Глава 1 общетеоретические основы

1.1. Понятие о карсте

Термин «карст» происходит от австрийского названия плато Kars (Карст) в Югославии (Словения), сложенного карстующимися известняками и имеющего набор характерных форм рельефа (воронки, карры, поноры и др.). Из имени собственного слово «карст» стало нарицательным и до настоящего времени используется как термин в научной литературе. В 1883 году этот термин впервые был применён в отечественной литературе Е.С. Фёдоровым при описании Кунгурской пещеры [98].

Термин «карст» прочно утвердился в отечественной и зарубежной литературе почти всех стран мира. Им стали обозначать формы, явления и процессы, характерные для территорий распространения горных пород, растворимых природными водами. Однако термин «карст» оказался многоплановым по содержанию. Исследователи карстовых явлений по-разному определяли суть этого сложного природного феномена. Так получилось из-за того, что как предмет исследования карст рассматривался специалистами геолого-географических научных дисциплин с разных позиций. Отечественные карстоведы В.Н. Дублянский и В.Н. Андрейчук, проанализировав основные определения карста, установили, что: «…существующие многочисленные определения карста отражают три подхода к этому сложному природному феномену. Географы и геоморфологи рассматривают карст как геоморфологическое явление, обращая особое внимание на изучение карстовых форм; геологи видят в нём полигенетический процесс; геологи и инженеры-геологи понимают карст как единство или совокупность процесса и явления…» [90]. Кроме того, было отмечено [5], что большинство исследователей, определяя карст как явление, подчёркивают геоморфологические (своеобразные поверхностные и подземные формы рельефа), литологические (водорастворимые породы) и гидрологические (гидрологические объекты и их динамика) особенности закарстованных территорий. При определении карста как процесса некоторыми исследователями также выделяется ряд характерных признаков: «денудационная сущность» (разрушение пород), комплексность (комплекс процессов), гетерогенность (многопричинность), сосредоточенность (как стока, так и карста), связь с движущимися водами. Третья группа авторов, характеризуя карст как процесс и явление, добавляют более конкретизирующие признаки. Например, отмечается механическая составляющая воздействия вод на карстующиеся породы, внерусловой характер вод, аккумулятивный «признак-результат» карста, проницаемость карстующихся пород и их скальный и полускальный характер, ландшафтная специфика карста и др. Однако, при всём многообразии определений термина «карст», они обладали рядом существенных недостатков, таких как: невозможность использования на естественно-научном (и общенаучном) уровне и отсутствие универсальности. Кроме того, не учитывался антропогенный карст, развивающийся под влиянием деятельности человека.

По мнению автора данной книги, наиболее полными и универсальными являются два определения карста, очень близкие по своей сути. Первое предложено В.Н. Андрейчуком [5]. Термин «карст» им определён как «…система процессов и явлений, возникающих под землёй и на её поверхности в результате взаимодействия вод (природных, антропогенных, ноогенных) с растворимыми в данной обстановке горными породами, а также подобными им антропогенными и искусственными образованиями…» [5]. Второе определение предложено В.Н. Дублянским и Г.Н. Дублянской: «…карст - геологический или инженерно-геологический процесс и связанные с ним явления, развивающиеся в результате взаимодействия воды с растворимыми в данной обстановке горными породами…» [96].

Для развития карста необходимы определённые условия карстообразования. Известный карстовед Н.А. Гвоздецкий, опираясь на труды Ф.В. Саваренского и Д.С. Соколова, с некоторой корректировкой даёт основные условия развития карста: «…это наличие, во-первых, растворимой в природных водах горной породы, как правило (но не во всех, однако, случаях), водопроницаемой в следствии трещиноватости или пористости, во-вторых, растворителя, т.е. воды, агрессивной по отношению к горной породе, в-третьих, условий, обеспечивающих водообмен, т.е. отток насыщенной растворённым веществом воды и постоянный приток свежего растворителя…», причём «…если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой (второе – с климатом и почвенно-растительным покровом, третье – с геоморфологической и гидрогеологической обстановкой, помимо геологической структуры и гидрогеологических условий)…» [32]. Различными авторами данная проблема продолжает совершенствоваться и разрабатываться [90].

В карстующемся массиве имеются области питания, движения и разгрузки карстовых вод, обеспечивающие одно из важных условий развития карста – водообмен. Г.А. Максимовичем [121] выделяется 7 гидродинамических зон. В зоне поверхностной циркуляции вода движется по поверхности карстового массива.

Ниже располагается зона вертикальной нисходящей циркуляции (или аэрации), где воды периодически движутся вглубь массива по вертикальным трещинам и пустотам.

Далее следует зона колебания уровня карстовых вод (переходная), которая характеризуется чередованием вертикальной и горизонтальной циркуляции в зависимости от сезонных колебаний карстовых вод.

Ниже этой зоны безнапорные воды движутся горизонтально, сводным перетеканием, – это зона горизонтальной циркуляции.

Под ней располагается зона сифонной циркуляции, где карстовые воды, как правило, движутся под напором.

Ниже располагается зона поддолинной или подрусловой циркуляции, в которой карстовые воды заполняют все пустоты и характеризуются напорностью и медленным перетеканием.

Самая нижняя гидродинамическая зона – зона глубинной циркуляции. Она характеризуется весьма медленным движением карстовых вод в направлении «базисов разгрузки континентов, морей и океанов». Располагается эта зона ниже подрусловых пустот и речных долин [123].

Однако имеются и другие мнения на этот счёт. По данным В.Н. Дублянского [87] зарубежные исследователи выделяют 2 зоны: вадозную (безнапорную) и фреатическую (напорную). Некоторые отечественные исследователи выделяют не 7 гидродинамических зон в карстующемся массиве, а только 4 [32], либо 6 зон [87]. Автор монографии придерживается мнения профессора В.Н. Дублянского [87] и также считает более универсальным выделение 6 гидродинамических зон.

Типология карста до настоящего времени остаётся проблематичной. Отечественными и зарубежными исследователями неоднократно предлагались и продолжают предлагаться всевозможные варианты. В настоящее время исследователями выделяется более 300 типов карста, «…объединяющихся в 14 групп: географическую, геоструктурную, литологическую, по мощности карстующихся пород, гипсометрическую, климатическую, гидродинамическую, геоморфологическую, морфологическую, генетическую, по отношению к поверхности, по заполнителю полостей, по активности развития, по возрасту…» [93]. Причём каждый из аспектов типизации имеет свою классификацию.