Карст

Ранние исследования

Карст известняков в скульптуре в Шэньяне Императорский дворец , Шэньян , Китай

Янез Вайкард Вальвазор , пионер изучения карста в Словении и сотрудник Королевского общества по улучшению естественных знаний , Лондон , ввел слово карст к европейским ученым в 1689 году, описывая феномен подземных потоков рек в его счете Озеро Церкница .

Йован Цвиджич значительно продвинул знания о карстовых регионах настолько, что стал известен как «отец карстовой геоморфологии». В публикации Цвиича 1893 года « Das Karstphänomen», посвященной прежде всего карстовым регионам Балкан, описаны формы рельефа, такие как каррен, долины и поля . В публикации 1918 года Цвиджич предложил циклическую модель развития карстовых ландшафтов. Карстовая гидрология возникла как дисциплина в конце 1950-х — начале 1960-х годов во Франции. Раньше деятельность спелеологов, называемых спелеологами , считалась скорее спортом, чем наукой, а это означало, что подземные карстовые пещеры и связанные с ними водотоки с научной точки зрения малоизучены.

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.

Палеокарст

Палеокарст или палеокарст — это развитие карста, наблюдаемое в геологической истории и сохранившееся в пределах последовательности горных пород, фактически ископаемый карст. Например, есть палеокарстовые поверхности, обнаженные в пределах подгруппы долины Клайдач каменноугольной толщи известняка Южного Уэльса, которая образовалась в результате суб-воздушного выветривания недавно образовавшихся известняков, имевших место в периоды отсутствия отложения в ранней части периода. Отложения возобновились, и новые пласты известняка откладывались на неровной карстовой поверхности, цикл повторялся несколько раз в связи с колебаниями уровня моря в течение продолжительных периодов времени.

Ранние исследования [ править ]

Карст известняков в скульптуре в Шэньяне Императорский дворец , Шэньян , Китай

Янез Вайкард Вальвазор , пионер изучения карста в Словении и сотрудник Королевского общества по улучшению естественных знаний , Лондон , ввел слово карст к европейским ученым в 1689 году, описывая феномен подземных потоков рек в его счете Озеро Церкница .

Йован Цвиджич значительно продвинул знания о карстовых регионах настолько, что стал известен как «отец карстовой геоморфологии». В публикации Цвиича 1893 года « Das Karstphänomen», посвященной прежде всего карстовым регионам Балкан, описаны формы рельефа, такие как каррен, долины и поля . В публикации 1918 года Цвиджич предложил циклическую модель развития карстовых ландшафтов. Карстовая гидрология возникла как дисциплина в конце 1950-х — начале 1960-х годов во Франции. Раньше деятельность спелеологов, называемых спелеологами, был отклонен как больше спорт, чем наука, а это означает, что подземные карстовые пещеры и связанные с ними водотоки с научной точки зрения малоизучены.

Развитие карста

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия:

• ровная или слабо наклонная поверхность, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь;
• значительная толщина горных пород, поддающихся карстованию (растворению), и их трещиноватость;
• неравновесность или агрессивность подземных вод с растворимой горной породой;
• наличие условий, обеспечивающих движение подземных вод

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

Процессы развития карста наиболее ярко проявлены в образовании различных карстовых форм, среди которых в первую очередь выделяют поверхностные и подземные формы.

Поверхностные формы представлены бороздами – каррами, а также различным замкнутыми углублениями: воронками, ваннами, котловинами, польями, слепыми (замкнутыми в нижнем конце) долинами и балками, а также естественными колодцами и шахтами.

Карры являются микроформами карстового рельефа и представляют собой рытвины и борозды, глубиной от нескольких см до 1-2 м. Борозды и разделяющие их гребни либо протягиваются почти параллельно друг другу, совпадая с направлением уклона рельефа или падения слоёв горных пород, либо располагаются хаотично, ветвятся и сливаются друг с другом. Образование карров связано с воздействием атмосферных осадков и талых снеговых вод, основную роль при этом играет выщелачивание, лишь на крутых склонах проявляется также и эрозия стекающими водными струями. Карры иногда покрывают обширные площади, образуя карровые поля.

Наиболее распространённой карстовой формой являются воронки. Они имеют разнообразную форму (конические, котлообразные, блюдцеобразные либо в виде ям неправильной формы) и размеры (диаметр от 1 до 200 м и глубину от 0,5 до 50 м). На дне воронок и других понижений встречаются поноры – вертикальные или наклонные глубокие отверстия щеле- или колодцеобразной формы, поглощающие поверхностные воды и отводящие их в глубину карстового массива. По происхождению воронки разделяются на воронки поверхностного выщелачивания, образующиеся за счёт выноса в растворённом состоянии выщелоченной на поверхности породы через поноры или трещины; и провальные воронки, образующиеся за счёт обвалов сводов подземных карстовых полостей.

За счёт слияния нескольких воронок образуются более крупные карстовые формы – котловины. Ещё более масштабными поверхностными карстовыми формами являются полья – обширные, иногда громадные формы (до сотен км2) с плоским дном и крутыми склонами, образующиеся за счёт слияния котловин. Глубина польев может достигать уровня грунтовых вод, из-за чего на их дне образуются временные или постоянные водоёмы, карстовые озёра (нередко полья частично подтапливаются только во влажный сезон, превращаясь во временные озёра.
В тропиках часто встречаются и положительные карстовые формы рельефа: башни, конусы, купола и т.п.

Карстовые колодцы и шахты являются переходными от поверхностных к подземным формам — это вертикальные или крутонаклонные полости, различающиеся между собой по глубине. К шахтам относятся полости глубже 20 м, и достигающие иногда сотен метров. Полости колодцев и шахт могут быть обязаны своим возникновением гравитационным (провальными) процессам, либо выщелачиванию водой карстующейся породы; нередко эти процессы сочетаются.

Типичными подземными формами являются карстовые пещеры. Обычно они имеют причудливые очертания, что обусловлено сложностью систем трещин (определяющих направление фильтрации растворяющих вод), их пересечением и неоднородностью состава карстующихся пород. Наиболее крупные карстовые пещеры возникают в зоне полного насыщения при заполнении трещинных зон напорными подземными водами.

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.

Горные системы России

Гора Эльбрус

Алтай

Сибирские хребты сформировались в байкальскую и каледонскую эпохи складчатости. Они расположены на границе России, Китая, Монголии и Казахстана. Рельеф делится на высокогорный и среднегорный. Холмистая поверхность занимает треть от всех земель. Высота хребтов составляет в среднем 4000 м. Каменные подножия подверглись эрозиям и выветриванию. Среднегорный рельеф не превышает 2000 м. Хребты невысокие, округлые, местами они разделены долинами рек. В предгорных равнинах выделяется низкогорный рельеф, высоты колеблются от 400 до 800 м. На Алтае очень много котловин. Они занимают целые долины. Часть из них расположена на высоте, другие лежат в низинах, поэтому стали дном озерных бассейнов.

Уральские горы

Урал является границей между Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнинами. Горы были образованы в эпоху герцинской складчатости. Территория представляет собой систему хребтов, которые вытянулись параллельно друг другу. Западные склоны Урала более пологие. Наивысшей точкой является гора Народная, 1895 м. Горная система пересекает сразу несколько климатических поясов России. В горах много озер, у подножий берут начало многочисленные реки.

В недрах гор находятся месторождения полезных ископаемых, всего насчитывается 55 видов. Здесь добывают различные типы руды, золото, уголь, платину. Приуралье известно залежами нефти и газа. Особую известность Уральские горы получили благодаря залежам драгоценных камней: изумрудов, топазов, алмазов, александритов.

Кавказские горы

Хребты лежат между Черным, Азовским и Каспийским морем. Горы сформировались в эпоху герцинской складчатости. Принято делить территорию на Большой и Малый Кавказ. Наивысшей точкой перовой области является гора Эльбрус, 5642 м. Некоторые горы сохраняют вулканическую активность. Большой Кавказ протянулся от Тамани до Баку.

Малому Кавказу отведена горная гряда у Черного моря. Территория богата месторождениями полезных ископаемых. Здесь обнаружена нефть и газ, много запасов углеводородов, железных руд, ртути, меди, свинца и цинка.

Хибины

Хребты расположены в Мурманской области, за Полярным кругом. Горы образовались в байкальскую эпоху складчатости. Горная система имеет овальную форму. Склоны заснежены, у подножий образовались речные долины. На рельеф повлияли ледники. Самая высокая точка системы гора Юдычвумчорр, высота ее составляет 1200 м. Рельеф формируется до сих пор. Хибины славятся апатитом, молибденом, цирконием и титаном. Существует опасность схода лавины. Тем не менее, место является популярным горнолыжным курортом. Из-за положения за полярным кругом сюда можно приезжать покататься круглый год.

Мне нравитсяНе нравится

Влияние карста на биоту и экосистемы бореальной зоны

Для карстовых ландшафтов тайги Евразии (Беломорско-Кулойское плато, Тиман, Урал, Оленекско-Вилюйское плато и др.) характерны специфические биоценозы, по видовому составу растительности и структуре отдалённо напоминающие тундровые и лесотундровые сообщества. Их распространение ограничено зоной наиболее активного развития карста. Вопрос о том, как называть такие биоценозы, достаточно давно дискутируется. Академик В.Б. Сочава для фрагментов тундровой растительности в тайге предложил использовать термин «тундроиды». Он же и ряд других авторов использовали термин «тундроподобные биоценозы». Д.Н.  Сабуров говорил о «лесотундроидных» сообществах. Эта дискуссия скорее терминологическая, поскольку экстразональные биоценозы морфологически подобны, но не аналогичны соответствующим зональным сообществам. В целом использование указанных выше терминов представляется достаточно удобным. Указанные биоценозы крайне специфичны по видовому составу флоры, в котором присутствуют многие арктические, арктоальпийские и гипоарктические виды.

В районах активного развития карста часто отмечаются популяции редких и реликтовых видов насекомых, в том числе бабочек медведицы Менетрие и мнемозины. В карстовых таёжных ландшафтах максимально обилие евро-азиатских лесных видов шмелей, которые трофически связаны с видами растений из группы евро-сибирского приручейно-горнолугового высокотравья, преобладающих в таких экосистемах.

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 отсутствие 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 .

Основные формы рельефа земной коры

Горы, холмы, плато и равнины являются четырьмя основными типами рельефа. Незначительные формы рельефа включают в себя останцы, каньоны, долины, бассейны, котловины, хребты, седловины, лощины и др.

Горы

Гора представляет собой крупный рельеф, который простирается над окружающей землей в ограниченной области, обычно в виде пика или горной системы. Гора обычно круче и выше холма. Горы формируются посредством тектонических сил или вулканизма. Эти силы могут локально поднимать поверхность Земли. Горы медленно разрушаются благодаря действию рек, погодных условий и ледников. Несколько гор являются отдельными вершинами, но большинство из них встречается на огромных горных хребтах.

На вершинах высоких гор более холодный климат, чем на уровне моря. Погодные условия сильно влияют на экосистемы гор: для разных высот присуще различие флоры и фауны. Из-за менее благоприятного ландшафта и климата, горы, как правило, используются меньше для сельского хозяйства и больше для добычи природных ресурсов и отдыха, такого как альпинизм.

Холмы

Холмы — это форма рельефа, которая выступает над окружающей местностью. Их отличительной особенностью, как правило, является округлая или овальная вершина.

Нет четко принятого во всем мире различия между холмом и горой и в значительной степени оно субъективное, однако холм повсеместно считается менее высоким и менее крутым, чем гора. Большая советская энциклопедия определяет холм как возвышенность с относительной высотой вершины до 200 м.

Плато

Плато представляет собой плоский, приподнятый рельеф, который резко поднимается над окружающей местностью, по меньшей мере с одной стороны. Плато расположены на каждом континенте и занимают треть суши нашей планеты и являются одной из основных форм рельефа Земли.

Есть два вида плато: расчлененное и вулканическое.

Расчлененное плато образуется в результате восходящего движения в земной коре. Возвышение вызвано медленным столкновением тектонических плит.

Долина образуется, когда речная вода прорезает плато. Колумбийское плато, расположенное между Каскадными и Скалистыми горами на северо-западе Соединенных Штатов, прорезано рекой Колумбия.

Эрозия также формирует плато. Иногда оно настолько размывается, что разбивается на более мелкие приподнятые участки.

Равнины

В географии равнина представляет собой ровную, широкую поверхность Земли, которая обычно не сильно изменяется по высоте (колебание в высоте не более 200 метров, а уклон менее 5°). Равнины встречаются как низменности вдоль горных долин, прибрежные равнины или небольшие возвышенности.

Равнина — одна из основных форм рельефа на нашей планете. Они присутствуют на всех континентах и ​​охватывают более одной трети суши мира. Равнины обычно бывают лугопастбищными (умеренными или субтропическими), степными (полузасушливыми), саванными (тропическими) или тундровыми (полярными) биомами. В некоторых случаях пустыни и тропические леса также могут быть равнинами.

Равнины включают луга, которые в Северной Америке называются прериями, в Восточной Европе и Азии — степями, а в Австралии, Южной и Центральной Америке, а также на большей части Африки — саваннами.

Однако не все равнины являются лугами. Некоторые из них такие, как мексиканская равнина Табаско, покрыты лесами. Лесные равнины имеют разные типы деревьев, кустарников и другой растительности.

Пустыни также могут быть отнесены к равнинам. Часть Сахары, великой пустыни в Северной Африке, имеет равнинный рельеф.

В Арктике, где земля замерзает, равнины называются тундрой. Несмотря на холод, здесь выживают многие животные и растения, включая кустарники и мох.

Карстовые области [ править ]

Каменный лес Лунань , Юньнань , Китай

Самый большой в мире известняковый карст — австралийская равнина Налларбор . В Словении самый высокий в мире риск карстовых воронок, в то время как западный горный край на востоке Соединенных Штатов находится на втором месте по риску карстовых воронок.

В Канаде в национальном парке Вуд-Баффало на северо-западе есть области карстовых воронок.

В Мексике находятся важные карстовые области на полуострове Юкатан и Чьяпас .

Южно — Китайского Карст в провинции Гуйчжоу , Гуанси и Юньнань провинции является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Некарстовая пещерная система Там Луанг Нанг на севере Таиланда прославилась благодаря спасению юношеской футбольной команды в 2018 году .

Классификация

Формы рельефа различаются:

• по размерам (планетарные формы рельефа, мегаформы рельефа, макроформы рельефа, мезоформы рельефа, микроформы рельефа, наноформы рельефа);
• по происхождению (тектонические, вулканические, водно-эрозионные, ледниковые, карстовые, эоловые и др.);
• по возрасту и другим признакам;
• по форме (положительные формы рельефа, отрицательные формы рельефа).

Планетарные формы рельефа

• Материк
• Геосинклинальные пояса
• Ложе океана
• Срединно-океанические хребты

Мегаформы рельефа

• впадина Мексиканского залива,
• впадина Карибского моря,
• горная система Альп,
• горная система Кавказа,
• плато Декан.

Макроформы рельефа

Отдельные хребты и впадины какой-либо горной страны. Примеры: Главный Кавказский хребет, Бзыбский хребет (Абхазия)…

Мезоформы рельефа

Примеры: овраг, балка, долина ручья, пещера, горный хребет, крупные аккумулятивные формы типа барханных цепей….

Микроформы рельефа

Примеры: карстовая воронка, грот, колодец, эрозионная рытвина, береговой вал…

Наноформы рельефа

Примеры: кротовина, луговая кочка, сурчина, мелкие эрозионные бороздки, знаки ряби на поверхности эоловых форм или на морском дне.

Этимология

Термин «карст» происходит от одноименного региона на плато Карста , высокого известняковое плато , расположенного между Италией , Словенией и Хорватией , чья геоморфологиями очень представителем «  карстовой типологией ». «Крас» была германизированы в «Крас» до момента , когда княжество Карниолы , теперь принадлежащий Словении, была частью в Австро-Венгрии .

Терминология «карст» была введена в 1893 году на сербском геоморфолог Цвиич в своей публикации Das Karstphänomen . Изучение карста — это карстология , с которой особенно связаны гидрогеология и спелеология (включая подземное ныряние и биоспеологию ).