Карсты и карстовые ландшафты

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Оглавление

  • Введение
  • Глава 1. Исторический обзор
  • Глава 2. Объекты изучения, цели и задачи исследований
  • Глава 3. Современные знания в данной области
  • 3.1 Понятие карста
  • 3.2 Классификация карста
  • 3.3 Состав и структура карста
  • 3.4 Исследования в Горном Алтае
  • Глава 4. Современные методы и средства исследований
  • 4.1 Полевые исследования
  • 4.2 Картографирование карста
  • 4.3 Стационарные и лабораторно-экспериментальные исследования
  • 4.4 Геофизический метод
  • 4.5 Количественный метод
  • Глава 5. Связи с другими научными дисциплинами
  • Заключение
  • Словарь основных терминов
  • Список использованной литературы

Введение

Тема изучения карстов и карстовых ландшафтов актуальна в наше время. Это связано с их значением не только в рамках геологии, но и таких наук, как история и археология. Также исследование карста и карстовых ландшафтов имеет разностороннее практическое значение при гидротехническом, промышленном и дорожном строительстве, поисках, разведке и добыче полезных ископаемых, для водоснабжения, сельского и лесного хозяйства.

Нам интересна данная тема в связи с тем, что Горный Алтай доступен для исследования и является все еще не до конца изученной территорией. Исследования этого региона начались сравнительно недавно, и до сих пор остаются пробелы в данном вопросе.

Целью курсовой работы являются сбор, обобщение и краткое изложение информации по выбранной теме, собранной в ходе изучения данного региона.

Задачами данной работы являются: обзор истории исследований по данной теме в Горном Алтае; рассмотрение терминологии карста, его типологии, состава и структуры; анализ современных исследований; обзор методов исследований в данной области; выяснение связей карстоведения с другими научными дисциплинами.

Глава 1. Исторический обзор

Изучение алтайских пещер началось около трехсот лет назад и связано с именами Э. Г. Лаксмана, П. С. Палласа, П. И. Шангина и И. М. Ренованца. Несмотря на это, спелеологические исследования относятся к гораздо более позднему времени, а именно ко второй половине XX в.

Толчком к развитию спелеологических исследований стал рост благосостояния общества, достижения достаточного экономического и культурного уровня. Не менее значительную роль сыграл тот факт, что в Средней Азии были обнаружены радиоактивные руды, заполняющие древние карстовые полости, необходимые для развития атомной промышленности. Поэтому была поставлена задача обследовать как можно больше пещер на территории страны на предмет наличия радиоактивных минералов. Для этого были созданы специализированные отряды, состоявшие из преподавателей вузов и краеведов. Деятельность Карстового отряда на Алтае протекала в 1951—1952 гг. и охватила бассейны среднего течения реки Чарыш и верхнего течения реки Ануй.

Таким образом, можно отметить, что тогда начинались обширные исследования данного региона. Но существует информация, что первая публикация на данную тему принадлежит двадцатым годам XX века. Эта публикация принадлежит геологу М.И. Крот-Донорскуму, который, будучи директором Бийского краеведческого музея, исследовал группу Таллиннских (Тавдинских) пещер на левом берегу Катуни южнее Манжерока.

Предшественниками же спелеологических исследований на Алтае стали М. Ф. Розен и К. П. Черняева. К. П. Черняева позже входила в Карстовый отряд на Алтае, который обследовал большинство учтенных пещер в этом регионе. Три статьи, опубликованные Черняевой, получили достаточную популярность. Отчет о работах Карстового отряда сыграл положительную роль для последующих исследователей. Также для развития исследований были полезны публикации А. С. Крюкова и А. П. Копотиловой, в которых впервые указывались районы распространения пещер.

Большой вклад в исследования внесли спелеологи Томского университета. В период с 1966 по 1970 годы было предпринято множество экспедиций, в результате которых был открыт и исследован ряд новых пещер, а так же обследованы некоторые уже известные. Наиболее активными участниками экспедиций можно назвать В. Чуйкова, Л. Попова, В. Васюкова, А. Чернова и других.

В конце 1960-х — начале 1970-х годов был очередной всплеск интереса геологических организаций к пещерам Алтая. Это было следствием того, что в прессе к середине 1960-х годов была популярна информация о пещерах. «В Верховный Совет Депутатов трудящихся СССР поступил запрос, почему в стране не практикуется такого коммерческого использования пещер (в основном — туристского), как за рубежом. В результате, всем территориальным геологическим управлениям было спущено распоряжение — произвести документацию известных пещер на территории деятельности управлений с рекомендациями по практическому использованию».

В 1971 году геологами Майминской геофизической экспедиции было совершено открытие пещеры Геофизической — обводненной вертикальной пещеры глубиной более 100 метров с большим залом и красивыми натеками, ставшее поворотным в алтайской спелеологии, так как вызвало большой интерес у спелеологов Новосибирска, Томска и Кузбасса. Но после этого открытия в исследованиях наступило затишье.

В 1983 году была полностью исследована Омскими и Новосибирскими спелеологами самая глубокая пещера Горного Алтая — Экологическая. В период с 1983 по 1994 годы были проведены исследования самых крупных пещер, открыты новые. Можно отметить, что наиболее активно работавшими на Алтае спелеологами были А. Е. Курепина, А. А. Булычева, Г. М. Максимова, С. М. Пешкова, которые не только исследовали пещеры, но и в какой-то мере популяризировали свои исследования.

«Современное состояние спелеологии на Алтае характеризуется глубоким упадком. В настоящее время новых исследований практически не проводится. Это вызвано тем, что они стали дороги, а уровень жизни населения понизился. Изменилась структура интересов молодежи».

карст карстовый ландшафт алтай

Глава 2. Объекты изучения, цели и задачи исследований

Объектом исследования выступают карст и карстовые ландшафты Горного Алтая. Мы можем привести определение термина «карст» З. А. Сваричевской, чтобы точнее определить объект нашего исследования: «Совокупность явлений, связанных с деятельностью воды (поверхностной и подземной) и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот разного размера и формы». Таким образом, объектом исследований являются такие формы рельефа, как: карры, поноры, воронки, котловины, полья; долины сухие, слепые, мешкообразные — поверхностный карст, вертикальные каналы и колоколообразные пещеры (расширенные каналы), начинающиеся от понор (эпикарст), горизонтальные каналы — галереи, отводящие воду на поверхность (мезокарст), сифонные каналы — подземный карст и другие. Основное внимание мы сосредоточим на подземных формах карста.

Предметом нашего исследования являются механизм, условия и особенности возникновения карста, их возраст, химический, минеральный и породный состав.

Целью исследований в данной области является установление закономерностей образования карстовых ландшафтов, зависимости формирования карстов от внешних условий, дополнение геологической истории данного региона.

Для достижения этих целей ставятся определенные задачи: анализ истории развития карста не только в геологическом, но также и в геоморфологическом и палеогеографическом аспектах, глубокий учет влияния всех компонентов географического ландшафта на развитие карста и выяснения обратного влияния карста на географический ландшафт в целом. На практике задачи достигаются путем экспедиций, изучающих указанные формы рельефа на месте их образования, анализа образцов в лабораторных условиях.

Глава 3. Современные знания в данной области

Эту главу мы начнем с краткого введения в понятие карста. Мы приведем еще некоторые определения, предложенные разными исследователями, основные классификации карста и рассмотрим его состав.

3.1 Понятие карста

Принципиально важен вопрос: что именовать термином «карст» — явления, наблюдаемые на поверхности Земли и в земной коре, или процесс их возникновения? Географы рассматривали карст, как явление, совокупность поверхностных и подземных форм и гидрологических особенностей. Геологи чаще рассматривали карст как процесс. Сейчас под термином «карст» понимается совокупность форм и гидрологических явлений и процесс их возникновения, так как невозможно отделить одно от другого

В книге Н. А. Гвоздецкого «Проблемы изучения карста и практика» говорится о том, что раньше существовала некоторая неоднозначность в понятии карста. К карстовым явлениям пытались относить явления, внешне схожие, но иные по генезису. Например, Р. Зигер описывал карстовые формы в ледниках, накопив множество материала о карстоподобных формах, возникающих вследствие таяния ледников. Позже некоторые авторы ссылались на эти труды. В 1932 году М. М. Ермолаев предложил для таких явлений термин термокарст, который получил широкое распространение. Термокарст стали относить к группе карстовых явлений. Также появились упоминания о глинистом карсте, карсте в лессах. Но такой формальный подход противоречил генетическому. Относить к понятию карстовых явлений «карст ледников», «термокарст районов вечной мерзлоты», «карст» в лессах, «карст» глин и т. п. было методологически неверно, так как классификация не должна основываться только на внешнем сходстве, а должна исходить из генезиса, природы явлений. Позже в статье Д. С. Соколова «О содержании и объеме понятия «карст» было наглядно показано, что такая точка зрения занимает господствующую позицию в научном мире. Сейчас она считается общепринятой.

Таким образом, термин «карст» понимается как «явления, возникающие в растворимых водой горных породах, и совокупность процессов развития этих явлений, главенствующую роль среди которых играют химический процесс растворения и как следствие — геологический процесс выщелачивания горных пород» (Гвоздецкий, 1972, стр. 7).

3.2 Классификация карста

Теперь рассмотрим современную классификацию карста. Н. А. Гвоздецкий классифицировал карст, учитывая не только общую физико-географическую обстановку развития карста, но также и характер и толщину покрова над карстующимися горными породами и очень важные литологические особенности. В бывшем СССР Н. А. Гвоздецким были выделены следующие морфолого-генетические типы карста:

1) погребенный, или ископаемый карст;

2) бронированный карст;

3) покрытый карст;

4) задернованный карст;

5) голый карст;

6) останцовый тропический карст (на территории бывшего СССР только реликтовый);

7) карст, развивающийся в условиях вечной мерзлоты (Гвоздецкий, 1972, стр. 221).

Основные литологические типы, с которыми совмещаются морфолого-генетические, следующие:

1) известняковый карст;

2) доломитовый карст;

3) карст в мраморах;

4) меловой карст, в том числе в мелоподобных мергелях;

5) гипсовоангидритовый карст;

6) соляной карст.

Если совместить обе классификации, поставив на первый план морфологию и литологию, то получим более или менее полный перечень основных типов карста в СССР, которые, в свою очередь можно сгруппировать в еще два класса — равнинного и горного карста (Гвоздецкий, 1972, стр. 222).

Все морфолого-генетические типы карста, выделенные на территории СССР, встречаются и в других странах.

Существует разнообразные карстовые формы, которые делятся на поверхностный карст: карры, поноры, воронки, котловины, полья; долины сухие, слепые, мешкообразные и подземный карст: вертикальные каналы и колоколообразные пещеры (расширенные каналы), начинающиеся от понор (эпикарст), горизонтальные каналы — галереи, отводящие воду на поверхность (мезокарст), сифонные каналы и другие. Наглядно мы можем увидеть их на рис. 1.

Рис. 1 Схема карстовых процессов в горном массиве: 1 — карры; 2 — воронки; 3 — естественные шахты и колодцы; 4 — пещерная галерея; 5 — вертикальная пещерная полость; 6 — сталактиты; 7 — сталагмиты и сталагнат (натёчная колонна); 8 — натёчные драпировки; 9 — подземные водотоки; 10 — сифон; 11 — подземный водопад; 12 — грот с карстовым источником типа воклюз; 13 — вход в пещерную систему.

3.3 Состав и структура карста

Карстовые явления связаны с карбонатными породами: известняк, доломит, мел, мрамор и пр., и некарбонатными породами: гипс, ангидрит, каменная соль. В пределах материков обнажённые и погребённые карстующиеся карбонатные породы занимают до 40, гипсы и ангидриты около 7, каменная соль до 4 млн. км2.

Карстовые ландшафты отличаются присутствием в них своеобразного феномена — подземных полостей и пещер, которые являются относительно самостоятельными (пространственно, функционально) природными образованиями — подземными комплексами. Пещеры имеют особую подземную топографию, пещерный климат, подземную гидрографическую сеть, специфическую флору и фауну.

Подземная часть карстового ландшафта тесно связана с наземной. Они являются двумя тесно связанными между собой частями единого карстового ландшафта и составляют главную особенность его структурной организации. Если рассматривать карстовый ландшафт системно, то наземную и подземную его части можно рассматривать в качестве его структурных подсистем. Сопряженное функционирование в карстовом ландшафте как геосистеме двух подсистем (наземной — подземной) и обуславливает основные системные свойства карстового ландшафта, отличающие его от некарстовых ландшафтов. Карстовые ландшафты отличаются особой «геометрией». В связи с наличием подземных полостей (могут достигать двух и более километров в глубину), по которым поверхностные агенты (воды, кислород, твердый материал, органика) проникают вглубь земли, их нижняя граница опускается намного ниже, чем в некарстовых ландшафтах. Поэтому карстовые ландшафты характеризуются большей объемностью, в отличие от некарстовых.

«В структуре карстового ландшафта можно выделить две составляющие: вертикальную (геокомпонентную — этажную) и горизонтальную (геокомплексную — морфологическую).

Вертикальную геокомпонентную структуру карстового ландшафта образуют, как и в других ландшафтах, агрегатно-однородные по массе (воздух, вода, твердое вещество) и агрегатно-неднородные — в контактных зонах между ними — геокомпоненты. Агрегатно-однородные геокомпоненты («геомассы») представляют собой образования, расположенные ярусно в соответствии со своими физическими свойствами (плотностью): атмокомпонент (воздух), гидрокомпонент (вода) и литокомпонент (горные породы).

В латеральной плоскости карстовый ландшафт, как и другие ландшафты, образован мозаикой геокомплексов более низкого таксономического ранга. В советской литературе к ним относили наименьшие (элементарные) природные комплексные образования — фации, которые «объединяются» в более крупные единицы — урочища и местности. Поэтому, горизонтальная структура карстового ландшафта является по своей природе комплексной — полисистемной, иерархической. Ее элементами выступают внутриландшафтные геосистемы топологического уровня — фации, простые и сложные урочища, местности. В их формировании особенно большое значение имеет группа литоморфотектонических компонентов-факторов".

Таким образом, структура карстовых ландшафтов, как вертикальная, так и горизонтальная существенно отличается от структуры некарстовых ландшафтов. «Ее характеризуют тесные функционально-динамические связи между наземной и подземной частями. И в вертикальной, и в горизонтальной плоскостях ландшафта это приводит к формированию парадинамических (парагенетических) образований, описанных выше». Примеры мы можем увидеть на рис. 2.

Рис. 2 Примеры карстовых парадинамических систем разного ранга.

3.4 Исследования в Горном Алтае

Исследованием карста в Горном Алтае занимались Н. А. Гвоздецкий, А. А. Маринин, К. П. Черняева и другие.

Большие площади северо-восточной части Алтая занимают салаирские складчатые сооружения. В выполняющих их вулканогенно-осадочных и осадочных толщах позднего рифея, венда и нижнего-среднего кембрия значительную, порой — ведущую роль играют известняки и доломиты. С площадями распространения карбонатных отложений салаирид связаны главнейшие карстово-спелеологические участки и большая часть исследованных пещер. Также на Алтае развиты каледонские складчатые образования, в которых сравнительно широко представлены известняки, в которых выработаны многие пещеры, в том числе крупные.

Пещеры преобладают в известняках и мраморах. Единичные формы отмечены в известняковых сланцах (побережье Телецкого озера) и крайне редко встречаются в доломитах и гипсах, что связано с малой площадью этих пород и неблагоприятными условиями карстования. По территории области пещеры распределены неравномерно. Так, например, в Среднечарышском карстовом районе с площадью карстующихся пород 700 км2 насчитывается 167 пещер, а в Ануйском районе на площади известняков 420 км2 — 53. В границах Канско-Чарышского района при площади карбонатных пород 220 км2 их число составляет 24. Количество пещер на Алтае убывает от окраинных частей области к центру, что отражает общую закономерность ослабления развития карста в этом направлении.

Плотность карстовых пещер в пересчете на 1000 км2 с учетом всей карстующейся площади Алтая (8066 км2) составляет более 25 пещер. Сопоставляя полученные данные с относительно хорошо изученной карбонатной карстовой областью Уфимского плато в Приуральской карстовой провинции, можно сделать вывод, что подземная закарстованность Алтая оказывается более, чем в 8 раз выше. Морфологические данные и другие сведения о крупнейших пещерах Алтая приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Крупнейшие карстовые пещеры в известняках Алтая (Маринин, 1990, стр. 114).

№ п/п

Название пещеры

Возраст породы

Длина, м

Карстовый район

1

Тутхушская

Протерозой

1165

Катунский

2

Музейная

Силур

830

Ануйский

3

Каракокшинская

Протерозой

600

Катунский

4

Большая Чейская

Силур

547

Чуйский

5

Большая Прямухинская

Силур

390

Среднечарышский

6

Старая Карахольская

Силур

306

Ануйский

7

Тулатинская

Силур

300

Среднечарышский

8

Ящур

Силур

205

Среднечарышский

9

Большая Талдинская

Кембрий

200

Катунский

Суммарная протяженность крупнейших пещер более 4543 м., что составляет приблизительно третью часть от общей длины всех пещер. Конфигурация подземных карстовых полостей весьма разнообразна. Очертания пещер находятся в прямой зависимости от тектонической трещиноватости.

В генетическом отношении пещеры Алтая объединены в три типа:

1) пещеры коррозионные,

2) коррозионно-абразивные и 3) коррозионно-антропогенные (Маринин, 1990, стр. 119).

Коррозионные пещеры составляют самую большую группу. На их долю приходится 95% от общего числа пещер. Основная их часть формируется при движении карстовых вод по системам трещин в зоне горизонтальной и вертикальной циркуляции.

Коррозионно-абразивные пещеры приурочены к берегам рек и озер, сложенных карбонатными и карбонатсодержащими толщами. Подземные полости располагаются на высоте 1−3 м над руслом рек и водным зеркалом озер или лежат у уреза воды. Коррозионно-абразивные пещеры обычно развиваются по трещинам напластования и тектоническим трещинам. Пещеры характеризуются относительно простым строением, имеют округлую или стреловидную форму. К таким пещерам относятся многочисленные полости, встречающиеся вдоль восточного побережья Бухтарминского водохранилища, а также по берегам Телецкого озера. Пещеры располагаются у линии водного зеркала, некоторые из них лежат ниже и оказываются затопленными водой. На формирование пещер этого типа большое влияние оказывает вода во время волнового прибоя.

Коррозионно-антропогенные пещеры немногочисленны. Они созданы координирующим действием воды зоны горизонтальной и вертикальной циркуляции и изменены деятельностью человека. Так, например, сквозная пещера известковая на правом берегу реки Катунь, в логу Сухой Чуурак, ранее представляла замкнутую полость. В 1957 году рабочий Манжерокского промкомбината (П.П. Пьянков), добывая известняк для нужд строительства, обрушил верхний свод пещеры и тем самым изменил ее морфологию.

Пещеры встречаются, в основном, в бортах речных долин и в уступах отдельных массивов. По склонам эрозионных врезов выходы пещер располагаются ярусно. Высотные отметки пещерных ярусов хорошо увязываются с уровнями аллювиальных террас в долине рек Катуни, Чуи, Ануя и Чярыша.

Карстовые полости крупных размеров чаще всего приурочены к наиболее высокому ярусу пещерных систем. Длина пещеры здесь достигает более ста метров, а отдельные пещеры имеют протяженность свыше 300−600 м., например, Старая Каракольская, Музейная и др. Пещеры, расположенные невысоко над урезом долин, характеризуются небольшими размерами и простой морфологией. Исключение составляет Сибирячихинская пещера длиной 140 м, расположенная на уровне поймы р. Ануй.

Натечные образования в пещерах Алтая развиты в сравнительно крупных пещерах (Музейной, Старой Каракольской, Верхнекуюмской, пещере Алтайских геофизиков и др.). Кальцитовые формы представлены сосульковидными, трубчатыми, реповидными и гребешковидными сталактитами (рис. 3). Сталагмиты имеют форму свечей, конусов, бутылей, изредка — сложных ветвистых образований. Во входном гроте Агайринской пещеры есть сталагмит метровой высоты с диаметром 42 см. Для пещер характерно также драпировки, занавеси, натеки на стенах и колонны.

Слабое развитие натечных образований или их отсутствие во многих пещерах связано с рядом обстоятельств. Известно, что образование натечных форм происходит при определенном равновесии, свободной углекислоты и бикарбоната кальция. Воды, насыщенные бикарбонатом кальция проникают в пещеру по системе трещин. В пещере углекислота мигрирует в подземный воздух, и из раствора бикарбоната осаждается монокарбонат кальция, из которого образуются натечные формы.

Разнообразие натечных форм в пещерах определяются величиной притоков полости. Большие притоки воды приводят к отложению избытка карбоната кальция на полу пещер.

Рис.3. Гребешковидные сталактиты в пещере Музейная

При снижении потока воды до 0,01 см3/с и меньше происходит образование и рост сталактитов. Сталактитовыми пещерами являются: Старая Каракольская, Музейная, Первая Пролетарская, Б. Барагашская и др.

По микроклиматическому признаку выделяется три типа пещер:

1) ветровые;

2) теплые;

3) холодные (Маринин, 1990, стр. 126). К ветровым относятся полости с двумя и более входами. Тяга воздуха в пещерах этого типа колеблется от 2,2 до 4,7 м/с (Б. Белобомская, Б. Талдинская, Сквозная Талдинская, Ябоганская). Теплые пещеры имеют восходящие полости и представляют своеобразные аккумуляторы тепла (при отрицательной температуре воздуха — 11−13єС), например, в Б. Камыщлинской +5єС, в Б. Чуйской +7,2єС и т. д. Холодные пещеры связаны с снисходящим положением полости в карстовом массиве. Такие пещеры имеют благоприятные условия для проникновения и застаивания в них более тяжелого холодного воздуха. В холодных пещерах Алтая происходит образование и накопление льда. Пещеры-ледники сосредоточены в среднегорной части области и лишь единицы из них отмечены в высокогорье.

На Алтае выделяется пять типов пещер-ледников:

1) пещеры в которых лед образуется за счет непосредственного проникновения снега и его накопления. Особенно значительной аккумуляцией снега отличаются полости с вертикальным стволом (карстовые колодцы — Второй Теректинский, Ороктойский. Кулдюкский, Булухстинский), а также карстовые воронки в истоках Б. Яломана. 2) Мешкообразные пещеры холодного типа. Формирование льда пещер происходит за счет поступающей воды, иногда он смешанного происхождения. К этому типу относится Кульдюкская ледяная пещера. 3) Горизонтальные мешкообразные пещеры-ледники, лед которых образуется в результате процесса сублимации. Эти формы пещерного льда (кристалла) наблюдаются зимой в Камлакской, Камышлинской, Геофизической и Ороктойской пещерах. 4) сквозные пещеры со снежниками — Голубиная, Известковая. Снег в них удерживается до начала лета. 5) Пещеры-ледники в области распространения вечной мерзлоты отмечены в стенах штольни № 17 Акташского района. Они имеют вид небольших ниш и гнезд, заполненных кластогенным материалом с кристаллами льда. В ледяных пещерах содержаться многие формы льда: покровный лед, сталактиты, сталагмиты, кора обледенения, ледяные кристаллы. Основную массу пещерного льда составляет покровный лед. Суммарная площадь его в алтайских карстовых полостях около 750 м2. Мощность льда колеблется от 2 до 45 метров (Маринин, 1990, стр. 127).

Пещеры исследуемой области находятся в различных стадиях развития. По Н. А. Гвоздецкому, в жизни пещер локализуется три основных спелеоморфогенетических цикла: малый, средний, большой. Малый цикл охватывает развитие отдельной полости от ее появления до разрушения. В среднем цикле происходит формирование нескольких пещерных ярусов. На Алтае за этот цикл Развития образовались многоярусные пещерные системы по склонам долин, в нижнем и среднем течении р. Катунь (поселок Известковый, Еланда), Чуи (Белый Бом), Ануя и в других местах. Большой — состоит из нескольких средних циклов и по времени занимает геократическую эру (Гвоздецкий, 1972, стр. 190).

В карстовых пещерах Алтая встречаются представители многих видов животных. Животный мир пещер формируется под влиянием общих закономерностей, обусловленных расчлененностью горной страны и проявлением высотной зональности. Кроме того, видовой состав спелеофауны зависит от внутрипещерных факторов. Также в пещерах можно выделить особую группу, которую составляют ископаемые животные, представленные разнообразными по экологии и географическому распространению позвоночными. Они зарегистрированы во многих пещерах. Ископаемая пещерная фауна дает возможность подойти к определению возраста пещер. Вероятно, некоторые пещеры по Бухтарме, Чарышу и Катуне существовали уже в раннечетвертичное время (Маринин, 1990, стр. 130).

В период с 1990 по 1993 год были организованы экспедиции в центральную часть Горного Алтая. Объектом исследования были известняковые массивы бассейнов рек Иня, Айлагуш, Кадрин, Сумульта — правых притоков Катуни в её среднем течении. Главное внимание было уделено исследованию плато с внутренним стоком в междуречье Улусук-Ачин. Это плато площадью около 10 км2 расположено на высоте 1700−1750 м, высота бортов достигает 2000 м над уровнем моря. Из-под плато вытекают 2 крупных карстовых источника. Один из них — Известняк, — приток Кадрина, бьющий фонтаном из скалы недалеко от уреза Кадрина. Чуть ниже по течению Кадрина впадает второй приток, не меньший, чем Известняк, собирающийся из нескольких воклюзных источников. На плато имеются два карстовых озера — круглое диаметром 200 м и вытянутое длиной 800 м и шириной 200 м. Большее озеро имеет стационарный уровень, поддерживаемый воронкой, находящейся прямо на его берегу. Плато сложено голубоватым известняком с прожилками жильного известняка толщиной до 10 см и более тонкими прожилками киновари. Большая часть плато покрыта чехлом ледниковых отложений, прорезанным отдельными мелкими, но глубокими воронками и сухим оврагом с мелкими понорами. В юго-восточной части плато ледниковых отложений нет, здесь развиты сплошные поля воронок, поноров, карстовых котловин. Ни на плато, ни на его бортах не было найдено проявлений многолетней мерзлоты, затрудняющей, по Р. А. Цыкину с соавторами развитие карста в этом районе. В 1.5 км восточнее меньшего озера, в карстовой котловине, имеется очень крупный понор. Южный и восточный борта плато также закарстованы. Преобладают воронки просасывания, расположенные по террасам бортов вплоть до вершин. Встречаются провальные воронки глубиной до нескольких метров и мелкие (до 10 м) пещеры. Почти везде карст задернован. Лишь на высшей вершине восточного борта (2075 м) встречаются участки голого карста. Найдено лишь две пещеры длиннее 20 м с естественными входами, названные Сумультинская и Кадринская. Сумультинская расположена на восточном борту плато, на вершине с отметкой 2075 м. Её длина 32 м, глубина 7 м. Пещера представляет собой грот с древними натёками. Севернее плато, в междуречье Чибит-Ачин-Улусуг, на высотах порядка 2000 м местность сильно изрезана. Севернее плато, в междуречье Чибит-Ачин-Улусуг, на высотах порядка 2000 м местность сильно изрезана. Короткий хребет высотой 2300 м, составляющий правый борт ущелья Чибита, закарстован слабо. Здесь были найдены крупная воронка диаметром 40 м и глубиной 15 м, и пещера-ловушка глубиной 12 м и длиной 20 м. Междуречье Кадрин-Сугары составляет хребет со средней высотой 2200 м. Его ось представляет собой выровненную закарстованную поверхность с редкими выдающимися вершинами.

Рис. 4. Пещеры: 1 — Сумультинская, 2 — Кадринская, 3 — Айлагушская, 4 — Холодильник, 5 — карстовый провал. Черный контур — карстующиеся известняки.

Огромное количество разнообразных воронок. Встречаются участки голого карста с каррами высотой до 1 м. В северной части хребта мощность известняка 2 км, следовательно, возможно наличие пещер глубиной до 1 км. В южной части хребта замечены две воронки в красном мраморе диаметром 10−15 м. Верховья рек Иня и Айлагуш пересекает небольшой массив мраморизованного известняка верхнего силура длиной 20 км и шириной 3 км. Известняк интенсивно закарстован. В северной половине массива, на высотах 1700−2000 м, найдено около 20 пещер длиной до 25 м. В одной из них, на вершине горного отрога правого берега Айлагуша, имеется колодец 20 м. Крупнейшая из найденных здесь пещер — Айлагушская длиной 450 м и глубиной 33 м. В южной части массива, относящейся к бассейну Ини, на выровненных поверхностях встречаются воронки и поноры, одиночно и скоплениями. Здесь были найдены небольшая (около 20 м) пещера и карстовый провал с ледником. Немного восточнее на хребте Сальджар имеется линза того же известняка, слагающая гору с отметкой 2340 м. Вершина горы не закарстована, но окаймлена поясами воронок и участков голого карста. Наглядно рассмотреть район можно на рис. 4.

Данные исследования показали, что на Алтае возможны пещерой до 1 км глубиной. Это второе перспективное место в России после плато Фишт на Западном Кавказе.

Глава 4. Современные методы и средства исследований

Изучение карста могут проводиться несколькими путями. В книге Н. А. Гвоздецкого «Проблемы изучения карста и практика» выделяются несколько методов исследования: полевые исследования, картографирование карста, стационарные исследования, лабораторно-экспериментальные исследования, геофизические методы, количественные (математические) методы.

4.1 Полевые исследования

Полевое исследование карста направлено на установление закономерностей его развития, от которых зависит распределение карстовых явлений в пространстве. Для этого в первую очередь должна быть рассмотрена роль различных факторов, таких как состав и структура горных пород, характер их залегания и трещиноватости, рельеф, климат, подземные и поверхностные воды, почва и растительность. Также для выяснения этих закономерностей необходимо проследить историю формирования карста. При этом нужно основываться на общих представлениях об истории геологического развития территории распространения карста и на анализе развития ее геологической структуры и рельефа непосредственно в поле. Также изучение карста желательно сопровождать ландшафтной съемкой территории.

Важно выяснить приуроченность карста к определенным ландшафтным типологическим единицам и особенности карста* в определенных ландшафтных единицах, что позволяет глубже рассмотреть влияние физико-географических факторов. Полевые исследования при этом должны сопровождаться отбором соответствующих образцов для лабораторного исследования. Также важно изучить состав и структуру карстующихся и некарстующихся горных пород. При исследовании карстовых процессов на больших глубинах важное значение приобретает изучение закарстованности по керну буровых скважин.

На развитие карста значительно влияют поверхностные отложения, которые перекрывают карстующиеся породы. Поэтому важно рассмотреть их наличие, мощность и характер.

Очень большое значение имеет трещиноватость, зачастую определяющая водопроницаемость карстующихся толщ и обеспечивающая возможность циркуляции воды внутри карстующегося массива.

Также важно изучение рельефа, так как он оказывает большое влияние на распределение поверхностного стока воды и областей питания карстовых вод, степень инфильтрации, на расположения зон разгрузки вод и водоотдачу карстующегося массива.

Одним из основных вопросов изучения карста является выяснение геолого-геоморфологической истории района, что позволяет проследить эпохи усиления и ослабевания карстообразования, изменения в ходе развития карста, выяснить глубину распространения активно развивающегося карста, наличие древних погребенных или ископаемых карстовых форм, определить их геологический возраст.

Также важно изучить климат, гидрологию, поверхностные и подземные карстовые формы, растительный покров и почвы.

4.2 Картографирование карста

Картографический метод применяется для установления закономерностей распространения карста, наглядного изображения карстовых форм рельефа и условий их развития. Очень широко применяется аэрофотосъемка. На аэрофотоснимках карст хорошо дешифрируется благодаря специфическим внешним признакам. При полевых исследованиях при ее помощи часто обнаруживаются отдельные карстовые формы, карстовые участки, а иногда и целые карстовые районы. Также для исследования карста применяется метод аэровизуальных наблюдений.

4.3 Стационарные и лабораторно-экспериментальные исследования

Стационарные исследования в карстовых районах могут носить разный характер. Это могут быть геоморфологические наблюдения, микроклиматические наблюдения (не только над пещерами, но и над поверхностью карстовых участков и отдельными карстовыми формами), ландшафтные наблюдения над динамикой отдельных карстовых участков как особых природных комплексов и ландшафтно-геохимические наблюдения с применением химического анализа компонентов комплекса в разные сезоны года.

Широко распространены опытные лабораторные исследования на растворение и выщелачивание различных горных пород в различных условиях. Также помимо химического и минералогического применяется термический анализ, определение абсолютного возраста калий-аргоновым методом, спектральный анализ, определение изотопного состава и другие.

4.4 Геофизический метод

Для изучения карста из геофизических методов наиболее распространена электроразведка, которая является самой экономичной и в большинстве случаев эффективной. «При электроразведке используется свойство анизотропии, т. е. неодинаковой электропроводности трещиноватых и дислоцированных слоистых пород в разных направлениях» (Гвоздецкий, 1972). Электроразведка зачастую применяется вместе с буровыми работами, с помощью которых интерпретируются геологические данные.

Изучение крупных пещер и карстовых полостей производится с помощью метода радиоволновой разведки (ондометрии).

Также применяется сейсморазведка, геотермические наблюдения, метод газовой разведки — пропуск по карстовым ходам какого-нибудь характерного газа, который позже обнаруживается в пробах воздуха, взятых из других пещер или устьев трещин на земной поверхности и метод резистивиметрии поверхностных водоемах, основывающийся на изменении электропроводности в зависимости от количества и характера растворенных солей.

4.5 Количественный метод

Включает в себя несколько методов, таких как метод, основывающийся на теории вероятности, метод математической статистики и другие. Количественные методы обрабатываются графически, как для поверхностных, так и для подземных карстовых форм. Для систематизации карстовых форм по данным полевых исследований могут применяться перфокарты. На примере карста Горного Алтая такой опыт выполнен М. Н. Абишевым и А. М. Марининым.

Глава 5. Связи с другими научными дисциплинами

В этой главе мы рассмотрим связь исследований карста с другими научными дисциплинами.

Тесно связана с карстоведением такая наука, как спелеология. Спелеология специализируется на исследовании пещер. Она изучает их происхождение, морфологию, микроклимат, воды, растения, современную и древнюю пещерную фауну, остатки материальной культуры людей каменного века, наскальные рисунки и скульптурные изображения. Помимо карстовых пещер, спелеология изучает и другие пещеры, образовавшиеся путём выветривания, дефляции, абразии, суффозии, под действием тектонических сил (пещеры-трещины), в результате течения и застывания лавы, таяния льда (ледниковые гроты), осаждения травертина, а также искусственные пещеры, вырубленные в скалах человеком.

Также с карстоведением, благодаря изучению всех подземных ландшафтов, взаимосвязаны такие научные дисциплины, как метеорология и климатология, ботаника, ландшафтоведение, зоология и палеонтология, археология и история.

При работе карстоведов и спелеологов выявляются районы возможного распространения карстовых форм, открываются новые пещеры, которые исследуются с точки зрения геологической структуры, состава и т. д. Впоследствии эти пещеры дают возможность исследований и новых открытий в археологии. Например, в Денисовой пещере в Алтайском крае была найдена фаланга пальца, предположительно нового вида вымерших людей.

Заключение

· Проанализировав историю исследований по данной теме в Горном Алтае, мы выяснили, что было несколько всплесков интереса к ней в периоды с 1951 по 1952 годы, с конца 1960-х по начало 1970-х годов, с 1983 по 1994 годы, в результате которых были обнаружены многие пещеры, исследована на закарстованность большая часть региона.

· Мы подробно рассмотрели понятие термина «карст», выяснили сколько существует типов карста, по каким признакам они классифицируются. Разобрали состав и структуру карста, как геосистему двух подсистем: наземной и подземной.

· Проанализировав исследования, проведенные в Горном Алтае, мы можем сделать вывод, что на Алтае возможны пещерой до 1 км глубиной.

· Выделяют несколько методов исследования карста: полевые исследования, картографирование карста, стационарные исследования, лабораторно-экспериментальные исследования, геофизические методы, количественные (математические) методы.

· В ходе написания данной работы мы выяснили, что карстоведение тесно связано и зависит от таких научных дисциплин, как спелеология, метеорология и климатология, ботаника, ландшафтоведение, зоология и палеонтология, археология и история.

Словарь основных терминов

Антиклинорий — крупный и сложно построенный комплекс складок слоев земной коры, возникающий обычно в геосинклиналях. Характеризуется общим подъёмом поверхности, касательной к сводам антиклиналей (зеркала складчатости) в центральной части. Имеет многие сотни километров в длину и десятки километров в ширину. Особенно крупный антиклинорий называется мегантиклинорием. На поверхность в антиклинории выходят более древние и обычно сильнее метаморфизованные породы, чем в смежных с ними синклинориях. Осевые плоскости складок расположены часто веерообразно (с опрокидыванием в сторону смежных синклинориев). На крыльях антиклинория нередко развиваются зоны надвиговых нарушений. К антиклинориям часто приурочены выходы крупных интрузивных тел (граниты и др.).

Синклинорий — сложная форма складчатых дислокаций слоев земной коры, представляющая собой пучок складок с общим погружением зеркала складчатости (поверхности, касательной к сводам антиклиналей) к оси пучка. Синклинории распространены в складчатых сооружениях и образуются обычно на месте геосинклинальных или межгорных прогибов. Чередуются с антиклинориями.

Воронки — это округлые обычно конусообразные понижения разного размера (до десятков — реже сотен метров в диаметре) и разной глубины (от первых метров до десятков метров). Они широко распространены в условиях и голого, и покрытого карста, как на междуречьях, так и по днищам балок. По происхождению воронки бывают: поверхностного выщелачивания (в условиях голого карста), провальные — в результате обрушения кровли над подземными пустотами (в условиях и голого, и покрытого карста) и просасывания (в условиях покрытого карста), когда в вертикальные каналы на дне, так называемые поноры (от слова «нора»), вместе с водой вовлекается нерастворимая порода. В случае заиливания понора или повышения уровня грунтовых вод воронки могут превратиться в постоянные или временные озера, которым присущи сезонные колебания уровня воды.

Карры — комплекс узких глубоких борозд, отделенных друг от друга острыми гребнями с относительными повышениями 1−2 м. Они образуются за счет растворения и механического разрушения поверхностными водами трещин пород. Местность, покрытую каррами, называют карровым полем. Карровые поля в конечном счете превращаются в волнистые равнины с хаотическими скоплениями глыб известняка.

Карстовая пропасть — комбинация вертикальных шахт с горизонтальными и наклонными проходами.

Котловины — крупные замкнутые понижения, которые образуются при соединении множества воронок за счет разрушения перемычек между ними. У них обычно крутые фестончатые склоны, неровное дно, большие размеры: в длину километры, в ширину сотни метров, в глубину первые десятки метров.

Полья — обширные продолговатые замкнутые понижения, площадью более 200−300 км2, глубиной сотни метров, с крутыми склонами.

Колодцы — результат обрушения кровли над подземными пропостями. Имеют цилиндрическую форму.

Шахты — узкие глубокие (сотни метров) трубы. Стволы их могут быть прямолинейные, ломаные, изогнутые. Образуются в результате расширения каналов-трещин, причем нередко закладываются на пересечении нескольких систем трещиноватости (http: //www. mining-enc. ru).

Список использованной литературы

1. Андрейчук В. Н. Системная природа карстового ландшафта [Электронный ресурс] / Комиссия спелеологии и карстоведения Московского центра Русского географического общества. Пермь. — Режим доступа: http: //www. rgo-speleo. ru/biblio/landshaft. htm

2. Вистингаузен В. К. Спелеологические исследования на Алтае [Электронный ресурс] / Комиссия спелеологии и карстоведения Московского центра Русского географического общества. Пермь. — Режим доступа: http: //www. rgo-speleo. ru/biblio/altay-stor. htm.

3. Гвоздецкий Н. А. Карстовые ландшафты. М.: Изд-во МГУ, 1988. 113 с.

4. Гвоздецкий Н. А. Проблемы изучения карста и практика. М.: Мысль, 1972. 392 с.

5. Горная энциклопедия [Электронный ресурс] / Режим доступа: http: //www. mining-enc. ru

6. Максимов Г. М. Карст и пещеры центра Горного Алтая [Электронный ресурс] / Спелеоккоманда Новосибирские диггеры. Новосибирск. — Режим доступа: http: //www. nskdiggers. ru/archive/Karst_Sumulta/knizhka. htm

7. Маринин А. М. Карст и пещеры Алтая. Новосибирск: Изд. НГПИ, 1990. 148 с.

8. По Сибири [Электронный ресурс] / Режим доступа: http: //posibiri. ru/post/muzejnaya-peshhera. html

9. Словари и энциклопедии на Академике [Электронный ресурс] / Режим доступа: http: //dic. academic. ru/pictures/enc_geolog/987. jpg

10. Цыкин Р. А. Пещеры Алтае-Саянской горной области [Электронный ресурс] / Комиссия спелеологии и карстоведения Московского центра Русского географического общества. Пермь. — Режим доступа: http: //www. rgo-speleo. ru/biblio/altai-sayan. htm.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой