Карстовые процессы

Реферат по геоморфологии на тему: ”Карстовые процессы” Содержание: Введение…. .3 Глава 1: Формы рельефа… 5 Глава 2: Географическое распространение процесса 9 Заключение… 12 Приложение….…13 Список используемой литературы….17 Введение: Карст (от нем. Karst, по названию известнякового плато Крас в Словении) – совокупность специфических форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии, свойственной некоторым областям, сложенным растворимыми горными пародами, такими, как каменная соль, гипс, известняк, доломит и др. 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.

Главное условие растворимости известняка — достаточное количество растворен-ного С02 в воде. Тогда вода становится химически агрессивной и энергично воздействует на карбонатные породы. Источниками С02, 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 гумино- вая, серная, но в целом, по-видимому, главную роль в карстовых процессах играет С02. Объясняется это тем, что карбонаты Са и Mg, довольно трудно растворимые в воде, образуют с углекислотой легкорастворимые бикарбонаты Са (НС03J) и Mg (HC03J). 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 карстообразова-нию; 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 С02, гуминовыми кислотами, азотной кислотой и др.); 5) трещиноватость карстующихся пород — при наличии трещино- ватости 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. Гидрогеологические условия, имеют важнейшее значение для развития карстового процесса.

В каждой карстовой области можно выделить три этажа, или зоны, различающиеся по гидрогеологическому режиму.

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.

Положение зон карстующихся массивов 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. 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). Наиболее распространенные поверхностные формы рельефа карстовых областей. Глава1: Формы рельефа.Рельеф карстовый – 1. Рельеф, характеризующийся широким развитием замкнутых отрицательных поверхностных и различных подземных карстовых форм. 2. Совокупность карстовых форм различного порядка.

В зависимости от того, выходит ли карстующиеся пароды породы на земную поверхность, или они перекрыты сверху карстующимися отложениями, различают голый и открытый (покрытый) карст. Голый карст чаще всего свойствен горным территориям, где более интенсивно идут процессы денудации, закрытый – равнинам.Наибольшее разнообразие форм рельефа и наибольшая активность карстовых процессов обычно свойственна голому карсту.

Дождевые или талые воды, стекая по поверхности известняка, разъедают стенки трещин. В результате образуется макрорельеф карров или шраттов – система гребней и разделяющих их рытвин или борозд.Борозды и гребни располагаются примерно параллельно друг друга, если чётко выражено падение слоёв и трещиноватость парод совпадает с направлением падения.при более сложной системе трещиноватости кары располагаются совершенно неправильно, пересекаются, разветвляются и вновь сливаются.

Глубина борозд может достигать 2 м. Покрытые каррами пространства называют карровыми полями.По мере расширения трещин гребни становятся уже, надламываются и распадаются на отдельные обломки.Такие старые карровые поля нередко представляют собой хаотические нагромождения крупных и мелких обломков известняка с кое-где сохранившимися и выступающими над этими нагромождениями карровыми гребнями. Карры могут образоваться и в прибрежной полосе при воздействии морского прибоя на карстующиеся породы.

При растворении звестняков всегда остается нерастворимая часть, представленная глинистым материалом часто красного или кирпичного цвета.Этот элювиальный материал, накапливаясь на поверхности пород, образует своеобразную кору выветривания, характерную для карстовых областей, — так называемую терра- росса (красная земля). При значительном накоплении в трещинах глинистый материал терра-росса может полностью закупорить их, и тогда процесс каррообразования прекращается.

При интенсивной вертикальной циркуляции воды процесс растворения карстующихся парод приводит к образования понор – каналов поглощающих поверхностные воды и отводящих их в глубину закарстованного массива. Величина и форма понор разнообразны, и завися то степени их разработанности.На поверхности поноры выражены зияющими трещинами или отверстиями, в глубине ими начинается сложная система каналов вертикальной циркуляции воды. Расширение устий понор в процессе дальнейшего растворения приводит к образованию карстовых воронок различных размеров и форм в зависимости от возраста, типа карстующих парод и их залегания: от щеле- и колодцеобразных до блюдцеобразных.

В закрытом карсте воронки образуются не только за счёт растворения, но и в результате механического выноса – суффозии – в поноры залегающих с поверхности нерастворимых пород. Такие воронки называются карстово-суффозионными или воронками просасывания.Карстовые блюдца, воронки и неглубокое колодцы в западноевропейской литературе носят название долины.

Карстовые формы рельефа могут быть беспорядочно разбросаны по поверхности карстового массива или сосредоточены вдоль определённых линий обусловлен-ных направлением подземного стока или залеганием карстующихся пород.Эти формы не являются “застывшими “. Они могут переходить одна в другую. Так карстовое блюдце в результате углубления, а карстовый колодец в результате выполаживания склонов могут превратиться в карстовую воронку.

Если стенки понора продолжают растворяться, то канал становится достаточно большим и превращается в естественный колодец или естественную шахту.Карстовые шахты и колодцы нередко достигают очень большой глубины (нескольких десятков или сотен метров). Одна из таких шахт-"пропастей" в Пиренеях (Пьер- Сен-Мартен) достигает глубины 1332 м, а пропасть Снежная на Кавказе — 1370 м. Общее направление шахт-пропастей близко к вертикальному, но отдельные их участки могут быть почти горизонтальными или наклонными.

Шахты часто закладываются на пересечении нескольких систем трещиноватости. При дальнейшем растворении стенок шахты могут превратиться в достаточно широкие подземные ходы и пещеры. Пещеры карстовых областей. Пещерами называют разнообразные подземные полости, образующиеся в карстовых областях, и имеющие одон или несколько выходов на поверхность.Заложение пещер и их топография предопределяются расположением систем трещин, пронизывающих карстующуюся пароду, и гидрогеологическими особенностями карстовых областей.

Образование пещер связано с растворяющей деятельностью воды, проникающей в трещины. Расширяя трещины, вода создаёт в толще породы сложную систему каналов. В зоне горизонтальной циркуляции, где вода производит больший 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 трещи и частичной закупорке старых каналов принесённым с поверхности обломочным материалом или вследствие обрушения сводов река может проложить себе новый подземный путь стока, а прежни 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 её. Такие пещеры называются слепыми.Возможны пещеры и с выходами с двух сторон.

Это проходные пещеры. Во многих пещерах на днищах, стенках или сводах образуются натёчные формы. С потолка пещеры свешиваются в виде сосулек узкие и длинные сталактиты, состоящие из кальцита и в разрезе имеющие обычно концентрическое строение. Со дна пещеры на встречу сталактитам поднимается более массивные и короткие формы, называемые сталагмитами. Не редко сталактиты и сталагмиты срастаются и образуют натёчные колонны.Близко расположенные сталактиты, сливаясь, образуют натёчные занавеси.

Стены пещеры так же могут быть покрыты натёками из кальцита. В глубоко расположенных пещерах натёчные формы часто не возникают, так как вода теряет растворённый в ней бикарбонат кальция ещё ранее в более высоких пещерах. Наличие подземных рек и озёр так же препятствует возникновению натёчных образований, так как при этом возможны большие периодические подъёмы уровня воды, при которых вся пещера оказывается заполнена водой.Бывает так, что в некоторых пещерах накапливается лёд. Такие пещеры так и называются ледяными или холодными.

Ледяные пещеры известны в Крыму, В Дагестане. Наиболее значительная среди них – знаменитая Кунгурская пещера на Урале. Гипсометрия многих пещер, по которым протекают реки, находится в тесной связи с высотным положением днища 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 несколько сотен и даже 1000 м) заполняются водой и осадками и превращаются погребенный карст Реки и долины карстовых областей.Среди немногочисленных поверхностных водотоков карстовых областей по гидрологическому режиму и морфологии речных долин Щукин выделяет 5 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 снеготаяния, 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 карстующиеся породы, но не иссякают совершенно.

Долины таких рек часто представляют узкие, глубокие, крутостенные каньоны. Крутизна стенок долин поддерживается как за счет подмыва и коррозии основания 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 имеются и различия.

Часто склоны долин рек ( по направлению к истоку ) заворачивают навстречу друг другу и смыкаются в виде стены, в основании которой из грота и выходит река. Такие долины с замкнутым верхним концом называют мешкообразным ( долина реки Биюк-Карасу в Крыму ). Встречаются долины, которые не имеют устья, т.е. они не открываются в другую долину или какой-то водоем, а оканчиваются тупиком. Такие долины принято называть 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 углубилась в подстилающие водоупорные пароды.

Они характеризуются не только постоянными но всё увеличивающимся водотокам за счёт питания многочисленными ключами, выходящие по линии контакта известняков с водоупорными пародами.

Различие в строении склонов долин этого типа находит отражении в морфологии поперечных профилей: верхние части склонов долин, сложенные известняками или доломитами, крутые, нижние обычно более пологие. На склонах долин могут быть развиты оползни и блоки оседания. 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 виды мощных воклюзных источников. У всех карстовых рек наблюдается тенденция перемещать действующие поноры вверх по течению, в результате чего в нижнем конце слепой долины может образоваться “мёртвый” (сухой) участок. Глава 2: Географическое распространение процесса. Зонально-климатические распределение карста.Основные особенности тропического карста.Карстовый процесс, прежде всего денудационный процесс, поэтому он протекает по-разному в разных климатических зонах.

Наиболее типичен для областей со среднеземноморским субтропическим климатом голый карст. Ливневый характер атмосферных осадков и наличие засушливого сезона способствуют интенсивному воздействию дождевых вод на поверхность известняковых парод, сравнительно медленному накоплению элювия.В странах с умеренным климатом карстовые процессы также развиваются довольно интенсивно, но карстующиеся пароды почти всегда прикрыты слоем наносов и хорошо развитым почвенно-растительным покровом. Поэтому карстовые образования типа долин и провалов не имеют столь резкой выраженности, как в средиземноморских странах.

Это области преимущественно покрытого карста, карстовые образования связанны исключительно с подземным выщелачиванием, а поверхностные формы обусловлены провалами и проседание рыхлого покрова над подземными карстовыми областями (воронки просасывания). До недавнего времени изучение карстовых явлений происходило главным образом, в странах с умеренным и средиземноморским климатом.

Сравнительно недавно начавшееся изучение карстов тропических областей показало, что здесь развитие карста характеризуется рядом особенностей, которые в основе имеют климатическую обусловленность. В тропическом карсте в процессе его развития возникают понижения, разделяю-щие весь карстовый массив на отдельные возвышенности.Понижения углубляются до уровня базальною поверхности, и дальнейшее развитие тропического карста сводится к расширению этой поверхности за счёт сокращения площадей занятых возвышенностями, до их полного уничтожения.

В конечном счете, это приводит к образованию выровненных карстово-денудационных поверхностей. Обычно процесс выравнивания распространяется в определённом направлении, и там, где он начинается раньше, перед карстовой областью формируется равнина, получившая название окраинной равниной карста.В приморских областях абсолютная высота окраинных равнин может определят-ся уровнем моря, в других уровнем некарстующихся парод, лежащих под известняками, в третьих уровнем грунтовых вод. Обычно такая равнина подвержена периодическому затоплению.

Именно действию этих вод и обязан своими особенностями тропический карст. По морфологии положительных элементов рельефа тропический карст подразделяют на куполовидный, башенный, конический и котловинный.Как указывает И.С. Щукин, эти типы генетически взаимосвязаны и скорее всего, представляют собой лишь разные стадии в формировании карстового ландшафта, или же обусловлены некоторыми местными геологическими условиями.

Куполовидный карст характеризуется скоплением куполообразных возвышен-ностей, 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 последователь-ные стадии постепенного превращения расширений в более крупные впадины, вплоть до польев. Не вызывает сомнений, что "переулки" представляют собой разработанные выщелачивающей деятельностью воды тектонические трещины.Куполовидный карст нередко бывает представлен в центральной части карстового массива, а по периферии развиты другие формы, например конический или башенный карст.

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 характерны крутостенные, изолированные друг от друга возвышенности, напоминающие башни или столбы, относительная высота которых может достигать 300 м и более.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 вследствие развития достаточно мощного покрова элювия типа терра-росса на дне понижений. Вода агрессивно воздействует на подножия склонов башен.Обычно башни пронизаны пещерами и естественными шахтами, их вершинные поверхности изъедены каррами и карстовым 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 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 пронизы-вающих массивы.

Конический карст отличается от башенного морфологией возвышенностей, которые имеют вид более или менее правильных конусов, т.е. 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, а подножия возвышенностей уже не подвергаются воздействию застаивающихся дождевых вод. Склоны их выполаживаются за счет склоновых процессов. Котловинный карст 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.Следует заметить, что для тропического карста развитие обычных для карстовых областей форм рельефа (типа воронок колодцев, польев и др.) не менее характерно, чем положительных форм. Иссле-дователи отмечают чрезвычайно интенсивный ход карсто-образования 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 С02 происходит быстрее и поэтому в условиях теплого климата вода должна быть менее агрессивной, чем в умеренной и холодной зонах.

Однако пышная растительность тропических стран — мощный источник поступления диоксида углерода 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.

Типовая классификация карста по литологическому составу закарстованных пород (по А. Е. Голову и др.) Признается неправильным также применение термина «карст» к явлениям и процессам, которые не являются результатом растворения пород и выноса из них вещества в растворенном виде, например как «глиняный карст», «лессовый карст», «термокарст» и др относящиеся к явлениям, лишь внешне сходным с карстом.

Заключение 1. Карстовые явления очень широко распространены.По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для их развития. 2. В карстовых формах рельефа преобладают замкнутые отрицательные формы рельефа: - поверхностные: карры, воронки, котловины; и - подземные: колодцы, пещеры. В тропиках часто встречаются положительные карстовые формы рельефа: башни, конусы, купола и т.п. 3. Процессы поднятия и тектонической стабильности в пределах одной и той же карстовой области могут чередоваться.

В результате такого чередования образуется отчетлив выраженная ярусностъ вершинных поверхностей карстовых положительных форм рельефа. 4. Важнейшим условиям, определяющим развитие карста, является климат, т.е. температурный режим, количество и характер выпадающих осадков, наличие вечной мерзлоты, препятствующей проникновению воды в карстующиеся породы; климатом обуславливается также характер растительного покрова, способствующего повышению химической агрессивности воды; Приложение.

Karst-speleological division into districts in the Republic of Bashkortostan Классы карста.А. По составу карстующихся пород: 1 – карбонатный (разреженная штриховка – развитие карста в карстующихся пластах и прослоях среди некарстующихся толщ); 2 – преимущественно сульфатный; 3 – сульфатно-карбонатный.

Б. По степени обнаженности карстующихся пород: 4, 5, 6 – преимущественно покрытый и 7 – закрытый с участками голого вдоль склонов речных долин; 8 – преимущественно перекрытый (в основном сульфатный) с участками закрытого.Границы карстово-спелеологических: 9 – провинций; 10 – областей; 11 – распространения карстопроявлений. Индексы: 12 – карстово-спелеологических провинций (римская цифра) и областей (буква); 13 – геологического возраста карстующихся пород. 14 – площади с отсутствием карстопроявлений (без штриховок) с участками локального их распространения; 15 – локальное развитие карста.

Ледяная Кунгурская пещера на Урале На фото карстовая воронка в известняковой породе. Список используемой литературы: 1. Гвоздецкий Н.А. Проблемы изучения карста и практика.М Мысль, 1972. 2. Карст. – М: Мысль, 1981 – 214 с. 3. Соколов Д.С. Основные условия развития карста. – М.: Госгеолтехиздат.1962. – 322 4. Рычагов Г. И. Общая геоморфология. — М Издат. МГУ, 2006, — 416с В.Н. Малков, Е.И. Гуркало, Л.Б. Монахова, Е.В. Шаврина, В.А. Гуркало, Н.А. Франц. 5. http://bashcave.iip.net/mapes/raion_e.ht m 6. http://www.nordspeleo.ru/cca/kipp/index. htm 7. Гвоздецкий Н.А. “Карст” 8. Щукин И. С Общая геоморфология, 2 изд т. 1—2, М 1960—64 9. Эдельштейн Я. С Основы геоморфологии, 2 изд М. — Л 1947 10. Чикишев А.Г. Карст Русской равнины М Наука, 1978 192с.