Реки и долины карстовых областей

Среди немногочисленных поверхностных водотоков карстовых областей по гидрологическому режиму и морфологии речных долин И.С. Щукин выделяет пять типов.

1. Эпизодические речки, долины которых не выходят из зоны аэрации. Вода в таких неглубоко врезанных долинах появляется только во время сильных ливней или бурного весеннего снеготая­ния, когда имеющиеся в русле поноры не успевают отводить всю поступающую воду вглубь.

2. Постоянно текущие реки, днища долин которых лежат выше уровня грунтовых вод карстового массива. Это обычно достаточно многоводные реки, начинающиеся за пределами карстовой области, которые хотя и теряют воду при прохождении через карстующиеся породы, но не иссякают совершенно. Долины таких рек часто пред­ставляют узкие, глубокие, крутостенные каньоны. Крутизна сте­нок долин поддерживается как за счет подмыва и коррозии осно­вания склонов, так и слабого развития делювиальных процессов на склонах. Это обусловлено быстрым переводом поверхностного стока на окружающих долину пространствах в подземный.

3. Постоянно текущие реки, долины которых врезаны до уровня грунтовых вод. Этими водами они в основном и питаются. Мор­фология долин рек сходна с долинами рек предыдущего типа, но имеются и различия. Склоны долин рек часто (по направлению к истоку) заворачивают навстречу друг другу и смыкаются в виде стены, в основании которой из грота и выходит река. Такие до­лины с замкнутым верхним концом называют мешкообразными (долина р. Биюк-Карасу в Крыму). Встречаются долины, не име­ющие устья, т.е. они не открываются в другую долину или в ка- кой-то водоем, а заканчиваются тупиком. Такие долины принято называть слепыми. От слепых следует отличать полуслепые, тоже замкнутые на нижнем конце, однако уступ, в который "упирается" водоток, низкий, и во время половодья вода переливается через него. Нижняя часть долин таких рек представляет собой неглубоко врезанную ложбину, сухую в течение большей части года.

4. Реки, прорезавшие не только всю толщу карстующейся породы, но и углубившиеся в подстилающие водоупорные породы. Они харак­теризуются не только постоянным, но все увеличивающимся водо­током за счет питания многочисленными ключами, выходящими по линии контакта известняков и доломитов с водоупорными по­родами. Различие в строении склонов долин этого типа находит отражение в морфологии их поперечных профилей: верхние части склонов долин, сложенные известняками или доломитами, крутые, нижние обычно более пологие (см. рис. 99). На склонах долин могут быть развиты оползни и блоки отседания.

5. Подземные, или пещерные, реки, протекающие по системе подземных галерей. Они зарождаются в пределах карстового мас­сива или начинаются за его пределами. Иногда подземные реки выходят на поверхность из гротов в виде мощных (воклюзных) источников.

У всех рек карстовых областей наблюдается перемещение дей­ствующих поноров вверх по течению, в результате чего в нижнем конце слепой долины может образоваться "мертвый" (сухой) участок.

8. Рычагов Г.И.

Пещеры карстовых областей

Пещерами называют разнообразные подземные полости, обра­зующиеся в карстовых областях и имеющие один или несколь­ко выходов на поверхность. Заложение пещер и их топография предопределяются расположением систем трещин, пронизывающих карстующуюся породу, и гидрогеологическими особенностями карстовых областей.

Образование пещер связано с растворяющей деятельностью воды, проникающей в трещины. Расширяя трещины, вода создает в толще породы сложную систему каналов. В зоне горизонтальной циркуляции, где вода производит наибольший растворяющий эф­фект, образуется магистральный канал, который постепенно рас­ширяется за счет соседних небольших трещин и стягивает воды из смежных каналов. Так постепенно формируется подземная река. При расширении новых трещин и частичной закупорке старых каналов, принесенным с поверхности обломочным материалом или вследствие обрушения сводов, река может проложить себе новый подземный путь стока, а прежние галереи становятся сухими.

Пещера может иметь только одно входное отверстие. На проти­воположном конце она заканчивается либо системой очень узких ходов и трещин, либо обвальными или натечными образованиями, закупоривающими ее. Такие пещеры называют слепыми. Возможны пещеры с выходами с двух сторон — проходные пещеры.

Во многих пещерах на днищах, стенках или сводах образуются натечные формы. С потолка пещеры в виде сосулек свешиваются узкие и длинные сталактиты, состоящие из кальцита и в разрезе обычно имеющие концентрическое строение. Со дна пещеры навстречу сталактитам поднимаются более массивные и короткие формы, называемые сталагмитами. Нередко сталактиты и ста­лагмиты срастаются и образуют натечные колонны (сталагнаты). Близко расположенные сталактиты, сливаясь, создают натечные занавеси. Стены пещер также бывают покрыты натеками из каль­цита.

Натечные формы образуются не в каждой пещере. В глубоко расположенных пещерах натечные формы часто не возникают, так как вода теряет растворенный в ней бикарбонат кальция в более высоких пещерных горизонтах. Наличие подземных рек и озер также нередко препятствует возникновению натечных обра­зований, так как при больших периодических подъемах уровня воды вся пещера оказывается заполненной водой.

В некоторых пещерах накапливается лед. Такие пещеры называ­ют ледяными или холодными. Ледяные пещеры известны в Крыму,

Дагестане и в других местах. Наиболее крупная среди них — зна­менитая Кунгурская пещера на Урале. Для накопления льда и снега необходимы, во-первых, соответствующие климатические условия (в тропиках ледяных пещер не бывает), а во-вторых, бла­гоприятная конфигурация пещеры. Если, например, вход в пещеру идет не по горизонтали, а сверху вниз, то возникают благоприят­ные условия для накопления в пещере холодного воздуха, а вместе с тем снега и льда (рис. 104).

Рис. 104. Теплая (А) и холодная (В) пещеры {по И. С. Щукину)

Гипсометрия многих пещер, по которым протекают реки, на­ходится в тесной связи с высотным положением днищ долин, дренирующих карстовый массив. При углублении долин (напри­мер, при тектоническом поднятии местности) устья пещерных рек высыхают, пещеры становятся сухими, а на уровне нового ба­зиса эрозии начинает формироваться новая система горизонталь­ных галерей. Так возникает этажный карст. При отрицательных тектонических движениях карстовые полости опускаются (иногда до глубины нескольких сотен и даже 1000 м), заполняются водой и осадками и превращаются в погребенный карст.