Карст: развитие, особенности и распространение

Гидрология

Особенности, характерные для хорошо развитой карстовой местности

Карстовый источник в горах Юра , рядом Ouhans в восточной части Франции , в истоке реки Loue

При ведении сельского хозяйства в карстовых районах необходимо учитывать недостаток поверхностных вод. Почвы могут быть достаточно плодородными, и количество осадков может быть достаточным, но дождевая вода быстро проходит через щели в землю, иногда оставляя поверхность почвы иссохшей между дождями.

Карстовый Fenster (карстовая окно) происходит , когда подземный поток выходит на поверхность между слоями породы, некоторого расстояния, а затем исчезает обратно вниз, часто в водосточный колодец. Реки в карстовых областях могут несколько раз исчезать под землей и снова возникать в разных местах, обычно под другим названием (например, Любляница , река с семью названиями). Примером этого является река Попо Аги в округе Фремонт, штат Вайоминг . На сайте просто под названием «Раковина» в Раковинах Canyon State Park , река впадает в пещеру в пласте , известный как Мадисон Известняк , а затем снова поднимается на 800 м ( +1 / +2  мили) вниз по каньону в безмятежной бассейне. Turlough представляет собой уникальный тип сезонного озера находится в ирландских карстовых районах , которые формируются в рамках ежегодной наворачиваются-вверх воды из системы подземных вод.

Подача воды из колодцев в карстовой топографии может быть небезопасной, поскольку вода могла беспрепятственно течь из воронки на пастбище для крупного рогатого скота через пещеру и в колодец, минуя обычную фильтрацию, которая происходит в . Карстовые образования имеют кавернозный характер и поэтому обладают высокой проницаемостью, что снижает возможность фильтрации загрязняющих веществ. Подземные воды в карстовых областях так же легко загрязняются, как и поверхностные водотоки. Воронки часто использовались как свалки на фермах или в общественных местах . Перегруженные или неисправные септики в карстовых ландшафтах могут сбрасывать неочищенные сточные воды непосредственно в подземные каналы.

Карстовый рельеф также представляет трудности для жителей. Воронки могут развиваться постепенно по мере увеличения отверстий на поверхности, но прогрессирующая эрозия часто остается незамеченной, пока крыша пещеры внезапно не рухнет. Такие события охватили дома, скот, автомобили и сельскохозяйственную технику. В США в 2014 году внезапное обрушение такой пещеры-провала поглотило часть коллекции Национального музея корветов в Боулинг-Грин, штат Кентукки .

Карстовые ландшафты

Карстовый ландшафт – скалистая местность с сухой, голой или имеющей скудный растительный покров поверхностью. Рельеф сложный, включающий карры, воронки, пещеры и прочие поверхностные и подземные объекты вымывания.

Карры

Карстовые ландшафты встречаются на всей планете, одни из них хорошо заметны, другие скрыты. Самое крупное по площади образование находится в Австралии – известняковая равнина Наллабор (200 тысяч км2). А самое глубокое формирование – достопримечательность Мексики. Это Пещера ласточек – провал диаметром 60 м и глубиной 370 м. Впадина настолько глубокая, что внутри нее сформирована своя атмосфера, образуются облака.

Борются с карстовым процессом, укрепляя дороги балочными конструкциями, засыпая пустоты песком или глиной, отводя поверхностные воды, перекрывая выход карстовой структуры непроницаемым для воды экраном.

Развитие [ править ]

Долин в Каус де Совтер, Лозер , Франция (non sequitur)

Карст наиболее сильно развит в плотных карбонатных породах , таких как известняк, которые тонкослоистые и сильно трещиноватые . Карст обычно не очень хорошо развит в меле , потому что мел скорее пористый, чем плотный, поэтому поток грунтовых вод не концентрируется вдоль трещин. Карст также наиболее сильно развит там, где уровень грунтовых вод относительно низкий, например, на возвышенностях с укоренившимися долинами и где количество осадков от умеренного до сильного. Это способствует быстрому движению грунтовых вод вниз, что способствует растворению коренных пород, тогда как стоячие грунтовые воды насыщаются карбонатными минералами и перестают растворять коренные породы.

Химия растворения править

Угольная кислота , которая вызывает карстовые особенности формируются в виде дождя проходит через атмосферу Земли собирания углекислого газа (CO ₂ ), который легко растворяется в воде. Как только дождь достигает земли, он может проходить через почву, которая обеспечивает дополнительный CO _2, образующийся при ее дыхании . Часть растворенного углекислого газа вступает в реакцию с водой с образованием слабого раствора угольной кислоты, который растворяет карбонат кальция . Основная последовательность реакций при растворении известняка следующая:

H 2 O	+	CO 2	→	H 2 CO 3
CaCO 3	+	H 2 CO 3	→	Ca 2+	+	2 HCO— 3

Река Ли , Гуйлинь , Китай

В очень редких случаях может сыграть роль окисление. Окисление сыграло важную роль в формировании древней пещеры Лечугилла в американском штате Нью-Мексико и в настоящее время активно в пещерах Фразасси в Италии. Окисление сульфидов, приводящее к образованию серной кислоты, также может быть одним из факторов коррозии при образовании карста. По мере того, как обогащенные кислородом (O ₂ ) поверхностные воды просачиваются в глубокие бескислородные карстовые системы, они приносят кислород, который реагирует с сульфидом, присутствующим в системе ( пирит или сероводород ), с образованием серной кислоты (H ₂ SO₄ ). Затем серная кислота вступает в реакцию с карбонатом кальция, вызывая повышенную эрозию известняковой формации. Эта цепочка реакций такова:

H 2 S	+	2 O 2	→	H 2 SO 4	(окисление сульфида)
H 2 SO 4	+	2 Н 2 О	→	ТАК2- 4	+	2 Н 3 О +	(диссоциация серной кислоты)
CaCO 3	+	2 Н 3 О +	→	Ca 2+	+	H 2 CO 3	+	2 Н 2 О	(растворение карбоната кальция)
Ca 2+	+	SO 4 2-	→	CaSO 4			(образование сульфата кальция)
CaSO 4	+	2 Н 2 О	→	CaSO 4 · 2 H 2 O	(формирование гипса)

Эта цепочка реакций образует гипс .

Разработка

Долин в Каус де Совтер, Лозер , Франция

Карст наиболее сильно развит в плотных карбонатных породах , таких как известняк, которые тонкослоистые и сильно трещиноватые . Карст обычно не очень хорошо развит в меле , потому что мел скорее пористый, чем плотный, поэтому поток грунтовых вод не концентрируется вдоль трещин. Карст также наиболее сильно развит там, где уровень грунтовых вод относительно низкий, например, на возвышенностях с укоренившимися долинами и где количество осадков от умеренного до сильного. Это способствует быстрому движению грунтовых вод вниз, что способствует растворению коренных пород, тогда как стоячие грунтовые воды насыщаются карбонатными минералами и перестают растворять коренные породы.

Химия растворения

Угольная кислота , которая вызывает карстовые особенности формируются в виде дождя проходит через атмосферу Земли собирания углекислого газа (CO ₂ ), который легко растворяется в воде. Как только дождь достигает земли, он может проходить через почву, которая обеспечивает дополнительный CO _2, образующийся при ее дыхании . Часть растворенного углекислого газа вступает в реакцию с водой с образованием слабого раствора угольной кислоты, который растворяет карбонат кальция . Последовательность первичных реакций при растворении известняка следующая:

Река Ли , Гуйлинь , Китай

В очень редких случаях может сыграть роль окисление. Окисление сыграло важную роль в формировании древней пещеры Лечугилла в американском штате Нью-Мексико и в настоящее время активно в пещерах Фразасси в Италии. Окисление сульфидов, приводящее к образованию серной кислоты, также может быть одним из факторов коррозии при образовании карста. Когда поверхностные воды, обогащенные кислородом (O ₂ ), проникают в глубокие бескислородные карстовые системы, они приносят кислород, который реагирует с сульфидом, присутствующим в системе ( пирит или сероводород ), с образованием серной кислоты (H ₂ SO ₄ ). Затем серная кислота вступает в реакцию с карбонатом кальция, вызывая повышенную эрозию известняковой формации. Эта цепочка реакций такова:

Эта цепочка реакций образует гипс .

Виды рельефов

Сочетание элементарных форм, которые обладают сходным происхождением и простираются на определенном пространстве, задает тип рельефа. На значительных территориях нашей планеты возможно объединение нескольких отдельных видов на основании похожего происхождения либо различия. В таких случаях принято говорить о группах типов рельефа. Когда объединение производится по признаку их образования, то говорят о генетических видах элементарных форм. Наиболее общие типы сухопутного рельефа — это равнинный и горный. По высоте первые принято делить на депрессии, возвышенности, низменности, плоскогорья и плато. Среди вторых выделяют высочайшие, высокие, средние и низкие.

Что такое карст

Карст – это немецкое слово, диалектически трансформированное название словенского известнякового плато Крас. Так называют совокупные явления и процессы, обусловленные деятельностью вод, проявляющиеся растворением горных пород и появлением в них пустот. Этим же термином обозначают специфические рельефные формы на местностях, где породы относительно легко растворяются водой. К таким породам относятся гипс, известняк, доломит и прочие минералы.

Красное озеро в Хорватии

В результате растворения пород формируются специфические рельефные формы:

1. Карры – небольшие трещины (глубиной до 2 м) в форме канав и борозд. Отмечаются преимущественно на известняковых породах.
2. Поноры – некрупные, но глубокие отверстия, накапливающие воду.
3. Рвы – расположенные вдоль склоновой бровки образования, связанные с трещинами откоса. Глубина до 30 м, ширина до 50 м, длина до 2 км.
4. Овраги – внешне не отличаются от рвов, но расположены перпендикулярно склону.
5. Каньоны – глубоко погруженные речные долины, нередко имеющие непостоянный сток.
6. Ниши – склоновые углубления, отличающиеся от пещер меньшей протяженностью.
7. Воронки – замкнутые углубления в рельефе, диаметр которых не превышает 100 м. Бывают в форме чаши, конуса, цилиндра.
8. Котловины – замкнутые или частично замкнутые низменности с более или менее ровным дном и крутыми склонами. Форма обычно круглая, овальная или неправильная. Диаметр превышает 100 м, глубина больше 10 м.
9. Положительные формы рельефа – холмы, столбы, гористые участки. Высота до 100 м, диаметр до 500 м.
10. Подземные формы рельефа. К ним относятся:
    • каверны – небольшие (до нескольких сантиметров) округлые полости в земле;
    • колодцы и пропасти – устремленные вертикально вглубь земли каналы с отвесными стенами (диаметр от 1 м, глубина от 10 м);
    • пещеры – сложно соединенные подземные полости разнообразной формы, нередко включающие водоемы и водотоки.

Пещера

Существуют формы, похожие на карст, но им не являющиеся. Это псевдокарст, к которому относятся:

1. Термокарст – пустоты в земле, образованные таянием льда. Явление наблюдается в областях вечной мерзлоты.
2. Глинистый карст – провалы, появляющиеся в покрытых трещинами карбонатных суглинках и глинах.

Термокарст

Западно-Сибирская равнина

Западно-Сибирская равнина на карте России

Площадь территории равнины составляет около 2,6 млн. км². Западной границей являются Уральские горы, на востоке равнина оканчивается Средне-Сибирским плоскогорьем. Карское море омывает северную часть. Южной границей считается Казахский мелкопесочник.

В основании лежит Западно-Сибирская плита, на поверхности залегают осадочные породы. Южная часть выше северной и центральной. Максимальная высота составляет 300 м. Края равнины представлены Кетско-Тымской, Кулундинской, Ишимской и Туринской равнинами. Кроме этого, там находится Нижнеенисейская, Верхнетазовская и Северо-Сосьвинская возвышенность. Сибирские увалы — комплекс возвышенностей на западе равнины.

Западно-Сибирская равнина лежит в трех климатических поясах России: арктическом, субарктическом и умеренном. Из-за пониженного давления на территорию проникает арктический воздух, циклоны активно развиваются на севере. Осадки распределены неравномерно, максимальное число приходится на среднюю часть. Больше всего осадков выпадает в период с мая по октябрь. В южной полосе летом часто случаются грозы.

Реки текут медленно, на равнине образовалось много болот. У всех водоемов равнинный характер, они имеют малый уклон. Тобол, Иртыш и Обь берут начало в гористой местности, поэтому их режим зависит от таяния льдов в горах. Большинство водоемов имеет северо-западное направление. Весной наступает продолжительное половодье.

Нефть и газ являются главными богатствами равнины. Всего насчитывается более пятисот месторождений горючих полезных ископаемых. Кроме них, в недрах находятся месторождения угля, руды и ртути.

Зона степей, расположенная на юге равнины, почти полностью распахана. На черноземной земле располагаются поля яровой пшеницы. Распашка, длившаяся много лет, привела к образованию эрозий и пылевых бурь. В степях находится много соляных озер, из которых добывают поваренную соль и соду.

Полезные ископаемые России

Россия является страной богатой полезными ископаемыми. Главенствующие позиции занимают запасы угля, газа, нефти, а также другие не менее востребованные ресурсы, запас которых действительно колоссальный. Россия обеспечивает себя горючими полезными ископаемыми, которые предоставляет и на экспорт. Нефть в большей степени добывается в северных и восточных частях России. Самыми крупными бассейнами с углем являются Ленский и Тунгусский бассейны.

В России находится крупнейший сланцевый бассейн – Прибалтийский.

В азиатской части страны расположены основные запасы торфа.

Лидирующие позиции у России и по запасам железной руды высокого качества. Большая часть руды добывается в европейской части России. Урал богат рудными ресурсами.

Кроме того, в России добывают марганец, крупнейшими месторождениями которого являются Березовское, Полуночное и Юркинское. На Урале и в Западной Сибири большое количество запасов алюминия.

Дальний Восток и Сибирь славятся запасами драгоценных и цветных металлов, по запасам которых Россия занимает лидирующую позицию в мире.

В России добывают золото и серебро. Самыми богатыми регионами по добыче золота являются Якутия, Магадан. Большая часть залежей серебра находится в районе Восточно-Алиньского и Охотско-Чукотского вулканического пояса.

По всей территории России расположено множество месторождений строительного сырья, а также огромное количество месторождений других полезных ископаемых.

Разновидности и виды равнин

Изучая физическую карту мира можно обнаружить, что равнины на ней обозначены разным цветом. Связано это с тем, что равнин они являются едиными, а распределены на несколько видов в зависимости от положения над уровнем моря. Можно выделить следующие виды равнин планеты Земля:

• Впадины — расположены ниже уровня моря. Обозначаются на карте тёмно-зелёным цветом. Примером может служить Прикаспийская низменность.
• Неизменности — располагаются в отношении к уровню моря от 0 до 200 м. Обозначается на карте светло-зелёным цветом. Примером может служить Прикаспийская и Амазонская низменности.
• Возвышенности — располагаются на высоте от уровня моря от 200 до 500 м. На карте обозначаются светло-желтым цветом. Примером может служить Среднерусская возвышенность.
• Плоскогорья — располагаются на высоте над уровнем моря выше 500 м. Обозначаются на физической карте темно желтым цветом. Примером может служить Среднесибирское плоскогорье.

Классификация равнин на основе положения над уровнем моря является только одним из вариантов. Существует несколько видов классификаций, которые представлены в таблице ниже.

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.

Географическое положение России

Россия представляет собой крупнейшую страну мира, территорию которой можно  сравнить с целым континентом Южной Америки. Территория страны расположена в северо-восточной части Евразии. Одну третью часть материка занимает европейская часть России, а свыше двух третьих территории страны располагается на азиатской части Евразии. Площадь российского государства составляет 17,1 миллионов км2.

Крайней северная точкой России выступает расположенный на острове Рудольфа мыс Флигели, крайней южной точкой считается граница Дагестана с Азербайджаном, расположенная на гребне хребта Большого Кавказа. На острове Ратманова расположена крайняя восточная точка страны, а вблизи города Калининград находится крайняя западная точка.

В пределах территории России распространены одиннадцать часовых поясов.

Протяжность границ России в общем составляет около 60 тысяч километров, большую часть из которых занимают морские границы. Западная и южная границы в большей степени сухопутные, а северная и восточная – морские. Значительная часть морских границ простирается на севере по морям Северного Ледовитого океана, а на востоке – Тихого океана.

Карстовые формы — рельеф

Карстовые формы рельефа в дальнейшем определяют ход разрушительной работы поверхностных текучих вод. В воронки, полья, ложбины, дно которых обычно пронизано трещинами, вертикальными цилиндрическими каналами ( п о н о р а м и), стекает атмосферная вода и быстро уходит вниз, в пещеры.
 

Наиболее широко карстовые формы рельефа развиты в Гуанси, где они занимают более 50 % площади провинции.
 

Наибольшее распространение карстовые формы рельефа имеют в районах более активного проявления восходящих движений земной коры. Известно, что в долинах равнинных и горных рек карстовые пещеры открываются своими устьями на уровне плиоценовых и четвертичных террас.
 

Очень извилиста; в басе, карстовые формы рельефа.
 

Ахаггар, Тассилин-Адджер ( включен в список Всемирного наследия), Гурайя, Тениет-эль — Хад, Шреа, Джурд-жура ( уникальные карстовые формы рельефа Сев.
 

В процессе съемки были обследованы все карстовые формы рельефа, отмечены выходы подземных вод, изучены поверхностные воды.
 

Карстологическую съемку рекомендуется проводить на основе гидрогеологической съемки М 1: 200000, с шириной захвата полосы не менее 30 м, длиной порядка 1 км. В процессе съемки необходимо обследовать все карстовые формы рельефа, отметить выходы подземных вод, изучить поверхностные воды.
 

В процессе съемки были обследованы все карстовые формы рельефа, отмечены выходы подземных вод, изучены поверхностные воды.
 

Карстовым процессам подвержены такие воднорастворимые породы, как известняки, доломиты, гипсы, каменная соль. В зависимости от того, выходят ли карстующиеся породы на поверхность или прикрыты рыхлыми осадочными образованиями разл. Карстовые формы рельефа разнообразны, среди них развиты в осн. Башкортостана богата проявлениями поверхностного и подземного К. Бирь, Уфимское плато, Юрюзано-Айский, Бельско-Айский, Бель-ско — Симский, Сакмаро-Бельский и др. р-ны Предуральского краевого прогиба, Бе-лорецкий адм. Мировой известностью пользуется карстовая пещера Шульган-таш.
 

Отличительной особенностью пород этой формации является повышенная карбонатность, засоленность, а также наличие крупных пластов и линз каменной соли, выходящих непосредственно на дневную поверхность. Они интенсивно подвержены процессам выщелачивания и механического разрушения. На верщинах и склонах солянокуполь-ных структур широко распространены карстовые формы рельефа: карстовые котловины, занятые озерами; воронки; глубоковрезанные долины.
 

Хоэр-Дахштайн) отличаются острыми формами гребней и вершин, крутыми склонами; характерны карстовые формы рельефа — карровые поля, карстовые пещеры ( в т.ч. Айсри-зенвелып) и др. К северу они переходят в Австрийские Предальпы, которые ступенями спускаются к Дунаю. Центральные Кристаллические Альпы включают самые высокие горные массивы А. Эцтальские, Штубайские, Циллерталь-ские Альпы, Тауэрн Высокий.
 

Она участвует в процессе выветривания горных пород как при физическом их дроблении, так и химическом разложении. Вынося растворенный и твердый материал за пределы мест его образования, она производит плоскостную и линейную эрозии: формирует склоны, образует эрозионные врезы — долины рек, ложбины, лощины, лога, балки, овраги; перемещая твердые частицы и растворимые вещества с поверхности в более глубокие горизонты, вода создает просадочные и карстовые формы рельефа — просадочные блюдца, карстовые воронки, обширные подземные полости, полья.
 

Иолго ( до 2618 м), Листвяга ( до 2577 м), Нарымский ( до 2533 м) и Бащелакский ( до 2423 м) хребты. В среднегорье альпийские черты рельефа встречаются фрагментарно. Преобладают широкие массивные междуречья с уплощенными и платообразными вершинами, где развиты криогенные процессы, приводящие к образованию ку-румов и альтипланации. Встречаются карстовые формы рельефа. Долины широкие, плоскодонные, с хорошо выраженным комплексом террас.