Головна » Статті » Теорія географії » Геологія [ Додати статтю ]

Гідрологічні і гідрогеологічні особливості карстових областей
      Основні морфологічні риси карсту визначаються головним чином циркуляцією поверхневих і підземних вод, тобто  гідрологічними і гідрогеологічними особливостями. В областях розвитку водотривких порід велика частина  атмосферних опадів, що випадають, стікає по поверхні з наближенням до горизонтального напрямку руху. При цьому стікаюча вода збирається в потоки різної величини, що, зливаючи між собою, утворять річкові системи.  Діяльність текучих вод, що розмиває, створює тут ерозійні борозни з одноманітним ухилом тальвегів, що з'єднуються в зв'язні системи і створюють у такий спосіб долинний ландшафт.

Інакше обстоїть справа в областях розвитку тріщинуватих і розчинних порід. Значна частина атмосферних опадів просочується по тріщинах у глибину під впливом сили ваги (гравітаційні води), прагнучи найбільш короткими шляхами досягти водотривкого фундаменту карстуючої  чи породи, точніше, що вже утворилися над ним горизонту підземних вод. Потужність останнього і висота верхньої його поверхні буде залежати від майданного розвитку карстового масиву, ступеня розчленованості карстової області і висотного рівня днищ відкритих долин, що розсікають карстовий масив на частини і дренувальних його підземні води, що є місцевими базисами ерозії. Спадне рух атмосферних вод у верхній зоні карстового масиву (вище горизонту ґрунтових вод) наближається до вертикального, хоча на окремих ділянках, завдяки різним напрямкам провідних тріщин, може і відхилятися від нього. Циркулююча по тріщинах вода, розчиняючи стінки тріщин, збільшує їхню ємність і створює, таким чином, умови для усе більш швидкого поглинання поверхневих вод. Зрештою   поверхневий стік дощових вод, а разом з ним і нормальне долиноутворення може зовсім припинитися. Навіть води не дуже багатоводних річок, що сформувалися за межами карстового району, при вступі в нього можуть поступово цілком пропадати внаслідок поглинання їх по норах і - зовнішніми отворами розширених розчиненням тріщин. З настанням таких умов подальший розвиток поверхневого рельєфу приймає своєрідний характер. Замість системи    долин, що з'єднуються між собою, з одноманітним падінням тальвегів утворяться окремі замкнуті,  поверхово безстічні чи западини ванни різної величини і форми, що відводять стікаючу в них воду через понори в глибину. Часто такі ванни утворяться ланцюжками уздовж тальвегів зупинених у своєму розвитку ерозійних балок.

В областях розвитку нерозчинних, гірських порід долини з'єднуються між собою, а первинна поверхня, поборознена ними, утворить іноді в результаті перехоплень      вододільні височини, що піднімаються у виді окремих островів. У карстових областях помірних широт, навпаки, піднесені простори представляють одне ціле, негативні ж форми зовсім ізольовані друг від друга. На противагу долинним ландшафтам некарстових областей, карстові області помірних широт представляють ваннові ландшафти. Розвиток цих поверхневих порожніх форм є тут одним з характерних виражень карстового процесу.

У кожнім карстовому масиві можна виділити три  чи зони поверху, що розрізняються по своєму гідрогеологічному режимі. Верхня зона - від топографічної поверхні до дзеркала ґрунтових вод - може бути названа зоною  чи аерації зоною вертикальної циркуляції вод. У ній переважає переважно вільний гравітаційний рух води, що відбуває періодично, під час надходження з поверхні дощової чи поталої снігової води. Постійні спадні плини в цій зоні можуть виникати лише там, де маються які-небудь постійні місцеві джерела харчування, наприклад води рік, що вступають на закарстовану територію із сусідньої некарстової області і тут губляться. У подібних випадках вільний гравітаційний рух води може переходити в рух під гідростатичним напором. Відособлені канали, по яких у зоні аерації відбувається стік води у визначених умовах рельєфу на схилах ерозійних. долин, можуть відкриватися нижнім кінцем на поверхню, утворити періодичні, рідше постійні, джерела.

Наступна нижче зона може бути названа зоною періодично повного насичення ("мезокарст" В. А. Апродова). У цій зоні відбуваються неправильні, різкі і сягаючі великий амплітуди коливання рівня підземних вод. Це порозумівається тим, що в розвитому карсті уся вода атмосферних опадів швидко провалюється через розширені тріщини всередину і викликає після кожного досить інтенсивного дощу сильне підняття рівня ґрунтових вод. В областях же розвитку нерозчинних, хоча і пористих породах значна частина води стікає поверхово, а частина, що просочується всередину, досягає рівня ґрунтових вод набагато повільніше. Амплітуда коливань рівня ґрунтових вод у карсті тим більше, чим менше тріщинуватість породи.

Циркуляція води в середній зоні в періоди її заповнення відбувається по мережі тріщин у напрямку, що наближається до горизонтального, хоча можна допустити наявність значних ухилів, що випливають з характеру опуклої верхньої поверхні ґрунтових вод. Це рух, як і в нищележачій зоні, відбувається від центральних частин карстового масиву до його периферії, змінюючись часто спадним рухом при падінні рівня ґрунтових вод. Цю середню зону карсту деякі дослідники (Н. А. Гвоздепкий і ін.) схильні вважати найбільш активної у відношенні глибинного карстоутворення. Саме в ній, на їхню думку, формуються основні печерні горизонти.

Нижня зона постійного повного насичення верхньою границею має рівень щонайнижчого стояння дзеркала ґрунтових вод, нижньою границею - поверхня водоупорної постелі карстового масиву. Рух води відбувається від центра закарстованого масиву до його окраїн у напрямку, близькому до горизонтального. Це зона глибинної горизонтальної циркуляції. По окраїнах карстового масиву води нижньої  чи зони безпосередньо харчують постійно поточні ріки, якщо останні не прорізали всю товщу карстующої породи, чи ж виходять у виді постійних джерел на схилах долин по контакті карстуючої породи і підстиляючої її водотривкої, якщо ріки поглибили свої долини в цю останню.

Утворення горизонту підземних вод, що підстилається безпосередньо водотривким фундаментом карсту, можливо лише при наявності значної і рівномірної тріщинуватості по всій товщі карстуючої породи. Якщо в карстовому масиві присутній зв'язний горизонт ґрунтових вод, верхня поверхня цих вод (їх "дзеркало") буде відрізнятися, на думку ряду дослідників (Э. Мартель, В. Девис), від простої опуклої форми у водопроникних некарстуючих породах великою складністю. Причинами цих неправильностей є розходження в тріщинуватості окремих ділянок, розходження в площах перетину водопровідних каналів, наявність у них сифонів, вплив дренажу підземними ріками й ін. У тому випадку, якщо карстуюча порода залягає не тільки вище, але і нижче рівня днищ річкових долин, що прорізують карстову область, ґрунтові води йдуть нижче цього рівня. Ці нижні обрії ґрунтових вод карсту, яким А. Грунд приписували повну відсутність якого-небудь, руху, на самому -справі, як показали пізніші дослідження, знаходяться в постійному, хоча і дуже уповільненому русі під напором. Нижня межа цього руху визначається глибиною поширення  чи тріщинуватості появою водотривких порід. Про циркуляцію і карстоутвореної активності цих глибинних вод свідчать карстові порожнечі, виявлені при гірських розробках значно нижче рівня днищ долин -  місцевих базисів ерозії. Так, на Уралі, у районі рік Віашер і Великий Козел карстові порожнини були знайдені на оцінках 350 м нижче рівня моря і на оцінках 550 - 600 м нижче рівнів місцевих річкових систем. Ці зародкові форми глибинного карстоутворення пізніше, при позитивних рухах земної кори (підняттях, що супроводжуються енергійним поглибленням долин), можуть потрапити в зону більш енергійної карстової діяльності. Вони будуть сприяти розробці нового, що більш глибоко лежить під поверхнею, чим раніше утворилася в зоні періодичного повного насичення, ярусу підземних каналів і порожнин. Однак глибоке залягання під місцевими базисами ерозії карстових порожнин деякі дослідники пояснюють опусканнями земної кори, що випливають за їхнім утворенням.

Тому при спробах з'ясувати історію розвитку карстової області на підставі будівлі і розташування її підземних ярусів необхідно враховувати руху земної кори. Ці рухи викликають зміни місцевих базисів ерозії, а тим самим змінюють і границі описаних вище зон циркуляції вод у карсті.

Роль у цьому процесі коливальних рухів земний корм як нормальної і постійної її властивості стає цілком очевидної в тих випадках, коли шари, що складають карстовий масив, є сильно дислокованими, а яруси підземних галерей і порожнин розташовуються більш-менш   горизонтально і ріжуть поверхні нашарування під різними кутами.

При дуже швидкому й інтенсивному піднятті, що викликає енергійну глибинну ерозію, перебудова підземної гідрографії карсту може відстати від поглиблення долин. За таких умов з'являються підземні ріки, що виходять з горизонтальних печер по схилах долин набагато вище сучасних рівнів рік. Звідси ці ріки падають вниз у виді  чи водоспадів каскадів.

Не завжди, однак, багатоярусне розташування в карстовому масиві підземних галерей і порожнин можна пояснити рухам земної кори. При горизонтальному залягання в карстуючої товщини деякі шари виявляються менш проникними в результаті меншої   чи тріщинуватості більшого забруднення глинистими частками.

У таких випадках, що просочуються з поверхні води, досягши найближчого менш проникного шару, накопичуються над ними й утворять тимчасовий горизонт ґрунтових вод. Цей горизонт не залежить від місцевих базисів ерозії і створює свою систему горизонтального стоку. У напрямках цього стоку розробляються шляхом розширення тріщин, особливо по площинах нашарування, горизонтальні печери і русла підземних річок. Таким чином, у молодому карсті при неоднаковій тріщинуватості породи на різних обріях можуть існувати якийсь час незалежні друг від друга режими підземних вод і навіть відособлені підземні водостоки. Однак з часом , у міру розширення тріщин розчинюючим дією води, остання усе швидше й у більшій кількості починає проникати в більш низькі обрії вапнякової товщі. Верхні обрії ґрунтових вод, таким чином, поступово ліквідуються, а заложившись в них печери позбавляються  їхніх водостоків, що створили. Води одержують можливість опускатися безпосередньо до   водотривких порід, що підстилають вапняк. Тут утвориться найнижчий  для даного карстового масиву і постійний горизонт підземних вод.

Повертаючи до верхньої зони аерації і вертикальної циркуляції вод, варто сказати, що вертикальний розвиток цієї зони залежить від потужності карстуючої породи, що лежить вище дзеркала ґрунтових вод. У зв'язку з цим говорять про глибокий карст, якщо дзеркало ґрунтових вод лежить глибоко під топографічною поверхнею, і про дрібний карст, коли підземні води розташовуються на невеликій глибині. Визначення глибини залягання дзеркала підземних вод є однієї з важливих задач вивчення карсту, тому що умови циркуляції вод у глибокому і дрібному карсті можуть бути істотно різними.

Теорія наявності ґрунтових вод у карсті, висунута на початку поточного сторіччя А. Грундом, у даний час ніким не використовується. У цю теорію були тільки внесені деякі виправлення. Грунд виділяв під назвою карстових вод верхній шар ґрунтових вод карсту, думаючи, що тільки цей шар і бере участь у русі від центра карстового масиву до його окраїн, де вони виходять на поверхню у виді джерел. Тільки цей горизонт карстових вод, по Грунду, бере участь у коливаннях рівня підземних вод. Цим водам Грунд протиставляв  нищележачі власне ґрунтові води, що знаходяться в стані застою і не беруть участь  у циркуляції. Цей погляд Грунда спростовується пізнішими спостереженнями. Усі джерела, по теорії Грунда, у карстових районах харчуються з одного загального резервуара підземних вод, у який зливаються, утрачаючи тут свою індивідуальність і відособленість, усі струмені води, що просочуються з поверхні. Своєрідні гідрологічні особливості полів Грунд теж пояснював за допомогою своєї теорії ґрунтових вод карсту.

На противагу А. Грунду, ряд інших дослідників - А. Кацер, В. Кнебель, Э. Мартель - дотримували теорії відособлених водостоків. На думку цих авторів, вода циркулює в товщах карстового масиву по відособлених каналах різної величини і напрямку. Канали  чи розташовуються зовсім поодиноко, чи гілкуються і знову з'єднуються між собою, але утворять  окремі системи з одним загальним нижнім вивідним отвором. Джерело, що дренує цю систему, з'являється там, де це вивідний отвір відкривається на поверхню на схилі долини, що прорізує карстовий масив. Таким чином, карстові джерела представляють власне кажучи вихід на поверхню печерних рік. По Ф. Кацеру, положення джерел у карстових країнах не підлягало ніяким закономірностям і знаходиться в залежності тільки від напрямку провідних воду систем тріщин. Ці системи можуть існувати одночасно на різних гіпсометричних рівнях, і їхні напрямки часто перетинаються, не з'єднуючись між собою. Доводом в обґрунтуванні своїх поглядів прихильники теорії відособлених водостоків висували наявність у карсті підземних рік, що не утрачають своєї індивідуальності на всьому протязі їхнього підземного плину. Останнє можна установити частково непрямими спостереженнями (метод фарбування води сильно барвними речовинами), частково шляхом безпосереднього простежування деяких печерних рік на значному протязі їхнього підземного плину. Іншим доказом служать вихідні на дні моря в берегів деяких піднесених карстових країн сильні прісні джерела, що можливі лише в умовах значного гідростатичного тиску стовпа води, розташованого в замкнутому каналі вище рівня моря (див. нижче про "морські млини").

Література:

1.    Географічна енциклопедія України. т.1.(А-Ж). К:УРЕ,1989
2.    Географічна енциклопедія України. т.2.(З-О). К:УРЕ,1990
3.    Географічна енциклопедія України. т.3.(П-Я).К:УРЕ,1993
4.    И.С. Щукин «Общая геоморфология» т.1.  М:1964г.
5.    М.В. Багров, В.О. Боков, І.Г.Черваньов „ Землезнавство” К :2000
6.    Й. М. Свинко, М.Я. Сивий „ Геологія” К : 2003
7.    Я.О. Мольчак, Л.В. Ільїн „ Загальне землезнавство” Луцьк:1997
8.    Н.С. Подобедов„ Общая физическая география и геоморфология” М: 1974

Фото: vslovakii.ru
Джерело: Література
Категорія: Геологія | Додав: wiktor (14.01.2011) W
Переглядів: 3853 | Теги: гідрологія, Карст, гідрогеологія, карстові області | Рейтинг: 0.0/0
Матеріали по темі:
Всього коментарів: 0
avatar