Творбата беше представена

в XXXIII градски научно-практически

конференция на учениците "Сибир",

раздел "Краезнание и туризъм",

град Новосибирск.

Особености на търсенето на карстови пещери

МКОУ ДОД ДТД УМ „Джуниър”;

МБОУ СОУ № 195, 5 клас „Б”,

Октябрски район на Новосибирск

Научен съветник: Ершов Михаил Сергеевич

ЗНП DTD UM "Junior"

Консултант: Ершова Елена Владимировна

ЗНП DTD UM "Junior"

Новосибирск 2014г

Въведение

Карстови явления

Първи стъпки в намирането на пещери

Заключение

Въведение

Днес вече няма бели петна по географските карти;

само недрата на Земята останаха неизследвани,

морска бездна и космическо пространство.

Мишел Сифр, френски учен, спелеолог

Разнообразието от карстови скали, условията на тяхното възникване, релеф, климат, зони на движение и състав на водите и други фактори водят до образуването на различни повърхностни и подземни карстови форми. Карстовите пещери са подземни кухини, свързани със земната повърхност или затворени, които се образуват при излужване на разтворими скали. Те представляват естествени кухини, шахти, кладенци с ясни граници и появяващи се в надвиснали ненаситени и водонаситени карстови скали.

Актуалност на темата. Много масиви от карстови скали не са проучени спелеологично, а търсенето на пещери се свежда до системното им проучване в благоприятно време на годината и изкопаване на блокираните проходи на известни карстови кухини. Съответно една от основните дейности на нашия клуб е търсенето и проучването на нови подземни кухини – карстови пещери и мини.

От историята: още в решението на Президиума на Централния съвет по туризъм и екскурзии на ВНСС, прието през 1964 г., на спелеотуристите е поставена задачата: „Проучване и проучване на пещери, така че тези прекрасни природните паметници стават притежание на широките маси от трудещите се на страната ни“.

Целта на нашата работа беше следната: - да изготвим план за действия, необходими за търсене на карстови пещери, да определим най-удобното време от годината за търсене на карстови кухини и да опишем кога и защо е по-добре да се извършват.

Карстови явления

Класификацията на подземните кухини се основава на генетичен подход: групи кухини се идентифицират според антропогенните характеристики (изкуствени и естествени), класове - според енергийния източник на кухинообразуващи процеси (ендо, екзо, антропогенни), подкласове - според към естеството на движението на материята. Видове - според основния процес на образуване на кухини. Класификацията включва само моногенетични (образувани от един водещ процес) кухини. В природата се срещат и полигенетични, които принадлежат към смесени типове (корозионно-гравитационни, изкопно-корозионни, суфузионно-корозионно-абразивни и др.). Карстовите кухини са само един от 11-те подкласа естествени кухини, но те все пак се открояват: включват всички най-големи кухини в света, най-красивите зали по отношение на агломерационна украса, пещерите, най-богати на археологически и други находки... техният брой, 1–4 порядък повече от други. Така че карстовите кухини заслужават отделно разглеждане.

Карстът е процес на разтваряне (излугване) на натрошени разтворими скали от подземни и повърхностни води, в резултат на което се образуват негативни форми на релефа на земната повърхност и различни кухини, канали и пещери в дълбочина. За първи път подобни процеси са проучени в детайли на брега на Адриатическо море, на Карстовото плато край Триест, откъдето са получили името си. Най-голямо разнообразие от карстови форми се наблюдава в открития тип карст (планински райони на варовиковото плато на Крим, Кавказ, Карпатите, Алпите и др.). В тези райони развитието на карст се улеснява от откритата повърхност на разтворими скали и честите дъждове. Покритият карст се различава от открития по това, че карстовите скали са покрити с неразтворими или слаборазтворими скали: тук няма форми на повърхностно излугване, процесът протича на дълбочина. При контакт с карстови скали, откритият материал се придвижва в подлежащите карстови кухини, което води до образуване на чиниевидни и фуниевидни форми.

Има два основни противоположни процеса: от една страна, разрушаването на карстови скали от химичното и отчасти механично действие на подземни и повърхностни извънестествени води, което дава разнообразие от карстови форми; от друга страна, отлагането на продукти от разрушаването. Връзката между тях е преносът на вещества, разтворени и пренесени от карстови води.

Повърхностните карстови форми включват: карст (бели), карстови улеи и канавки (по-дълбоки, със стръмни страни), богаз, карстови фунии, чинийки и вдлъбнатини (неясно изразени малки фунии), хралупи (в дъното на които могат да се развият фунии), сухи долини, полета - най-големите карстови форми. Навесите и нишите са преходни от повърхностни форми към пещери тип пещери; естествените мостове и арки възникват най-често при срутване на тавана на пещерни тунели, ниши.

Подземните карстови форми включват кладенци и мини, пропасти, пещери.

Особености на формирането на карстови пещери

Повечето карстови пещери са образувани с водеща роля на излугване, често с комбинирано действие на разтваряне и ерозия на скалите.

При пресичане на голяма река през карстов масив се образуват няколко хидродинамични зони (фиг. 1.1). Водата, стичаща се през продуктите на изветряне на карстови скали, образува зона на повърхностно движение (I), или зона на аерация, където се осъществява основно движение надолу на инфилтрационни (проникващи) и инфлационни (притока) води, с които се образуват се свързва повърхностните карстови форми. Множество пукнатини и вертикални карстови кухини отклоняват водата дълбоко в карстовия масив, където се разграничават няколко зони на движение на карстови води.

Фигура 1.1 - Хидродинамични зони в карстовия масив

При високо стои на нивото им възниква хоризонтално движение на водата, при ниско ниво - вертикално движение, в съответствие с което се извършва насочено отмиване на карстови скали. Отначало водата се движи надолу приблизително вертикално. Това е зона на вертикално низходящо движение на карстови води (II), чиято дебелина варира от 30–100 m в равнината до 100–200–2000 m в планините. Отдолу, на нивото на дъната на речните долини, вертикалното движение надолу се заменя с почти хоризонтално. Това е зона на хоризонтално движение на карстови води, която се характеризира с постоянно поливане и наличие на лек наклон на водната маса към реката (ІV). След пролетно снеготопене и обилни дъждове нивото на водата тук може да се повиши с 5–100 м, в планинските райони със 100–200 м. Следователно се разграничава междинна зона, само периодично наситена с вода, където вертикално или хоризонтално движение на карстови води се случва в различни сезони. Всички тези три зони се характеризират със свободен контакт на водата с въздуха, съдържащ до 0,05-0,5% въглероден диоксид, идващ от повърхността поради биохимични процеси, протичащи в почвения слой, както и образуван под земята при окисляване на органични вещества и различни минерали (главно пирит). Последните две зони са свързани с хоризонтални пещерни канали и низходящи карстови извори, разположени или образувани на няколко етажа, на равнини, често съответстващи на нивата на речните тераси. По-долу се разграничава зона на движение на сифона, където водата се движи по напълно запълнени с вода канали с различна ширина (V). Тези канали са особено големи в речната зона, което дава основание да се разграничи подзона на поддолинна циркулация. По-долу е зоната на дълбоко движение (VI). Скоростта на водата тук е ниска (по-малко от 100 м/ден) и е под налягане. Със зоната на движение на сифона се свързват възходящите карстови извори, които често имат огромен изток.

В зависимост от местните условия - дебелината на карстовия масив, хомогенността на карстови скали, наличието или отсъствието на некарстови слоеве, движения на земната кора, разчленяване на масива от транзитни главни реки, елементи на възникване на карст скали, геоморфологични, климатични и редица други - има различно разпределение на хидродинамичните зони на карстовите води.

И така, по време на образуването на карстови кухини има взаимно наслагване на корозионни, ерозионни и гравитационни процеси в пространството (в рамките на различни хидродинамични зони) и във времето (на различни етапи на развитие на карста и през различни сезони).

Самостоятелни изследвания на спелеотуристи

Във всеки от карстовите райони на страната пещернякът обикновено трябва да реши една или повече спортни и изследователски задачи. Сред тях - търсене на карстови кухини, тяхното топографско заснемане, геоложки, хидрогеоложки и метеорологични наблюдения, подробно описание и фотография. Нека разгледаме подробно един от тях - търсенето на карстови кухини.

Първи стъпки в намирането на пещери

Както е известно, няма директни методи за търсене за установяване на пещери от повърхността (Дублянски В.Н.). И тук е необходимо внимателно да се оценят непреките признаци. Като например: наличие на мъртва дървесина в района, където се намира предполагаемият вход на пещерата, „кужево”, камъни, покрити с буен мъх на входа, премахване на временни водни потоци, струпвания на големи камъни във входната част, течаща вода изпод скала/склон/камък (“Грифон”) и др.; както и редица геоложки особености, като: зони на плътно раздробяване, пресичане на големи и не само разломи, контакти на карстови и некарстови скали.

Описаният в литературата опит от издирвателните експедиции показва, че целесъобразният брой на отделно работещ отряд не трябва да надвишава 6 души при провеждане на изходи по маршрута в групи от 2-3 души. Отпътуването в експедицията се предшества от запознаване с литературата, карти, въздушни снимки на бъдещия район за търсене с цел изясняване на неговите геоложки особености, най-вероятните местонахождения на пещерите и начините за приближаване до изследваната местност.

На първо място е необходимо да се прехвърлят границите на разпространението на карстови скали от геоложката карта към топографската.

Наличието на зони на тектонски смущения в карбонатните скали допринася за развитието на дълбок карст. Геоморфологичният признак за търсене на пещери е наличието на затворени вдлъбнатини на земната повърхност: фунии, хралупи, падове, както и изчезването на потоци и реки. Варовиците, срещащи се сред пясъци, глини, шисти и други некарстиращи скали, често образуват положителни форми на релефа под формата на хълмове и хребети.

При липса на геоложка и топографска карта в процеса на търсене на пещери се съставя схема, върху която се нанасят масиви от карстови скали, потоци, извори и други обекти. Трябва да се обърне внимание на топонимията на района с географски имена, като например карст, бял камък, фунии, Провал, Известковый, Белая, Пещера, Суха.

Тактиката на търсене на карстови кухини зависи от геоложките, геоморфологичните, хидрогеоложките и климатичните особености на района.

В планинските райони карстови скали са открити в склоновете на дълбоко врязани речни долини. Именно тук трябва да се търси входът на карстовата кухина. Във вододелни пространства входът на пещерата може да бъде разположен на дъното или склона на стръмна фуния, както и на места, където постоянен или периодичен отток се поглъща в речните долини и дерета.

В райони на развитие на вулканичен карст пещерите се откриват чрез движение на въздуха. Обикновено температурата на въздуха в пещерите е стабилна, приблизително равна на средногодишната температура на района. Поради температурната разлика между външния и пещерния въздух се осъществява движението на въздушните маси. През зимата топлият пещерен въздух изтича на повърхността през пукнатини, а студеният външен въздух навлиза в пещерата. През лятото посоката на движение е обърната. Това движение на въздуха се доказва от пара, издигаща се над земята, кристали от скреж в малки пещери и пукнатини, размразени петна в снега през зимата и струи студен въздух, излизащи от пукнатини в скалата през лятото.

Когато организирате търсене на пещери на скалисти скали, е необходимо да ги разгледате с бинокъл. При търсене на карстови кухини по плата и леки склонове се полагат няколко маршрута, което дава възможност за разделяне на работната площ на участъци.

Веригите от фунии показват наличието на тектонски пукнатини, по които е възможно развитието на карстови кухини. Стари сухи дървета често могат да се видят близо до входовете на кладенци и мини. На входовете на пещерите има по-свежа трева, дървета с буйна корона. Периодично наводнените пещери се намират от находища на варовития туфа или гъст мъх. Трябва да се има предвид, че прилепите и птиците често се заселват в пещери, разширения на вертикални мини. Входните части на пещерите понякога започват с тесни шахти на язовци. Някои пещери служат като бърлоги за мечки, към тях са утъпкани пътеки.

Методи за търсене на карстови пещери

Нашата чета се състоеше от 10 души, групата за търсене – 5 души.

1. Като начало избрахме района въз основа на наличието на следните видове информация (Схема за карстово-спелеоложко райониране, Приложение А):

Топографски - наличието на карстови форми на релефа на топографската основа на определена област: басейни, групи от фунии, изчезващи реки и потоци, сухи бърлоги, извори, относителните височини на тези обекти и накрая - пещери, просто посочени на картата. В същото време липсата на каквито и да било форми на топографска основа изобщо не означава, че те не съществуват, тъй като на картите от последните десетилетия има тенденция към опростяване на релефа и изглаждане на обекти, които рязко падат от цялостна картина.

Геоложки - наличието, според материалите на геоложките карти в този район, на карстови скали, геоложки контакти с некарстиращи скали, по които може да настъпи поглъщане на повърхностни водни течения, наличие на тектонски нарушения, по които може да се развие пещера ( като се помни непропорционалният мащаб на смущенията, по които се развиват пещерите, като мащабът е посочен дори на най-големите и най-подробни карти на геоложки разломи).

Всъщност ние се интересувахме само от самия факт за наличието или отсъствието на карстови скали, докато трябваше да се помни, че картите са направени от хора, които са склонни както да правят обобщения, така и да правят грешки при очертаване на геоложки граници. Тъй като наличието на вече известни пещери или техните натрупвания също може да говори в полза на избора на района, ние, като се съобразихме с данните от Базата със знания по спелеология, сайта http://www.krasspeleo.ru, избрахме Изтока Район Саян, Манското корито.

2. След като избрахме района, стеснихме кръга на търсене и избрахме карстово-спелеоложкия обект Баджейски, върху който бяха съсредоточени издирвателните усилия. Започнахме да наблюдаваме.

3. На първо място беше необходимо да се проследи динамиката на въздушната тяга: поради температурната разлика в пещерата и на повърхността най-често се случват движения на въздуха. През топлия сезон, при приближаване до мястото на входа на пещерата, имаше зони на рязко охлаждане и силен поток от студен въздух от пещерите. По размера на такава зона и силата на въздушния поток беше възможно да се прецени размера на кухината. Често, близо до входа и дори на известно разстояние от входа на кухината, през лятото се запазва отрицателна температура, което се доказва от наличието на лед, но това не се наблюдава в нашия случай. Много често през лятото и зимата в района на входа на пещерата можете да наблюдавате лека мъгла (мъгла), наблюдавахме това явление през зимата. Също така през зимата наблюдаваните въздушни потоци от подземни кухини са имали температура, която е много по-висока от температурата на външния въздух, така че за наличието на вход към пещерата през зимата може да се съди по близките храсти, които се отличават с изобилие от слана.

Трябва да се помни, че поради стеснението на входа, тягата може да е минимална, а може и да няма изобщо, в нашия случай входовете на пещерите бяха доста големи.

При наблюдение в извън сезона, когато температурата на повърхността беше близка до температурата в пещерата, на практика нямаше течение, беше много слабо и се променяше няколко пъти на ден. Такива резки промени в посоката на тягата в извън сезона говорят в полза на факта, че тя е изтласкана от системата, а не само циркулацията поради всмукване на въздух някъде по пукнатините надолу по склона, в който случай той нямаше да се промени толкова рязко, поради факта, че облак надникна над слънцето и температурата падна с половин градус.

„... аз лично предпочитам да се доверя на течението (при това на ЗИМНАТА тяга, тъй като лятната може да бъде причинена от изтичането на студен въздух от система с два или повече входа, преохладен през зимата в резултат на циркулацията) , като най-очевидният признак, просто трябва да се научите да различавате тягата от системата от нормалната циркулация на въздуха, причинена от разликата в атмосферното налягане в различни точки, възможно е да направите измервания на температурата, за да сте сигурни, че е достатъчно топло, и да наблюдава образуването на скреж (кужак) при слани, за да се увери, че е мокър. » (Търсене на пещери. С. Величко)

4. Тъй като карстови скали често се откриват в склоновете на дълбоко всечени речни долини, в стените на бърлогите, които отиват към реката и прекъсват линията на крайбрежните скали, те се опитват да наблюдават водните течения, промените в работата на понори-ваклузи. (Ponor, Фигура 2.1). По време на наблюденията не бяха открити нови пещери, водата или влезе в земята, или се сля с по-големи потоци и малки реки.

За наводнените пещери входът обикновено е мястото, където водният поток директно отива под земята или се появява на повърхността. Потоци и малки реки, течащи в дънерите, както се вижда от голям брой наблюдения, многократно променят посоката на потока, преминавайки от една стена на трупа към друга, навлизайки дълбоко под стената на разкритието и напускайки бившия канал, измествайки се към отстрани с 10-50 м. И наблюдавайки канала на потока, преминаващ в центъра на дерето, е необходимо да се има предвид, че в миналото потокът е могъл да тече отстрани и да образува подземни проходи в основата на разкритията. .

Есенно-пролетният период се характеризира с пълноводие и чести наводнения (усилено пролетно топене на снега, ледници или изобилие от дъжд). Нивото на водата в потоците и реките се покачва, пресъхващи потоци се отварят. В пещерата Ледяная през пролетта се наблюдава повишено капене, причинено от топенето на снега.

Сезонното отсъствие на сняг и лятна растителност (трева) улеснява наблюдението на понори и вауклюзи.

През лятото за карстовия характер на водотоците и наличието на подземен канал свидетелства ниската, дори и в най-горещото време, температурата на водата в потоците, изтичащи изпод разкритията. При изследване на карстови понори се обръща специално внимание на понори, по чиито страни ясно се виждат следи от водни и кални потоци. Това показва, че фунията е служила като абсорбиращ понор, през който може да се проникне в подземната кухина.

4.1. Карстови кухини могат да бъдат разположени на места, лишени от дъждовно и снежно водоснабдяване, например на водосбори или в горната част на склоновете (епикарстова зона, фигура 2.2). Можете да намерите такава кухина само чрез размразени петна през зимата или като случайно се блъснете във входа на нея през лятото в тревата. В нашия случай епикарстовата зона не е изследвана.

„Нека има платформа 50 на 20 м (1000 м2). На повърхността му, разкъсана от гъста мрежа от пресичащи се тектонски пукнатини, разширена от атмосферните влияния, се образува карово поле. Мина силен дъжд със средна интензивност, който даде 20 мм дъжд за един час. Водата в обем от 20 m3 (1000 m2 на 0,02 m) се абсорбира напълно в рамките на площадката. Но как беше разпределено? Първо, водата запълва 20 пукнатини (1 m3 всяка), след това се остъклява в 10 (2 m3 всяка), след което се концентрира в една (20 m3). Именно тук, не на повърхността, а под нея, възникват кухини, които могат да бъдат наречени плувиално-корозивни (лат. pluvialis rain). Постепенно те растат, което също се улеснява от топенето на снежната вода и кондензацията на влага. След това, когато трезорът се провали, на повърхността се появява "готова" карстова мина. (Забавна спелеология. V.N. Dublyansky)

Важна особеност на търсенето в много случаи е откриването на зони от "шелопняк" (блоков карст), тектонски пукнатини, полета от карстови фунии, ограничени отстрани на бърлоги и крайбрежни разкрития. Вериги от карстови фунии на повърхността, като правило, свидетелстват за вероятното съществуване на голяма подземна кухина, на която отговарят тези повърхностни карстови форми.

Фигура 2.2 - Развитие на пукнатини в епикарстовата зона (А) и модел за развитие на плувиално-корозионна кухина в нея (Б) (по R. Williams, 1985, и A. Klimchuk, 1995).

5. Голяма помощ при намирането на пещери могат да окажат местни жители, които добре познават района. Особено ценна е информацията на ловци, лесовъди, рибозащитни работници, които добре познават най-големите разкрития, изчезващи реки и потоци, големи пещери.

Заключение

Въз основа на резултатите от нашата изследователска работа могат да се направят следните изводи:

1. Наблюдението на избрания масив трябва да се извършва няколко пъти годишно (тъй като различните признаци на карстови кухини се проявяват по-силно при определени метеорологични и температурни условия).

2. По въздушната тяга, която се проявява поради температурната разлика на повърхността и в пещерата, може да се съди за наличието на карстова кухина в района (крива, скреж, мъгла, промени в температурата на околния въздух в входна зона на пещерата).

3. По време на есенни наводнения можете да определите местоположението на водните потоци (Къде "тръгва" водата?).

Списък на използваната литература

Техника за търсене на пещери (опит на ленинградските спелеолози). Kovrizhnykh E.V. - [Електронен документ]. - URL адрес: .

Търсене на пещери, статия, Величко Сергей. - [Електронен документ]. - URL адрес: .

Дублянски В.Н., Илюхин В.В. ПЪТУВАНЕ ПОД ЗЕМЯТА. Москва, 1968г 1-во издание. - [Текстов документ]. - 80 листа.

Дублянски В. Н. Забавна спелеология. Научно-популярна книга, Урал ООД 2000 г. - [Текстов документ]. - 205 листа.

геология. Карстови скали. - [Електронен документ]. - URL адрес: .

Приложение А - Схема на карстово-спелеоложко райониране

Схема на карстово-спелеологично зониране: 1 - граници на региони (I - Горни Алтай, II - Салаирски хребет, III - Кузнецка депресия, IV - Томско-Коливанска зона, V - Кузнецк Алатау и планинска Шория, VI - Западен Саян, VII - Тувинска депресия, VIII - Източна Тува и Сангилен, IX - Минусинска депресия, X - Източен Саян); 2 - граници на районите (1 - Чаришски синклинориум, 2 - Ануйски синклонориум, 3 - Катунски антиклинориум, 4 - Чуйски синклинориум, 5 - Къдрински антиклинориум, 6 - Телецко-Чулишмакска сгъваема блокова зона, 7 - Западно Салаирска зона, 7 Изток - Салаир зона, 9 - Кийска зона, 10 - Июски корито, 11 - Батеневски среден масив, 12 - Горна Томска зона, 13 - Мрасски среден масив, 14 - Обручев антиклинориум, 15 - Сангиленско издигане, 16 - Северна Минусинска депресия, 17 - Енисейска зона, 18 - Мански корито, 19 - Дербински антиклинориум, 20 - Синклинориум Сисим, 21 - Синклинориум Казир-Кизир; 3 - спелеологични обекти; 4 - единични пещери

Приложение Б – Списък на използваните термини

Карстовите пещери са подземни кухини, свързани със земната повърхност или затворени, които се образуват при излужване на разтворими скали. Те представляват естествени кухини, шахти, кладенци с ясни граници и появяващи се в надвиснали ненаситени и водонаситени карстови скали.

Vaucluse е карстов източник, т. нар. сифонен източник, който има голям дебит и непрекъснат поток по време на периоди на ниски води.

Понор – дупка в скалата, която поглъща постоянно или временно водно течение, както и карстова фуния с такъв отвор.

Polye е голяма карстова депресия (~ 1-10 km), с плоско дъно, обикновено затворено, често с прекъсващи се потоци и езера с вътрешен воден поток през понори.

Епикарст - горната изветрена и карстизирана зона от карбонатни скали, изложени на повърхността, която се различава от подлежащата зона с по-висока и равномерно разпределена порьозност и пропускливост, която запазва някои динамични водни запаси и регулира оттока в подлежащата зона.

Карбонатни скали - скали, съставени предимно от естествени карбонати. Тази група може да включва всички скали, състоящи се от калцит, арагонит, доломит, магнезит, сидерит, анкерит, родохрозит, витерит и др.

Карстови пещери

Разтварянето (излугването) на определени скали предизвиква редица явления, които се наричат ​​карст или с една дума карст. За първи път тези явления са проучени на карстовото липово плато в Югославия. Намират се там, където са често срещани разтворими скали: каменна сол, гипс, тебешир, варовик, доломит. Повърхностните и подземните води излужват в тях големи и малки кухини, които често имат причудливи форми, образувайки пещери, провали, пещери.

При срутване на покрива над карстовите кухини или излужване на лежащите от повърхността скали се появяват своеобразни релефни форми – карст. От тях най-често срещаните фунии с различни размери и форми, вдлъбнатини и наклони; кар-ри - вдлъбнатини, ровове, пукнатини, бразди, които прорязват земната повърхност.

Под влиянието на карста възникват много удивителни явления: реки, потоци, езера изчезват (буквално падат в земята); някои реки внезапно "излизат" на повърхността; по морското дъно изтича прясна вода от карстови кухини. Смята се, че някои легенди за внезапно изчезващи градове (да речем, за невидимия град Китеж) са възникнали под влиянието на карстови провали, в които сградите се срутват. Подобни явления не са необичайни в районите, където е развит карст.

Изучаването на карста е свързано преди всичко с практически нужди: изграждане на градове и отделни структури, експлоатация на железопътни линии и т. н. Карстови провали, например, многократно са се случвали в близост до железопътната линия по линията Москва-Горки. Една от фунията е с диаметър 50 м. За напълването й са били необходими 15 вагона пръст. Още повече неприятности създават карстовите провали в градовете. Има случаи, когато къщи са падали в карстови кухини, а цели квартали са били унищожени. И така, в Йоханесбург (Южна Африка) в края на 1962 г. цяла фабрика изчезна под земята, в провал, а по-късно - и жилищна сграда. Очевидно тези спадове са възникнали в резултат на голямо изпомпване на подземни води. Стабилността е нарушена в карстови кухини, в доломити и варовици, лежащи под града.

Извършването на хидроинженерно строителство в карстови райони е много трудно.

Въпреки това в карстови райони се строи. Така Павловската водноелектрическа централа на река Уфа, Каховская на Днепър и много други язовири са разположени на места, където е развит карст. Но тук, още преди началото на строителството, географи и геолози работиха за изследване на карста и предлагаха мерки за борба с него. В края на краищата, въпреки цялата "хитра" на карста, той може да бъде успешно справен. Например, за инжектиране на цимент през кладенци в подземни кухини или „излекуване“ на фунии с почва.

Карстът значително усложнява подземните работи: прокарване на мини, галерии, тунели. Често подземни потоци и реки текат в карстови празнини, има подземни езера. Но под земята карстът може да стане и човешки помощник: спелеолозите (изследователите на пещери) успяват да проникнат на стотици метри в дълбините на планините през карстови пещери.

Карстовите пещери са прекрасни творения на природата. Причудливи лабиринти, галерии; величествени пещери и "бездънни" пропасти; каменни "ледени висулки" от сталактити и сталагмитни колони; бурни потоци, водопади и най-тихите езера; специална фауна и крехки кристални образувания - всичко това се намира в карстови пещери. Някои от тях са много големи. В Средно Приднестровието дължината на Езерната пещера е 21,6 км, а на Главната (Кристална) пещера е 18,8 км. Известната пещера Кунгур в Предурал е дълга 4,6 км; има повече от 30 езера. Най-голямата пещера е Мамутовата (САЩ, Кентъки); общата дължина на всичките му разклонения е 240 км. В Кавказ, в Крим има много пещери. През лятото на 1979 г. съветските спелеолози, изследвали кавказката пещера Снежная, се спускат на дълбочина от 1190 м. Най-дълбокият карстов провал в света е пещерата Пиер-Сен-Мартен във Франция (1332 м).

Карстът е древен и модерен. В долината на Волга, на Самарска Лука, могат да се видят карстови форми, образувани преди повече от 150 милиона години. Това е древен карст. Съвременните карстови процеси имат различна интензивност. И въпреки това скоростта им като цяло не е много висока. С годините и десетилетията не може да се образува голяма карстова кухина или карра. Така че възрастта на повечето съвременни карстови форми е много хиляди или дори милиони години.

За образуването на карст наличието на разтворими скали все още не е достатъчно. От голямо значение са дълбочината на подземните води (колкото по-ниско е нивото им, толкова по-дълбоки са карстовите форми), химичният състав на повърхностните и подземните води, релефът, климатът, както и дейността на човека (минни работи, строителство, хидравлични съоръжения и др.). Поради това е много трудно да се изследва карстът, неговите причини, особености и методи за справяне с него.

Карстът се среща в много обширни райони на нашата страна: в Централноруските и Волжките възвишения, в басейна на Ока, Клязма, горното течение на Днепър и Дон, във Волинското възвишение, в Балтийско море, на О- Вододел на Двина, в северната част на Беларус, в Предкарпатието и Закарпатието, в Крим и Кавказ, в Каспийската низина, в Урал и в Предурал. Карстът е широко разпространен и в Източен Сибир, в района на Западен Байкал, в Приморие и Амурска област, в Казахстан и Централна Азия. Най-подробно е проучена в европейската част на страната. Но дори и тук, в много области, той все още не е достатъчно добре проучен.

Млад краевед може да научи за съществуването на карст в даден район от разказите на местни жители и специалисти, както и от релефни форми, пещери и др.

Карстът може да бъде открит по характерни форми на релефа (кар, понори); покрай изчезващи потоци и реки; в райони, където количеството на водата в реката намалява или рязко се увеличава; основни източници на подземни води. В големи карстови вдлъбнатини и карстови дерета не са рядкост и силно обрасли малки понори, които не се забелязват лесно. Трябва обаче да се помни, че именно такива джобове от гъста растителност показват наличието на понори тук.

Необходимо е много внимателно да се изследват карстовите форми на релефа, като се има предвид възможната среща с дълбоки карстови кладенци, падове; човек не може да действа сам, без участието на опитни старши другари, учители. То трябва да бъде ограничено до инспекция и измерване на карстови форми на релефа от повърхността (без да се спускат в падове, пещери). Направете очен преглед на областите на тяхното разпространение, начертайте тези области на дребномащабни карти и диаграми. Особено внимание трябва да се обърне на повредите по пътищата и отделните конструкции поради карстови прояви. Карстовите пещери са много опасни: в тях е лесно да се изгубите; освен това в тях често се срещат дълбоки карстови кладенци и пропасти.

Източник: yunc.org

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Владивосток

VGKS™. 2004 г

Лекция

Карстови пещери – образуване и етапи на развитие.

Прието е да се наричат ​​пещери подземни кухини, които имат достъп до повърхността и не са осветени от слънчева светлина. Пещерите са:

Пещери в некарстови скали.

Пещери с вулканичен произход: тунели и коридори в замръзнали потоци лава - отгоре лавата се охлажда и втвърдява по-бързо при контакт с въздуха, вътре тече, образувайки кухини (малки кухини в Приморския край са известни на Зевското и Шкотовското плато, пещера близо до село Кравцовка.)

Подземни кухини в некарстиращи скали, образувани в резултат на морска абразия (разрушително действие на вълните).

Тези пещери, поради често малките си размери, рядко представляват интерес за спелеолозите.

Карстови пещери.

Това всъщност са пещерите, които представляват интерес за спелеолозите.

В Далечния изток са документирани около 200 карстови пещери.

дума карст- изкривена дума KRAS (Kräs) - името на планински район в Словения, където има много пещери. С това име започват да се наричат ​​и други пещери от този тип.

Образуване на карстови скали.

Двете класически карстови скали са варовик и гипс. Тези скали се наричат ​​седиментни, което подчертава техния произход: резултат от биогенни утайки във водите на древни морета.

В древни времена, преди стотици милиони години (в Приморския край има варовици, датирани от Силур, Карбон, Креда, Юра, но в по-голяма степен до Перм), процесът на растеж и смърт на живите организми се извършва в морска вода, използвайки интензивно калций за изграждането на черупките си. Водата беше наситен разтвор на калциев карбонат. Мъртвите черупки потъват на дъното и се натрупват заедно с утайки, утаяващи се от разтвора в резултат на климатичните промени;

В продължение на милиони години варовиковата маса се натрупва на дъното на слоеве;

Под натиск варовиковата утайка променя структурата си, превръщайки се в камък, лежащ на хоризонтални слоеве;

В момента на размествания в земната кора морето се отдръпна и предишното дъно се превърна в суша;

Имаше два възможни сценария за развитие на събитията:

1) слоевете останаха почти хоризонтални и неразкъсани

2) дъното стърчи, образувайки планини, докато целостта на варовиковите слоеве беше нарушена, в тях се образуваха множество напречни пукнатини и разломи. Така се формира бъдещият карстов район.

Условия за образуване на карстови пещери.

Пещерите не са равномерно разпределени на нашата планета, на един масив техният брой може да бъде десетки, а от другия може да не съществуват изобщо. Това се дължи на факта, че трябва да бъдат изпълнени много условия за съществуването и образуването на пещери.

Най-важните от които са:

1. Както вече споменахме, наличието на карстови скали, тоест скали, подложени на химическо (излугване) и механично (ерозия) разрушаване под действието на вода. Тези скали включват: сулфат - Гипс -Ca2SO4, креда (сулфатен карст не е известен в Приморие); и карбонат - Доломит - Mg2CO3, Варовик - Ca2CO3. Последният е най-разпространен сред останалите. Съществуват и различни подвидове карстови скали, като конгломерати (закръглени камъчета или камъни, циментирани с варовик), мрамор (варовик, претърпял метаморфоза – продължително или краткотрайно излагане на висока температура и налягане).

2. Наличие на счупвания и пукнатинив зоната на разпространение на карстови скали, в резултат на движения на земната кора.

3. Наличието на голямо количество валежии условия за задържането им на определено място.

Изпълнението и на трите условия за образуване на пещери е задължително!

Освен това процесът на образуване на карст се влияе в различна степен от:

1. Химическа чистота на скалите– скали с високо съдържание на магнезий и силициев оксид карстът е по-лош.

2. Разбиване на скали- наличие на микропукнатини и каверни, колкото повече са, толкова по-добри са скалните карстове.

3. Облекчение- наличие на затворени водосбори, наклон на повърхността (водата се задържа по-дълго на хоризонтална повърхност).

4. Наличие на почвена покривка и растения- водата се задържа по-дълго, образуват се агресивни води, наситени с въглероден диоксид и хуминови киселини.

5. Климатът- при отрицателни температури през зимата притокът на вода значително намалява или спира напълно.

Освен пещери в карстови скали, може да има повърхностни и подземни карстови форми.

Повърхност - арки, скали - останки, кар, фунии, басейни.

Под земята - всъщност пещери, както и пещери и тунели.

Етапи на образуване на карстови пещери.

Етап на пукнатина - воден (включване) - агломерация - свлачище-циментация.

Етапите на образуване на кухина протичат последователно, като всеки нов е следствие от предишния.

Различни автори разграничават допълнителни междинни етапи, но ние ще се ръководим от тази доста проста схема. Важно е да запомните, че всеки етап не се отнася за цялата пещера като цяло, а за нейните отделни фрагменти, всеки от които може да бъде на свой собствен етап на развитие. Това е особено очевидно в кухини, характеризиращи се със сложна структура (каскадни мини, многостепенни пещери).

етап на фисура.

Именно с образуването на разломи и система от пукнатини (тектонски смущения) започва формирането на всяка пещера. Нарушенията на земната повърхност се появяват при движенията на земната кора и земетресенията. Разположението на смущенията в пространството на масива (те могат да бъдат ориентирани във всяка равнина), както и едно спрямо друго (пресичат се или вървят успоредно) - всичко това определя облика на всяка пещера. Дори в една пещера има различни "компонентни" елементи, които се образуват по различни начини.

В карстови пещери, следните различни елементи:

Вертикални пропасти, шахти и кладенци се образуват на пресечната точка на вертикални или стръмно наклонени тектонски пукнатини - в най-механично слабата точка на масива. Това е мястото, където валежната вода се абсорбира. И бавно разтваря варовика; в продължение на милиони години водата разширява пукнатините, превръщайки ги в кладенци. Това е зона на вертикална циркулация на подземните води.

Хоризонтално наклонени пещери и меандри

Водата, прониквайки през слоя (слоя) от карстова скала, достига до наслояващата пукнатина и започва да се разпространява по нея по равнината на „падане“ на слоевете. Има процес на излугване, образува се субхоризонтален ход. Тогава водата ще достигне следващата пресечна точка на тектонски пукнатини и отново ще се образува вертикален кладенец или перваз. Накрая водата ще достигне границата на карстови и некарстови скали и след това ще се разпространи само по тази граница. Обикновено тук вече тече подземна река, там има сифони. Това е зона на хоризонтална циркулация на подземните води.

зали възникват в разломни зони - големи механични нарушения на масива, в резултат на редуващи се процеси на планинско застрояване, излужване, отново планинско строителство (земетресения, свлачища).

Случва се да са включени допълнителни механизми:

Механично отстраняване на скални фрагменти от водни потоци (селище Серафимовская),

- действието на термални води под налягане - хидротермални кухини (н. Хладилник).

Хоризонтални лабиринти .

Процесът на излугване протича по "решетката" от тектонични пукнатини. Типичен пример е Спаская.

Посочените механизми на образуване на структурни елементи (морфология) на пещерите са общи за всички видове карстови скали.

Воден етап (включване).

На този етап в пещерата се появява течаща или застояла вода. Водата се инфилтрира в пукнатини или когато има повърхностен водосбор или когато смущението разкрива подземен водоносен хоризонт. Под въздействието на водата пукнатините започват да се разширяват, образувайки пещера.

Има следните видове процеси пещерни образувания:

Корозивен - този процес се случва, когато застояли или бавно течащи води действат върху стените на пукнатината, които извличат варовик. Най-често по този начин се образуват лабиринтни пещери, разположени под ръба на повърхностните водни течения. Впоследствие долината се прорязва, нивото на водата във водоема намалява и пещерата се отводнява (селища Спаская, Мокрушинская, Николаевская).

Разрушаване на корозия - при този тип първоначално образуваната пукнатина има доста голяма ширина (няколко метра) и впоследствие се модифицира само от вода (селище Распорная).

Корозия-нивал - през зимата пукнатината е запушена със сняг, в резултат на топенето му се отделя огромно количество вода, която измива скалата.

Разяждащо-ерозивен - образуването на пещерата се получава поради навлизането на свободно течаща вода в пукнатината, водата носи частици от абразивен материал, който сякаш изтрива стените на пукнатината, освен това самата вода има корозираща ефект. Така се образуват повечето пещери. По правило това са понори (стр. Романтиков), пещерни източници (стр. Сица, стр. Географско дружество), мини (Соляник).

Доста често пещерите се образуват от части, образувани от различни процеси. Например: селището на Белия дворец се състои от фрагменти, образувани по методите корозионно-ерозионен и корозионно-прекъснат.

Още във водния стадий в пещерата те започват да се образуват депозити от различни материали

Остатъчни депозити се образуват поради неразтворимия остатък от вместващите скали и са представени главно от червени глини.

Водно-механични отлагания образувани поради влиянието на водните потоци, те могат да се образуват както от сортирания материал на пещерата - глина, пясък (долната част на Серафимовската пещера), така и от материала, донесен от повърхността - глина, почва, растения и животни останки (входната част на пещерата Серафимовская).

Степен на агломерация.

Често поради унищожаване на повърхностни водосбори чрез денудация на склонове или врязване на речна долина, притокът на вода в предишните обеми се забавя или спира напълно, цели зали, галерии и кладенци се отводняват в пещерата. Започва етапът на сипея. На този етап различни поточни форми.

Най-голямо развитие са пещерите в района коралити. Те се намират в пещерите Приморски гигант, Соляник, Серафимовская. Коралитите се развиват главно върху вертикални и стръмно наклонени повърхности на скални стени и агломерирани образувания. Те са сферични или гъбовидни. Диаметърът на сферите варира от 5 до 60 мм.

сталактити от най-разнообразна форма, зависеща до голяма степен от макроклимата на кухината, количеството входяща вода, са често срещани в много пещери Приморски Великан, Мокрушинская, Соляник. Размерите на сталактитите варират от няколко сантиметра до няколко метра.

Под сталактити може да се наблюдава сравнително често сталагмити . Формата им обикновено е конична или цилиндрична. Разпространен в пещерите Приморски Великан, Дальняя, Мокрушинская.

Сталагнати са доста редки и обикновено имат малък размер. Известен в пещерите Мокрушинская, Дальняя, Приморски великан, Дяволски кладенец, Соляник.

Синтеровани кори открит в много пещери. Те се образуват по стените и подовете на пещерите, често създавайки живописни каскади (Соляник, Серафимовская).

Сравнително разпространен в пещерите варово тесто (лунно мляко, mondmilch). В някои пещери тя покрива не само свода и стените, но и пода на пещерата. Дебелината му обикновено не надвишава 10 см. Често се среща в пещерите на мускусен елен, Приморски великан, Белия дворец, Соляник.

Brcki са доста редки, но в някои пещери са значително разпространени (Синегорская, Романтиков). Диаметърът им не надвишава от 5 до 15 мм, дължината е не повече от 20 см. Има прозрачни матови и бели разновидности.

хеликтити доста особени и в същото време доста редки синтерови форми. Разпространено в пещерите Грязная, Приморски гигант, Соляник.

Гура са известни в пещерите Сказка, Дальняя, Близнаци, Малая. Те представляват калцитови язовири с височина до 20 см. Често гурските бани се пълнят с вода.

свлачище-циментиращ етап

Този етап е последният в процеса на съществуване на пещерата. На този етап в пещерата често се разрушават сводове и стени, като се образуват различни свлачищни отлагания.

свлачище-гравитация отлагания се образуват в различни части на пещерата по отношение на тяхната морфоструктура. Основните причини са наслояване и раздробяване на скалите. Както и желанието на гравитацията да образува параболична арка, като най-стабилна. Те съществуват в повечето кухини в нашия регион.

термогравитация отлагания се образуват във входните части на пещерите в зоната на сезонни температурни колебания. Топъл влажен въздух, излизащ през зимата от пещерите, запълва порите и пукнатините в скалата, натрупаната вода замръзва и се разширява и разрушава скалата. Често пред входа на пещерата можете да наблюдавате т.нар. вал от срутена скала (н. Нижняя - вал с височина до 4 метра).

сеизмогравитационен отлаганията в малка степен зависят от възрастта на пещерата и в по-голяма степен се определят от структурните особености на пещерата (големите зали). Образува се по време на земетресения.

Отказ-гравитация отлагания се появяват, когато сводовете на кухините се провалят, с разрушаването на обема на оригиналната кухина, а на повърхността се образуват фунии и вдлъбнатини. Причините за срутването могат да бъдат: малка дебелина на покрива, хоризонтално наслояване.

Крайният резултат от този етап е разрушаването на кухината.

При създаването на лекцията са използвани следните материали:

Берсенев от Далечния изток.

Берсениева природа от карстов произход.

Както и информация в интернет от сайтове:

www. пещерен клуб. *****

пещера- естествена кухина в горната дебелина на земната кора, комуникираща със земната повърхност чрез един или повече изхода, проходими за човек. По-големите пещери са сложни системи от проходи и зали, често с обща дължина до няколко 10 км. Пещерите са обект на спелеологични изследвания.

Възможно е да се разделят пещерите според произхода им на 5 групи. Това са тектонски пещери, ерозионни пещери, ледени пещери, вулканични пещери и накрая, най-голямата група, карстови пещери. Пещерите, във входната част, с подходяща морфология (хоризонтален просторен вход) и местоположение (близо до вода) са използвани от древните хора като удобни жилища.

В такъв случай, ако погледнем пещерите въз основа на вярванията на геологията, те са просто кухини в земната кора, но пещерите са изиграли важна роля в развитието на земното население и благодарение на ужаса на човека от неизвестното, много от пещерите на планетата все още не са специално проучени. В почти всички пещери са запазени т. нар. „скални“ снимки на първите хора, които дават възможност за разбиране на живота и културата на древните жители на Земята. Много пещери представляват ентусиазъм със собствена спелеофауна и различни спелео-интериори.

Скалата, в която се появяват пещерите, е варовикова. Това е мека скала, може да се разтвори от слаба киселина. Киселината, която разгражда варовика, идва от дъждовна вода. Падащите дъждовни капки отнемат въглероден диоксид от въздуха и земята. Този въглероден диоксид превръща водата във въглероден диоксид.

Планинските пещери не са единственият вид пещери. Има например и морски пещери, възникнали под въздействието на пръскащи се вълни върху каменни скали по крайбрежието. Вълните разбиваха скалите. Те бяха унищожени, подкопавани от година на година също от камъчета и дребен пясък.

Видове пещери

Карстови пещери

Повечето от тези пещери. По-конкретно, карстовите пещери имат най-голяма дължина и дълбочина. Пещерите се образуват поради разтварянето на скалите от водата. Следователно карстови пещери се срещат само там, където се срещат разтворими скали: варовик, мрамор, доломит, тебешир, също гипс и сол.

Варовикът и още повече мраморът се разтваря много лошо с чиста дестилирана вода. Разтворимостта се увеличава няколко пъти, в този случай във водата има разтворен въглероден диоксид (и той винаги е разтворен във вода, в природата), но варовикът все още се разтваря леко, в сравнение с, да речем, гипс или, още повече, сол. Оказва се обаче, че това има положителен ефект върху образуването на разширени пещери, тъй като гипсовите и солените пещери не само бързо се образуват, но и бързо се срутват.

Гигантска роля в образуването на пещери играят тектонските пукнатини и разломи. Според картите на проучените пещери много често е възможно да се види, че проходите са ограничени до тектонски разломи, които се виждат на повърхността. Също така, очевидно, за да образувате пещера, се нуждаете от достатъчно количество водни валежи, успешна форма на релеф: валежи от голяма площ трябва да падат в пещерата, входът на пещерата трябва да се намира значително по-високо от мястото, където подземните води се изписва и др.

Химията на карстовите процеси е такава, че често водата, разтворила скалата, след известно време я отлага, образувайки т.нар. синтерови образувания: ледени висулки, израстъци, хеликтити, драперии и др.

Най-дългата Мамутова пещера в света в Съединените щати е вградена във варовик. Има обща дължина на пасажите над 500 км. Най-дългата пещера в гипс - Жизнеутвърждаваща, в Украйна, с дължина над 200 км. Образуването на такива дълги пещери в гипс е свързано със специално подреждане на скалите: слоевете гипс, които обграждат пещерата, са покрити отгоре с варовик, поради което сводовете не се срутват. Най-дългата пещера в Русия е Ботовската пещера, дълга над 60 км, положена във варовик, разположена в Иркутска област, басейна на река Елена. Малко по-ниско от нея е Болшая Орешная - карстова пещера в конгломерати в Красноярския край. Най-дълбоките пещери на планетата също са карстови: Крубера-Вороня (-2191 м), Снежная (-1753 м) в Абхазия. В Русия най-дълбоката пещера е Гърлото Барлога (-900 м) в Карачаево-Черкесия. Всички тези записи се променят непрекъснато, само едно е постоянно: карстовите пещери са начело.

Тектонски пещери

Такива пещери могат да се появят във всякакви скали в резултат на образуването на тектонски разломи. Най-често такива пещери се намират в стените на речните долини, дълбоко врязани в платото, когато големи скални масиви се откъсват отстрани, образувайки утаителни пукнатини (шерлопи). Пукнатините от захващане обикновено се сливат с дълбочина. В повечето случаи те са покрити с рехави отлагания от повърхността на масива, но от време на време образуват доста дълбоки вертикални пещери, дълбоки до 100 m. Шерлопите са широко разпространени в Източен Сибир. Те са проучени сравнително слабо и може да се срещат много често.

ерозионни пещери

Пещери, образувани в неразтворими скали чрез механична ерозия, с други думи, обработени от вода, съдържаща зърна от твърд материал. Често такива пещери се образуват на морския бряг под действието на прибоя, но те са малки. Но може да има образуване на пещери, разработени по първичните тектонски пукнатини от потоци, минаващи под земята. Известни са доста големи (с дължина стотици метри) ерозионни пещери, положени в пясъчници и дори гранити.

Ледникови пещери

Пещери, образувани в тялото на ледниците от стопената вода. Такива пещери се намират на много ледници. Разтопените ледникови води се поглъщат от тялото на ледника по големи пукнатини или на пресечната точка на пукнатини, образувайки от време на време проходи, проходими за хората. Съответните дължини са 100 метра, дълбочини - до 100 m и повече. През 1993 г. в Гренландия е открит и проучен огромен ледников кладенец Изортог с дълбочина 173 m, притокът на вода в него през лятото е 30 m³/s или повече.

Друг клас ледникови пещери са пещерите, образувани в ледника на изхода на вътреледникови и подледникови води на ръба на ледниците. Разтопената вода в такива пещери може да тече както по дъното на ледника, така и над ледниковия лед.

Специален клас ледникови пещери са пещерите, образувани в ледник на мястото, където излизат подземните термални води. Тъй като водата е гореща, тя може да прави обемни галерии, но такива пещери не лежат в самия ледник, а под него, тъй като ледът се топи отдолу. Термалните ледени пещери се намират в Исландия, Гренландия и достигат значителни размери.

Вулканични пещери

Тези пещери се появяват по време на вулканични изригвания. Потокът от лава, охлаждайки се, се покрива с твърда кора, образувайки лава тръба, вътре в която тече разтопена скала, както преди. След като изригването е почти приключило, лавата изтича от тръбата от долния край, а вътре в тръбата остава кухина. Ясно е, че пещерите от лава лежат на самата повърхност и често покривът се срутва. Но, както се оказва, пещерите от лава могат да достигнат много огромни размери, до 65,6 км дължина и 1100 м дълбочина (Казамура пещера, Хавай).

Първични източници:

en.wikipedia.org - пещера, видове пещери, археологическа стойност и др.;

caverna.ru - пещери, видове пещери, пещери на град Крим и др.;

permonline.ru - за ледената пещера;

potomy.ru - какво е пещера.

Московски държавен институт по стомана и сплави

Клон Викса

(Технологичен университет)

Абстракт на темата

кристална физика

На тема: "Образуването на пещери и карстове"

Студент: Пичугин А.А.

Групи:MO-07 (MChM)

Лектор: Лопатин Д.В.

Москва 2008г

I. Общи сведения за пещерите и карстовете

II. Хипотеза за произхода на карстовите райони

III. Условия за образуване на пещери

IV. Видове пещери:

1. Карстови пещери

2. Тектонски пещери

3. Ерозионни пещери

4. Ледникови пещери

5. Лава пещера

V. Пещери на територията на Байкалския регион

VI. Пещера Kyzylyarovskaya им. G.A. Максимович.

Обща информация за пещери и карстове

карст(от немски карст, след името на варовиковото алпийско плато Крас в Словения), - съвкупност от процеси и явления, свързани с дейността на водата и изразяващи се в разтварянето на скалите и образуването на празнини в тях, както и особени релефни форми, които възникват в райони, съставени от сравнително лесно водоразтворими скали (гипс, варовик, мрамор, доломит и каменна сол).

Отрицателните форми на релефа са най-характерни за карста. По произход те се делят на форми, образувани чрез разтваряне (повърхностни и подземни), ерозивни и смесени. Според морфологията се разграничават следните образувания: карове, кладенци, рудници, падове, фунии, слепи карстови дерета, долини, полета, карстови пещери, подземни карстови канали. За развитието на карстовия процес са необходими следните условия: а) наличие на равна или леко наклонена повърхност, за да може водата да застоява и прониква през пукнатини; б) дебелината на карстовите скали трябва да има значителна дебелина; в) нивото на подземните води трябва да е ниско, така че да има достатъчно пространство за вертикално движение на подземните води.

Според дълбочината на нивото на подземните води се разграничават дълбок и плитък карст. Съществува и разлика между „гол“ или средиземноморски карст, при който карстовите форми на релефа са лишени от почвена и растителна покривка (например планински Крим), и „покрития“ или централноевропейски карст, на чиято повърхност е изветряла кора се запазва и се развива почвено-растителна покривка.

Карстът се характеризира с комплекс от повърхностни (кратери, карове, улуци, котловини, каверни и др.) и подземни (карстови пещери, галерии, кухини, проходи) релефни форми. Преходни между повърхностни и подземни форми са плитки (до 20 m) карстови кладенци, естествени тунели, мини или провали. Мивките или други елементи на повърхностния карст, през които повърхностните води навлизат в карстовата система, се наричат ​​понори.

Карст, варовикови плата - комплекс от неравности, изпъкнали скални издатини, вдлъбнатини, пещери, изчезнали потоци и подземни дренажи. Среща се във водоразтворими и изветрени скали. Процесът е характерен за варовика, както и за местата, където скалите се размиват. Много реки са подземни, има и много пещери и големи каверни. Най-големите пещери могат да се срутят и да образуват ждрело или дефиле. Постепенно целият варовик може да се отмие. Феноменът е кръстен на Карстовото плато в бивша Югославия. Характерните карстови системи са широко представени в Кримските планини и в Урал.

Карст може да се наблюдава в Западните Алпи, в Апалачите (САЩ) и в Южен Китай, тъй като слоевете на варовиковите скали, които първо се състоят от слой калцит (калциев карбонат), с дебелина до 200 m, който е частично ерозиран от вода . Въглеродният диоксид от атмосферата се разтваря в дъжда и допринася за образуването на слаба въглеродна киселина, което от своя страна допринася за ерозията на скалите, особено по линиите на разцепване и слоевете, увеличавайки ги до образуването на карстови пещери, долини, възникнали като в резултат на срутване на пещерни стени, които с по-нататъшни процеси на развитие могат да се превърнат в клисури, и накрая остават останки от варовик, характерни за карстовия ландшафт, които не са ерозирани.

пещера- естествена кухина в горната дебелина на земната кора, комуникираща със земната повърхност чрез един или повече изхода, проходими за човек. Най-големите пещери са сложни системи от проходи и зали, често с обща дължина до няколко десетки километра. Пещерите са обект на спелеологично изследване.

Пещерите могат да бъдат разделени според произхода си на пет групи. Това са тектонски пещери, ерозионни пещери, ледени пещери, вулканични пещери и накрая, най-голямата група, карстови пещери. Пещерите, във входната част, с подходяща морфология (хоризонтален просторен вход) и местоположение (близо до вода) са използвани от древните хора като удобни жилища.

ХИПОТЕЗА ЗА ПРОИЗХОД НА КАРСТОВИТЕ РАЙОНИ

А именно, има хипотеза, че:

В древността, преди 300-400 милиона години, в морската вода е протичал процес на растеж и смърт на живи организми, които интензивно използвали калций за изграждане на черупките си. Водата беше наситен разтвор на калциев карбонат. Мъртвите черупки потъват на дъното и се натрупват заедно с утайки, утаяващи се от разтвора в резултат на климатичните промени;

В продължение на милиони години варовиковата маса се натрупва на дъното на слоеве;

Под натиск варовиковата утайка променя структурата си, превръщайки се в камък, лежащ на хоризонтални слоеве;

В момента на размествания в земната кора морето се отдръпна и предишното дъно се превърна в суша;

Възможни са два сценария за развитие на събитията: 1) пластовете остават почти хоризонтални и неразкъсани (както близо до Москва); 2) дъното стърчи, образувайки планини, докато целостта на варовиковите слоеве беше нарушена, в тях се образуваха множество напречни пукнатини и разломи. Така се формира бъдещият карстов район.

Тази хипотеза се потвърждава от находките на останки от древни черупки и други бивши живи организми в дебелината на варовиците. Както и да е, очевидно е, че пещерите и скалите, където се образуват, са тясно свързани с древния живот на Земята.

УСЛОВИЯ ЗА ОБРАЗУВАНЕ НА ПЕЩЕРИ

Има три основни условия за образуване на карстови пещери:

1. Наличието на карстови скали.

2. Наличие на планински строителни процеси, движения на земната кора в зоната на разпространение на карстови скали, като резултат - наличие на пукнатини в дебелината на масива.

3. Наличие на агресивни циркулиращи води.

Без някое от тези условия образуването на пещери няма да се случи. Тези необходими условия обаче могат да бъдат насложени от местните особености на климата, релефната структура и наличието на други скали. Всичко това води до появата на пещери от различен тип. Дори в една пещера има различни "композитни" елементи, които се образуват по различни начини. Основните морфологични елементи на карстовите пещери и техният произход.

Морфологични елементи на карстови пещери:

Вертикални пропасти, шахти и кладенци,

Хоризонтално наклонени пещери и меандри,

Лабиринти.

Тези елементи възникват в зависимост от вида на нарушенията в дебелината на карстовия масив.

Видове нарушения:

Неизправности и неизправности, пукнатини:

спално бельо,

На границата на карстова и некарстова скала,

Тектонски (обикновено напречен),

Така нареченото странично съпротивление пукнатини.

Схема на образуване на вертикални елементи на пещери (кладенци, мини, пропасти): Излугване.

Кладенците се образуват на пресечната точка на тектонски пукнатини – в най-механично слабата точка на масива. Това е мястото, където валежната вода се абсорбира. И бавно разтваря варовика; в продължение на милиони години водата разширява пукнатините, превръщайки ги в кладенци. Това е зона на вертикална циркулация на подземните води

Нивални кладенци (от повърхността на масива):

През зимата пукнатините са запушени със сняг, след това бавно се топи, това е агресивна вода, тя интензивно ерозира и разширява пукнатините, образувайки кладенци от повърхността на земята.

Формиране на хоризонтално наклонени движения:

Водата, прониквайки през слоя (слоя) от карстова скала, достига до наслояването на пукнатината и започва да се разпространява по нея по равнината на "падане" на слоевете. Има процес на излугване, образува се субхоризонтален ход. Тогава водата ще достигне следващата пресечна точка на тектонски пукнатини и отново ще се образува вертикален кладенец или перваз. Накрая водата ще достигне границата на карстови и некарстови скали и след това ще се разпространи само по тази граница. Обикновено тук вече тече подземна река, там има сифони. Това е зона на хоризонтална циркулация на подземните води.

Формиране на зала.

Залите се намират в разломни зони - големи механични смущения в масива. Залите са резултат от редуващи се процеси на планинарство, излугване и отново планинско строителство (земетресения, свлачища).

Случва се да са включени допълнителни механизми:

Механично отстраняване на скални фрагменти чрез водни потоци,

Действие на напорни термални води (Новоатонска пещера).

Образуване на хоризонтални лабиринти.

Процесът на излугване протича по протежение на "решетката" от тектонски пукнатини. Типичен пример са гипсовите пещери на Западна Украйна. Посочените механизми на образуване на структурни елементи (морфология) на пещерите са общи за всички видове карстови скали.

Като цяло можем да кажем, че карстовият масив е „сито”, което пресява валежите и течащите води. Всички карстови пещери - както вертикални, така и хоризонтални - са канали за естествения дренаж на водите в карстовия масив. Резултатът от тази циркулация е необходимото изпускане на подземни води на повърхността - под формата на очевидни или скрити източници, включително подводни.

Видове пещери

Карстови пещери

Езеро в карстовата пещера Кризна Яма, Словения.

Течови образувания в пещерата Катерлох, Австрия. Повечето от тези пещери. Именно карстовите пещери имат най-голяма дължина и дълбочина. Пещерите се образуват поради разтварянето на скалите от водата. Следователно карстови пещери се срещат само там, където се срещат разтворими скали: варовик, мрамор, доломит, тебешир, както и гипс и сол.

Варовикът и още повече мраморът се разтваря много лошо с чиста дестилирана вода. Разтворимостта се увеличава няколко пъти, ако във водата присъства разтворен въглероден диоксид (а той винаги е разтворен във вода, в природата), но варовикът все още се разтваря леко, в сравнение, да речем, с гипса или, освен това, солта. Но се оказва, че това има положителен ефект върху образуването на разширени пещери, тъй като гипсовите и солените пещери не само бързо се образуват, но и бързо се срутват.

Огромна роля в образуването на пещери играят тектонските пукнатини и разломи. Според картите на проучените пещери много често може да се види, че проходите са ограничени до тектонски разломи, които се виждат на повърхността. Също така, разбира се, за образуването на пещера е необходимо достатъчно количество водни валежи, успешна форма на релеф: валежи от голяма площ трябва да падат в пещерата, входът на пещерата трябва да се намира значително по-високо от място, където се заустват подземните води и др.

Химията на карстовите процеси е такава, че често водата, разтворила скалата, след известно време я отлага обратно, образувайки т.нар. агломерирани образувания: сталактити, сталагмити, хеликтити, драперии и др.

Най-дългата Мамутова пещера в света в Съединените щати е вградена във варовик. Има обща дължина на пасажите над 500 км. Най-дългата пещера в гипс е Оптимистическа, в Украйна, с дължина над 200 км. Образуването на такива дълги пещери в гипс е свързано със специално подреждане на скалите: слоевете гипс, които обграждат пещерата, са покрити отгоре с варовик, поради което сводовете не се срутват. Най-дългата пещера в Русия - Ботовската пещера, дълга над 60 км, е положена във варовик, разположена в Иркутска област, басейна на река Лена. Малко по-ниско от нея е Болшая Орешная - карстова пещера в конгломерати в Красноярския край. Най-дълбоките пещери на планетата също са карстови: Крубера-Вороня (-2191 м), Снежная (-1753 м) в Абхазия. В Русия най-дълбоката пещера е Гърлото Барлога (-900 м) в Карачаево-Черкесия. Всички тези записи се променят непрекъснато, само едно е неизменно: карстовите пещери са начело.

Тектонски пещери

Такива пещери могат да възникнат във всякакви скали в резултат на образуването на тектонски разломи. По правило такива пещери се намират в стените на речните долини, дълбоко врязани в платото, когато огромни скални маси се откъсват от страните, образувайки провиснали пукнатини (шерлопи). Пукнатините от захващане обикновено се сливат с дълбочина. Най-често те са покрити с рехави отлагания от повърхността на масива, но понякога образуват доста дълбоки вертикални пещери, дълбоки до 100 m. Шерлопите са широко разпространени в Източен Сибир. Те са сравнително слабо проучени и вероятно се срещат доста често.

ерозионни пещери

Пещери, образувани в неразтворими скали поради механична ерозия, тоест изградени от вода, съдържаща зърна от твърд материал. Често такива пещери се образуват на морския бряг под действието на прибоя, но те са малки. Възможно е обаче и образуването на пещери, отработени по първичните тектонски пукнатини от потоци, минаващи под земята. Известни са доста големи (с дължина стотици метри) ерозионни пещери, образувани в пясъчници и дори гранити.

Ледникови пещери

Пещери, образувани в тялото на ледниците от стопената вода. Такива пещери се намират на много ледници. Разтопените ледникови води се абсорбират от тялото на ледника по големи пукнатини или на пресечната точка на пукнатини, образувайки проходи, понякога проходими за хората. Характерните дължини са няколкостотин метра, дълбочините са до 100 m или повече. През 1993 г. в Гренландия е открит и проучен гигантски ледников кладенец Изортог с дълбочина 173 m, притокът на вода в него през лятото е 30 m³ / s или повече.

Пещера ледник на ръба на ледника Fallbreeen, Шпицберген Друг тип ледникови пещери са пещери, образувани в ледник на изхода на вътреледникови и подледникови води на ръба на ледниците. Топената вода в такива пещери може да тече както по дъното на ледника, така и над ледниковия лед.

Специален вид ледникови пещери са пещерите, образувани в ледник на мястото, където излизат подземните термални води. Тъй като водата е гореща, тя е в състояние да прави обемни галерии, но такива пещери не лежат в самия ледник, а под него, тъй като ледът се топи отдолу. Термалните ледени пещери се намират в Исландия, Гренландия и достигат значителни размери.

пещера от лава, Хаваи. Вулканични пещери

Тези пещери се образуват по време на вулканични изригвания. Потокът от лава, охлаждайки се, се покрива с твърда кора, образувайки лава тръба, вътре в която все още тече разтопена скала. След като изригването всъщност вече е приключило, лавата изтича от тръбата от долния край, а вътре в тръбата остава кухина. Ясно е, че пещерите от лава лежат на самата повърхност и често покривът се срутва. Въпреки това, както се оказа, пещерите от лава могат да достигнат много големи размери, до 65,6 km дължина и 1100 m дълбочина (Казамура пещера, Хавай).

Пещери на територията на района на Байкал

На територията на района на Байкал пещерите се намират в различни скали и произходът им е много разнообразен.

Някои пещери са резултат от много продължително разтваряне на варовик, гипс, доломит, каменна сол и други лесно разтворими скали от дъждовна или топяща се снегова вода, просмукваща се на малки потоци през пукнатини в скалните слоеве.

Други пещери са открити в гранити, пясъчници, трапове, конгломерати и други твърди скали и са се образували поради процеси на изветряне, резки температурни колебания и други причини.

На територията на района на Байкал най-разпространени са пещерите от първия тип.

Явленията, възникващи поради разтварянето на скалите от вода, обикновено се наричат ​​карст в географската и геоложката литература. Думата "карст" идва от името на карстовото варовиково плато, разположено в Източните Алпи близо до Адриатическо море, източно от град Триест, където карстовите явления са най-силно изразени и са първите, които са изследвани.

Основната характеристика на карста е пропускливостта на скалите, свързана с тяхната способност да се разтварят във вода.

Гипсът се разтваря сравнително бързо във вода. Варовикът се разтваря по-бавно и само във вода, съдържаща въглероден диоксид. Дъждовната вода и топенето на снега, проникващи през варовикови пукнатини, съдържат освен въглероден диоксид и органични киселини, образувани в почвата по време на гниенето на листата и стъблата. Водата бавно разяжда варовика, като разширява и задълбочава пукнатините в него.

И така, в продължение на много хилядолетия подземните и повърхностните води със своето ерозионно и разтварящо действие допринасят за образуването на фуниевидни вдлъбнатини, кладенци, провали и подземни пещери с множество зали и коридори.

Разположени дълбоко под земята, карстовите пещери често се състоят от няколко етажа на различни нива един върху друг. Коридорите на такива пещери, свързани с тесни проходи за бойници, понякога се простират на голямо разстояние, образувайки сложни лабиринти. В някои пещери, очевидно, някога са текли подземни реки, имащи връзка с повърхностни водни течения.

Карстовите явления често причиняват големи щети на националната икономика. В резултат на задълбочено изследване на карстовите явления е установено, че основната опасност е не толкова процесът на разтваряне на варовика, който протича изключително бавно, а карстови кухини, създадени в предишни геоложки периоди, в които водата потъва от повърхност. Това причинява липса на вода в региона или резки колебания в нивото на подземните води, затруднява добива на полезни изкопаеми и е сериозна пречка при изграждането на различни хидравлични конструкции, полагането на железопътни линии, търсенето на трасета за магистрали и черни пътища , при горскостопански дейности и др.

В някои карстови пещери понякога могат да се видят варовикови агломерирани образувания. От тавана на пещерата висят тесни и дълги висулки - сталактити, към тях от пода растат колоновидни сталагмити.

Ф. Д. Бублейников обяснява произхода на сталактитите и сталагмитите по следния начин: „На повърхността на капка, висяща на тавана на пещерата, се отделя твърд варовик. Разтворът продължава да тече и накрая. капка под собствената си тежест се отчупва и пада, оставяйки пръстеновиден налеп от твърда материя върху тавана на пещерата. Така постепенно се образува тънка варовита тръба, вътре в която продължава да тече просмукащата се вода. Тръбата обикновено скоро се запълва с утайка и входящият разтвор се спуска по повърхността й. Вар се отлага слой по слой и точно когато през пролетта се образуват ледени висулки по ръбовете на покривите, от тавана на пещерата се спуска сталактит, който бавно нараства. Водата, която не е имала време да се изпари от повърхността на сталактита, пада на дъното на пещерата и на това място постепенно се натрупва варовикова колона, „сталагмит“.

От година на година сталактитите и сталагмитите стават по-дебели и по-дълги. Доста често може да се наблюдава странно сливане на сталактити и сталагмити помежду си под формата на високи стройни колони, завеси, паравани, гъби, статуи и т.н., агломерирани образувания, които ефектно украсяват пещерата.

В големите студени пещери посетителят е изумен от непрогледния мрак, дълбоката тишина и необичайно причудливите форми на сводове и стени, покрити с красиво висящи гирлянди от ледени кристали и скреж, искрящи от диаманти. Само от време на време тишината на пещерата се нарушава от мелодичните звуци на падащи от тавана водни капки, звук от падащ някъде камък или лек порив на вятъра, който духа отнякъде далеч.

Пещери, открити в гранити, пясъчници, конгломерати (скала, състояща се от циментирани заоблени камъни и камъчета с различен произход и размери), капани (древна магматична скала) и други скали изглеждат като малки отворени ниши, навеси, арки, пукнатини, понякога далеч достигащи дълбоки в скалите. Такива пещери и ниши обикновено са светли, сухи и удобни убежища от дъжд и вятър. Външните отвори на пещери и ниши обикновено се намират по склоновете на планините, в крайбрежните скали или на речните тераси, а понякога и на значителна височина над река или езеро.

В многобройните скали на крайбрежието на езерото Байкал под влиянието на солния прибой се появиха пещери и пещери, които с огромната си разрушителна сила допринесоха за разширяването на пукнатини и кухини в скалите. Разрушителният ефект на прибоя се засилва от честите удари на скални отломки, изхвърляни от вълни и удрящи се в издатините на брега. Процесите на изветряне също изиграха определена роля при създаването на пещери. На някои места от прибоя на вълните по брега на езерото Байкал се образуваха високи арки и порти. Живописните пещери в заливите Песчаная, Бабушка, Сеная, в скалите на остров Олхой, на островите на Малкото море, в скалите край село Коти, на 18 километра северно от извора на реката, са много известен. Хангари. Тези пещери са изключително живописни в късна есен, когато от стените и тавана на пещерите висят ледени ивици в красиви гирлянди.

Пещера Kyzylyarovskaya им. G.A. Максимович.

Една от най-големите пещери в Южен Урал е класически пример за лабиринтни пещери от решетъчен тип, най-голямата пещера в Урал в докамбрийските отлагания, най-дългата преливна пещера в Башкортостан. Той е част от резервата на Южен Урал. Намира се в квартал Белорецки, на 1,2 км северо-североизточно от бившия. д. Къзилярово.

Малък (0,8 х 0,4 м) овален вход на пещерата се намира в средната част на десния склон на долината на реката. Бол. Инзер на абсолютна отметка 362 м с превишение над коритото на реката 13 м. Заложено е в карстов масив, образуван от U-образен завой на реката. В геоложката му структура участват варовиците от минярската свита на горния рифей.

Входният коридор е положен по протежение на тектонска пукнатина и е ориентиран по аз. 320 градуса. 285-310 градуса Те са пресечени от проходи от североизточна посока. Образуването на лабиринта е свързано със система от пресичащи се пукнатини на страничния натиск, развити във вътрешната част на речния завой. В същото време най-разширените коридори на лабиринтната част на пещерата са успоредни на вододелната линия на завоя, а късите проходи са ориентирани перпендикулярно на нея. Именно образуването на пещера в кореновия завой на реката по протежение на система от пресичащи се пукнатини определи значителния й размер, тъй като в Южен Урал големите (по дължина) пещери не са типични за горните протерозойски карбонатни скали.

Пещерата е богата на различни агломерирани образувания. Съдържа хеликтити и калцитни кристали, които са относително редки в пещерите на Южен Урал.

Най-ниските части на пещерата са заети от езера, които имат хидравлична връзка с речните води. През карстовия масив с пещерата тече речна вода с частична загуба на речния поток на входа на завоя.

Очевидно пещерата е основана през долния плейстоцен, а най-активното й формиране е през средния кватернер (преди 300-400 хиляди години).

Общата дължина на пещерата е 2217 м, разгънатата площ е 6,8 хиляди квадратни метра. м, обем - 30,6 хиляди кубически метра. м, дълбочина - 13 m, амплитуда - 25 m.