды в тропических странах. За счет этих факторов, а также большого количества осадков интенсивность карстовых процессов и их эффективность в гумидных тропиках, по-видимому, в несколько раз выше, чем в умеренной зоне. Только 'благодаря этим обстоятельствам карстовые процессы в тропиках приводят к выработке выровненных поверхностей карстовой дену­дации, которые в умеренных и средиземноморских странах форми­руются только в исключительных случаях.