Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные.
Для развития карстового процесса необходимы следующие условия:
а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам;
б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность;
в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод.
Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами - неглубокие (20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты, провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры (приложение №14).
Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путем растворения карста, растворения и механического выноса (карст и суффозия), эрозии и смешанного генезиса.
По морфологии выделяются формы:
А - поверхностный карст - карры, поноры, воронки, котловины, полья; долины сухие, слепые, мешкообразные.
Б - подземный карст - вертикальные каналы и колоколообразные пещеры (расширенные каналы), начинающиеся от понор (эпикарст), горизонтальные каналы - галереи, отводящие воду на поверхность (мезокарст), глубинные, сифонные каналы, расположенные в зоне полного насыщения (ниже базиса эрозии), вода движется под напором (гипокарст), места выхода подземных каналов на поверхность - пещеры и воклюзы.
Система форм подземного (эпи- и мезо) карста выходит на поверхность и карстовые воды изливаются в реки, водоемы, уровень которых является для них базисом эрозии, или уровнем эволюции (предельный уровень карста).
Подземные формы гипокарста развиваются ниже базиса эрозии, до уровня базиса карста - уровня, который т. о. является основным базисом для всех форм карста. Если местность поднимается или опускается - базис эрозии - горизонтальные и сифонные каналы отмирают, устье их в виде грота с водой высыхает, превращаясь в пещеру, а на уровне нового базиса эрозии начинает формироваться новая система горизонтальных галерей. Так возникает этажный карст, определяющийся постепенным врезом основных дренажных систем, причем каждое стационарное положение фиксируется в глубине массива - горизонтальными каналами, а на поверхности - с ними связанными речными террасами. При отрицательных тектонических движениях карстовые полости опускаются (до глубины нескольких сот и даже 1000 м), заполняясь водой и осадками и превращаясь в погребенный карст. Положительные формы рельефа карста являются останцами, разделяющими отрицательные формы (мозоры, хумы). Наиболее характерны они для тропического карста ("башенный" карст), где мощные известняки с вертикальной трещиноватостью растворяются в условиях влажного теплого климата. Ф. П. Саваренский под карстом понимал явления, связанные с деятельностью подземных вод, выражающиеся в выщелачивании горных пород (известняков, доломитов, гипса) и образовании пустот (каналов, пещер в породе), сопровождающихся часто провалами и оседаниями кровли и образованием воронок озер и других впадин на земной поверхности.
И. В. Попов под карстом понимал "совокупность геологических процессов и созданных ими явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных химическим растворением горных пород и выраженных в образовании в земной коре пустот, в разрушении и изменении структуры и состояния пород, в создании особого характерного рельефа местности и режима гидрографической сети". Важнейшей задачей исследований в карстовых районах является изучение условий формирования карста, его современного состояния и скорости дальнейшего развития с целью выявления участков, на которых процессы карста не вызывают и не будут вызывать существенных затруднений при строительстве или представлять опасность для сооружения во время его эксплуатации. Необходимо также выяснить возможность применения противокарстовых мероприятий и определить их характер для построенных или проектируемых сооружений. Термин "карст" в применении к самим пустотам, возникшим путем растворения пород подземными водами, в настоящее время можно считать вышедшим из употребления, он заменен терминами: "карстовые формы", "карстовые пустоты", "пещеры" и т. д.
Типовая классификация карста (по А. Е. Голову и др.)
| Группа карста | Тип карста | Подтип карста |
| I. В труднорастворимыхпородах | 1. Карбонатный | а) Известняковыйб) Доломитовыйв) Меловой |
| II. В легкорастворимых породах | 2. Сульфатный (гипсовый)3. Сульфатно-карбонатный4. Соляной (выщелачивание соли) | г) В кластических породах с карбонатным цементом |
Признается неправильным также применение термина "карст" к явлениям и процессам, которые не являются результатом растворения пород и выноса из них вещества в растворенном виде. Неправильными следует считать и имеющие некоторое распространение термины: "глиняный карст", "лёссовый карст", "термокарст" и др., относящиеся к явлениям, лишь внешне сходным с карстом. Первые два термина относятся к явлениям, вызванным суффозией, механическим выносом вещества из породы (хотя растворение вещества и имеет некоторое значение). Термокарст является результатом таяния ледяных включений (смена фаз воды) в рыхлых горных породах под влиянием теплового воздействия.
Типизация особенностей залегания пород и проявлений карста.
A. По отношению к земной поверхности.
1. Открытый карст: карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности.
2. Скрытый карст: а) карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водонепроницаемых пород; б) карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водопроницаемых пород.
Б. По отношению к уровню подземных вод. Карстующиеся породы залегают в зоне аэрации.
Карстующиеся породы залегают в зоне постоянного водонасыщения.
3. Карстующиеся породы залегают в зонах аэрации и постоянного водонасыщения.
Главнейшие гидрологические и гидрогеологические проявления карста
1. Исчезающие ручьи и реки.
2. Участки с частичной потерей воды в реках.
3. Локальные продольные депрессии.
4. Крупные карстовые источники.
5. Очаги разгрузки карстовых вод в руслах рек и озер.
6. Субмаринные источники.
7. Карстовые озера: а) поверхностного питания;
б) подземного питания;
в) смешанного питания.
8. Подземные реки.
9. Подземные озера.
2.2 Карстующиеся породы
Карстующиеся породы – это слагающие верхнюю часть земной коры породы, которые в той или иной степени могут растворяться в воде (подвергаются выщелачиванию). Основные карстующиеся породы:
Известняк - углекислый кальций CaСO3
Доломит - смесь известняка с углекислым магнием CaCO3*MgCO3
Гипс - сернокислый кальций CaSO4
Каменная соль NaCl
Лед H2O
Есть еще различные подвиды карстующихся пород, которые упоминаются в литературе (и встречаются на практике):
· мергелистые известняки (включают алюмо-силикатные отложения, глиноземы)
· конгломераты (смеси карстующихся и некарстующихся пород) и пр.
Наиболее распространённой карстующейся породой являются известняки. Они бывают различного возраста: кембрий, пермь, юра, мел.
Суффозией (suffosio - подкапывание) называют процесс вымывания мелких частиц из горных пород фильтрующейся водой, сопровождающийся оседанием вышележащих пород, образованием воронок, провалами.
Термин введен А. П. Павловым, понимавшим под суффозией явление оседания поверхности земли, связанное с выщелачиванием выносом растворимых частей горной породы. В настоящее время суффозией называют сам процесс выноса частиц породы, а не его последствия, основное значение придается механическому выносу, а не растворению.
Различают механическую и химическую суффозию. Механическая суффозия происходит за счет выноса частиц породы фильтрующейся водой, при химической суффозии в виде раствора выносится растворимая часть породы.
Для переотложения вынесенных частиц необходимо: а) при механической суффозии - изменение скорости движения воды или фильтрация ее через породу с иной пористостью; б) при химической суффозии - изменение гидрохимических условий, например для отложения карбонатов достаточно уменьшения содержания СО2 в воде.
Встречается смешанный химико-механический тип суффозии. Например, в разнозернистом песчанике может растворяться цементирующее вещество и механически могут выноситься мелкие частицы породы.
Химическая суффозия может протекать в течение длительного (геологического) времени. Так, например, выщелачивание железистых кварцитов приводит к выносу кремнезема и формированию залежей богатых железных руд.
Независимо от типа, суффозия может происходить как в глубине массива пород, так и вблизи поверхности. Выделяются особые виды суффозии - подземная и контактная.
Подземная суффозия - перенос мелких частиц породы движущейся водой из одних пластов в другие или внутри пласта. Следствием ее являются вторичные изменения и перераспределение гранулометрического состава пород, образование "промытых" путей движения подземных вод, в пределах которых коэффициенты фильтрации значительно выше, чем в породах, не затронутых подземной суффозией.