Причины возникновения карста и его характеристика

Карст представляет собой процесс выщелачивания горных пород (известняка, доломита, гипса) под действием подземных вод и образования пустот в самой породе и на поверхности земли. Одной из главных причин карстового процесса является воздействие воды — атмосферной, речной, подземной. Наиболее интенсивное воздействие на растворимые породы оказывает слабоминерализованная вода и водные растворы, содержащие свободную углекислоту С0₂. При этом действие воды значительно усиливается при повышенной ее температуре.

Интенсивность процесса зависит от множества факторов. К ним относят способность пород растворяться в воде, наличие проточных вод, геологическое строение участков, размер трещин в породе и климат района.

Карст усиленно развивается в хорошо водопроницаемых породах большой мощности при наличии трещин размером более 1 мм. В таких условиях создается возможность свободной циркуляции воды и образования больших пустот. В маломощных породах, прослоенных или перекрытых глинистыми отложениями, наличие этих грунтов препятствует циркуляции воды и кольматирует трещины пород. Интенсификацию процесса наблюдают вблизи речных долин, поскольку в придолинных участках обычно имеет место повышенная водопроницаемость пород и скорость движения подземных вод, которые пополняются в период паводков.

На развитие процесса большое влияние оказывает климат: количество и характер распределения осадков по сезонам года, температурный режим верхних слоев земной коры и наличие соответствующей растительности. Последняя неоднозначно влияет на интенсивность развития карста. С одной стороны, лесная подстилка и гумус обогащают воду свободной углекислотой С0₂ и усиливают процесс; с другой — глинистые прослойки, покрытые растительностью, уменьшают инфильтрацию поверхностных вод. Вместе с тем во всех случаях уничтожение растительного покрова всегда способствует развитию карста.

По отношению к поверхности земли выделяют два типа карста: открытый и скрытый.

Открытый наблюдают при расположении карстообразующих пород непосредственно вблизи поверхности земли. Здесь пустоты — карры, воронки. полья — имеют глубину от нескольких сантиметров до нескольких метров. Мелкие желоба, борозды или канавы, образованные на поверхности карстующих пород, называют каррами. Воронки — это углубления от 1,0 м до нескольких десятков метров, образованные в результате выщелачивания и размыва пород атмосферными и талыми водами или обрушения кровли над подземными пустотами.

В результате постепенного объединения воронок или опускания больших участков земной поверхности над подземными пустотами возникают полья. Они могут простираться на сотни метров и иметь значительную глубину.

Скрытый карст характерен для участков, где карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых пород. Пустоты скрытого карста (каверны и пещеры) образуются при движении подземных вод по многочисленным трещинам, и формирование пустот нередко сопровождается эрозией и обрушением. Наличие каверн делает карсты похожими на пчелиные соты. Пещеры разнообразны по своим размерам и форме. Как правило, они связаны воедино ходами и трещинами, по которым циркулирует подземная вода.

Главнейшими гидрологическими и гидрогеологическими проявлениями карста являются исчезновение ручьев и рек, возникновение участков с частичной потерей воды в реках, появление очагов разгрузки карстовых вод в руслах рек, появление карстовых озер на поверхности земли и под землей. Все источники в карстовых породах характеризуются большой концентрированностью выхода вод, особенно мощными в тех случаях, когда на поверхность вытекают подземные реки или отдельные струи, образовавшие единый водоток на выходе. Источники, бьющие из глубины под напором, иногда образуют озера в устьевых воронках, разработанных коррозией восходящей струи. Такие озера имеют постоянный отток воды в виде ручья, нередко многоводного.

Режим питания карстовых вод изменяется по сезонам, поэтому дебит источников может резко колебаться. Когда выводные каналы источника связаны с зоной периодического, а не постоянного насыщения, образуется эпизодически действующий источник. Некоторые из них периодически меняют водоизливающие функции на водопоглощающие.

Реки карстовых районов отличаются большим своеобразием: для гидрографической сети характерна разреженность, поглощение поверхностного стока пустотами и перевод его в подземный сток. Карст усиливает не только интенсивность подземного стока, но и нарушает его плавный зональный характер распределения. Во многих карстовых районах имеется подземный водообмен между речными бассейнами, который может быть положительным и отрицательным. При этом часто подземные водоразделы не совпадают с топографическими.