И. В. Попов под карстом понимал "совокупность геологических процессов и созданных ими явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных химическим растворением горных пород и выраженных в образовании в земной коре пустот, в разрушении и изменении структуры и состояния пород, в создании особого характерного рельефа местности и режима гидрографической сети". Важнейшей задачей исследований в карстовых районах является изучение условий формирования карста, его современного состояния и скорости дальнейшего развития с целью выявления участков, на которых процессы карста не вызывают и не будут вызывать существенных затруднений при строительстве или представлять опасность для сооружения во время его эксплуатации. Необходимо также выяснить возможность применения противокарстовых мероприятий и определить их характер для построенных или проектируемых сооружений. Термин "карст" в применении к самим пустотам, возникшим путем растворения пород подземными водами, в настоящее время можно считать вышедшим из употребления, он заменен терминами: "карстовые формы", "карстовые пустоты", "пещеры" и т. д.
Типовая классификация карста (по А. Е. Голову и др.)
| Группа карста | Тип карста | Подтип карста |
I. В труднорастворимых породах |
1. Карбонатный | а) Известняковый б) Доломитовый в) Меловой |
| II. В легкорастворимых породах | 2. Сульфатный (гипсовый) 3. Сульфатно-карбонатный 4. Соляной (выщелачивание соли) |
г) В кластических породах с карбонатным цементом |
Признается неправильным также применение термина "карст" к явлениям и процессам, которые не являются результатом растворения пород и выноса из них вещества в растворенном виде. Неправильными следует считать и имеющие некоторое распространение термины: "глиняный карст", "лёссовый карст", "термокарст" и др., относящиеся к явлениям, лишь внешне сходным с карстом. Первые два термина относятся к явлениям, вызванным суффозией, механическим выносом вещества из породы (хотя растворение вещества и имеет некоторое значение). Термокарст является результатом таяния ледяных включений (смена фаз воды) в рыхлых горных породах под влиянием теплового воздействия.
Типизация особенностей залегания пород и проявлений карста.
A. По отношению к земной поверхности.
1. Открытый карст: карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности.
2. Скрытый карст: а) карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водонепроницаемых пород; б) карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водопроницаемых пород.
Б. По отношению к уровню подземных вод. Карстующиеся породы залегают в зоне аэрации.
Карстующиеся породы залегают в зоне постоянного водонасыщения.
3. Карстующиеся породы залегают в зонах аэрации и постоянного водонасыщения.
Главнейшие гидрологические и гидрогеологические проявления карста
1. Исчезающие ручьи и реки.
2. Участки с частичной потерей воды в реках.
3. Локальные продольные депрессии.
4. Крупные карстовые источники.
5. Очаги разгрузки карстовых вод в руслах рек и озер.
6. Субмаринные источники.
7. Карстовые озера: а) поверхностного питания;
б) подземного питания;
в) смешанного питания.
8. Подземные реки.
9. Подземные озера.
2.2 Карстующиеся породы
Карстующиеся породы – это слагающие верхнюю часть земной коры породы, которые в той или иной степени могут растворяться в воде (подвергаются выщелачиванию). Основные карстующиеся породы:
Известняк - углекислый кальций CaСO3
Доломит - смесь известняка с углекислым магнием CaCO3*MgCO3
Гипс - сернокислый кальций CaSO4
Каменная соль NaCl
Лед H2O
Есть еще различные подвиды карстующихся пород, которые упоминаются в литературе (и встречаются на практике):
· мергелистые известняки (включают алюмо-силикатные отложения, глиноземы)
· конгломераты (смеси карстующихся и некарстующихся пород) и пр.
Наиболее распространённой карстующейся породой являются известняки. Они бывают различного возраста: кембрий, пермь, юра, мел.
Суффозией (suffosio - подкапывание) называют процесс вымывания мелких частиц из горных пород фильтрующейся водой, сопровождающийся оседанием вышележащих пород, образованием воронок, провалами.
Термин введен А. П. Павловым, понимавшим под суффозией явление оседания поверхности земли, связанное с выщелачиванием выносом растворимых частей горной породы. В настоящее время суффозией называют сам процесс выноса частиц породы, а не его последствия, основное значение придается механическому выносу, а не растворению.
Различают механическую и химическую суффозию. Механическая суффозия происходит за счет выноса частиц породы фильтрующейся водой, при химической суффозии в виде раствора выносится растворимая часть породы.
Для переотложения вынесенных частиц необходимо: а) при механической суффозии - изменение скорости движения воды или фильтрация ее через породу с иной пористостью; б) при химической суффозии - изменение гидрохимических условий, например для отложения карбонатов достаточно уменьшения содержания СО2 в воде.
Встречается смешанный химико-механический тип суффозии. Например, в разнозернистом песчанике может растворяться цементирующее вещество и механически могут выноситься мелкие частицы породы.
Химическая суффозия может протекать в течение длительного (геологического) времени. Так, например, выщелачивание железистых кварцитов приводит к выносу кремнезема и формированию залежей богатых железных руд.
Независимо от типа, суффозия может происходить как в глубине массива пород, так и вблизи поверхности. Выделяются особые виды суффозии - подземная и контактная.
Подземная суффозия - перенос мелких частиц породы движущейся водой из одних пластов в другие или внутри пласта. Следствием ее являются вторичные изменения и перераспределение гранулометрического состава пород, образование "промытых" путей движения подземных вод, в пределах которых коэффициенты фильтрации значительно выше, чем в породах, не затронутых подземной суффозией.
Контактная суффозия - один из видов подземной суффозии, при которой на контакте двух пород мелкие частицы одной породы потоком воды разносятся по порам другой. В связи с контактной суффозией вдоль контакта иногда создается слой породы, имеющий измененный гранулометрический состав и иные свойства.
2.3 Характеристика экосистем
Экосистема - основное понятие экологии.
Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.
Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:
1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Крупными примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.
Примеры экосистем - пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, донными отложениями, с характерными для него изменениями температуры, количества растворённого в воде кислорода, состава вод, с определённой биологической продуктивностью; лес с лесной подстилкой, почвой, микроорганизмами, с населяющими его птицами, травоядными и хищными млекопитающими, с характерным для него распределением температуры и влажности воздуха, света, почвенных вод и др. факторов среды, с присущим ему обменом веществ и энергии. Гниющий пень в лесу, с живущими на нём и в нём организмами и условиями обитания, можно рассматривать как экосистему.
Экологическая система - совокупность популяций различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих между собой и окружающей их средой таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределённо долгое время. Примеры экологических систем: луг, лес, озеро, океан. Экосистемы существуют везде - в воде и на земле, в сухих и влажных районах, в холодных и жарких местностях. Они по-разному выглядят, включают различные виды растений и животных. Однако в "поведении" всех экосистем имеются и общие аспекты, связанные с принципиальным сходством энергетических процессов, протекающих в них.
Одним из фундаментальных правил, которым подчиняются все экосистемы, является принцип Ле Шателье - Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.
При изучении экосистем анализируют поток энергии и круговорот веществ между соответствующими биотопом и биоценозом. Экосистемный подход учитывает общность организации всех сообществ независимо от местообитания. Это подтверждает сходство структуры и функционирования наземной и водной экосистем.
Биомы - крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам Земли (пустынные, травянистые, лесные); водные экосистемы - основные экосистемы, существующие в водной сфере (гидросфере). Иногда в литературе встречается близкая, но менее четкая классификация, прежде всего выделяющая влажные тропические леса, саванны, пустыни, степи, леса умеренного пояса, хвойные (тайгу), тундру.
Каждый биом включает в себя ряд меньших по размеру, связанных между собой экосистем. Одни из них могут быть очень крупными, площадью в миллионы квадратных километров, другие - мелкими, например, небольшой лесок. Важно то, что любую экосистему можно определить как более или менее специфическую группировку растений и животных, взаимодействующих друг с другом и со средой. Так, легко выделить множество типов водных экосистем (ручьи, реки, озера, пруды, болота) или подразделить океаны на отдельные экосистемы (коралловые рифы, континентальный шельф, абиссаль). Четкие границы между экосистемами встречаются редко, обычно между ними находится зона со своими особенностями.
2.4Карстовые экосистемы
Площадь изучаемой территории составляет 432125 м2 . Карстовые формы рельефа: воронки, котловины занимают 8% изученной площади. Расположенные в них урочища верховых болот имеют наибольшую площадь, она составляет 10% площади карстовых форм; аквальные ПАК занимают 3,3%, а сухие воронки - 0,5%.
В качестве показателей, позволяющих оценить разнообразие различных ПТК на изучаемом участке берут:
1. Показатель плотности (Р).
2. Коэффициент закарстованности (Кк ).
3. Мозаичность ПТК (М).
Перечисленные показатели определялись на конкретном участке водораздела рек Сухоны, Леваша и Правой Сученги. Здесь встречается большое количество карстовых форм рельефа,
Обработав результаты, получили: следующие данные: количество карстовых форм 36, площадь изучаемой территории 0,432125 кв.км., Рассчитали показатель плотностиР = 36/ 0,432125 = 85,5.
Следовательно, на одном квадратном километре находится 85,5 единиц карстовых форм.Это высокий показатель для Вологодской области на 1 км2 .
Площадь всех провалов и воронок составила 0,00325 кв. км.
К - 0,00325 кв. км / 0,432125 кв.км = 0,08
Коэффициент закарстованности изучаемой территории составил 0,08 или 8%.Согласно классификации устойчивости по Г.А. Максимовичу он показывает,что изучаемый участок относится к неустойчивым территориям.
Эстетическую привлекательность ПТК определяем с помощью трёх показателей. Это: мозаичность, разнообразие, контрастность сопряжений.
Мозаичность - это количество конкретных урочищ на единицу площади М = N/8 где N - количество конкретных урочищ на данном участке, 8 - площадь изучаемого участка.
Для сухих карстовых воронок она составляет 21 форма на 1 км ;
Аквальных ПАК - 17 на 1 км;
Верховых болот - 40 на 1 км2 .
Хотя количество сухих воронок больше, чем аквальных, однако, как правило,они небольшие по размерам и их суммарная площадь меньше аквальных ПК.Общий показатель мозаичности составил 78 урочищ на 1 км2 .
Для даннойтерритории это относительно высокий показатель, что связано с большимколичеством карстовых форм. Таким образом, эстетическаяпривлекательность по мозаичности значительная.
Разнообразие ПТК - это количество разных урочищ на изучаемой площади.
На данном участке количество видов урочищ невелико.
1. Озёрно-ледниковые волнистые равнины.
2. Озёрно-ледниковые плоские равнины.
3. Верховые болота.
4. Сухие карстовые воронки.
5. Переувлажнённые карстовые воронки.
6. ПАК
В целом карстовые урочища являются второстепенными для Нижнее-Сухонского ландшафта, т. к. доминирующую роль играют урочища озерно-ледниковых плоских и волнистых равнин, а субдоминантами являются урочища верховых болот распространенных на озерно-ледниковой равнине. На изучаемой территории, среди карстовых форм преобладают урочища болот, они составляют 10% всей площади, аквальные урочища 3,3%, сухие воронки 0,5%. Полученный показатель разнообразия составляет 5 видов урочищ на 1 км2 . Этот показатель уменьшает эстетическую привлекательность.
Контрастность сопряжений определяется по контрастности свойств соседних ПТК и положения их в генетическом ряду. Получились контрастные сопряжения озёрно-ледниковых равнин и карстовых урочищ; они относятся к двум генетическим группам урочищ: водно-ледниковым и карстовым.
Карстовые формы рельефа в ландшафтном районировании выделяются в качестве отдельных урочищ, простых и сложных.
Урочище - это сопряженная система фаций, объединяемых общей направленностью физико-географических процессов или приуроченных к одной мезоформе рельефа на однородном субстрате.
2.5 Карстовые экосистемы района исследования
При обследовании озер делались промеры глубин по створам "север-юг" и "запад-восток" через 5 метров, измерялась длина и ширина, определялась прозрачность, брались пробы воды на химический анализ, составлялась карта маршрута. При камеральной обработке результатов высчитана средняя глубина, относительная прозрачность, протяженность береговой линии, площадь поверхности водного зеркала, объем водной массы.
Основу озерного фонда Бобровской группы составляют по численности водоемы с площадью водного зеркала от 0,02 до 0,06 га или 0,0002 до 0,0006 кв.км.
На их долю приходится свыше 70 % общей численности озер группы, хотя общая площадь составляет 0,6 га (0,006 кв.км.). Их относим к группе очень малых озер.
Наиболее крупными из них являются озера номер 3 (0,0015 кв.км.) и номер 4 (0,0014 кв.км.). Общий объем водной массы невелик, составляет 45163,7 куб.м.,(0,00005 куб.км.).
Воронку с максимальной глубиной 17 метров имеет озеро номер 3. Оно имеет самую большую площадь водного зеркала. Минимальная глубина 4 м в озере номер 20, которое является одним из самых маленьких по площади.
Озеро номер 4 имеет две воронки глубиной 15,9 м и 12,2 м. Из 19 исследованных озер максимальную глубину от 10 до 17м имеют 9 озер, от 5 до 10 м - 6 озер, и меньше 5 м - 4 озера.
Средняя глубина озер - 5,8 м. Аналогичные градации наблюдаются и со средними глубинами: среднюю глубину менее 3 м имеют 5 озер, от 3 до 6 м - 4 озера и от 6 до 10м- 10 озер.
Озера Левашской группы по морфометрическим показателям отличаются от озер Бобровской группы. Они крупнее по размерам и глубже, площадь водного зеркала от 0,04 до 0,62 га, максимальная глубина 18,3 м в озере №4, минимальная глубина 7 м в озере №2. Средняя глубина 6 м. Среди них три озера с двумя воронками и одно с тремя воронками.
Озера Сученыской группы похожи на озера Левашской группы: площадь водного зеркала 0,26 и 0,31 га, максимальная глубина 13 м, минимальная 7,3 м. По времени образования самые старые, имеют большую степень зарастания.
Озера Угловской группы имеют площадь водного зеркала от 0,12 га до 0,13 га, максимальную глубину 14,9 м, минимальную 7,9 м, среднюю 6 м.
Озеро номер 1представляет большой научный интерес, т.к. это пока единственное озеро, в котором обнаружено изменение уровня воды. Озеро имеет площадь водного зеркала 1337 кв.м, длину береговой линии 131 м, абсолютно округлую форму, глубину воронки 12,9 м. Оно образовалось давно, по словам местных жителей, до 1941 года. Всегда до краев было заполнено водой, в нем ловили щук и карасей. В августе 1999 года, придя в очередной раз за рыбой, увидели его пустым: вода полностью исчезла. Летом 2000 года озеро снова стало заполняться водой: в августе максимальная глубина составила 3 м, в сентябре 7,9 м. Высота от нынешнего уреза воды до первоначального уровня водного зеркала по склону 5 м. На момент обследования на данном промежутке склона нет травянистой растительности и деревьев, а встречаются остатки ила и водорослей. Озеро является "глухим", отсутствуют какие - либо протоки и ручьи с двумя соседними озерами. Значит существуют только подземные стоки (приложение №15).
1. Урочище карстовой переувлажненной воронки.
Находится в урочище Курилово.Воронка имеет овальную форму, её длина составляет 161м, диаметр-51м,вытянута с с-сз на ю-юв, длина южного склона-7,5м, северо-восточного-2м.
В каждом урочище выделяются подурочища. Их выделение основано на углахнаклона поверхности.
Подурочище - группа фаций, выделяемая в пределаходного урочища на склонах разных экспозиций, если экспозиционныеконтрасты создают разные варианты фациального ряда.
На склонах воронки мы выделили два подурочища:
На северном и южном склонах воронки располагается крутосклоновоеподурочище. Угол наклона состовляет 20°. Восточный склон занятпокатосклоновым подурочищем. Угол наклона составляет 5°.
На днище воронки тоже выделяется два подурочища:
1 - ложбинно-западинное (небольшое понижение с углом наклона 2°) и
2 - плоско-равнинное (угол наклона 0°)
В пределах подурочищ выделяются несколько фации.
Фация это элементарная геосистема, которая является первичной ячейкойландшафта подобно клетке в живом организме. В самом общем видеэлементарный НТК можно определить как простейший, однородныйприродный комплекс, формирующийся на однородном литологическомсубстрате в пределах одного элемента рельефа с одинаковыми увлажнением,почвами и растительностью.
2. Урочище карстовой воронки, занятой верховым болотом.
Находится в урочище Курилово. Диаметр воронки около 100м. Выделяются 2 подурочища: пологосклоновое и плоское.
Пологосклоновое урочище занимает склоны воронки по всей окружности, крутизна склонов составляет 5°, длина склонов -3 м, увлажнение нормальное.
Второе подурочище плоское, угол наклона - 0°, занимает все днище воронки. Состоит из нескольких фаций.
1 фация - багульниково-голубиковаязанимает край воронки, располагается концентрически, ширина от 3 до 6м, имеет избыточное увлажнение
2 фация - сфагново-багульниковаяимеет также концентрическую форму, ширина от 2 до 5м, увлажнение избыточное, встречаются кочки
3 фация - сфагново-клюквенно-багульниковая
3.Урочище аквального ПК.
Находится в 5,5 км к юго-востоку от посёлка Леваш.
Воронка правильной конусоообразной формы, диаметр - 76 метров, длинаокружности - 233,8 метра, крутизна склонов 30° повсеместно, длина склонов- 16,5 метров, на
29-04-2015, 00:31