Процесс выщелачивания, или растворения, определённых горных пород подземными и поверхностными водами порождает комплекс природных явлений, известных как карст. Своё название они получили от известкового плато Карст в Югославии, где были впервые детально изучены. Карст формируется в районах распространения легкорастворимых пород: известняков, доломитов, гипса, мела и каменной соли. Вода, просачиваясь сквозь них, создаёт причудливые пустоты — от мелких каналов до обширных пещерных систем, гротов и провалов, которые в совокупности образуют специфический карстовый рельеф.
Формы карстового рельефа
Разрушение кровли над подземными полостями или растворение пород у поверхности приводит к образованию характерных форм. Наиболее типичны карстовые воронки разнообразных размеров и очертаний, глубокие котловины и внезапные провалы. Поверхность земли часто бывает изрезана каррами — сетью борозд, щелей и канав, прорезающих горные породы.
Удивительные и опасные проявления карста
Карст ответственен за множество поразительных, а порой и опасных явлений. Реки и озёра могут буквально уходить под землю, исчезая в карстовых воронках, а затем вновь появляться на поверхности в другом месте. На морском дне из таких полостей иногда бьют ключи пресной воды. Учёные полагают, что легенды о внезапно исчезнувших городах, вроде града Китежа, могли родиться под впечатлением от катастрофических провалов, поглощавших целые поселения. Подобные события не редкость в карстовых регионах.
Практическое значение и проблемы
Изучение карстовых процессов имеет огромное практическое значение для строительства, прокладки транспортных магистралей и эксплуатации сооружений. Карстовые провалы неоднократно угрожали железнодорожному полотну на линии Москва—Горький, требуя для ликвидации одной из воронок диаметром 50 метров 15 вагонов грунта. В городах последствия ещё серьёзнее: известны случаи, когда в пустоты проваливались жилые дома и промышленные объекты, как это произошло в Йоханнесбурге в 1962 году. Часто причиной становится масштабная откачка подземных вод, нарушающая устойчивость пород.
Строительство в карстовых районах и методы борьбы
Гидротехническое строительство в таких условиях — сложнейшая задача. Тем не менее, оно ведётся: Павловская ГЭС на Уфе, Каховская на Днепре и многие другие плотины возведены в зонах развития карста. Успех стал возможен благодаря тщательным предварительным исследованиям геологов и географов, которые разработали эффективные меры борьбы. К ним относятся, например, нагнетание цемента в подземные пустоты через скважины или засыпка воронок грунтом.
Карст под землёй: от помехи к помощнику
Карст существенно осложняет подземные горные работы, создавая риск внезапных прорывов водных потоков из подземных рек и озёр. Однако для спелеологов, исследователей пещер, карстовые полости становятся проводниками в глубины земных недр, позволяя изучать уникальные подземные ландшафты.
Мир карстовых пещер
Карстовые пещеры — это удивительные природные музеи. В их лабиринтах можно встретить величественные гроты, глубокие пропасти, причудливые сталактиты и сталагмиты, образующие целые колоннады, бурные потоки и тихие озёра. Здесь формируется особый животный мир и хрупкие кристаллические образования. Некоторые пещеры поражают своими масштабами: Озерная пещера в Приднестровье имеет длину 21,6 км, а американская Мамонтова пещера со всеми ответвлениями протянулась на 240 км. Рекордные глубины были достигнуты в пещере Снежной на Кавказе (1190 м) и пещере Пьер-Сен-Мартен во Франции (1332 м).
Возраст и факторы развития карста
Карстовые процессы могут быть как древними, так и современными. На Самарской Луке сохранились формы, возникшие более 150 миллионов лет назад. Скорость же современных процессов, как правило, невелика: для образования крупных полостей или систем карр требуются тысячи, а то и миллионы лет. На развитие карста влияет не только наличие растворимых пород, но и уровень подземных вод, их химический состав, особенности рельефа и климата, а также хозяйственная деятельность человека.
Распространение карста в России
Карстовые явления широко распространены на территории нашей страны. Крупные карстовые районы находятся на Среднерусской и Приволжской возвышенностях, в бассейнах Оки и Клязьмы, в Прибалтике, Крыму, на Кавказе, Урале, в Сибири, Прибайкалье, на Дальнем Востоке, в Казахстане и Средней Азии. Изучение этих уникальных и сложных природных систем продолжается, открывая новые возможности для сосуществования с ними и минимизации связанных с ними рисков.