Карстовые процессы. Карстовый рельеф Разрушения поверхности происходят в результате

Карст представляет собой совокупность геологических процессов и созданных ими явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных химическим растворением и выносом водорастворимых горных пород подземными водами, в результате чего образуются отрицательные западинные формы рельефа на поверхности Земли и различные полости, каналы и пещеры в толще породы.

Опасность карста заключается в том, что этот широко распространенный скрытый процесс, препятствуя строительству и эксплуатации зданий и инженерных сооружений, а также рациональному использованию сельскохозяйственных земель, наносит значительный ущерб населению и хозяйству. Основные виды опасности карста включают: осадку и провалы земной поверхности; деформации сооружений вплоть до их разрушения; потеря воды из водохранилищ через воднорастворимые породы бортов и оснований водохранилищ, прорывы карстовых вод в горные выработки и тоннели, их затопление; загрязнение подземных вод;

На территории России карстующиеся породы различного литологического состава, залегающие как с поверхности, так и на различных глубинах распространены очень широко и занимают почти 50% ее территории. Районы развития карстового процесса имеются во всех федеральных округах. По наибольшей доле таких территорий от всей площади выделяются округа, расположенные в европейской части страны, а в азиатской части - Сибирский федеральный округ. Меньшую долю составляют в Уральском и Дальневосточном округах. Всего в стране опасному воздействию карста подвержено более ЗОО городов, среди которых такие крупные промышленные центры с населением свыше 1 млн человек как Москва, Нижний Новгород, Самара, Казань, Уфа. Пермь.

В Приволжском федеральном округе наибольшую интенсивность карстовые процессы имеют в центральной части округа и на западном склоне Среднего Урала. Предотвращение чрезвычайных ситуаций, связанных с карстом, базируется на оценке территории по степени опасности проявления карстового процесса, прогнозировании параметров развитая карста и разработке соответствующих противокарстовых мероприятий. Последние должны свести к минимуму опасность возможных карстовых проявлений, представляющих угрозу для населения и хозяйственных объектов, обеспечить их устойчивость при внезапной активации карстового процесса.

Факторы, определяющие развитие и формы проявления карстового процесса

Интенсивность развития и характер проявления карста зависят от растворимости вмещающих пород, растворяющей способности и расходов карстовых вод прочностных свойств карстующихся и перекрывающих их пород. Растворяющая способность карстовых вод определяется их минерализацией, химическим составом, температурой и давлением.

Помимо химического растворения горным пород играющего основную роль в развитии карста, этому явлению также способствует целый ряд других, тесно связанных с ним природных процессов. К ним относятся физическое выветривание, размыв и размокание пород, перераспределение горного давления, оседание и обрушение горных пород перенос водой и отложение растворимых веществ и обломочного материала, а также другие геологические процессы.

Техногенные воздействия в зоне карстующихся пород способны активизировать проявления карста в десятки раз. Наиболее опасными из них являются взрывы, статические и динамические нагрузки, утечки из водонесущих коммуникаций и другие техногенные воздействия.

В зависимости от особенности залегания растворимых горных пород, наличие или отсутствие водоупорных образований карст делится на открытый и закрытый. Открытый карст развивается в растворимых породах выходящих на поверхность земли и формирует борозды,карстовые воронки, колодцы. Закрытый(или подземный) карст развивается в растворимых породах на некоторой глубине,образуя вертикальные и наклонные карстовые ходы,колодцы,шахты и пещеры.

Характеристика карстующихся пород

Среди природных условий развития карста первостепенное значение имеет литологический состав карстyющихся пород. Выделяют следующие типыкарста: карбонатный, сульфатный и карбонатно -сульфатный, галоидный и сульфатно-галоидный.

Каждый тип имеет свои особенности развития и формы проявления.

Карбонатный карст. Этот тип объединяет такие геологические породы, как известняки, доломиты и мел.Их трещиноватость, водопроницаемость и закарстованность различны и неравномерны. Известняки и доломиты являются слаборастворимыми породами. Проявления карста в таких породах разнообразны: это могут быть каверны, расширенные трещины, полости, пещеры, воронки. В области развития карбонатного карста преобладают территории, где среднее количество провалов в естественных условиях составляет менее 0,01 случая на 1 кв. км в год, однако встречаются и сильно закарстованные территории с количеством провалов на порядок выше. Для карбонатного карста характерны явления поглощения поверхностных вод. Высока вероятность активизации суффозионных и провальных явлений в результате бесконтрольного изменения гидрологических условий. Возможны большие фильтрационные потери из водохранилищ и водоемов, а иногда - внезапные притоки воды в котлованы, открытые и подземные горные выработки.

Сульфатный и карбонатно-сульфатный карст.

Растворимость сульфатных пород (гипсов и ангидритов) значительная, но они в основной массе являются слаботрещиноватыми и маловодопроницаемыми. Карст в них развивается быстрее, чем в карбонатных породах, и более неравномерно. Коэффициент фильтрации может достигать 100-200 м/сут и более. Интенсивному развитию карста способствует сочетание более растворимых сульфатных пород с более водопроницаемыми карбонатными.Значительные площади занимают сильнозакарстованные участки с многочисленными подземными и поверхностными карстовыми формами, среди которых преобладают провалы и воронки. Их среднее количество на сильнозакарстованных участках не редко превышает 0,1 случая на 1 кв. км в год. В области развития этого типа карста растворение пород за период эксплуатации зданий и сооружений может быть заметным. Опасность активизации карста и связанных с ним суффозионных и провальных явлений в результате бесконтрольных техногенных изменений гидрогеологических условий больше, чем в карбонатных породах.

Галоидный и сульфатно-галоидный карст .

Растворимость галоидных пород (каменная соль и калийные соли) высокая, однако вследствие незначительной трещиноватости и водопроницаемости развитие карста в естественных условиях приурочено, как правило, только к кровле и краевым частям соляных залежей. Интенсивность развития карста зависит от активности водообмена. Процесс растворения нередко тормозится образованием близ поверхности соляных пород слоя рассолов высокой концентрации,имеющих тенденцию опускаться вниз благодаря своему большому удельному весу. Разработка соляных месторождений оказывает большое влияние на развитие карста и нередко вызывает резкую его активизацию. Активный соляной карст очень опасен, поскольку растворение пород идет чрезвычайно быстро. В области развития этого типа карста среднегодовое количество провалов превышает 0,1 случая на 1 кв. км в год.

Таким образом, различия в скорости растворения карстyющихся пород определяют значительно большую опасность сульфатного и тем более галоидного карста по сравнению с карбонатным.

Методика оценки опасности карстовых процессов

Степень опасности карста на территории Приволжского федерального округа определялась по комплексу показателей, характеризующих масштабы проявления карстовых процессов, и выражена в баллах в соответствии со следующими правилами. Областям распространения карстyющихся карбонатных пород приписывался 1 балл, сульфатных, соляных или их сочетанию с карбонатными - 2 балла. В районах с распространением поверхностных карстовых форм в виде воронок оценка повышалась на 1 балл при плотности воронок до 10 на 1 кв. км, на 2 балла - при плотности воронок до 300 на 1 кв. км и на 3 балла - при большей плотности. В пределах карстовых районов с неустановленной плотностью воронок прибавлялся 1 балл. В районах, где известны отдельные группы воронок и единичные формы (провалы, пещеры, крупные воронки), добавлялся 1 балл, а при их высокой концентрации - 2 балла.Кроме того, оценка опасности повышалась на 1 балл в районах перспективной разработки месторождений и на 2 балла - в районах интенсивной горнодобывающей деятельности с высокой степенью техногенного нарушения земель.

Особенности распространения карста на территории округа

Приволжский федеральный округ располагается в пределах двух карстовых стран - Русской равнины и Урала. Здесь распространены разнообразные литологические типы карста: карбонатный (известняковый и меловой), сульфатный, смешанный -сульфатно-карбонатный и сульфатно-соляной.

Степень опасности карста на территории округа из меняется от незначительной на большей части равнинной территории до максимальной на локальных участках в Приуралье. На западе равнинной области округа закарстованные территории представляют Окско-Клязьминскую карстовую провинцию.Здесь, на междуречье Оки, Мокшы и Суры, карстyются сульфатные, сульфатно-карбонатные и карбонатные породы верхней и нижней перми. Карстовые формы развиты на многочисленных участках, чаще всего в долинах рек и в пределах локальных тектонических поднятий. Они представлены воронками, котловинами, провалами, суходолами. На некоторых участках плотность воронок достигает 150-200 шт. на 1 кв. км. Крупнейшая карстовая котловина расположена в низовьях р. Бол. Кутра около с. Болотниково. Она имеет 1300 м в длину при ширине 400 м и глубине до 20-30 м. Здесь же расположен ряд крупных воронок до 200-250 м диаметром и глубиной 25-30 м.

В южной части района карстyются верхнедевонские,карбоновые и пермские известняки и доломиты.На востоке весьма интенсивные карстовые процессы развиты в Межпьянье и на междуречье Пьяны и Теши. Здесь многочисленны воронки до 15-20 м глубины, провалы, в том числе молодые, карстовые озера,небольшие пещеры протяженностью первые десятки метров. Карстовая опасность в этом округе местами достигает 4-5 баллов.Вдоль восточной половины Приволжской возвышенности с юга на север протягивается Приволжская карстовая провинция. В центральной части возвышенности, в бассейнах верхней Суры, Барыша, Свияги, Терешки, развит меловой карст. Здесь встречаются карстовые воронки, котловины, суходолы, в долинах рек - карстовые источники. Плотность форм невелика. Южнее, на междуречье Медведицы и Волги, карстyются мело-мергельные породы верхнего мела, а также известняки и доломиты карбона. Карстовые формы (небольшие воронки и провалы глубиной до 5-6 м) немногочисленны, и эти районы отнесены к незначительно опасным.

В центральной части округа на территории Верхневолжской низменности, Вятского Увала и северо-восточной оконечности Приволжской возвышенности располагается Средневолжская карстовая провинция. Развитый здесь карст относится к карбонатному типу, местами он сочетается с сульфатным, и в таких районах процесс имеет наибольшую интенсивность. Следует упомянуть левобережье р. Вятка вблизи п. Медведки, где встречаются крупные провальные воронки (до 50 м глубиной) и карстовые озера; междуречье Вятки и ее притока Немцы, где воронки достигают 30 м в диаметре и более 10 м глубины.

В окрестностях Казани, на междуречье Меши и Казанки, широко распространены воронки глубиной до 30 м и диаметром до 150 м, карстовые рвы, провалы.Один из крупнеиших провалов диаметром 23 м и глубиной более 7 м образовался в 1949 г. в черте г. Казань. На правобережье Волги (междуречье Волгии Свияги) карстyются известняки, доломиты и гипсы верхней перми. Особенно интенсивен карст в районе Камского Устья, где плотность воронок местами превышает 120 на 1 кв. км. Здесь встречаются также карстовые провалы и пещеры, а карстовая опасность оценивается в 5 баллов. На территориях, прилегающих к верховьям Куйбышевского водохранилища,встречаются редкие и незначительные по величине воронки и провалы -проявления карбонатного карста, опасность которого незначительна. Восточнее, в пределах Бугульминско-Белебеевской возвышенности и Жигулевского свода, распространен преимущественно смешанный, карбонатно -сульфатный тип карста. Карстовые формы здесь представлены главным образом небольшими воронками и провалами, глубиной несколько метров, хотя отдельные формы достигают значительных размеров. Так, на междуречье верховьев рек Мензеля и Меля встречаются воронки диаметром до 80 м и глубиной до 20 м; известен образовавшийся в 1939 г. Акташский провал-колодец на правобережье р. Степной Зай глубиной более 50 м при диаметре 5 м - один из самых глубоких на Русской равнине. В долине р. Ик, в районе п. Октябрьский, описаны карстовые пещеры, крупнейшая из которых имеет длину 120 м. Степень опасности карста в целом небольшая, хотя на отдельных участках может быть оценена как умеренная.Довольно интенсивные карстовые процессы протекают в пределах Самарской Луки, в бассейне р. Сок,на междуречье низовьев рек Сок и Самара. Здесь карстyются гипсы, известняки и доломиты перми и карбона. В Сокском районе на левобережье Волги встречаются воронки, котловины, слепые балки. Широко развит карст по северной периферии г. Самара,на правобережье рек Бол. Кинель и Самара, где в районе с. Алексеевка некоторые воронки достигают 40-метровой глубины при диаметре 150 м и где в 1956 г. возник провал 30-метровой глубины.Самарская Лука известна как район широкого развития поверхностных и подземных карстовых форм.

Для тех, кто не совсем уверен в том, что же такое карст. Это горные породы, которые под воздействие процессов воды за множество тысяч лет образовали интересные рельефные формы.

Самые знаменитые карстовые горы в Китае находятся в парке Чжанцзацзе.

После фильма "Аватар" это место стало очень популярным.


Большие толпы туристов посещают парк Чжанцзацзе, создавая дикие очереди. Но мне повезло, я поехала в межсезонье, когда заповедник накрывает туман.
С одной стороны жаль, что не увидела величие этих мест, которое может открыться только при ясной погоде. Ведь парк представляет собой множество высоченных карстовых столбов, обросших деревьями в классическом восточном стиле - горизонтальном .
Но зато в условиях тумана заповедник точь-в-точь походил на пейзажи, изображенные в фильме "Аватар". Верхушки гор, казалось, парят в тумане, не касаясь земли.


Знакомство с этим небольшим, по-китайским меркам, городом, в 165 миллиона человек, началось с главных улиц. Очень современные, напичканные магазинами и фастфудом. Ощущение распиаренной глубинки.


Отель легко нашелся в центре города - в сохранившейся старинной части. Отреставрированной и "облизанной" для туристов, конечно.


Ходить по магазинам никогда мне особо не нравилось, решила посмотреть жизнь местных. Через местный рынок пошла вглубь города. Мимо дымящихся котлов с местным варевом, ананасов, туш животных, ну и прочей всячины. Попала в жилой район, походивший на трущобы.

Забавные картины встречались, среди ободранных домов и грязи нарисовывалась модная девушка.


Случайно обнаружила художественную школу. В маленьком помещении сидели детишки за мольбертами.


Чаще встречались так любимые китайцами игральни. Их можно определить по характерному звуку фишек, которые часто перемешивают.


Ходить по этим этно-местам меня хватило на пару часов. Насмотрелась на бедноту и поняла, что мои впечатления о сказочном Китае начинают испаряться. Я не видела, чтобы люди в этих местах были довольны. Быть может потому, что я просто из другой жизни и не понимаю их. Стало как-то грустно. Решила следующим днем уехать ближе к горам в заповедник.

Добраться туда можно или на дорогих такси, или на автобусе за 12 юаней.
Имея чемодан, решила воспользоваться такси. Но, как оказалось, это было ошибкой. Никто в этом городе не говорил на-английском и объяснить к какому именно входу мне нужно доехать, оказалось невозможным.


В итоге оказалась в противоположной части заповедника от места встречи с друзьями. Как доберусь, не совсем понятно. Опять тратить деньги на такси и опять не известно, с каким результатом? Ладно, разберемся!
Оставила вещи в первом попавшемся отеле и пошла смотреть горы.

Вход стоит прилично - 250 юаней на 3 дня + дополнительные расходы на канатные дороги и прочее перемещение по заповеднику.


У входа туристов атакует местная гопота - куча обезьян и торговцев. Одни хотят денег, другие - угощений.

Территория огромная, по прогулочным маршрутам ходить можно часами. Среди леса и карстовых гор.


Были места, где среди зелени лежал снег. И обезьяна сидела на дороге, выклянчивая вкуснятину.

Было большой неожиданностью встретить англоговорящего китайца. Этот чудесный Господин привел свою дочку и друзей в заповедник.

Символ, объединяющий наши страны. Кстати, китайцы до сих пор считаю нас братьями. Только уже "младшим братом").


Особенность китайцев в том, что если они приглашают показать дорогу, то подразумевается, что и накормить и доставить куда нужно - то же входит бонусом в это приглашение.

Вечером я оказалась в гостинице своих друзей, сытая и довольная. Вот так неожиданно все разрешилось.

Заповедник "Пандора" - ,конечно, красивый, но уж очень много туристов. Потому было принято решение поехать в глухие места с карстовыми горами и пещерами, про которые вообще никто ничего не слышал.

Еще несколько фотографий с туманом.

Хуангяо
Компания собралась из 6 человек. Это позволило арендовать минибас.

К середине поездки в Китай я более уверенно болтала на китайском. Потому выполняла вербальную функцию.
Выбранный маршрут оказался на редкость удачным, несмотря на мои возмущения о лишних тратах на транспорт.


Из Гуанчжоу автобусом доехали до Бабу. Далее на арендованном минибасе отправились путешествовать по окрестностям Либу.
Здесь, как и в Чжанцзацзе, есть заповедник. Только о нем никто не знает. Пожалуй, он не хуже распиаренного своего собрата. Да и дешевле. Единственное, нет канатных дорог. Но при тумане разницы никакой.

Зато есть пещера. В китайском стиле.

Слишком ярко, сказочно и патриотично.
Но для посетивших в первый раз подобные места впечатления будут отличные.
После экскурсии по пещере выплываем на лодке к поезду.

В Хуангяо решили задержаться на пару дней. Городок напомнил мне Лицзян, только цветов и ив меньше. Но такой же этнический и красивый.

Совсем не хотелось останавливаться в типичном отеле. И я нашла совершенно замечательный маленький отель в исторической части города. Было впечатление, что живешь в музее.

Дружелюбная хозяйка помогла нам сориентироваться в расписании автобусов.


Ночью в Хуангяо зажигаются множество красных китайских фонариков. И каменные улочки приобретают иную жизнь. Все очень маленькое и уютное.


Утром нас ждал еще один сюрприз - изумительные пейзажи гор с цветущей сакурой.

Сады с различными цитрусами.


Прекрасное место! Советую:)

Яншо
Это место мне знакомо с прошлой поездки. Я о нем уже писала
Множество экскурсий проходит в этих окрестностях.


Год назад тут не было так много баров. Теперь же целая улица вечером начинает греметь.

Прямо в городе можно забраться на пару вершин карстовых гор. Из парка вверх по ступенькам до беседок.

Место хорошее для знакомства с Китаем, здесь приятно прогуливаться и проводить время с друзьями.

Вот такое получилось это путешествие по Китаю.

Более разнообразен. Работа рек проходит в подземельях, глубина которых достигает нескольких километров.

Подземный рельеф - это бесчисленные пещеры и пропасти, шахты и воронки. Воды, текущие здесь в полной темноте, редко прорываются на поверхность. Подземные озера, словно черные зеркала. Они полны тайн, в них скрыт пещерный жемчуг. Это такой своеобразный мир, природа которого изучена еще плохо. Это мир сталагмитов и сталактитов. Все это называют карстовым рельефом, или просто карстом. Термин «карст» происходит от названия плато Карст (Крас), которое расположено на одном из полуостровов в Адриатике. Почти безводное плато изобилует воронками, сухими котловинами, провалами, трещинами, бездонными колодцами. - комплекс форм, созданный природой в результате растворения водой и выпадения в осадок растворенного материала. Формы карстового рельефа обладают размерами от первых сантиметров (карры, лунки, борозды и пр.) до многих сотен метров и километров. О неровностях рельефа величиной менее 1 см известно мало.

Карстовый рельеф обычно формируется в областях, сложенных водорастворимыми породами. Чаше всего ими являются известняки, доломиты, гипсы, ангидриты, мраморы, соленосные глины и соль. Растворение происходит с большой скоростью, из-за чего эту группу даже называют карстующимися породами. Но растворению подвержены и сланцы, песчаники, граниты, кварциты, базальты и др. Скорость растворения у них в десятки тысяч раз меньше, чем у карстующихся пород.

Карстообразование происходит потому, что есть не только горные породы и , поддающиеся растворению, но и проточные воды и трещины в горных породах. Человек видит поздние стадии образования карста, поскольку наблюдения за миграцией воды по тончайшим трещинам невозможны. Механизмы образования карстового рельефа на первых стадиях, скорее всего, связаны с проницаемостью горной породы. Наиболее распространенными формами карстового рельефа являются воронки, блюдца, шахты, колодцы, карры, долины, полья, пещеры, котлы, плотины и занавеси, террасы, сталактиты, сталагмиты и т. д.

Карры образуются обычно на поверхности трещиноватых известняков и доломитов дождевыми водами, струйки которых создают промоины. Огромные карровые поля находятся в , их глубина достигает нескольких метров. Карстовые воронки на поверхности встречаются чаше. Их диаметр — от 1 до 500 м, а глубина — от 0,5 до 45 м. Цепочки воронок нередко сливаются, образуя карстовые долины.

В Родопах (Южная ) находятся удивительные создания природы - скальные мосты. Они представляют собой огромные арки, перекинутые через крупные долины, по дну которых сейчас протекает едва заметный ручеек. Это остатки древних подземных долин, пересекавших эту часть Родоп 1,5 млн. лет назад. Многие тысячелетия подземные воды растворяли мраморы, разрушали стены пещер и создавали фантастический мир подземелий. Наконец стены пещер не выдержали и обрушились, отодвинув русло подземной реки в сторону. Высота «чудесных мостов» достигает 30 м, а ширина - 50 м. Здесь, в нишах бывших , открыты стоянки древнего человека, обнаружены каменные топоры, керамика.

Плато Карст (территория и ) - каменистая пустыня, поражающая своим унылым видом. Здесь нет воды и не видно зелени. Поверхность его покрыта трещинами, ямами, рытвинами и воронками. Есть тут и реки, но они текут под поверхностью земли в темных и сырых подземных руслах. Помимо безводья на каждом шагу путешественника ожидают глубокие трещины, провалы, бездонные колодцы. Встречаются участки, где воронки буквально, как оспины, изрыли поверхность. Их количество достигает 150 штук на квадратный километр. Красно-бурые глины с щебнем, обнаруженные на дне воронок, являются продуктом не только химического растворения известняков, но и смыва по трещинам карстующегося массива, а также пыли, приносимой ветром.

Шахты и колодцы представляют собой узкие, почти вертикальные каналы, образованные при расширении трещин. Диаметр колодцев различен - от 0.3 до 350 м, глубина может достигать 1300 м. Карстовые долины, занимаемые руслами как подземных, так и наземных рек, характеризуются резкой ступенчатостью продольного профиля. Странные реки появляются из пещеры, текут на протяжении нескольких километров по поверхности и вновь скрываются в пещере. Эти долины - без поймы, без террас, без паводков и наводнений. Особым видом карста являются полья - замкнутые или полузамкнутые котловины. Площади польев достигают 500 - 600 км2, глубина - сотен метров, ширина - 10 - 15 км. Одно из них - в северо-западной части Динарского нагорья - занимает площадь 380 км2. Ось котловины совпадает с направлением горных хребтов и ориентировкой складчатых структур. В периоды сильных ливней тонкие частички грунта смываются и постепенно все трещины заполняются водой. Это ведет к прекращению фильтрации, а атмосферные осадки способствуют заиливанию котловин.

Карстовые пещеры находятся глубоко под землей. Они очень разнообразны по размерам и конфигурации, что объясняется не только залеганием карстуюшихся пород, но и определенной стадией их развития. В пещерах среди многочисленных форм карста, связанных с накоплением растворенного вещества, известны в основном сталактиты и сталагмиты. Известковые сосульки - сталактиты - достигают высоты в несколько метров и толщины 1,5 - 5 м. В процессе роста сталактитов в воде уменьшается содержание СаСОз. Выпавший в осадок углекислый кальций цементирует обломочный материал и образует карбонатные натеки. Сталагмиты - известковые столбы и конусы - растут снизу вверх и достигают высоты 15 - 20 м. Все это происходит очень медленно. Подсчитано, что сталагмит в Карлсбадской пещере высотой 19 м формировался около 50 млн. лет. К натечным формам карстового рельефа относятся плотины, перегораживающие подземные ходы. За подобными плотинами возникают озера. Но возраст плотин более молодой, чем сталагмитов, - 9 - 10 тыс. лет. Под воздействием теплых влажных муссонов известняковые породы подвергаются карстованию, в результате чего возникает много причудливых пейзажей: то над пропастью поднимаются отвесные скалы, то в горах зияют глубокие пещеры, то через реки перекинуты каменные мосты. Все это называется башенным карстом. В некоторых районах, где известняковые породы подверглись разрушениям, образовались округлые долины с ровным днищем. В таких долинах на одинаковом отдалении друг от друга возвышаются конусообразные известняковые холмы, а у их подножия амфитеатром располагаются ступенчатые поля, что делает каждый холм похожим на гигантский замок с крепостными стенами и сторожевыми башнями. Иногда в долинах видны небольшие холмы с острыми вершинами, издали напоминающими огромные стога сена. Карстовые долины, как правило, очень широкие, а посреди них нередко встречаются глыбы известняков.

В теплых и влажных условиях тропиков карстовый рельеф принимает причудливые формы. Выделяются куполовидные холмы и гряды, башни, острые конусы, карстовые равнины. Системы округлых куполов рассечены ущельями, возникшими по тектоническим трещинам. Периферия куполов обрамлена башенным карстом. Карстовые котловины и равнины разделены зазубренными грядами и глубокими ложбинами. Обломки известняков, упавшие со склонов башен или куполов, быстро разрушаются.

Густая растительность, покрывающая склоны, способствует активности вод с содержанием кислот разного состава. Поэтому, как правило, у подножий карстовых холмов или небольших гор не происходит накопления обломков. Выветривание превращает их в песок и глину, которые в дождливые периоды быстро выносятся струями воды. Наибольшая интенсивность карстовых процессов - во влажных областях, а наименьшая - в сухих.

Текучей водой растворяются не только карбонатные и соленосные, но и силикатные породы, в которых этот процесс протекает в тысячи раз медленнее. Растворяются песчаники, граниты, сланцы и другие кристаллические породы. Речная вода, протекающая по таким породам во влажных тропиках, содержит много растворимого кремнезема. Формы рельефа, связанные с силикатным карстом, разнообразны. На в Южной Америке в кварцитах наблюдаются провалы, колодцы, шахты, воронки. На плато Гуайкуинима в в кварцитах обнаружена даже система пещер протяженностью около 2 км с горизонтальными ходами и глубокими колодцами.

Гигантские шахты диаметром 350 м и глубиной более 500 м наблюдаются на плато Рорайма, сложенном древними кварцитами. На основании анализа кварцитов, в которых есть силикатный карст, можно сделать вывод, что здесь происходит растворение, как зерен кварца, так и силикатного цемента. Причем процесс должен не прекращаться десятки и сотни миллионов лет.

Формы силикатного карста образуются в результате, как растворения горных пород, так и их биохимического выветривания.

Город Самара и прилегающие районы относятся к тем территориям, где развиты карстовые процессы, которые могут проявляться в виде карстовых воронок и оседаний диаметром, обычно, 3-5 метров. Особенной сложностью геологических условий отличаются Волжский и Самарский склоны. Поэтому при строительстве на таких территориях, в том числе и индивидуальном, необходимо учитывать плотность застройки и этажность возводимых зданий, а иногда и проводить специальные противокарстовые мероприятия.

С научной точки зрения под карстом принято понимать совокупность явлений, связанных с деятельностью воды (поверхностной и подземной). Выражаются эти явления в растворении горных пород и образовании в них пустот разного размера и формы. К растворимым породам относятся сульфатные и карбонатные отложения. Площадь распространения карстующихся (подверженных процессам карста) пород, по оценкам специалистов, занимает в России около 3 млн. квадратных километров. Кроме Самары, на карстовых районах расположены такие крупные города, как Москва, Нижний Новгород, Пермь, Тула, Казань, Уфа и другие.

Карстоопасность территорий определяют, исходя из количества образования провалов в течение одного года наблюдений на площади в один квадратный километр. По прогнозируемой карстовой опасности (устойчивости) выделяют пять категорий территорий. Самая опасная - первая категория (очень неустойчивая) - образование до 10 воронок и провалов на 1 кв. км в течение одного года. На такой территории строительство запрещено, разрешается лишь устройство скверов и газонов. Осуществление строительства возможно на участках третьей-четвертой категории по карстовой опасности, но требует применения специальных противокарстовых мероприятий.

Конечно можно, гонясь за удешевлением строительства загородного дома, вообще обойтись и без проектировщиков, и без предварительных инженерно-геологических изысканий. Но построенный без основательного изучения грунтов дом, фундамент которого не отвечает условиям строительства, рано или поздно придет в негодность.

Наверное, многие самарские владельцы загородных домов слышали различные истории об элитных коттеджах, которые начинают давать трещины. Самое неприятное, что восстановление таких построек не имеет смысла - строительство нового обойдется дешевле. Нужен ли такой неоправданный риск застройщику? Ведь еще в петровском "Руководстве наставлений для народных училищ строителей" (конец XVII века) говорилось: "На устройство подошвы и поддела ни трудов, ни иждивления жалеть не должно". Под подделом и подошвой понимаются, конечно, грунтовое основание и фундамент.

Для того чтобы подобной аварийной ситуации не произошло, желающие иметь загородный дом должны узнать особенности грунта на своей строительной площадке. Необходимо провести изыскательские работы, заказав их в специализированных организациях, имеющих лицензию на выполнение инженерно-геологических работ. Если изыскательские работы не по карману, нужно хотя бы прийти в те организации, которые имеют архивную базу, и взять справку о геологических и гидрологических условиях вашего участка. От того, какого типа грунты по карстоопасности имеет будущий участок застройки, зависит, какие карстозащитные мероприятия нужно применить.

Карст, как геодинамический процесс, имеет свою специфику, связанную с геологическим происхождением и дальнейшим развитием. Соответственно каждая карстоопасная территория имеет особенности и свою специфику застройки. В этом случае необходима оценка территории по карстоопасности, разработка и применение специальных карстозащитных мероприятий.

Согласно действующим нормативным документам для инженерной защиты зданий и сооружений от карста применяют следующие противокарстовые мероприятия или их сочетания:

Планировочные (заключаются в рациональном размещении сооружений на территории строительства и в ее планировке - с целью создания искусственных уклонов для отвода поверхностных атмосферных вод);

Водозащитные и противофильтрационные (заключаются, в основном, в организации водоотвода, устройства дренажей, предотвращения утечек и сброса вод с условием, чтобы вода не подтекала под фундамент дома);

Геотехнические (заключаются в укреплении оснований, заполнении, "тампонировании" карстовых провалов различными видами растворов, например, цементных);

Эксплуатационные (заключаются в осуществлении карстомониторинга - постоянном наблюдении за развитием карстовых процессов);

Конструктивные.

Конструктивные мероприятия представляют, пожалуй, наибольший интерес для индивидуального застройщика. Они заключаются в увеличении жесткости и прочности надфундаментной части сооружений за счет применения железобетонных и армированных поясов, тяжей и горизонтальных монолитных диафрагм, в усилении несущих элементов конструкций армированными обоймами и рубашками, введении дополнительных связей в каркасных конструкциях.

Тогда даже если под одним из углов дома грунт все-таки провалится, то за счет жесткости монолитной конструкции фундамента дом останется невредимым.
Основные конструктивные элементы противокарстовой защиты сооружений следует предусматривать в подземной части путем применения коробчатых фундаментов, плоских или ребристых плит, перекрестных ленточных фундаментов. Применение отдельно стоящих фундаментов не допускается. Фундаменты должны выполняться из монолитного железобетона. При соответствующем обосновании допускается применение сборных ленточных фундаментов с монолитными железобетонными поясами.

Конечно, тип фундамента напрямую зависит от категории здания и сооружения. Однако необходимо помнить, что развитие карстоопасных процессов, прежде всего, связано с наличием карстующей породы и уровнем грунтовых вод: как только они совпадают, начинается разрушительный процесс. И если до строительства не провести карстозащитные мероприятия, то любое, даже самое малое сооружение - будь то индивидуальный дом или системы коммуникаций - может иметь необратимые деформации и дефекты.

Для малоэтажного строения чаще всего нет необходимости в проведении специальных дорогостоящих карстозащитных работ, связанных с устройством глубоких свайных фундаментов, с прорезкой слоев карстующих пород или заполнением (инъекцией) полостей цементным раствором. Использование известных конструктивных и водозащитных мероприятий обеспечит надежную эксплуатацию малоэтажного дома.

Основные положения действующих сегодня общероссийских норм и СНиП были разработаны в середине 1980-х годов. Но время не стоит на месте, появляются новые решения в борьбе с карстом. Например, в Германии, где тоже достаточно остро стоит проблема карста, специалисты-геотехники успешно используют полимерные геосинтетические материалы на карстоопасных территориях.

Немцы применяют армирующие геосинтетические материалы, а не привычную для нас металлическую сетку. Стоимость этих материалов, по сравнению с металлом, достаточно низкая. Подобные армирующие прослойки устраиваются в основании автомобильных дорог, железнодорожных насыпей, при подготовке территорий под будущую застройку для гражданского и промышленного строительства. В этом случае образование провала под домом или дорогой не приведет к катастрофическим последствиям. Мощная синтетическая сетка перераспределит усилия от надземных конструкций и позволит предотвратить аварию здания или сооружения.

Сейчас, согласно Градостроительному Кодексу, для строительства индивидуальных жилых зданий до трех этажей не нужно проходить экспертизу проектной документации, то есть оценивать ее на соответствие действующим нормам и регламентам. Поэтому необходимый объем инженерно-изыскательских работ - это личное желание и забота индивидуальных застройщиков. Но если застройщик грамотно подходит к делу и думает о будущем долговечном использовании своего объекта, то руководствоваться указанными в настоящей статье нормативными документами просто необходимо. А лучше всего - обратиться к специалистам.

Алексей Сергушкин, сайт
(При подготовке статьи использованы материалы альманаха "ДОМ ПЛЮС")

Карст (карстовый процесс)

Карстовые процессы имеют на территории России широкое распространение. Это западное Приуралье, Русская равнина, Прианга-рье и во многих других местах Сибири, Кавказа, Дальнего Востока. Расположение карстовых районов на территории Москвы показано на рис. 76.

Под карстовым процессом понимают процесс выщелачивания горных пород, т. е. процесс растворения и выноса какой-то части горных пород из массива в растворенном виде. Следовательно, для возникновения и протекания этого процесса необходимо выполнение следующих основных условий:

• 1) наличие массива растворимых горных пород,
• 2) движущиеся поверхностные или подземные воды определенного химического состава.

Долгопрудный

Северный

Солнцево

Рис. 76. Карта зон карстовой и карстово-суффозионной опасности на территории Москвы (авторы: В.М. Кутепов, Н.Г. Анисимова, И.А. Кожевникова,

И.В. Козлякова, М.М. Максимов, В.С. Саянов, 1996).

1 - весьма опасная; 2 - опасная; 3 - малоопасная.

4 - весьма опасная; 5 - опасная; 6 - неопасная

Карст - это прежде всего процесс растворения горных пород и поэтому его иногда называют химической суффозией в отличие от рассмотренной выше механической суффозии. Среди горных пород наиболее растворимыми водой являются соли, гипсы с ангидритами и известняками, но скорость растворения у них различная. Так, если для растворения одной части каменной соли достаточно трех частей воды, то для гипса нужно уже 480 частей, а для известняков - от 1000 до 30 000 частей воды, а это означает, что в природных условиях процесс карстования массивов этих пород растягивается на очень многие годы. Растворяющее действие воды на карбонатные породы усиливается под действием свободной углекислоты, а гипс сильнее растворяется солоноватыми водами, тогда как соли интенсивнее растворяются в слабоминерализованной воде и тем сильнее, чем она по составу ближе к дистиллированной. Помимо этого растворяющее действие воды связано с повышенными температурой, скоростью движения и с наличием трещин в карстующихся породах. Очень большое влияние на развитие карстовых процессов оказывает климат, т. е. количество и распределение атмосферных осадков по сезонам года, тепловые характеристики горных карстующихся пород, так, например, на Урале до 50 % карбонатных солей выносится водами весной.

Процесс растворения наиболее активно протекает в породах, расположенных выше уровня подземных вод. Ниже этого уровня воды уже могут быть насыщены солями, скорость движения воды весьма невелика и карстовый процесс происходит очень медленно либо вообще не происходит и, более того, трещины в горных породах здесь могут цементироваться различными веществами, которые переносятся подземными водами. В связи с этим в массивах карстующихся пород выделяют две зоны: верхнюю, где в основном происходит растворение, и нижнюю, которую называют зоной цементации (рис. 77). В геологическом отношении различают два типа карста: открытый (средиземноморский), при котором растворимые породы лежат на поверхности земли, и закрытый (восточно-европейский), когда массивы карстующихся пород перекрыты нерастворимыми породами, как правило, четвертичного возраста.

Следует отметить, что под карстом часто понимают не только процесс, но и его результат, т. е. специфические формы, образующиеся в породах в результате растворения. Сам термин «карст» происходит от одноименного названия известкового плато Карст в Словенских Альпах, где карстовые формы выражены очень широко и наиболее ярко. Для открытого типа карста характерны такие формы, как карры, воронки, полья, а для закрытого типа - каверны и пещеры.

Рис. 77.

/-зона развития пустот; II - зона цементации; / - атмосферные воды; 2-суглинки

Карры - мелкие борозды и канавы на склонах рельефа, образованные в основном выщелачиванием известняков поверхностными атмосферными водами. Глубина их изменяется от 5 до 50 см и редко достигает 1-2 м.

Воронки - замкнутые углубления различных форм и размеров. Их диаметр колеблется от нескольких метров до десятков метров, а глубина чаще всего изменяется в пределах 5-20 м. По происхождению они подразделяются: 1) на воронки поверхностного выщелачивания;

2) провальные воронки. Первые напоминают воронку от взрыва снаряда или бомбы и образуются за счет выщелачивания карстующихся пород атмосферными водами на отдельных участках с постепенным углублением. Обычно на дне таких воронок располагается понор - канал, по которому уходит вода. Провальные воронки возникают в результате обрушения кровли подземных карстовых пустот, например пещер.

Полья - воронки неправильной, обычно вытянутой формы, образующиеся в результате объединения поверхностных или, реже, провальных карстовых воронок. Полья могут простираться на десятки и сотни метров при глубине в несколько метров.

Каверны - мелкие, но многочисленные подземные пустоты, которые образуются по трещинам пород, где активно фильтруется вода. Породы становятся похожими на пчелиные соты. Каверны соединяются друг с другом и другими пустотами за счет токов воды.

Пещеры - крупные подземные пустоты различных форм и размеров, как по площади, так и по высоте потолков. Наиболее крупная пещера в Северной Америке (Мамонтова), которая со всеми ответвлениями имеет общую длину до 341 км. Площадь одного из залов 163 х 87 м при высоте потолка 40 м, в ней текут три реки и действует 8 водопадов. На Кавказе (Новый Афон) имеется пещера с высотой потолка 70 м. Вполне очевидно, что время образования таких пустот измеряется тысячелетиями. Пещеры могут располагаться в несколько этажей, как, например, в Жигулевских горах, и почти всегда сообщаются друг с другом.

Интересно отметить, что для карстовых районов характерно исчезновение рек. Вода уходит по карстовым каналам под землю, протекает там в виде подземной реки и где-то снова выходит на поверхность, например, р. Неретва на Балканах четырежды уходит под землю и появляется вновь. Карстовые процессы могут проникать глубоко под землю, так отмечены случаи, когда они наблюдаются на глубине до 1300 м (Средняя Азия).

Строительство автодорог и аэродромов в карстовых районах сопряжено с большими трудностями, так как карстующиеся породы являются ненадежным основанием. Пустотность массива снижает прочность и устойчивость пород. Развитие карстовых пустот может вызывать осадки и провалы поверхности земли, что ведет к разрушению конструкций различных объектов. При поиске путей для трасс автодорог и выбора места под аэродромы следует особо тщательно выполнять инженерно-геологические изыскания. При изысканиях необходимо:

• 1) устанавливать, имеют ли место карстовые процессы или они отсутствуют;
• 2) при наличии в основаниях будущих сооружений карстующихся пород определять тип карста: активный (действующий) или пассивный (древний, прекративший развитие).

При активном карсте продолжают расти пустоты как на поверхности земли, так и в глубине толщ пород, трещины в породах открытые, по ним постоянно циркулирует вода, растительность (кусты, деревья) отсутствует. При пассивном карсте пустоты заполнены песчано-глинистым материалом, циркуляция воды отсутствует, поверхность часто задернована и покрыта растительностью. Карст уже прекратил свое развитие, пустотность не возрастает, но в целом прочность существенно закарстованных пород значительно ослаблена и при строительстве объектов они требуют определенного упрочнения.

При прокладке трасс автодорог и поиске мест под аэродромы участки с активным карстом лучше всего оставлять в стороне. Особенно это касается аэродромов и высококлассных дорог. При необходимости пересекать дорогами участки активного карста следует осуществлять определенные меры по борьбе с пустотностью:

• 1) прекращать поступление поверхностных вод в толщи пород (планировкой, ливнеотводами, укладкой глины на поверхность земли);
• 2) останавливать дренажами движение подземных вод;
• 3) укреплять породы заполнением пустот цементом, жидкой глиной и т. д. Рекомендуется также пораженные карстом участки пересекать эстакадами с опорами на прочные породы.

Инженерно-геологические работы на карстовых участках представляют собой известную сложность. Изыскания проводят как по площади, так и по глубине. Буровые скважины не дают полной картины пустотности грунтовых массивов и поэтому в состав работ должны входить геофизические методы разведки. По итогам изысканий определяют степень закарстованности участка и дают прогноз возможного дальнейшего развития карста. В инженерно-геологическом отчете для изученного участка предлагают комплекс мероприятий по борьбе с карстом и оптимальный вариант проведения трассы автомобильной дороги.