4. Характеристика поверхностной закарстованности

Карстовые формы (карстопроявления) – образования, сформировавшиеся на поверхности или под поверхностью земли («подземные») в результате развития карстового процесса.

Выделяют поверхностные, подземные и переходные образования.

Карстовые формы характеризуют следующие основные параметры: длина или протяженность (L, м); глубина (H, м); площадь (S, кв. м); объем (V, куб. м).

Для разделения форм на поверхностные и подземные в настоящее время многие исследователи используют соотношение морфометрических показателей: если ширина (b, м) или высота (h, м) формы у «входа» больше, чем её протяженность (L, м) или глубина (H, м) соответственно, то форма относится к поверхностной, а при обратных соотношениях – к подземной.

Более простое деление: если карстопроявление является формой или элементом формы наземного рельефа (ландшафта), то карстопроявление относится к наземной группе и наоборот.

Переходные формы, как правило, имеют признаки и поверхностных, и подземных карстопроявлений.

Поверхностные карстовые формы включают большинство карстопроявлений любого литологического типа карста. К ним относятся карры, рвы, ниши, воронки, котловины, полья, лога, долины, каньоны, останцы, локальные оседания, оседания (мульды), просадки.

Среди поверхностных карстовых форм наибольшее распространение имеют воронки различного генезиса – впадины на поверхности земли, имеющие блюдцеобразную, чашеобразную, коническую или цилиндрическую форму профиля. В плане воронки могут иметь изометричную, овальную, звездчатую или сложную форму. Карстовые формы регистрируют по анализу аэрокосмоснимков (рис. 4.1), а также в ходе полевой карстологической съемки, инженерно-геологической рекогносцировки.

Г.А. Максимович (1963) предложил разделять воронки по поперечным размерам в плане и по глубине. По поперечным размерам в плане: небольшие – до 5 м; обычные – 5–25 м; большие – 25–100 м; огромные – более 100 м. По глубине: мелкие – до 1м; неглубокие – 1–5м; обычные – 5–10 м; глубокие 10–25 м; очень глубокие – более 25 м.

Размер и форма воронок зависят от трещиноватости, слоистости, состава карстующихся и перекрывающих отложений, от местоположения в рельефе.

Выделяют несколько генетических типов воронок: выщелачивания или коррозионные; коррозионно-просадочные; коррозионно-провальные (провалы); коррозионно-суффозионные (просасывания, рис. 4.2); коррозионно-эрозионные; коррозионно-оползневые; смешанного (сложного) происхождения. Наиболее полное описание генетических типов воронок и особенностей их образования и развития представлено в монографических работах Г.А. Максимовича (1963), К.А. Горбуновой и др. (1992).

Воронки часто создают скопления (поля), имеющие линейную или беспорядочную конфигурацию в плане. Смыкаясь бортами, воронки могут образовать карстовые котловины с поперечником более 100–200 м и глубиной более 5–10 м. Котловины в виде плоских понижений, имеющие глубину 1–2 м, названы донгасами.

Рис. 4.1. Примеры визуализации карстовых воронок на аэрокосмоснимках

А		Б
Рис. 4.2. Коррозионно-суффозионная (А) и коррозионно-провальная (Б) воронки

Из всех поверхностных форм карста наиболее опасны провалы различных генетических типов (ТСН 11-301-2004 Пермской области), возникающие порой за очень короткое время (минуты, десятки минут). Поперечные размеры провалов на закарстованных территориях колеблются в широких пределах (от 0,5 до 50 м и более), а глубины достигают нескольких сотен метров, при этом их диаметр увеличивается во времени (особенно в песчаных грунтах) в первоначальный период после образования провала. Нередко на месте ранее образовавшихся провалов (или вблизи них) возникают повторные провалы; на месте ранее образовавшихся провалов (карстовых воронок) или вблизи них возникает зона разуплотненных пород, которая под действием статических нагрузок и динамических воздействий может быть подвержена периодическим просадкам. Эта зона характеризуется повышенной водопроницаемостью атмосферных, поверхностных и технических вод (Дублянский и др., 2011).

Как правило, сведения о поверхностных формах карста в пределах конкретной территории геолог получает в процессе изучения материалов исследований, проведенных ранее, а также по результатам дешифрирования космо-аэроснимков и по результатам наземного карстологического обследования (карстологической съемки) (СП 11-105-97). Для анализа поверхностной закарстованности рекомендуется использовать количественные показатели, приведенные в табл. 4.

Таблица 4. Количественные показатели, используемые при инженерно-геологической оценке поверхностной закарстованности (по В.П. Костареву, 1979)

Показатель	Способ определения	Размерность
Плотность карстовых воронок		шт/км2 шт/1000 км2
Площадной коэффициент закарстованности		%
Интенсивность провалообразования		шт./км2год
Периодичность образования провалов		км2год/шт.
Среднегодовая поражаемость площади карстовыми провалами		%/год
Объемный показатель поверхностной закарстованности		м
Среднегодовой прирост объема карстовых воронок		м3/км2год
Линейный коэффициент поверхностной закарстованности карстующихся пород		%
Показатель поверхностной закарстованности карстующихся пород		доли ед., ед.
Показатель глубинности карстовой воронки		доли ед., ед.
Показатель формы карстовой впадины		доли ед., ед.
Обобщающий радиус гнезд и полей карстовых воронок (R)	Спец. методы	м
Радиус удаленности точек территории от карстовых воронок, провалов (Rу)	Спец. методы	м

*Примечания: N – количество карстовых воронок; S – закарстованная площадь; S_В – площадь карстовой воронки; n – количество карстовых провалов; t – время образования n провалов; Sпр – площадь карстовых провалов; V_В – объем карстовых воронок; m₀ – полная мощность карстующихся пород; m₁ – средняя зафиксированная мощность карстующихся пород; h – глубина карстовой воронки; d – диаметр карстовой воронки; h_ср – средняя глубина карстовой воронки; S₀ – глубина положения центра тяжести карстовой впадины.

Практическое задание 4

Характеристика поверхностной закарстованности

Порядок выполнения задания:

1. На карте из задания 1 указаны поверхностные карстовые формы с соответствующими номерами, выписать номера карстовых форм, распространенных на участке.

2. Используя каталоги поверхностных карстовых форм (воронок и провалов, приложения 3,4), выписать параметры карстовых форм, распространенных на участке.

3. Дать качественную характеристику поверхностной закарстованности.

4. Рассчитать показатели поверхностной закарстованности, используя формулы из табл. 4.

Библиографический список

Горбунова К.А., Андрейчук В.Н., Костарев В.П., Максимович Н.Г. Карст и пещеры Пермской области. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1992. 200 с.

Дублянский В.Н., Дублянская Г.Н., Катаев В.Н., Костарев В.П., Толмачев В.В. Карстоведение. Ч. 3. Инженерное карстоведение: учеб. пособие / Перм. гос. нац. иссл. ун-т. Пермь, 2011. 288 с.

Костарев В.П. О количественных показателях карста и их использовании при инженерно-геологической оценке закарстованных территорий // Инженерно-строительные изыскания. М.: Стройиздат, 1979. N1(53). С.49-53.

Максимович Г.А. Основы карстоведения. Вопросы морфологии карста, спелеологии и гидрогеологии карста. Пермь: Перм. кн. изд-во,. 1963. Т. 1. 444 с.

СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Ч II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов. М.: Госстрой России, 2001.

ТСН 11-301-2004. Инженерно-геологические изыскания для строительства на закарстованных территориях Пермской области / Администрация Пермской обл. Пермь, 2004. 106 с.

Список рекомендуемой литературы

Горбунова К.А. Карстоведение. Вопросы типологии и морфологии карста: учеб. пособие по спецкурсу. Пермь, 1985. 88 с.

Кунгурская Ледяная пещера. Опыт режимных наблюдений / ред. В.Н. Дублянский. Екатеринбург, 2005. 375 с.

Тимофеев Д.А., Дублянский В.Н., Кикнадзе Т.З. Терминология карста. М.: Наука, 1991. 260 с.

Хоменко В.П. Карстово-суффозионые процессы и их прогноз. М.: Наука, 1986. 96 с.