Начало » Статьи » Учебно-методический » Справочные материалы

Физико-химические особенности развития карстовых процессов в условиях нетипичных карстовых провинций Казахстана

Как показала многолетняя практика проведения исследовательских работ на территориях спелеологических провинций Казахстана, весь без исключения карст этих территорий развивался вовсе не согласно общепринятой теории карстообразования, а скорее вопреки ей, в нарушение общепринятых однажды правил, основанных на изучении материалов геологических исследований плато Крас и альпийских карстовых провинций. На заре периода развития карстоведения как науки под руку первых карстоведов попался именно этот югославский карстовый район в частности и Альпы в целом, а потом вдруг оказалось, что именно этот карст оказался типичным, а данная карстовая теория классической.

Надо понимать, что классические условия карстового развития подразумевают совершенно четкие исходные данные, включающие в себя, прежде всего, работу стабильного водного потока в качестве абразивно-химического раствора, который обязан иметь определенные скорость, кислотность, плотность, объем, массу, без которых невозможен ни процесс выщелачивания известняка, ни процесс его растворения, ни процесс вымывания нерастворенных осадков из тела породы. Стерильный и малоподвижный водный поток не способен участвовать в карстовых процессах, и есть нижняя граница химической насыщенности, скорости и плотности потока, после которых процесс карстообразования «по-югославско-альпийски» останавливается в развитии.

Надо также понимать, что альпийский карст с его относительно молодыми, химически чистыми, свежими, монолитными и не слишком плотными карбонатными породами действительно можно и нужно принимать за эталонный полигон для наблюдения за карстовыми процессами, что и сделали первые карстоведы, особо не заморачиваясь над прочими видами и типами карста, поскольку забот и хлопот с описаниями альпийского карста у них и так было выше крыши.

Таким образом, данная теория карстообразования стала классической, а альпийский карст типичным. Это потом, несколько позже, изумленными исследователями стало постепенно выясняться по ходу их работы, что альпийский карст с геологическим диапазоном от перми до юры и географической распространенностью от Балкан до Крыма и Кавказа занимает примерно 20-25% общей площади земной поверхности континента, покрытой карбонатными породами. А на оставшихся 75-80% площади карбонатной поверхности материка Евразия реально залегают породы совершенно иных геологических периодов, простираются иные рельефы местности, существуют иные тектонические, геологические, орографические и географические условия, никак не вписывающиеся в классическую карстовую теорию.

Такое «попадалово» классическая карстовая теория конечно же выдержать не могла и стала обрастать различными и многогранными частными определениями, не противоречащими ей, вроде бы, но убедительно объясняющими, почему и как на карбонатных территориях, где вроде должен быть карст, его почему-то нет, и наоборот, он убедительно и нагло проявляется вдруг там, где его в принципе быть не должно.

Я вовсе не берусь за опровержение классической теории карстообразования, я все же не настолько безумен, чтобы стать великим, нет, конечно, Боже упаси, я и так себя неплохо чувствую. Просто карст Казахстана до такой степени нетипичен и разнообразен, что его вполне можно считать эталонным набором частных определений, с одной стороны, верных лишь для очень небольшой конкретной части поверхности земного шара, с другой никак не опровергающих теорию карстообразования для всего геоида. Это – как сила тяжести, которая вроде бы присутствует везде и всегда, но в некоторых частных случаях ведет себя по-разному.

Казахстан, весь, полностью и есть такой набор частных случаев, где карст развился там, где развиться не должен, а случилось это только потому, что при отсутствии многих прочих условий для осуществления карстообразовательного процесса, гипертрофированно, так сказать, «пошел на взлет» один-два из них, что и привело к образованию полостей в, казалось бы, невозможных для этого условиях.

Именно по этой причине казахстанский карст такой «покореженный», такой относительно редкий и странный. Карст-уродец, карст-выродок, я бы сказал. Карст-уникум. Но тем он и интересен. Как пример, по центру республики с юго-востока на северо-запад узкой, как меч, полосой по всей предгорной котловине хребта Каратау простирается весьма обширный пласт известняков юрского периода. Он единственный такой в республике, могучий, протяженный, монолитный. Он просто обязан карстоваться. Однако его абсолютная и относительные высоты столь малы, что не оставляют надежд на образование глубинного карста. Карст поверхности — сколько угодно. А вот глубинный пока не обнаружен никем. И копаются потихоньку в этой юре только палеонтологи, поскольку, будучи беден на карстовые проявления, массив оказался очень богат на юрские окаменелости, которых здесь столько, что палеонтологи знаменитой литоральной формации Золенхофен не то, чтобы люто завидуют литоральной лагуне Каратау, но признают ее вполне равной себе по богатству и насыщенности ископаемой фауны и флоры юрского периода древней литоральной полосы, растянувшейся на пару сотен километров в известняковой подгорной котловине.

Сам же громадный хребет Каратау, являющийся северной виргацией Западного Тянь-Шаня, почти весь сложен карбонатами силура и ордовика, лишь в центральной и юго-восточной части уступая верхнему девону и нижне-среднему карбону. Все это весьма плотные, тяжелые крупномонолитные известняки. И если совершенно древний силурийский и ордовиковый северо-запад горной системы вообще не может рассматриваться как потенциал для возникновения каких либо карстовых процессов, то центр и юго-восток системы имеет полости, о которых есть смысл говорить. Хотя бы потому, что они существуют вопреки всему. Мало того, в центральной части системы их сотни, а может и тысячи, они многочисленны и хорошо просматриваемы, они легко обнаруживаются на склонах и в срезах секущих пластов, они просто хорошо видны издалека. Вот только проблема в том, что все исследованные полости участка оказались не глубже и не длиннее десятка метров. Это просто гроты, которые издали лишь выглядят как пещеры. Слишком прочна вмещающая их порода, слишком односторонне-линейно в буквальном смысле слова тектоническое воздействие на нее, слишком стерильна вода, протекающая по ней, для того чтобы мог образовываться серьезный карст полостей. В результате мы имеем кавернозную поверхность с массой мелких дырок в стенах и никакого присутствия глубинного карста. Однако же и здесь есть исключение. Грот Акмолда. Это девон. Плотный, монолитный и весьма массивный. Причем полость расположена очень низко, в громадной Шаянской седловине, разделяющей Каратау на Восточный и Западный 150-километровой перемычкой, делающей место слабохолмистой пустынной равниной, пересекаемой лишь мелкими и слабыми сезонными ручьями, совершенно сухими в любое другое время года, кроме весны и находится на абсолютной высоте всего в 533 метра. Казалось бы, не о чем говорить, но именно здесь мы имеем самый большой в республике провальный грот, гигантскую наклонную каверну размером 120*60*50 метров с замытым понором и небольшой рощицей из двух десятков деревьев, произрастающих прямо на площадке под входным провалом. Это единственные дикорастущие деревья в радиусе двухсот километров, на них постоянно живут птицы и их гуано, этот сверхконцентрированный раствор, слегка подразбавленный очень малым количеством капающей с потолка воды, вдребезги разносит крепчайший камень на дне каверны. То есть, мы здесь имеем ярчайший пример сугубо частного случая карстообразовательного процесса, никакого отношения к базовой теории не имеющего.

Как, бывало, говаривал наш незабвенный писатель Войнович, «…круговорот говна в природе…» и ничего более. Право, чтобы в это поверить, это надо увидеть. Я видел. А однажды увидев, понял все особенности проявления карстовых полостей на всех территориях республики. Конечно же, дело не в птичьем помете, вовсе нет. Это актуально только для бедняги Войновича и для Акмолды, но зато так актуально, что дальше некуда. На все сто процентов.

А вот для провинции Боралдай чрезвычайно актуально поперпендикулярно-горизонтальное тектоническое встречное взаимодействие пластов карбона, причем именно нижнего карбона, согласовано лежащего двухсотметровым монолитом на верхнем девоне, приводящее в результате к перетиранию и значительному ослаблению их монолитной структуры в зоне взаимного встречного сейсмического контакта. По этой причине здесь из всех глубинных карстовых форм наблюдаются только шахты. Но шахты особые, хитрые, замаскированные, засыпанные-забитые от дна до верха обломочной породой, наваленной в результате взаимных надвигов и сейсмических сотрясений, превративших шахты в вертикально-лабиринтовые обвальные ходы, мудреные и труднопроходимые. Не следует обманываться, все полости Боралдая без всякого исключения – шахты глубиной около двухсот метров, не больше, но и не меньше. Такова мощность карбонового пласта на участке. И обязаны они своим образованием прежде всего встречно-перпендикулярному сейсмическому процессу. Процентов на девяносто. И лишь потом процессам диффузии, эрозии, коррозии, суффозии, и протчая, и протчая, и протчая… Вода на Боралдае бывает только один раз в год, весной, с марта по май, достаточно обильная, чтобы вымыть накопленный за год суффозионный слой.

Чего не скажешь про провинцию Комирши. Вода там есть всегда. Полной мерой в любое время года. Потому известняк поверхности массива внешне великолепен, хорошо промытый светло-серый монолит мощностью в километр с бессовестно разнообразными карстовыми формами поверхности везде и всюду. Но поскольку этот километровый монолит обильно омывается мощными потоками стерильно-снежной воды высокогорья, то в качестве форм рельефа мы наблюдаем только карст поверхности и мощные формы вымывания поверхности, от пролювиальных шлейфов до элювиальных форм. Здесь нет надвигов, встречного взаимодействия пластов, только непотревоженные сейсмические трещины, а потому глубинный карст практически невозможен, как бы многообещающе не выглядела поверхность. Его и нет. Есть только его признаки, замытые и полузамытые грунтом «терра росса» трещины в зонах просачивания, да и то только в двух местах, откопать которые до сих пор не удалось. И очень не уверен, что когда-нибудь кому-нибудь этот фокус удастся.

То есть, провинция Комирши и примыкающая к ней провинция Туюк не имеет никаких перспектив карстового развития именно потому, что там свято соблюдаются природой все принципы теории карстообразования. Причём, если Комирши хотя бы имеет в избытке карстовые формы поверхности, то Туюк, даже при наличии совершенно классической вертикально-перпендикулярной несовместимости двух разных пластов карбона, практически проверенной на тектоническом срезе массива Шошкалы, не карстуется совсем никак, нигде и никогда. На всей площади провинции не было обнаружено вообще никаких карстовых форм рельефа, поскольку все условия карстообразования приходятся на некарстующийся карбон. И здесь, конкретно здесь общая теория показала наглядно свою обоснованность и правоту. А поисковые экспедиции разбили себе лбы. В кровь и в дребезги. Но все же в последующие годы взяли, хоть небольшой, но реванш в другой горной стране, отдаленной от Северного Тянь-Шаня всего на девяносто километров.

Центральный Тянь-Шань, вроде бы, расположенный недалеко, всего лишь через речку Кегень, обладает серьезными преимуществами перед Северным. Он и выше, и протяженнее, и пораскидистей, и поосанистей, и пообводнённей. Конечно же, это все равно никак не повлияло бы на карст провинции Каркара, если бы не один-единственный геологический катаклизм, случившийся еще в период интенсивного горообразования района. Тогда в согласовано разлегшийся нижне-среднекарбоновый монолитный пласт внедрились две вертикальных гранитоидных дайки мощностью в пятьсот метров каждая, разделив горизонтальную карбоновую плиту на три примерно равные части и разогрев ее до температур, вызвавших значительный метаморфоз первичных известняковых пород и перекристаллизацию изначально карбоновых известняков провинции. Этот метаморфоз значительно ослабил плотность, изменил кристаллическую структуру вмещающих пород и весьма поправил их химический состав, чем обусловил возможность карстообразования в районе. Таким образом, выясняется, что только один этот процесс и обеспечил практическое развитие карста на участке под названием «Плато Толмачева» провинции Каркара. Только один. Все остальные процессы (эрозия, суффозия и пр., как было указано выше) при этом только присутствовали, лишь посильно выполняя свои задачи, поскольку их активное участие в развитии карста в условиях высокогорья, а средняя высота плато Толмачева равна 3200 метрам, практически невозможна из-за отсутствия воды. Здесь есть снег и лед девять месяцев в году, с сентября по май, а вот воды нет. И даже когда она есть в период интенсивного снеготаяния, то она стерильна и не способна к осуществлению химических процессов.

Приблизительно такая же картина, как бы это выразиться, насильственного навязывания глубинных карстовых процессов, в общем-то, геологически не присущих району, произошла и в провинции Сусинген, состоящей из двух отдельных участков угамо-машатского бассейнов в Западном Тянь-Шане. И если на первом участке — на Улучурском плато — мы имеем полость, образованную посредством встречного вертикального взаимоконтакта монолитов среднего и нижнего карбона, в результате которого получилась вертикально-лабиринтовая, очень обводненная трехкаскадная система под названием Улучурская, имеющая глубину до трехсот метров, то на Сусингене мы имеем почти такой же, как на Каркаре, теплосейсмический контакт нижне-среднекарбоновых известняков с интрузивами.

Конечно, это не совсем идентичные процессы, есть три серьезнейших нюанса, качественно отличающие эти два района друг от друга. Первый нюанс – внедренный в Сусинген интрузивный массив не дайка, а лакколит, средним диаметром в двенадцать километров, по краю которого в зоне контакта и наблюдаются карстовые нарушения в виде полостей, воронок, карровых польев. Но только в полосе контакта. Вне зоны контакта карстовых проявлений нет. Нигде и никаких. Второй нюанс – абсолютная высота провинции Сусинген колеблется в районе двух с половиной километров, что значительно, примерно на восемьсот метров, ниже высот Каркары и где уже присутствуют и активно работают прочие процессы карстообразования с участием водных растворов. Ну и третий нюанс заключается в том, что температуры, развивавшиеся при внедрении лакколита в тело карбонатных пород Сусингена, были значительно ниже, чем на Каркаре, а потому нагрев карбонового монолита не привел к метаморфозу и значительной перекристаллизации первичных карбонатных пород. Лишь к дроблению и истиранию карбонатов в зоне контакта. В результате мы видим классическую, казалось бы, картину развития карстовых процессов, с натечными образованиями внутри и с карстовыми нарушениями снаружи. Только вот весь этот карст размещен узкой полосой исключительно в районе зоны контакта. И нигде более нет даже признаков внешних карстовых нарушений, не говоря уже глубинном карсте. То есть внедрению Сусингенского лакколита прежде всего мы обязаны образованием карста данной провинции. И только потом прочим вспомогательным, незначительно повлиявшим на развитие полостей района.

Единственное место, которое, казалось бы, может похвастаться развитием карстовых процессов согласно классически расписанным параметрам, отнесено на крайний запад Казахстана и, возможно, является самым обширным на планете Земля сплошным непрерывным карстовым плато.

Площадка плато Устюрт имеет площадь около 200000 км2 (смотря как считать), и весь массив Мангышлакско-Устюртского поднятия разложен в амплитуде абсолютных высот от пятидесяти до трехсот метров (максимум-минимум). Всего лишь. Это во-первых. А во-вторых, он ровен и гол, как добротно вычищеная лысина. Настолько ровен, что ориентируются на нем по солнцу, звездам, колодцам и кладбищам, поскольку других опорных точек ориентировки нет. Пресная вода на поверхности плато появляется на два-три часа в год в виде обильных сезонных гроз, а в остальное время это очень сухая глинисто-полынковая пустыня, сформированная на тонко переслоенном платформенном чехле неогенового периода максимальным возрастом до нижнего миоцена с суммарной мощностью все пластов чехла до двухсот метров. Глубже начинаются отрицательные значения абсолютных высот, затопленные соленой водой. И это в-третьих.

То есть, мы здесь имеем дело с еще не сформировавшимися по сути своей слоями пород платформенного чехла, которые в других условиях просто обязаны быть смыты, метаморфизированы в иные, более устойчивые и плотные формации. На Устюрте всё, в общем, примерно так и происходит, но эти метаморфозы, к нашему счастью очень замедлены, и трехчасовые сезонные дождевые потоки, хоть и весьма интенсивные в период выпадения, но очень редкие в течение года, спокойно и неспешно раз в год, а может и раз в десять лет, сносят до водоупора накопившуюся в полостях хемогенную пыль, мелкодисперсным пухом разлегшуюся в результате сухой реакции воздуха перенасыщенного минеральными солями, с мягкими карбонатными породами неогена.

Это и есть парадоксальная особенность провинции Устюрт. Нет здесь постоянного присутствия водных растворов, нет и серьезных сейсмических нарушений, а есть только очень сухой соленый воздух, очень большие, до восьмидесяти градусов, перепады зимне-летних температур, есть очень молодые и мягкие горизонтально-согласовано лежащие мелкопереслоеные породы неогена, нанесенные предыдущими последовательными трансгрессиями Каспийского моря, вовсе не завершившимися, как нам утверждают, а активно и интенсивно продолжающимися, я уверен, в настоящее геологическое время.

Именно последовательные Хвалынские трансгрессии изначально и геологически совсем недавно дали старт процессам образования полостей Устюрта. Им, прежде всего, мы обязаны инициацией карстовых процессов, происходящих на гигантском, практически идеально ровном и горизонтально разложенном низколежащем плато. Потому и назван карст «Хвалынским». И нет больше такого на свете нигде. Обнаруженные полтора десятка полостей на плато до настоящего времени – капля в море. Думаю, что их на всем пространстве плато несколько сотен.

Таким образом, в каждом из случаев образования карстовых провинций Казахстана виновен какой-либо глобальный катаклизм, воздействовавший на их формирование настолько весомо, что все прочие процессы либо играли вспомогательную роль, либо отсутствовали вовсе, что делает этот карст уникальным и особым. Это, что называется, к счастью. Но по этим же причинам исключительный казахстанский карст был, есть и будет явлением редким. На территориях всех провинций, за исключением Устюрта бессмысленно рассчитывать на массовое наличие полостей и на их особые глубину, мощь и объемы. Так, три-четыре десятка полостей на весь Казахстан. Ну может, пять десятков. Может быть. Не уверен. Но все они будут уникальны. А на Устюрте бессмысленно рассчитывать на разнообразие карстовых форм. Сколько бы их ни было найдено, все будут одинаковы – горизонтально-наклонные обвальные обширные сухие полости с солеными озерами на уровне караганского горизонта.

Категория: Справочные материалы | Добавил: Bepa (07 Апреля 2023) | Автор: А. Шакалов
Просмотров: 87
«Каспеко» © 2007 - 2024