Закономірності перебігу карстових процесів

Ц

321

Основи геоморфології.

Країна, де відбулося епейрогенічне підняття, розсікається насам­перед системою поверхневих ерозійних долин, між якими здіймають­ся залишки давньої поверхні денудації.

Як тільки внаслідок процесів розчленування рівень підземних вод опуститься достатньо глибоко (необхідна передумова для розвит­ку карсту), розпочинаються процеси значного розвитку карсту, які охоплюють спочатку долини, а надалі й підвищені простори поміж ними.

Зі збільшенням і поширенням деяких карстових форм та їхніх комплексів у ширину, країна дедалі більше розсікається заглиблен­нями різних форм і розмірів, між якими зберігаються певні залиш­кові форми — залишкові гори. Оскільки у різних місцях процеси широкого розвитку карсту відбуваються з різною швидкістю залеж­но від відмінностей у рельєфі, літологічному складі вапняків, умов їхнього залягання тощо, то під час карстового процесу не спосте­рігається тих процесів загального нівелювання країни до одного рів­ня, що характерне для ерозійного циклу, хоча окремі ділянки мо­жуть при цьому перетворюватися на відносно вирівняні простори. Хоча процес зниження країни все-таки відбувається, її поверхня наближується до рівня циркуляції карстових підземних вод. Ця ос­тання обставина призводить до поступового завмирання карстового процесу, а в подальшому — до повного його припинення, якщо тільки не відбудеться нового зниження рівня циркуляції підземних вод уна­слідок нового підняття країни. Тоді знову повторюється та сама послідовність подій, яка спостерігалася у першому випадку, і в краї­ні починає розвиватися другий цикл розвитку карсту. Повторне зниження відбуватиметься доти, доки ріки, які дренують країну, не знизяться до спільного базису ерозії або доки спільний рівень кар­стових підземних вод не досягне поверхні водотривких порід, які підстеляють вапняки; в останньому випадку товщі вапняків посту­пово будуть знесені до того рівня, за якого деякі вапнякові гори мо­жуть зберегтися лише у вигляді останців. Отже, для карстового цик­лу, на відміну від нормального ерозійного, характерним є впродовж усього процесу розвитку карсту поступове нерівномірне зниження поверхні».

Зонально-кліматичні типи карсту. Розглядаючи карстовий про­цес як особливий вид денудації, слід враховувати те, що в умовах різних кліматів процес відбувається по-різному, тобто з різною інтен­сивністю. Це зумовлюється неоднаковою здатністю поверхневих і підземних вод за різної температури містити певну кількість вугле­кислого газу. Деякі дослідники дійшли висновку, що в зоні холодно­го клімату карбонатні породи розчиняються в 10 разів швидше, ніж у тропіках, за однакової кількості опадів.

Аналізуючи такі хибні висновки, І. Щукін зазначав, що вивчення морфологічного комплексу карсту тропіків переконує в тому, що роз­чинення вапняків відбувається досить енергійно, створюючи форми, не властиві карсту помірних широт, а природні поверхневі й підземні води завжди агресивні. Пояснюється це тим, що інтенсивність розчи­нення карбонатних порід залежить не тільки від температури та кількості вуглекислого газу, розчиненого у воді, а й від багатьох інших чинників, що іноді одночасно діють у протилежних напрямах. Так, з підвищенням температури зменшується вміст вуглекислого газу у воді, проте водночас зростає швидкість дифузії цього газу з повітря у воду. Залежно від кліматичних умов, роль деяких чинників може змінюватися і загальний ефект їх дії на розчинність карбонатних по­рід впливатиме на прояв морфологічних особливостей рельєфу.

Особливості розвитку карстового процесу у різних кліматичних зонах подано згідно з поглядами французького геоморфолога Р. Віпгі (1954), який основну увагу приділяв вивченню поверхневого та підзем­ного корозійного процесу у різних типах карсту.

Клімат перигляціальний з багаторічною мерзлотою. Якщо багаторічна мерзлота дуже глибока, підземна корозія майже не відбу­вається, оскільки підземні води перебувають у замерзлому, нерухомо­му стані. Поверхнева корозія є активною, особливо у породах, які зазнали морозного вивітрювання. їхнє поверхневе розтріскування полегшує розчинення, до того ж холодна вода містить багато вугле­кислого газу.

Прохолодний океанічний клімат і клімат прильодовиковий без багаторічної мерзлоти. Низка умов сприяє активному розвитку карсту на глибині та на поверхні — відсутність мерзлоти, рясні опа­ди та слабке випаровування, кисла реакція води внаслідок повільно­го розкладання рослинності, високий уміст вуглекислого газу.

М’який океанічний клімат. Він менш сприятливий для поверх­невого розчинення порід внаслідок вищої температури та близького до нейтрального значення рН. Підземні води є активними завдяки низькій температурі й тиску, проте випаровування значно зменшує їхній об’єм. За цих умов більшість вапняків стають придатними для вилуговування.

Аридний клімат. Втрата речовини з поверхні є мінімальною внаслідок розрідженого рослинного покриву (звідси слабкий фізич­ний і хімічний вплив кореневих систем) та високих температур. Майже вся корозійна денудація відбувається у підземних каналах, де води відносно прохолодні. Не тільки круті схили, а й схили помірної круто­сті є стійкими проти вилуговування. Переважання підземної корозії зумовлює швидке проникнення поверхневого стоку в глибину, звідси — сухість поверхневих шарів гірських порід і слабка активність по­верхневого вилуговування. Незначна кількість підземних вод зумов­лює дуже повільну еволюцію рельєфу в напрямі його вирівнювання. Вапняки в аридних умовах є найміцнішими породами.

Клімат теплий і вологий. Поверхневе знесення матеріалу відбу­вається досить інтенсивно, причому переважно на крутих схилах. Хоча висока температура зменшує вміст вуглекислого газу у дощовій воді, проте внаслідок розкладання рослинності виділяється вуглекислий газ in statu nascendy (тобто, як народжену, що з’явилася, а не запози­чену з іншого джерела), ступінь дисоціації якої у сто разів більший, ніж вуглекислого газу, що міститься у дощовій воді. Вона здатна розчиняти велику кількість вапняку, навіть за дуже швидкого стікан­ня води по ньому, тобто безпосередньо на поверхні та крутих схилах. Якщо до цього додати фізико-хімічний вплив живих кореневих сис­тем (виділення катіонів), то зрозумілою стає максимальна інтенсивність розчинення за такого клімату.

Отже, в усіх кліматичних зонах, крім тропічної, відмінності в ево­люції карсту виявляються переважно у домінуванні поверхневих або глибинних карстових явищ без істотних відхилень від основних форм морфологічного комплексу карсту помірних широт. Проте в тропіч­ному кліматі виникають форми та їхні угруповання, аналогів яким немає у класичному карсті. Тому вивчення типів карсту теплих та вологих тропіків і процесів, які зумовлюють цю своєрідність, є досить важливим, оскільки дає змогу зрозуміти деякі інші питання геомор­фології.

Якщо порівняти розвинений типовий карст тропіків з таким са­мим у помірних широтах, то можна дійти висновку, що вони «ніби матимуть вигляд, негативних відбитків один одного» (за виразом І. Щу- кіна, 1964). Найтиповіший карстовий ландшафт середніх широт най­частіше виявляється у вигляді відносно рівного плато, рясно вкрито­го врізаними у його поверхню замкненими, поверхнево-безстічними, а тому цілком ізольованими западинами (долінами, польями, лійками тощо).

Спільною для всього карстового ландшафту, хоча і розчленовано­го цими западинами, є порівняно плоска поверхня. У зрілому тропіч-

_н0му карсті на спільній базальній (від англ. base — основа, тобто такий, що найнижче розміщений через рівень місцевого базису дену­дації) поверхні, яка зберігає витриманий гіпсометричний рівень, здійма­ються ізольовані, зазвичай конічні чи подібні на башти округлі у пла­ні, височини — останці (рис. 104).

У карсті помірних широт замкнені западини мають тенденцію до розширення у горизонтальному напрямі внаслідок зменшення площі первинної поверхні і можуть, зливаючись між собою, утворювати за­падини значних розмірів. У тропічному карсті під час його розвитку в ширину розростаються смуги базальної поверхні між височинами завдяки скороченню площі останніх і до повного їхнього зникнення. За­звичай цей процес поширюється у пев­ному напрямі, а там, де він розпочав­ся, після його завершення виникає новий (кінцевий) елемент морфоло­гічного комплексу карсту — окраїн­на рівнина.

Висота цієї рівнини відповідає рів­ню моря у приморських районах, який створює підпір для підземних вод найближчого суходолу, або поверхні межі між вапняками та щільними во­дотривкими породами, які не зазнають вилуговування.

За морфологічними ознаками по­зитивних елементів рельєфу тропіч­ного карсту, що височать над базаль­ною поверхнею, розрізняють кілька його видів: 1) ландшафт куполоподіб­них, або склепінчатоподібних височин;

2) баштовий карст; 3) конічний карст;

котловинний карст (навіть із само­го переліку у певній послідовності видів рельєфу випливає, що розвиток

Рис. 104. Схема стадій утворення останців тропічного карсту:

а — г — послідовність карстоутворення від по­чаткової до кінцевої стадії

карсту на відповідних стадіях відображується у різних морфологіч­них комплексах форм рельєфу — від найбільших за площею до за­лишкових). Іноді у карстовому масиві, де вапняк містить домішки порід, непридатних для формування карсту, або де випадає менша кількість атмосферних опадів, поширений звичайний карст помірних широт з характерними для нього незначними замкненими западина­ми — долінами.

Перелічені види тропічного карсту перебувають між собою у па- рагенетичному зв’язку, тобто один змінює іншого у певній часовій послідовності, і ці види є лише різними стадіями формування карсто­вого рельєфу або набувають деяких відмінностей, зумовлених місце­вими особливостями, наприклад, товщина і чистота карбонатних порід, особливості їх залягання, новітні тектонічні рухи тощо.

В Україні прикладом давнього тропічного карсту є Подільські Товтри (від англ. tower — височіти, бути вищим за інших). Це відпре­паровані конічні або баштові форми карстових процесів, які відбува­лися відразу після утворення рифових вапнякових споруд сарматських морів і виведення їх з-під рівня моря. Клімат у ті часи був близьким до тропічного. Башти і конуси залишків рифових споруд, як свідки певного етапу розвитку тропічного карсту, були відпрепаровані дену­даційними процесами із товщі молодших порід, які їх приховували.