Адыгея

Карст, условия развития карста

Каменное море

Условия и факторы развития карста

На Лагонакском нагорье карстовые явления получили широкое распространение. Растворение карбонатных пород привела к образованию воронок, колодцев, поноров, пещер, шахт. Здесь встречаются все основные формы карстового рельефа, а на юге, в высокогорье, развит сложный ледниково-карстовый рельеф, чему способствуют благоприятные геологические, климатические и орографические особенности района. По Д. С. Соколову, для протекания карстовых процессов необходима сумма следующих основных условий: карстую- щиеся горные породы, разбитые трещинами, по которым может двигаться вода, или обладающие поровой проницаемостью, а также наличие агрессивных вод, способных растворять породу.

Первое условие развития карста - карстующиеся горные породы - удовлетворяется на Лагонакском нагорье широким распространением известняков, доломитов и мергелей.

Состав, а следовательно, и химические особенности горных пород оказывают влияние на характер и интенсивность закарстования. Особенно ярко это влияние выражено на южном склоне массива Абадзеш и у его подножия на структурно-денудационной поверхности Каменного Моря. Верхняя часть массива сложена химически чистыми известняками, а начиная с высоты 2150 метров и ниже по склону обнажаются глинистые известняки, песчанистые мергели и глины. У подножия Абадзеша вновь залегают чистые известняки.

На структурно-денудационной поверхности и в привершинной части Абадзеша поверхностный сток совершенно отсутствует - здесь поверхностные воды поглощаются карстовыми каналами. А на южном склоне на высоте около 2150 метров, то есть на контакте верхнего горизонта известняков с песчано-глинистыми породами, происходит выклинивание сразу нескольких подземных потоков, которые дают начало коротким, текущим вниз по склону рекайг. Длина этих маленьких рек едва ли достигает 1 км. У подножия Абадзеша на высоте около 2000 м все они исчезают в карстовых колодцах и понорах нижнего горизонта известняков. Точки поглощения хорошо видны справа и слева от пролегающей здесь транзитной тропы. Из этого примера видно, что наличие большого количества нерастворимых глинистых и песчанистых примесей в карбонатных породах может не только ослаблять закарстование, но и совсем прекращать этот процесс, а подземный (карстовый) сток переводить в поверхностный.

На Каменном Море обнажаются доломиты и перекрывающие их известняки верхней юры. Доломиты массивны, пористы и кавернозны. Известняки же отличаются слоистостью и высокой плотностью. Для каждого из этих типов горных пород характерен свой набор карстовых форм. В слоистых известняках карстовые формы более упорядочены: поноры ярко выражены, воронки четко очерчены, а карры, представленные в основном трещинными формами, строго геометричны. В доломитах Каменного Моря, наоборот, царит хаос. Закономерный, предопределенный особенностью этой породы хаос. Здесь не так просто выделить какие-то отдельные формы - они просто не имеют яркой графической выраженности. Одна форма накладывается на другую. Здесь переплелось все: воронки, котловины, шахты, карры, карстовые останцы. Там, где на доломитах сохранились отдельные небольшие (до 100 метров в поперечнике) останцы известнякового покрова, скорость растворения доломитов замедляется при сохранении прежней скорости растворения и, следовательно, скорости снижения поверхности доломитов на остальной территории. При замедлении скорости снижения поверхностей, бронированных пластами известняка, образуются карстовые холмы.

Вторым основным условием развития карста является наличие трещин и пор, по которым может двигаться вода. Выделяется целая группа типов трещин в горных породах. Для водопроницаемости важное значение имеет степень раскрытия трещин. Наиболее благоприятные условия для раскрытия трещин проявляются в зонах тектонических нарушений. С ними связана и наибольшая закарстованность, что хорошо видно на примере Цицинского и Курджипского разломов, где известно примерно 80 пещер, шахт и колодцев, или около 70% от их общего количества на Лагонакском нагорье.

Третье условие развития карста - наличие движущихся вод - обеспечивается разными типами осадков. Лучшие условия увлажнения района наблюдаются на Фиштинском массиве, где, по расчетам, выпадает до 3500 мм осадков в год. Здесь же наиболее полно проявляется развитие карста. На Фиште развиты практически все формы: воронки, котловины, карры, карстовые рвы, колодцы, шахты и пещеры. Здесь известно 64 шахты, колодца и пещеры, что составляет более половины всех полостей Лагонакского нагорья.

Значительная роль в развитии карста принадлежит снегу. Анализ водности снежного покрова показывает, что до высоты 1200 метров запас воды в снеге не превышает 100 мм и только с этой отметки он начинает заметно увеличиваться. Именно с этих высот начинается и заметное развитие как подземных, так и поверхностных форм. С высоты 1800 метров водность снежного покрова стремительно возрастает и на 2000 метрах достигает, 900 мм. С этим максимумом совпадает и максимум количества карстовых форм. На высоте от 1800 до 2300 метров сосредоточена примерно половина лаго- накских колодцев, шахт и пещер. Заметное уменьшение карстовых форм начинается с высоты 2300 метров. Это уменьшение определяется положением нулевой изотермы (2700 м), которая оказывает влияние как на вид выпадающих осадков, так и на характер и продолжительность таяния снежного покрова.

Четвертым основным условием развития карста является агрессивность природных вод, взаимодействующих с карбонатными породами. Агрессивность воды, ее способность растворять горные породы определяется прежде всего ее химическим составом, наличием в ней органических и минеральных кислот. Формирование химического состава атмосферных осадков происходит под влиянием морских акваторий, почвенных, геологических, биологических, искусственных и других факторов.

Поверхностные формы карста. Карстовые формы рельефа подразделяются на поверхностные и подземные. Среди первых на Лагонакском нагорье широко распространены карры, карстовые рвы, поноры, карстовые воронки, карстовые котловины, карстовые холмы и башни. Вторые представлены карстовыми колодцами, карстовыми шахтами и пещерами.

Карры известны по всем Лагонаки от высокогорья до самых низких отметок. Но наибольшее распространение они получили в условиях голого карста, на незадернованных участках, особенно на массиве горы Фишт, где карровые поля занимают площади до нескольких десятков или даже сотен тысяч квадратных метров. Многочисленны и разновидности карров. Можно выделить до 20 их типов. Здесь коротко будет сказано о каррах стенных, желобковых, меандровых, лунковых и камсницах.

Для высокогорий характерны стенные карры. Они располагаются на вертикальных или почти вертикальных скалистых стенах. Карровые желоба протягиваются сверху вниз, и их длина зависит от высоты стены. Они вырабатываются струями талой снеговой воды. Высота обрывов со стенными каррами не превышает нескольких десятков метров. Ширина карровых желобов 30 - 50 см, иногда больше. Глубина может превышать ширину. Наибольшие из стенных карров имеют ширину и глубину до 2 метров. Стенные карры ярко представлены на южном массиве горы Фишт, но встречаются и в других местах нагорья. Их можно увидеть и в подземных полостях.

На наклонных поверхностях располагаются желобковые карры. Вниз по склону протягиваются желобки шириной до 2 см и глубиной 1-1,5 см. Их длина обычно меньше 1 метра. Желобковые карры разделены острыми гребешками.

Меандровые карры характерны для плоских, залегающих с небольшими (до 20 градусов) уклонами плит известняка. Подобная крутизна склона является важным фактором в развитии меандровых карров. На пологом склоне стекающая струя воды, так же как и на вертикальном уступе, стремится вниз по кратчайшему пути, но при встрече с трещиной она отклоняется от этого направления и какое-то расстояние движется вдоль трещины (чего нет при формировании стенных карров), а затем вновь уходит по направлению наибольшей крутизны. Так формируются изгибы борозд карров - меандры. Средняя ширина меандровых карров по 65 замерам на горе Фишт равна 12 см (наибольшая 25 см), средняя глубина 14 см (наибольшая 40 см). Меандровые карры часто группируются в системы.

Трещинные карры развиваются на горизонтальных и субгоризонтальных поверхностях. Расширенные растворением трещины могут иметь ширину и глубину от нескольких сантиметров до 1-1,5 метра. Поля правильных блоков горной породы, разделенных трещинами каррами, наломинают мостовые. Они широко распространены на Каменном Море.

Лунковые карры округлы в плане. Их диаметр может достигать 8-12 см, дно этого типа карров пологовогнутое. Встречаются во многих точках нагорья.

Каменицы - это округлые в плане углубления на горизонтально залегающем известняке с плоским дном и вертикальными стенками. Их диаметр значительно больше глубины. На дне мелкозем и мелкие обломки известняка. На стенках часто развиваются же лобковые карры. Самая крупная каменица была встречена нами на горе Фишт на высоте 2300 метров. Ее диаметр достигает 2 м, глубина 60 см. Обычно же они имеют меньшие размеры. Например, в южной части Каменного Моря есть каменицы диаметром 10-20 см и глубиной 2-3 см.

На светло-серых известняковых стенах и наклонных плитах карры создают удивительно красивую графику, столь схожую с графикой выдающихся сооружений Древней Греции и Рима. Или наоборот? Не являются ли каннелюры - вертикальные желобки античных колонн - архитектурным аналогом желобков природных карров? Ведь такие колонны появились в древности впервые именно на Балканском полуострове, где развит классический карст со всеми его формами. Как знать, может быть, пропорциональность и ритмические соотношения, фактура и графика карровых полей послужили образцом решения художественной задачи для древнего зодчего, первым создавшего шедевр - картелированную колонну. Да и сами колонны как архитектурные детали - не в пещере ли впервые был увиден их прообраз?

Карстовые рвы располагаются на массивах, испытывающих наибольшие физические напряжения. Этим условиям отвечает массив горы Фишт, который образует южный мысообразный выступ нагорья. Положение в зоне крупных нарушений земной коры, в тектонически и сейсмически высокоактивном районе, а также перераспределение нагрузок в горном массиве при расстаивании мощных толщ древних ледников, выдвинутое вперед положение и высокая энергия рельефа (превышение вершин над днищами ближайших долин достигает 1300-1400 метров) привели к раскрытию трещин Фиштинского массива. Устремившиеся по ним талые ледниковые и снежные воды растворяют стенки трещин и расширяют их. Образуются гигантские, протянувшиеся на сотни метров траншеи, рассекающие южный и главный массивы горы Фишт. Ширина карстовых рвов изменяется от 3-5 до 10-15 метров. Их глубина может достигать нескольких десятков метров, а некоторые, начинающиеся в карстовых рвах шахты, проникают в глубь массива до 300-500 метров. Сильное впечатление производят поля развития этих рвов. Трудно привыкнуть к мысли, что горный массив может быть разорван зияющими трещинами так же, скажем, как и ледник где-то в зоне ледопада. Выделяется несколько систем рвов. Карстовые рвы одной системы протягиваются параллельно и на равных расстояниях друг от друга. На аэрофотоснимках и непосредственно в поле можно видеть, что трещины, по которым развиваются рвы, пересекают весь массив, достигая длины 2 км. Однако ни один ров не раскрывается по всей длине трещины.

Поноры - это водопоглощающие отверстия в поперечнике до 10-15 см, чаще располагаются на дне углублений типа воронок и котловин.

Карстовые воронки можно встретить на разных высотах, однако они совершенно не характерны для массива горы Фишт. Не много их на Оштене и Пшеха-Су, хотя поднимаются они почти до высших отметок этих гор. Например, на Пшеха-Су на высоте 2710 метров, то есть всего на 34 метрах ниже вершины, располагается конусовидная воронка диаметром 8 метров. Дно и склоны ее завалены мелкими обломками известняка, что свидетельствует о протекании не только карстового процесса, но и об интенсивном морозном выветривании. Подобный характер присущ и другим немногочисленным воронкам высокогорья. Исключительно широкое распространение они получили на пологих структурно-денудационных поверхностях Черногорья, Каменного Моря, Утюга, Азиш-Тау и в верховьях Шумички. Например, только на Черногорье насчитывается 535 воронок, а их плотность на отдельных участках площадью до 2-3 кв.км достигает 100%, то есть здесь закарстована вся поверхность. Огромны и их размеры в поясе оптимального развития. На Черногорье встречаются овальные в плане воронки длиной до 350-370 метров. Но таких гигантов известно меньше десятка, более многочисленны воронки диаметром 100-200 метров и менее. Глубина крупных воронок достигает 20-30 метров.

Хорошо выражены разные типы группировок воронок. Для структурно-денудационных поверхностей характерно их (площадное распространение и высокая плотность. В разломных зонах наблюдается ленточное развитие воронок, когда полоса, занятая ими, имеет ширину 1 км и длину до 6 км. Вдоль трещин воронки располагаются линейно одна за другой. Такие цепочки достигают длины 1-1,5 км. На водоразделах воронки можно увидеть одиночно и гнездами по 2-3 штуки. Интересно их кольцевое расположение. Его можно наблюдать на массиве Мурзикао. Это кольцо имеет диаметр около 2 км. Воронки служат аккумуляторами снега и в отдельных случаях - воды (карстовые озера)

Карстовые котловины находятся на юге нагорья, в той его части, которая подвергалась оледенению. В их формировании основную роль играли талые ледниковые и снежные воды. Наиболее крупные из них связаны с Цицинской разломной зоной. Крупнейшая карстовая котловина Лагонакского нагорья, называемая Чашкой, вытянута длинной осыо на 2 км. Ее ширина около 1 км. Окружающие котловину гребни поднимаются над ее дном на 100-200 м. Дно плоское, заболоченное. По нему протекает ручей, зарождающийся здесь же, в северной части котловины, и поглощаемый колодцем, расположенным в ее центре. Вдоль подножия юго-западного склона протягивается цепочка колодцев и воронок. Воронки есть и на вышерасположенных участках склона. Почти по центральной оси дна котловины протягивается невысокая, несколько метров, но ярко выраженная гряда. Чашка лежит между массивами гор Нагой-Чук и Пшеха-Су, в ней стоит, пастушеский кош. Чашка не единственная крупная карстовая котловина нагорья. Однако только в ней есть водный поток, зарождающийся у подножия одного из склонов и поглощаемый в котловине. А это уже характерно для другого типа карстовых образований - польев.

Карстовые холмы и башни, или карстовые останцы, встречаются на Каменном Море, в горной группе Фишта, в верховьях реки Шумички и ряде других точек нагорья. Они представлены несколькими типами. Первый тип выражен в районах сплошного развития воронок и котловин. При их плотности, близкой к 100%, в результате карстовых процессов происходит снижение общего уровня поверхности, над которым поднимаются сохранившиеся между понижениями останцы. В известняках верховий долины Шумички они имеют в основном плавные очертания, тогда как в доломитах Каменного Моря приобретают резкие, иногда башеннообразные формы. Склоны карстовых холмов внизу переходят в склоны окружающих их воронок и котловин. Относительные превышения останцов над днищами депрессий достигают 30-35 метров. Этот тип карстовых холмов и башен наиболее ярко выражен на Черногорье, в верховьях долины Шумички и на Каменном Море.

Второй тип связан с отседанием блоков горных пород по трещинам бортового отпора и последующей карстовой обработкой этих блоков. Трещина бортового отпора в верхней части расширяется и превращается в ложбину, отделяющую холм от расположенного выше склона. На дне этих лощин развиты трещинные карры, свидетельствующие о продолжающейся скульптурной обработке гравитаионного блока карстовыми процессами. Гравитационно-карстовые холмы имеют куполообразную, уплощенную вершину и асимметричное строение в разрезе: их обращенные к днищу ближайшей долины склоны имеют высоту до 20 - 25 м, а противоположные, сформировавшиеся по трещинам бортового отпора, не превышают 1,5-2 метров. Описанные гравитационно-карстовые холмы представлены на северо-восточном, обращенном к озеру Псенодах скдоне массива горы Пшехо-Су. Не следует отождествлять чисто гравитационные образования, такие, как на южном склоне массива Оштен, с карстовыми останцами, даже если они и имеют внешнее сходство с кёгель-карстом или карстом «сахарных голов» субтропических и тропических областей. Южный склон Оштена является типично гравитационным, обновленным в результате гигантского обвала, произошедшего около 100 лет назад, о чем подробнее будет сказано ниже. Карстовые процессы протекают очень медленно, и такая крупная форма, как карстовый останец, не может образоваться за столетие, да, кроме того, на башнях отседания южного склона Оштена нет явных следов карстовой обработки.

Образование третьего типа карстовых холмов и башен связано с неоднородностью литогического состава карстую- щихся горных пород. Как уже было сказано выше, на Каменном Море обнажаются кавернозные доломиты и залегающие выше плотные слоистые известняки. Последние растворяются медленнее, чем доломиты. И поэтому там, где на доломитах сохраняются небольшие по площади остатки пластов известняка, они предохраняют доломиты от быстрого растворения и происходит более медленное снижение поверхности. Эти холмы имеют характерные черты, отличающие их от остальных типов. Вершинная поверхность у них плоская и полого наклонена по падению пластов известняка. В плане холмы овальны.

Верхняя его часть, сложенная известняком, окружена крутыми склонами или уступом тица миниатюрного эскарпа. Ниже, там, где обнажаются доломиты, склоны холма сразу выполаживаются. Длина останцов этого типа достигает 200-250 метров. Можно выделить еще ряд типов карстовых холмов и башен. Например, своеобразны очертания и происхождение этих образований в верховьях реки Курджипс, на склонах к северу от Фишт-Оштеновского перевала, вблизи берега озера Псенодах и в других местах.

В различных литературных источниках карстовые холмы и башни считаются останцовыми формами периодов тропического и субтропического климата. Такой климат на Кавказе был еще в дочетвертичное время, поэтому и возраст описываемых форм принимается за дочетвертичный. Для Лагонакского нагорья подобные выводы будут неверными. Здесь немалое количество карстовых холмов располагается на дне и склонах ледниковых цирков. Следовательно, они возникли значительно позже, чем это принято считать, и возраст их необходимо определять как послеледниковый.