Н. А. Гвоздецкий
Опубликовано: гл. 1, Карст. – М.: Мысль, 1981.- 214 с., ил, - (Природа мира)
О НЕКОТОРЫХ ВОПРОСАХ ОБЩЕГО КАРСТОВЕДЕНИЯ
Как известно, термин "карст" происходит от австрийского названия плато Карст (Karst) в Югославии (в Словении), где соответствующие явления типично выражены и где их давно начали изучать европейские исследователи. На местном, словенском, наречии плато называется Крас (Kras), причем это местное название вытеснило с географических карт австрийское. И в Словении, а также и в Чехословакии эти явления называют "крас" (на других югославских наречиях - "краж", "крш"). Однако термин "карст" прочно укоренился в научной литературе почти всех стран мира, в том числе и нашей страны.
Карстовые явления развиваются в растворимых природными водами горных породах, из которых наиболее широко по поверхности Земли распространены известняки. Французский исследователь карста, в особенности карстовых пещер, пропастей и естественных шахт, Э. Мартель (Martel, 1894, с. 433) предлагал называть карстовые явления "явлениями в известняках", что нашло отражение в работах А. А. Крубера и И. С. Щукина. Известный французский географ Э. Мартонн в геоморфологическом томе "Основ физической географии" главу о карстовом рельефе назвал "Известняковый рельеф". Монография о карсте сербского географа И. Цвийича названа "География известняковых земель" (Cvijic, 1960). Этот выдающийся исследователь карстовых явлений писал о карсте в гипсах как о "псевдокарсте".
В сравнительно новом зарубежном международном издании "Геоморфологическая энциклопедия" (The Encyclopedia of Geomorphology, 1968) автор статьи о карсте английская исследовательница М. Свитинг из шести больших страниц текста только восемь строк одного столбца посвятила неизвестняковому карсту, упомянув при этом карст в гипсах и соли.
Однако карст в гипсах, ангидридах, каменной соли, а также в доломитах и пр. распространен весьма широко, хотя и уступает карсту в известняках. В гипсах, ангидритах и солях карст интенсивно и быстро развивается, что важно учитывать при изысканиях для разного рода строительства, добыче каменной соли и т. д. Самые крупные пещеры в СССР, соперничающие по размерам с зарубежными, с суммарной длиной проходов свыше 100 километров (Оптимистическая и Озерная в Подолии) образованы в гипсах. Нецелесообразно поэтому исключать из понятия "карст" явления, развитые в неизвестняковых растворимых горных породах, и тем самым принижать значение их изучения.
К карстовым следует относить явления, развивающиеся во всех растворимых природными водами горных породах: в известняке, доломите и переходных между ними разностях карбонатных пород, мелу и иногда в мелоподобном мергеле, мраморе, а также в гипсе, ангидрите, каменной соли, калийных, калийно - магниевых и других соляных породах. В основе их возникновения лежит химический процесс растворения горной породы и геологический процесс ее выщелачивания, т. е. растворения с удалением (выносом) растворенного вещества.
В конце прошлого века немецкий исследователь Р. Зигер обратил внимание на сходство с карстом явлений на ледниках (трещинные колодцы, воронки, особенно там, где лед прикрыт мореной, ледяные гроты, тоннели с реками подо льдом). Он писал о карстовых формах в ледниках. Э. Мартель в трактате о подземных водах (Martel, 1921) в одной и той же главе рассматривал подземные воды в гипсе, соли и во льду. М. М. Ермолаев в результате исследования островов Советской Арктики предложил в 1932 г. ввести в научный обиход термин "термокарст", получивший широкое распространение в мерзлотоведческой литературе. На основании внешнего сходства с карстовыми явлениями разные исследователи стали писать о карсте в лёссе, глинистом карсте и т. д.
Показательны в этом отношении материалы карстовой конференции 1947 г., состоявшейся в Перми (Тезисы..., 1947). В программном докладе ее организатора Г. А. Максимовича и в резолюции конференции (Карстоведение, 1948) говорилось о термокарсте, кластокарсте, развивающемся в кластических горных породах - глинах, лёссе и т. д. Однако все эти явления - так называемый карст в ледниках и в вечномерзлых грунтах, содержащих лед (термокарст), глинистый карст, карст в лёссах и т. д. - только внешне напоминают карстовые. Процессы же их возникновения совершенно иные и не связаны с растворением и выщелачиванием горных пород (таяние льда в первом случае, механическое по преимуществу, действие воды - во втором). Между тем научная классификация должна основываться на генезисе, сущности, природе явлений, а не на внешнем, формальном, в буквальном значении этого слова, сходстве. Поэтому на той же карстовой конференции в Перми автор книги в специальном докладе "Карст, псевдокарст и суффозия" доказывал, что карстовые явления только те, в основе которых находится химический процесс растворения горных пород.
Такое представление в советском карстоведении теперь является общепринятым. Однако у западноевропейских исследователей, по - видимому, еще нет ясности в этом вопросе. Примером тому служит упоминавшаяся статья М. Свитинг в Геоморфологической энциклопедии, где в маленьком разделе о неизвестняковом карсте кроме карста в гипсах и соли названы еще термокарст и карст в вулканических отложениях. Если по поводу последнего еще в какой - то мере можно дискутировать, то относить к карстовым явлениям термокарст принципиально неверно.
Возникает один важный вопрос: с чем связывать термин "карст" - с явлениями ли, которые наблюдаются на поверхности Земли и в земной коре, или с процессом их возникновения? Большинство географов писало о карсте как о совокупности поверхностных и подземных форм и гидрологических особенностей, геологи же чаще рассматривали карст как процесс - геологический, гидрогеологический.
В монографии о карсте (1950, 1954) автором книги было предложено относить термин "карст" как к совокупности форм и гидрологических явлений, так и к процессам их возникновения и развития. Отмечалось, что отделить одно от другого невозможно. Аналогичный взгляд был высказан И. В. Поповым во вступительном докладе на Научном совещании по изучению карста в Москве (1956). И теперь у нас в Советском Союзе почти общепринято понимать под карстом как процесс, так и его результат, т. е. и процесс развития карстовых явлений, и сами явления.
Один из ведущих советских карстоведов - геологов, Д. С. Соколов (1962), определял карст как геологический процесс разрушения горных пород. Из этой формулировки выпадал карстовый литогенез. Между тем еще М. В. Ломоносов отмечал единство процессов растворения горных пород и связанного с ним литогенеза: "... дождевая вода, когда горы проницает, тончайшие земляные частицы, из которых камни сседаются, в себе разводит (растворяет. - Н. Г.), и от тех силу получает другие тела претворять в камень, оставя в их скважинах оные частицы, которые прежде из каменной горы взяла с собою. Доказывают сие многие пещеры и рудокопные ямы, в которых капающая вода оставляет наро - слой камень по стенам и по сводам" (Ломоносов, 1949, с. 180). А. Е. Ферсман (1952, с. 23) писал: "Карстовый процесс связан именно с тем, что по преимуществу карбонатные породы в одном месте растворяются, а в другом отлагаются". Сталактиты, сталагмиты, кальцитовые занавеси, драпировки и прочие натечно-капельные образования известняковых пещер все карстоведы мира относят к явлениям карста.
Изучение карста, или карстоведение, по сути своей является отраслью знаний, входящей как в геологию, так и в географию. В трудах Ф. П. Саваренского и Д. С. Соколова показаны основные условия развития карста.
С некоторыми уточнениями это, во - первых, наличие растворимой в природных водах горной породы, как правило (исключением являются случаи поверхностного и контактного выщелачивания) водопроницаемой вследствие трещиноватости или пористости; во - вторых, наличие растворителя, т. е. воды, агрессивной по отношению к горной породе; в - третьих, наличие условий, обеспечивающих водообмен - отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя. Если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой, второе - с климатом и почвенно-растительным покровом, третье - с геоморфологическими и гидрологическими условиями помимо геологической структуры и гидрогеологических особенностей.
Специфику изучения карста с географических позиций составляют: 1) анализ истории его развития не только в геологическом, но также в геоморфологическом и палеогеографическом аспектах; 2) всесторонний и глубокий учет влияния всех компонентов географической среды на развитие карста; 3) выяснение обратного влияния карста на географический ландшафт в целом. Географический подход к изучению карста венчается представлением о карстовых ландшафтах как о своеобразных физико-географических комплексах.
Для ознакомления с такими вопросами, как методика исследования карста, химизм карстовых процессов и количественное определение скорости карстовой денудации, геологические, гидрогеологические и географические условия развития карста, рекомендуем читателю обратиться к нашей предыдущей монографии (Гвоздецкий, 1972). Здесь же остановимся кратко на морфологии, гидрологии, типологии и районировании карста.
Карстовые формы
К поверхностным карстовым формам относятся карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья, останцы.
Среди карров в генетическом аспекте следует различать: 1) формы, возникшие на оголенной поверхности растворимой горной породы, и 2) формы, образовавшиеся под почвенно-растительным покровом с последующим его удалением (Cvijic, 1924). Карры второго типа известны во многих странах мира, в том числе в Югославии, Венгрии (Jakucs, 19776), Англии. "Классические известняковые "мостовые" в Малхеме, а также в Пеннинских горах, как полагают, сформировались под почвенным покровом, который позднее был размыт" (Hanwell, Newson, 1973, с. 148).
Морфологически карры подразделяются на желобковые, стенные, лунковые, трубчатые (в виде трубообразных цилиндрических углублений в гипсах), каменицы, карры в виде следов, бороздчатые, меандровые, трещинные. Нами выделен еще один тип - структурные карры, встреченные на Алтае: на крутом известняковом откосе выработаны карровые углубления в химически относительно чистом известняке, разделенные узкими гребнями, которые соответствуют сильнокремнистым прослойкам.
По генезису особо выделяются желобковые и трещинные карры. Желобковые карры формируются под воздействием только атмосферных осадков, в результате трех первых фаз растворения известняка (Гвоздецкий, 1972; Bogli, 1960), без участия четвертой фазы, тогда как остальные типы карров образуются под действием всех фаз растворения: в их формировании участвуют и воды, обогащенные биогенной углекислотой за счет соприкосновения атмосферных осадков и талых вод с почвенно - растительным покровом. Трещинные карры отличаются от остальных путями удаления растворенного вещества. Если у большинства других типов карров оно осуществляется поверхностным стоком, то при образовании трещинных карров участвует и вынос растворенного вещества подземным путем, через трещины.
В приведенной морфологической классификации карров отсутствуют выделяемые зарубежными исследователями (Bogli, 1960; Sweeting, 1972) острые пикообразные и округлые карры. Поскольку советские карстоведы относят к каррам отрицательные формы поверхности (И. С. Щукин (1940) включал карры в генетическую классификацию долин), то названные только что типы карров следует рассматривать как формы, разделяющие карровые борозды или углубления.
Польский исследователь А. Котарба (1970) выделяет в известняковых Западных Татрах три основных типа карров: стоковые, трещинные и эгутационные. Возникновение последних связано с действием воды, капающей на поверхность известняка со снежных покровов. Стоковые карры подразделяются на образованные дождевыми водами, талыми снеговыми и водами, просачивающимися через почвенно-растительный покров. Если говорить о характере растворителя, то можно выделить еще карры, созданные речной водой и морской водой - морские карры (Sweeting, 1972). Однако в этих, пока мало изученных, случаях часто образуются формы некоторых из указанных выше морфологических типов. Например, на Алтае, по наблюдениям А. М. Маринина, в прирусловом (речном) карсте встречаются лунковые карры. Очень широко они распространены в морском карсте; в этом нам пришлось убедиться при исследовании карста на побережье Мангышлака.
Таким образом, намечается несколько генетических классификаций карров, в которых предусматривается наличие или отсутствие прямого или косвенного влияния почвенно-растительного покрова, учитываются источник и характер растворяющей воды, пути удаления растворенного вещества.
1. Различные типы карров: а - лунковые карры; б - трубчатые карры в глыбе гипса; в - карры в виде следов; г - бороздчатые карры; д - структурные карры (разрез), размеры в см; е - желобковые карры; ж - трещинные карры (на рис. а, b, е для масштаба изображен горный компас длиной 11 см)
2. Основные генетические типы карстовых воронок (в разрезе): а - воронка поверхностного выщелачивания; б - провальная воронка, в - воронка просасывания
Карстовые желоба и рвы (более глубокие и обязательно с крутыми бортами) развиваются вдоль раскрытых тектонических трещин (нередко в результате разгрузки на крутых склонах), или вдоль трещин отседания склонов, или трещин "бортового отпора". Они тянутся на десятки и сотни метров, а иногда и на несколько километров, достигая различной ширины и глубины. На концах они замкнуты, на дне могут иметь многочисленные углубления.
Прямолинейные рвы в известняках, разработанные по вертикальным тектоническим трещинам, шириной 2 - 4 м и глубиной до 5 м в Югославии называют богазами.
Среди карстовых воронок выделяют три основных генетических типа (Гвоздецкий, 1954; Corbel, 1957в, с. 487):
1) воронки поверхностного выщелачивания, или чисто коррозионные. Образуются за счет выноса выщелоченной на поверхности породы через подземные каналы в растворенном состоянии;
2) провальные воронки, или гравитационные. Образуются путем обвала свода подземной полости, возникшей за счет выщелачивания карстующихся пород на глубине и выноса вещества в растворенном состоянии;
3) воронки просасывания, или коррозионно-суффозионные. Образуются путем вмывания и проседания рыхлых покровных отложений в колодцы и полости карстующегося цоколя, выноса частиц в подземные каналы и удаление через них во взмученном и взвешенном состоянии. Распространен и переходный тип между типами 2 - м и 3 - м.
Кроме трех основных типов и переходного могут быть отмечены еще несколько типов. Генетически близки к воронкам поверхностного выщелачивания коррозионно-эрозионные воронки, возникающие из поноров на дне логов или польев. Более редкий тип - воронки, разработанные действием восходящих источников.
Блюдца, западины - это нечетко выраженные мелкие воронки.
Котловины. Воронки всех генетических типов, сливаясь своими краями, образуют сдвоенные, строенные и более сложные ванны и котловины. Крупные котловины в Югославии называют увала. Выделяют два основных типа увала - сложные, образовавшиеся посредством слияния нескольких больших воронок (вртача), с рядом углублений на дне, и плоскодонные котловины. Котловины могут относиться к генетическим типам - поверхностного выщелачивания, провальному, просасывания, а также созданным в комбинации с другими процессами, например эрозионным. Крупные котловины поверхностного выщелачивания часто образуются за счет корродирующего действия талых вод снежных и фирновых пятен. Многие из таких котловин - наследие перигляциальных условий последней ледниковой эпохи (например, в Горном Крыму, на Кавказе).
Полья по своему происхождению до недавнего времени (Щукин, 1964) разделяли на: 1) тектонические, 2) возникшие путем подземного механического выноса нерастворимой породы, залегающей среди карстующихся известняков или на контакте с ними, 3) образовавшиеся путем слияния группы смежных воронок и котловин (увала) при их росте в горизонтальном направлении, 4) провальные. На наш взгляд, крупные котловины чисто тектонического происхождения (грабены, синклинальные прогибы) нельзя считать польями. При образовании польев обязательны выщелачивание и вынос растворенного вещества через подземные каналы. Поэтому в первую группу следует включать тектонически - коррозионные и тектоническик-оррозионно-эрозионные полья, к которым, вероятно, относится большая часть крупных польев Югославии. Широко распространены полья второго типа. В Закавказье к ним относятся, например, Шаорская (превращенная теперь в водохранилище) и Ахалсопельская котловины и полье Зе - Гвардии (Гвоздецкий, 1954, 1972; Соколов, 1962); есть они и в Югославии (см. гл. 4). Полья третьего типа обычно небольшие, неправильной лопастной формы в плане, характерные не только для карбонатного, но и для гипсового карста, встречаются даже в платформенных условиях, например на севере Приволжской возвышенности; в Крыму - котловина Бештекне (Крубер, 1915). Такого типа полья, по Й. Цвийичу и др., есть в Черногории. Пример полья провального генезиса - Ракова долина в Словении.
Карстовые останцы характерны в основном для весьма зрелых стадий развития карста. Они многочисленны и разнообразны в быстро развивающемся соляном карсте. В карбонатном же карсте останцы свойственны преимущественно тропическим областям, если не иметь в виду разного характера мелкие, а также реликтовые формы, образовавшиеся в прежних тропических условиях.
Для тропического карста характерны высокие и крутосклонные останцы в виде столбов, конусов, плосковерхих башен и более мелкие конусообразные и куполовидные формы. Для обозначения крутосклонных конусообразных и куполовидных останцов в качестве научного термина в карстоведческую литературу вошло кубинское (именно местное кубинское, а не испанское) слово "моготе". На Кубе так называют все карстовые останцы.
Склоны останцев (моготе) могут быть голыми, изборожденными желобковыми каррами либо густо одетыми древесно - кустарниковой растительностью, среди которой на оголенных отвесных скалах развиты стенные карры. В обрывистых стенах встречаются гроты, нередко со сталактитовыми занавесями. Внутри останцы бывают пронизаны пещерными ходами. Считают, что останцы образуются лишь в химически относительно чистых массивных известняках. Однако наши наблюдения на Кубе показали, что куполовидные останцы развиваются и в мергелистых известняках (Гвоздецкий, Матео, 1973).
3. Схема образования останцев тропического карста
Останцовый карст представляет собой зрелую стадию расчленения приподнятого плосковерхого известнякового массива (ил. 3). Крутизна склонов останцев обусловлена вертикальной трещиноватостью известняков и ослабленностью склонового стока из - за их водопроницаемости. Большое значение имеет обваливание известняка по трещинам из - за подтачивания останцев снизу водами, которые заливают равнины в их основании, или грунтовыми водами, залегающими у базисной поверхности. В основании останцев из - за этого возникают развивающиеся в горизонтальном направлении коррозионные ниши. Подтачиванию останцев снизу боковой коррозией поверхностных вод способствует накопление на базисной поверхности водоупорных остаточных глин.
В горах юга СССР, относящихся к субтропическому поясу (Памиро-Алай, Закавказье), в умеренном и средиземноморском субтропическом поясах Средней и Южной Европы встречаются останцы (по - видимому, реликтовые формы тропического карста), развившиеся в палеогене и неогене, частично и в конце мелового периода. Распределение реликтового останцового карста согласуется со смещением экватора в ходе геологической истории Земли.
Поскольку в низких широтах влажнотропическая климатическая обстановка существует уже не один геологический период, распространенный там останцовый карст можно считать не только современным, но и древним.
Переход от поверхностных форм к пещерам типа гротов представляют навесы и ниши. Нередко они бывают интересны в археологическом отношении. Часто это чисто поверхностные образования, возникающие из - за более интенсивного выщелачивания отдельных слоев или пачек слоев стекающими по обрыву водами, при большом значении биохимического выветривания (под действием поселяющихся на периодически увлажняемых поверхностях низших растений). В речных долинах и на берегах морей в поверхностном выщелачивании основную роль играют речные и морские воды. На морских берегах растворяющее действие морской воды сочетается с абразией.
В процессе образования более глубоких ниш существенное значение приобретают коррозия за счет вод, просачивающихся по трещинам в горной породе, и, кроме того, обрушение глыб породы из-за расширения трещин вследствие выщелачивания их плоскостей.
В известняковых нишах субтропических и тропических областей встречаются натечно-капельные образования. Сталактиты, сливаясь, образуют занавеси и драпировки.
Естественные мосты и арки чаще всего возникают при обрушении потолка пещерных тоннелей, а иногда и ниш.
Среди подземных карстовых форм можно выделить карстовые колодцы и шахты, пропасти, пещеры.
Карстовые колодцы и шахты - это вертикальные или крутонаклонные полости, различающиеся между собой по глубине; к шахтам относят полости глубже 20 м, достигающие нескольких десятков, а то и сотен метров. Полости колодцев и шахт могут быть провальными (гравитационными); гравитационно-коррозионными, образованными путем выщелачивания водой карстующейся породы по трещинам и частичных обрушений; нивально-коррозионными, возникшими вследствие корродирующего действия (по трещинам) талых снеговых вод; коррозионно-эрозионными, которые образованы устремляющимися по трещинам вниз водными потоками, производящими размыв, подготавливаемый растворением по спайкам зерен горной породы; образованные подобным же действием восходящих по трещинам артезианских вод.
Карстовые пропасти представляют собой комбинации естественных шахт с горизонтальными и наклонными пещерными ходами. К ним относятся, в частности, глубочайшие карстовые полости мира, достигающие глубины 1000 м и более. Первая шахта, с входным отверстием на поверхности, может быть коррозионно-эрозионной (чаще всего) либо нивально-коррозионной, гравитационно-коррозионной, провальной. Для глубинных частей пропастей нивально-коррозионные шахтные стволы не типичны. Наиболее обычны там коррозионно-эрозионные шахты, но встречаются гравитационно-коррозионные и провальные.
Большинство карстовых пещер образуется при ведущей роли выщелачивания, часто при совместном действии растворения и размыва горной породы (размыва, подготавливаемого растворением по спайкам зерен). Значительна бывает и роль обрушений породы, особенно на зрелых стадиях разработки пещерных полостей. Некоторые пещеры возникли под действием термальных и минеральных вод. Пещерные полости так называемого "рудного карста" развились под действием на известняк сернокислых растворов, образовавшихся при окислении пирита и других сульфидов. Встречаются пещеры, представляющие собой в основе сильно раскрытые тектонические трещины, но моделированные процессами выщелачивания (подземные карры и пр.) и осаждения по стенам трещин натечно-капельных образований.
Пещерные полости могут развиваться в зоне аэрации, т. е. в зоне вертикальной циркуляции просачивающихся вод. Однако большие карстовые пещеры зародились в основном при полном заполнении пещерных каналов подземными водами, в зоне полного насыщения, и вода в них циркулировала под гидростатическим давлением. Различают ряд стадий их развития, относящихся к эпохам полного и частичного заполнения водой - напорной эпохе и безнапорной. На основе переработки схемы Г. А. Максимовича Л. И. Маруашвили (1970) выделил семь стадий: три - в напорной эпохе эволюции (трещинная, щелевая, каналовая) и четыре - в безнапорной (воклюзовая, водно-галерейная, сухо-галерейная, грото-камерная).
4. Типы карстовых полостей-ледников СССР
 скопления снега и льда |  ледяные кристаллы на потолке пещерных ходов |  вечная мерзлота |
|---|---|---|
 циркуляция холодного воздуха |  поступление снега |  поступление воды |
При восходящем развитии земной коры в условиях большой мощности известняковых толщ и складчатой структуры возникают многоэтажные системы пещерных галерей (горизонтальные или почти горизонтальные), заложение которых не связано с соответствующим наслоением горных пород.
Известны значительные многоэтажные пещерные системы. Палеозоологические и археологические данные свидетельствуют о более древнем возрасте верхних этажей в сравнении с нижними, указывая на некоторую аналогию развития пещер и террасовых уровней речных долин.
В морфологии пещерных полостей большая роль принадлежит трещиноватости карстующейся породы и натечно-капельным образованиям. При разработке пещерных тоннелей по вертикальным и круто наклонным трещинам они отличаются прямолинейностью, резкими "коленчатыми" изгибами. Под разными углами от них отходят ответвления. Нередко тоннели пересекаются, образуя сложные решетчатые лабиринты. Эволюция натечно-капельных образований зависит от уменьшения притоков воды в пещеру при переходе от воклюзовой к водно-галерейной и сухо-галерейной стадиям. Сначала развиваются наплывы на полу пещеры, гуры, затем сталагмиты с широким основанием, сменяющиеся далее палкообразными. И лишь когда приток воды снижается до 0, 1 — 0, 01 куб. см/сек, появляются сталактиты. При дальнейшем его снижении образуются эксцентричные сталактиты (Максимович, 1965а). При общем снижении обводненности пещеры в процессе ее эволюции на одной и той же стадии наблюдаются в разных частях пещерной полости неодинаковые притоки воды, отчего появляются различные формы натечно-капельных образований.
Пещеры-ледники характеризуются ледяными натечно-капельными и кристаллическими образованиями. Нами выделено семь типов карстовых полостей-ледников в СССР, различающихся по условиям возникновения пещерного холода, накопления снега и льда (ил. 4). Три последних типа относятся к области вечной мерзлоты, где пещерный лед представляет собой ее особую форму.
Гидрологические объекты карстовых регионов
Карстовые источники характеризуются большой концентрированностью выхода вод. Особенно мощными они бывают тогда, когда на поверхность вытекают подземные реки или подземные струи, образовавшие единый водоток при выходе. Такие источники называют воклюзами, по имени карстового источника Воклюз на юге Франции.
Даже если установлена прямая связь источника с ушедшей под землю рекой, не всегда выход воды в виде воклюза служит только продолжением этой реки, под землей к ней присоединяются боковые притоки.
Источники, бьющие из глубины под напором, иногда образуют озера в устьевых воронках, разработанных коррозией восходящей струи. Эти озерца имеют постоянный отток воды в виде ручья или речки. Такие источники немецкие авторы называют Queiltopf, т. е. "ключевой горшок".
Поскольку режим питания карстовых вод и подземных рек изменяется по сезонам, особенно в областях со средиземноморским климатом, дебит карстовых источников, даже типов воклюз и ключевого горшка, может резко колебаться. Если же выводные каналы источника связаны с зоной периодического, а не постоянного насыщения, то образуется периодический (периодически действующий) источник. Имеются и другие типы периодических источников (Щукин, 1964). Некоторые источники периодически меняют водоизливающие функции на водопоглощающие (т. е. превращаются в поноры). Большой интерес представляют выходы пресной воды на дне моря - субмаринные источники.
Реки карстовых районов создают своеобразную гидрографическую сеть. Характерны разреженность поверхностной сети, поглощение поверхностного стока понорами в карстовых логах, воронках и котловинах и перевод его в подземный сток. Карст усиливает интенсивность подземного стока, нарушает плавный зональный характер его распределения. Характерно обилие подземных, пещерных рек, исчезновение под землю поверхностных водотоков. Во многих карстовых районах наблюдаются подземный водообмен между речными бассейнами (он может быть положительным и отрицательным) и несовпадение подземных водоразделов с топографическими.
Карстовые озера заполняют отрицательные поверхностные формы карста разного размера и характера: одиночные воронки, сложные ванны и котловины, пониженные участки днищ польев.
Различны и условия заполнения озерных котловин водой. Озеро может представлять собой скопление поверхностных вод либо оно питается грунтовыми карстовыми водами и испытывает колебания уровня, соответствующие колебанию их скатерти. Наконец, озеро может представлять собой заполненную напорной водой воронку восходящего источника с постоянным оттоком. Периодическое заполнение водой и осушение озерных котловин бывают связаны не только с колебанием уровня грунтовых карстовых вод, но и с большим поступлением воды при сильных или длительных дождях, снеготаянии, когда вода не успевает поглощаться понорами и скапливается в котловине, расположенной над уровнем грунтовых карстовых вод.
Классификация карста и вопрос о его районировании
На международной спелеологической конференции в Брно (1964 г.) нами была предложена классификация карста СССР, основанная на совмещении шести морфолого-генетических и пяти литологических ти п о в (Gvozdeckij, 1965; Типы карста в СССР, 1965). Теперь эта классификация дополнена, и здесь мы будем говорить также о типах карста, которые не встречаются на территории СССР, но известны в других странах, преимущественно в тропических широтах.
Д. Квинлен (Quintan, 1966) предложил близкую к нашей, но основанную на большем количестве критериев классификацию. Мы считаем, что следующие за морфолого-генетическим и литологическим факторами критерии должны использоваться при разделении типов на более низкие классификационные подразделения.
Выделенные нами морфолого-генетические типы существенно отличаются друг от друга морфологически и генетически различными поверхностными (а иногда и подземными) карстовыми формами и их сочетанием. Литологические различия учитываются уже при выделении типов, потому что разная растворимость горных пород, скорость растворения и быстрота насыщения растворителя, различия в процессах растворения карбонатных и некарбонатных пород, их разные изменения от температурных (а потому и климатических) условий — все это влияет на особенности развития карста, его морфологию и инженерно-геологическую оценку.
Полученные при совмещении морфолого-генетической и литологической классификаций типы карста группируются в два класса равнинного и горного карста (с подклассами низкогорного, среднегорного и высокогорного).
М. М. Свитинг (Sweeting, 1972) выделяет пять основных типов карста:
1) настоящий карст (холокарст);
2) флювиокарст;
3) гляциально-нивальный карст, включая карст области вечной мерзлоты;
4) тропический карст;
5) аридный и семиаридный карст.
Причем последний тип рассматривается в главе о тропическом карсте и характеризуется лишь особенностями его тропических и субтропических вариантов). Наметки подобной общегеографической классификации нами также давались ранее (1954), однако представляется, что выделенные М. М. Свитинг общегеографические типы карста слишком широки, каждый из них включает по нескольку типов нашей более дробной классификации, учитывающей не только общую физико-географическую обстановку развития карста, но также и характер и толщину покрова над карстующимися горными породами (выделение одного типа флювиокарста этого не дает) и очень важные литологические особенности.
В СССР нами теперь выделяются следующие морфолого-генетические типы:
1) погребенный, или ископаемый, карст;
2) бронированный карст;
3) покрытый карст;
4) задернованный карст;
5) полузадернованный и частично задернованный карст;
6) голый карст;
7) останцовый тропический карст (в СССР только реликтовый);
8) карст, развивающийся в условиях вечной мерзлоты;
9) морской карст.
Основные литологические типы, с которыми совмещаются морфолого-генетические, следующие:
1) известняковый карст;
2) доломитовый карст;
3) карст в мраморах;
4) меловой карст, в том числе карст в мелоподобных мергелях; 5) гипсово-ангидритовый карст;
6) соляной карст.
Полученные путем совмещения обоих классификаций типы карста именуются следующим образом: голый известняковый карст, покрытый гипсово-ангидритовый карст, погребенный меловой карст и т. п., причем такие типы могут быть отнесены к равнинному или горному классу.
Все морфолого-генетические типы карста, выделенные на территории СССР, встречаются и в других странах. Например, карст, сочетающийся с вечной мерзлотой, развит на Шпицбергене, в Канаде.
Останцовый тропический карст современный, хотя и достаточно древний по началу своего формирования, развит в тропических широтах. Он представлен несколькими подтипами: башенным, коническим и куполовидным карстом. Башенный (с плосковерхими крутосклонными останцами) и конический карст нередко называют заимствованными из немецкого языка международными терминами - "турмкарст" и "кегелькарст". Иногда останцы поднимаются среди краевых равнин, в других случаях они не связаны с ними и тогда сочетаются с многочисленными впадинами: в Пуэрто - Рико, местами на Ямайке и Кубе, "лабиринтовый карст" Новой Гвинеи.
Переходный тип между голым карстом и останцовым тропическим - тропический карст с гигантскими острыми карровыми ребрами, описанный Л. Кюизинье в Индокитае. Вероятно, близок к нему и знаменитый "Каменный лес" Юньнаньского нагорья в Китае, который также рассматривают как поверхность с каррами (Геллерт, 1966).
К своеобразным морфологическим типам тропического карста можно отнести закарстованные поверхности со сплошным распространением глубоких крутостенных впадин (местами на Кубе) и карст низких приморских равнин с обводненными тоннелями и провалами на поверхности (Юкатан, Флорида).
В тропических широтах распространены также морфолого-генетические типы, аналоги которых имеются и в карсте умеренных широт. Например, на равнинах Кубы нами наблюдались частично задернованный облесенный карст, задернованный карст, покрытый карст. Несмотря на сходство с соответствующими типами карста умеренных широт, их следует рассматривать в качестве типов тропического карста. К особому морфолого-генетическому типу тропического карста должен быть отнесен карст коралловых рифов, приподнятых над уровнем океанского прибоя.
Своеобразный вариант голого карста встречается в суббореальном поясе в области ледникового сноса, с которым здесь связана оголенность известняковой поверхности (например, на о. Готланде).
На Далматинском побережье Адриатического моря в Югославии широко распространен голый морской карст, созданный растворяющей деятельностью морской воды. В СССР он встречается редко, исследован лишь недавно на побережье Каспия, на Мангышлаке, известен также на черноморском побережье в Абхазии.
Основные типы карста Земли, как и типы карста СССР, выделяются путем совмещения морфолого-генетической классификации с литологической. Некоторые типы могут быть представлены лишь одним литологическим вариантом (только известняковый - карст коралловых рифов, вероятно, останцовый тропический). Многие типы являются общими как для СССР, так и для зарубежных стран. Сохраняет свое значение и группировка типов в классы равнинного и горного карста, как и выделение подклассов карста на основе высотной зональности (ярусности).
Поскольку карст существенно влияет на отдельные компоненты географического ландшафта и физико-географический комплекс в целом, то это позволяет рассматривать закарстованные территории в качестве особых географических ландшафтов. Их классификационный ранг определяется степенью влияния карста на разные компоненты ландшафта и ландшафт в целом. А эта степень влияния зависит в первую очередь от типа карста.
Отличие районирования карста от большинства других видов природного районирования заключается в прерывистости его распространения. Выделение региональных единиц, особенно более высокого таксономического ранга, основывается на объединении несплошных ареалов.
Поскольку само существование карста определяется литологическими условиями, то в основу районирования должны быть положены геологические (литологический и тектонический) факторы. Но кроме того, необходимо учитывать и физико - географические условия, во многом определяющие особенности карста, зачастую его морфолого-генетический тип и классификационный ранг географического ландшафта закарстованной территории.
Может быть предложена следующая таксономическая система районирования карста: карстовые страна - область - провинция - округ - район. Внутри района при детальном исследовании рекомендуется выделять типологические единицы (участки разных типов карста), однако при необходимости в качестве индивидуальных единиц могут выделяться также подрайоны и микрорайоны.