5. В каких породах, представленных на данном разрезе, может быть встречен карст? Условия образования карста. Строительная оценка.

Сущность и значение явления. Карстообразование, или просто карст, представляет собой одну из своеобразных форм химического выветривания горных пород. Особенно подвержены такому выветриванию известняки и гипс. При определенных условиях в толще этих пород образуются всякого рода пустоты, каверны, подземные ходы и иногда даже пещеры весьма крупных размеров.

В результате выщелачивания горных пород всякого рода ходы и полости неизбежно связываются между собой. Так, образуются сплошные ходы большой протяженности. Во многих случаях особенно закарстованными оказываются борта долин.

Провал кровли карстовых полостей влечет за собой образование воронкообразных углублений, называемых карстовыми воронками . Карстовые воронки иногда захватывают большие площади, создавая своеобразный карстовый ландшафт. Наиболее опасны свежие воронки, свидетельствующие об активности карстообразования в данном районе. Возраст воронок можно определить по степени зарастания их растительностью и сглаженности краев.

В закарстованных областях нередко целые реки уходят с поверхности, образуя подземные потоки.

Карстообразование, связываемое с выщелачиваемостью карбонатных и сульфатных пород, зависит от растворимости слагающих их солей. Так, растворимость гипса в дистиллированной воде может достигать 2,6 г/л, углекислого кальция — 0,013 г/л. При наличии в воде свободной углекислоты С02 растворимость известняков и доломитов (углекислые кальций и магний) увеличивается во много раз. В частности, при обычном содержании в подземных водах свободной углекислоты в пределах от 15 до 40 мг/л растворимость кальция повышается до 150 мг/л.

Растворяющее воздействие свободной углекислоты на известняки и доломиты заключается в том, что С02 переводит практически нерастворимые карбонаты кальция и магния в растворимые бикарбонаты. Реакция эта идет по формулам:

CaC03 ~r С02 -f- Н20 = Са(НС03)2.

MgC03 -f- С02 -\- Н20 = Mg(HC03)2

С другой стороны, содержание в воде свободной С02 никак не влияет на растворимость гипсов и ангидритов (сернокислые соли кальция), тогда как хлористый натрий повышает растворимость гипса почти в 4 раза; из-за наличия же в растворе сернокислого магния гипс почти не растворяется в такой воде.

Растворимость тех или иных солей зависит от достигнутой концентрации раствора. По мере насыщения раствора растворяющая способность его падает. При полном насыщении его эта способность сводится к нулю. С точки зрения карстообразования наиболее опасными являются атмосферные воды, проникающие в толщу растворимых пород, например, по трещинам. На своем пути воды все более насыщаются; концентрация их раствора при этом повышается, растворяющая же способность его падает. Таким образом, в начальной стадии процесс выщелачивания Ограничивается некоторой протяженностью пути движения воды.

Согласно исследованиям В. Г. Науменко, интенсивность выщелачивания гипса целиком определяется скоростью движения подземных вод и не зависит от ширины раскрытия трещин. При прогрессирующем развитии трещин скорости движения по ним воды резко возрастают (пропорционально квадрату раскрытия щели).

Карстообразование особенно интенсивно проявляется в толще соответствующих пород вблизи дренирующих их долин, где скорости движения подземных вод оказываются наибольшими. Ниже дренирующего горизонта процесс карстообразования постепенно затухает. Поэтому глубинный карст обычно выражается кавернозностью породы.

При определенных условиях выщелачивание даже таких сравнительно труднорастворимых пород, как, известняки, достигает огромных размеров. Особенно интенсивно карсты образуются в зонах повышенной трещиноватости толщи. В этом плане опасными оказываются всякого рода тектонические линии (смещений, сбросов, расколов и т. д.).

Следует отметить, однако, что выщелачивание водой карбонатных пород (известняков и доломитов) идет во времени относительно слабо и медленно. В силу этого при оценке таких пород приходится учитывать в основном уже существующий в них карст. В сопоставлении с реальными сроками эксплуатации сооружений возможность сколько-нибудь резкого развития карста в этих условиях исключается.

Иначе обстоит дело с такими породами, как гипс и каменная соль.

В результате большой растворимости опасность их выщелачивания в основании сооружений становится вполне реальной и определённых условиях карст в гипсовых породах может резко прогрессировать со всеми вытекающими отсюда последствиями. Необходимо отметить, что в сульфатных породах карст развивается со значительной быстротой, и новые воронки и провалы могут появляться ежегодно.

На данном разрезе среди представленных пород, карст может образоваться в известняке трещиноватом, который является основанием данного геологического разреза. Но вероятность его появления мала, так как известняк расположен под водоупорным пластом глины темно-серой, плотной. Так что этот район подходит для строительства.