§8. Карст
Под карстом следует понимать процесс выщелачивания растворимых трещиноватых горных пород движущимися подземными и поверхностными водами, которые вызывают образование специфических и разнообразных замкнутых впадин на поверхности земли, пещер и каналов в глубине. Слово «карст» происходит от названия известнякового плато Карста близ Триеста (на северном побережье Адриатического моря), где указанные явления наиболее типично развиты и раньше всего были изучены.
К числу растворимых пород относятся каменная соль, гипс, ангидрит, известняк, доломит, отчасти мергель, в которых и наблюдается развитие интенсивных карстовых процессов. Наибольшей растворимостью обладает каменная соль (NaCl), меньшей – карбонатные породы, известняки и доломиты.
В зависимости от состава растворимых пород различают соляной карст, гипсовый, карбонатный.
Как уже отмечалось, подземные воды всегда обогащены тем или иным количеством растворенных солей и газов. Следовательно, на горные породы воздействует не химически чистая вода, а сложный раствор с беспрерывно меняющейся концентрацией солей в нем.
Нахождение же в природных водах различных солей и углекислоты существенным образом влияет на растворимость горных пород. Вода, насыщенная углекислотой, растворяет известняки и доломиты во много раз больше, чем химически чистая вода.
Присутствие же в подземных водах NaCl повышает растворимость гипса в 2,5 – 3,5 раза (в зависимости от количества NaCl), а наличие сернокислого магния понижает растворимость его до нуля, и т.п.
Поверхностные карстовые формы. Карры являются одной из форм карстового рельефа, развивающегося на поверхности растворимых горных пород. Они представляют собой углубления, напоминающие глубокие борозды, небольшие канавки, щели, дыры и т.п. глубиной от нескольких сантиметров до 1 и редко 2 м.
Вся эта совокупность углублений и называется каррами, а поверхность растворимых пород, покрытая каррами, – карровыми полями. Карры могут образоваться и в прибрежной зоне моря, особенно это относится к рифовым образованиям морских побережий.
Поноры. Карстовые процессы не заканчиваются на образовании карров. Наоборот, карры можно рассматривать как элементарные, самые простые формы рельефа. Понорами называют вертикальные или наклонные отверстия, поглощающие поверхностную воду. Они развиваются в местах пересечения и развития крупных трещин, уходящих в глубь карстовых массивов и представляющих собой наиболее легкие пути циркуляции воды.
Ниши. На выходах растворимых горных пород на крутых склонах часто наблюдаются различных размеров карстовые ниши. Они образуются при растворении пород атмосферными осадками (дождевыми и снеговыми водами), стекающими в большом количестве по обнаженному склону, и при процессах физического выветривания.
Воронки имеют различную форму – они встречаются то в виде настоящих воронок с довольно крутыми склонами, то чаш или блюдец с пологими склонами и небольшой глубиной. Диаметр подавляющего большинства воронок изменяется от 1 до 50 м и лишь у некоторых достигает 100 м и более. Глубина их редко превышает 15 – 20 м. Часто на дне карстовых воронок наблюдаются покоры – отверстия, которые уводят собирающиеся в воронке поверхностные воды в глубину.
Подземные карстовые формы. 1) закарстованные трещины, т.е. трещины, расширенные растворяющей деятельностью подземных вод;
2) карстовые пещеры и каналы. Наибольшее внимание исследователей привлекают пещеры – самые крупные подземные карстовые формы, отличающиеся рядом весьма своеобразных явлений. Они образуются вблизи верхней границы зоны полного насыщения, где подземные воды движутся по закарстованным трещинам и где создаются наиболее благоприятные условия для развития подземных пещер и каналов. Пещеры представляют собой систему горизонтальных или близких к горизонтальным каналов, то неправильно ветвящихся, соединенных узкими ходами, то неожиданно расходящихся и образующих огромные залы, или гроты, то переходящих в узкие, едва проходимые щели.
Отложения в карстовых пещерах и полостях. Подземные воды не только разрушают горные породы, но образуют и новые отложения в карстовых пещерах, полостях и трещинах. Наиболее распространены хемогенные отложения, создающие в пещерах весьма своеобразные и необычайно эффектныенатечные образования. Вода, просачивающаяся сверху и движущаяся по трещинам, в карбонатных породах обычно содержит много растворенного углекислого газа (СО2), что значительно увеличивает ее растворяющую способность. Растворяя по пути своего движения известняки (в зоне аэрации), она насыщается углекислым кальцием в виде бикарбоната СаСО3 + Н2О + СО2 ⇔ Са(НСО3)2. Когда же такая вода просачивается с потолка или стенок пещеры, она выделяет часть углекислоты, в результате нарушается указанное равновесие и реакция сдвигается влево. Бикарбонат переходит в карбонат кальция (CaCO3)), который частично выпадает в осадок в момент, когда капли воды находятся еще на потолке пещеры. Так из капель просачивающейся воды с потолка пещер нарастают вниз натечные образования, называемые сталактитами. В ряде пещер можно наблюдать различные иногда изумительной красоты формь. сталактитов, то свисающих в виде тонких свечей или трубочек, то в виде красивых как бы кружевных занавесей и др.