Карстовая: 10 самых впечатляющих карстовых воронок мира

Земля уходит из-под ног. Почему образуются карстовые воронки? | ПРОИСШЕСТВИЕ | ОБЩЕСТВО

В Полазне, на территории жилого дома, образовалась карстовая воронка диаметром 6 м и глубиной 9 м. Собственники участка забили тревогу – яма увеличивается в размерах. Вскоре она может унести за собой дом, деревья, а также все близлежащие строения.

Останемся без участка

В начале августа хозяева жилого дома в Полазне обратились за помощью. Они распространили информацию о карстовой воронке на территории их сада, которая за месяц увеличилась в размере и стала представлять опасность для дома и всех строений.

Как рассказала собственница дома Юлия Поденщикова, они обращались в местную администрацию, но за месяц власти не предприняли никаких мер для предотвращения разрастания воронки. Также вели переговоры с подрядчиками, но они не соглашались на работу либо администрация не подписывала их сметы.

«Воронку нужно срочно засыпать, иначе она дойдёт до дома.

Если её оставить на зиму, то к весне останемся без участка не только мы, но и наши соседи. Им, кстати, уже пришлось перенести теплицу», – пояснила собственница.

Семье Юлии позвонили из краевого Министерства природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии. Обвал обследовали специалисты горного института. На участок привезли все необходимые материалы, чтобы засыпать яму. Работы завершили 5 сентября. В ведомстве сообщили, что затраченные средства на выполнение работ возместит муниципалитет.

Есть ли гарантия, что после устранения провала ничего не обрушится вновь? Ситуации, когда в нашем регионе образуются карстовые воронки, случаются часто. Учёные естественнонаучного института ПГНИУ подчёркивают, что общая площадь карстовых районов – 45,9 тыс. кв. м, т. е. они занимают почти треть территории края (160,6 тыс. км). Многие крупные населённые пункты – Березники, Кунгур, Орда, Кишерть, Суксун, Полазна – расположены в карстовых районах.

Продумать нужно заранее

Следует пояснить, что карстовый процесс – это растворение горных пород поверхностными и подземными водами. Вся суть в том, что есть легкорастворимые (карстующиеся) горные породы – известняки, доломиты, гипсы, соли. При контакте с подземными водами происходит химический процесс, и эти породы растворяются. За счёт этого возникают пустоты, которые со временем могут превратиться в провалы.

К примеру, в ноябре 2017 г. грунт провалился в Пермском районе, недалеко от д. Мостовой, прямо на территории паромной переправы. Яма в разных местах достигала глубины от 10 до 15 м. Ещё один случай произошёл в Кунгуре, на игровой площадке детского сада № 16. Сотрудники учреждения сообщили о происшествии в службу спасения, и специалисты осмотрели углубление. Его диаметр был около 40 см, а глубина – 2 м.

По мнению экспертов, есть несколько вариантов, чтобы предотвратить карстовые воронки. Ещё до строительства нужно распланировать территорию для отвода поверхностных вод с закарстованных участков, чтобы прекратить поступление воды. Можно провести дренаж подземных вод.

Если же по результатам исследований специалисты выявили наличие карстующихся пород, то необходимо использовать свайный фундамент, опоры которого будут упираться на незакарстованные породы.

Когда воронка уже образовалась, можно поставить противофильтрационные завесы (преграды для поступления воды. – Ред.) и заполнить трещины в горных породах битумом, цементом или глиной.

Откуда появляются провалы?

Аспирант геологического факультета ПГНИУ и гендиректор фирмы, занимающейся инженерными изысканиями при строительстве, Илья Лямин: 

«Нужно понимать, что карст – это природный процесс, предпосылки которого заложены самой природой. Развиться карст может и без воздействия человека. Хотя и сам человек может активировать, ускорить этот процесс хозяйственной деятельностью. Например, собственники участков решили построить что-то и сняли верхнюю часть грунта, тем самым открыли доступ воды к карстующимся породам. Точного ответа, почему образуются провалы, – нет. Нужно рассматривать конкретные случаи. Обычно, специалисты берут пробы грунта на анализ, который определяет, что стало причиной провала и каким способом его необходимо устранить».

 

Смотрите также:

Карстовые зоны — Kohila Vallavalitsus

Карстовые явления широко распространены на территории волости Кохила и встречаются не только на заболоченных территориях. Ландшафт изобилует выдающимися карстовыми формами. Здесь встречаются альвары с карстовыми образованиями, карстовые поля, карстовые воронки, карстовые источники, карстовые пещеры и другие формы.
Под охрану взяты четыре карстовых зоны.

Карстовая зона Аанду

площадью 15,9 га

находится в деревне Аанду. Карстовая зона имеет карстовую долину длиной 800 м (оценена также и длина 1,5 км) и глубиной 2 м, которая простирается с севера на юг. Вода ручья Теэманти поглощается в трёх карстовых воронках, крупнейшая из которых имеет глубину 2 м и ширину 17 м. Во время половодья вода через карстовую долину достигает ущелья Урге шириной 20 м и глубиной 2 м с поглощающей способностью 14 л/с.

Карстовая зона Хагери

площадью 2,1 га

находится в посёлке Хагери и очень хорошо прослеживается. Карстовая котловина Хагери является крупнейшей карстовой формой в Рапласком уезде. 
Глубина карстовой котловины составляет 2,5 м. На её ровном дне имеется несколько мест поглощения воды. Крупнейшая карстовая воронка имеет ширину 30 м и поглощает более 60 л/с, а поглощающая способность всей карстовой зоны составляет 200 л/с. Карстовая зона питается водой, поступающей через магистральную канаву, берущую своё начало из верхового болота Рабивере. Во время половодья здесь образуется временное карстовое озеро, площадь водного зеркала которого может превышать 2 га, а летом эта территория даже пересыхает. Берущая своё начало в котловине подземная река, протекающая приблизительно в северном направлении, имеет длину 1,5 км и выходит на поверхность в виде родников. Во время половодья на месте подземного русла вода течёт вдоль узкой ложбины, которая начинается расположенной на её дне цепью карстовых воронок длиной 0,5 км.

Ущелье Нымме

(карстовая воронка Нымме)

находится в деревне Мяливере, в 1300 метрах к юго-западу от железнодорожной станции Лоху. Поглощающая способность карстовой воронки довольно скромна: по оценке геологов – до 20 л/с. Во время половодья на этой территории может образовываться небольшой временный водоём. Поглощённая вода движется вдоль плитняковых слоёв в восточном направлении и выходит родниками на дне реки Кейла около деревни Мяливере.

Ущелье Урге

площадью 1,8 га

находится в деревне Кадака. Здесь поглощается ручей, берущий своё начало из озера Кынну, который течёт преимущественно в северном направлении, но после хутора Теэрику поворачивает на восток. В частично заросшей кустарником надрезной долине вода поглощается на территории длиной более 100 метров, которая заканчивается двумя частично соединёнными воронками диаметром 15-25 м и глубиной более 2 м. Суммарная поглощающая способность карстовой долины оценивается высоко – более 200 л/с. Во время половодья здесь случается наводнение.
 

красота мира в каждом кадре

Сяочжай Тянкен, она же «Небесная яма», самая глубокая карстовая воронка в мире — 660 метров в глубину и 530 в ширину. Одно из самых популярных мест для туризма в Китае. Его советуют посещать в сезоны сильных дождей, поскольку тогда с краёв воронки внутрь стекают красивые водопады.

Фото: commons.wikimedia.org

Сима Гумбольдт — воронка в Венесуэле глубиной примерно в 320 метров с практически вертикальными стенами. Названа в честь немецкого учёного и путешественника Александра фон Гумбольдта. Лес обильно растёт не только вокруг воронки, но и внутри неё.

Фото: natural wonders/Youtube.com

Дарваза, которую также называют «Врата Ада», — воронка диаметром в 70 метров и глубиной в 30, расположенная в Туркменистане. Советские геологи подожгли яму с природным газом ещё в 1971 году, рассчитывая, что она выгорит за пару дней. Пламя не утихло до сих пор.

Фото: commons.wikimedia.org

Бимма в Омане — относительно небольшая воронка, около 30 метров в глубину, но её дно наполнено кристально чистой водой. Разумеется, она тут же превратилась в магнит для туристов.

Фото: AdRikTa/Flickr.com

Красное озеро — карстовое озеро, заполнившее глубокую 530-метровую воронку на юге Хорватии. Образовалось вследствие обрушения свода крупной подземной пещеры. Есть теория, что данное озеро связано подземными потоками со всеми другими озёрами и реками своей области.

Фото: Yacht Rent/Flickr.com

«Территория Царицыно, вдоль Ноксы – большие карстовые пласты, все время происходят обвалы»

Анна Будникова окончила в 2016-м КГАСУ. Она получает премии в США, работает с экс-архитектором Барселоны и останавливает разрушение кирпича

В конце июня архитектор из Казани Анна Будникова получила в Нью-Йорке премию за лучший научный проект, а уже в начале июля презентовала свою разработку Рустаму Минниханову, который поинтересовался, сможет ли ее исследование найти применение в реставрации. В интервью «БИЗНЕС Online» выпускница КГАСУ рассказала о том, как споры грибов могут решить проблему карстовых провалов, и объяснила, почему в качестве пробной территории выбрала карстовые овраги вдоль Ноксы, а не у Казанского кремля.

Анна Будникова

«КАЗАНЬ СТОИТ НА КАРСТОВЫХ ПЛАСТАХ, КОТОРЫЕ РАЗМЫВАЕТ ДВИЖЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД»

— Анна, давайте с самого начала. Вы ведь оканчивали КГАСУ? Как получилось, что оказались в ВШЭ?

— Да, в 2016 году я окончила КГАСУ как архитектор-специалист. После этого сразу переехала в Москву и год работала здесь в проектной организации. Получилось так, что меня не очень устраивало то, что я увидела на практике, и мне захотелось параллельно продолжить исследование, которым занималась в КГАСУ. Оно было связано с мониторингом водных ресурсов в архитектуре — такого рода инновационное ее направление. Практически весь год я параллельно с рутинной работой писала научные статьи, размышляла, в итоге мне посоветовали пойти на магистерскую программу ВШЭ «Шухов Лаб». Там я увидела прототипы того, о чем писала, и сразу решила поступать. Параллельно с этим узнала, что объявлен конкурс на получение гранта президента Татарстана на обучение данной программе — его инициатором была помощник главы РТ Наталия Фишман-Бекмамбетова. Тут переплелось желание вести свое исследование и сделать что-то для Казани. Как результат получила грант и развивала свою научную тему, актуальную, в частности, для Татарстана, только в Москве и с зарубежными экспертами. 

— Поступать оказалось сложно?

— Самым сложным, точнее волнительным, для меня стал английский — нужно было сдать тестовый экзамен при поступлении, пройти собеседование. На него приехала лично с портфолио, что всегда поощряется (нежели «Скайп»). Остальное в целом также состоялось без проблем — было готово исследование, которое подходило к программе, мотивационное письмо. На грант президента РТ подали больше 150 заявок — очень серьезный конкурс на пять мест. Для этого нужно было указать важность планируемого финального проекта для Татарстана (мой «гидрологический кластер» являлся как раз для Казани), еще раз пройти интервью, поучаствовать в воркшопе и презентовать свою работу.  

— И у вас преподавал Висенте Гуаярт — бывший архитектор Барселоны? 

— Как директор нашей лаборатории он был академическим руководителем, то есть координировал основной курс city project — выдавал своего рода техзадания на курс. 

— Сами вы ездили в Барселону, пока учились?

— Два раза. В конце первого курса у нас была стажировка, связанная с проектом семестра — устойчивым жилым блоком, где мы изучали городские слои (мой, собственно, вода — гидрология и архитектура). Потом Висенте позвал меня работать с ним — делать конкурсный проект прибрежного района в Шеньчжене, опять-таки посвященный моей теме — гидрологии. Сначала я работала с архитектором удаленно, а потом приехала в Барселону, в офис.

— Получается, ваша работа так или иначе крутилась вокруг гидрогеологии?

— Да. В Казани я делала проект «гидрологический кластер» — мне было интересно, как архитектура взаимодействует с водой. Он получил много международных премий, первую в Нью-Йорке, в общем, и актуальность подтверждалась, и мой интерес не угасал. В «Шухов Лаб» тоже приехала с этой темой. Финальный проект у меня чуть-чуть отклонился — я пришла к самовосстанавливающимся материалам, но вода здесь тоже играет непосредственную роль, скорее как активатор.

— Давайте поговорим о вашем исследовании. Оно называется «Микокарст: новая генерация самовосстанавливающихся материалов городской среды на основе спор грибов» и посвящено проблеме карстовых провалов. Почему вы выбрали эту тему? 

— Если по-простому, то я как архитектор интересуюсь оболочкой. Помимо формы, занимаюсь архитектурными материалами и аспектом их взаимодействия с природой (архитектура = технология). Я, например, проектировала экспериментальный фасад, который вырабатывает воду из воздуха. А последний проект у меня был посвящен системе материалов, которые выживают в экстремальных условиях нашего климата. Для России эта проблема в последнее время тоже актуальна: климатические изменения, антропогенная нагрузка — все влияет. Затем я увидела, что наша Казань стоит на карстовых пластах, которые размывает движение подземных вод. То есть опять-таки задействована вода. И я решила рассмотреть эту тему.

«СПОРЫ МОГУТ РАЗРАСТАТЬСЯ, РАСШИРЯТЬСЯ С ВОДОЙ, В РЕЗУЛЬТАТЕ ЗАДЕЛЫВАЯ ТРЕЩИНЫ»

— Давайте восстановим последовательность — что вы делали?

— Я взяла карст, который на самом деле очень близок по составу к архитектурным материалам — бетону, кирпичу. Они также разрушаются под воздействием тех или иных факторов, а я рассмотрела, как могут самовосстанавливаться, то есть как может материал, который теряют, возобновляться снова без нашего участия. Я основывалась на исследовании Бингемтонского университета, который использует споры грибов для восстановления бетона. И еще этим занимается Делфтский университет в Голландии, но он рассматривает споры бактерий. Я же в качестве вспомогательного материала использовала споры грибов. Оказалось, что они способны со временем вырабатывать известняк, который является неотъемлемым компонентом стен, в том числе карстовых воронок. Споры могут разрастаться, расширяться с водой, параллельно осаждая кальцит и минерализуя компоненты материала. В результате заделываются трещины. В этом основная идея.

Применять подобное можно в разных направлениях. Я рассмотрела в карсте, карстовых воронках — например, укрепление стенок, использование этих воронок, а также в стене архитектурного сооружения, когда возникает какая-то трещина. При нанесении спор они могут расширяться и вырабатывать «потерянный» материал.

— На какой территории вы тестировали свой метод?

— Вдоль реки Ноксы есть ЖК «Царицынский бугор», где начинается лесная зона и где я нашла карстовый овраг. Этот участок мне подсказали в КФУ — эксперт заявил, что вся территория Царицыно, вдоль Ноксы — большие карстовые пласты и там постоянно происходят обвалы. Я специально рассмотрела участок не в центре города, чтобы не вызвать каких-то осуждений в этом плане. Исследовать территорию вдоль Кремля, к примеру, слишком смело. Я съездила, взяла пробы материалов, сфотографировала, измерила параметры, климат и далее уже тестировала непосредственно с конкретным веществом.

— Необходимы какие-то специальные условия, чтобы споры начали работать так, как нужно? Дополнительная влажность, например?

— Необязательно. Карстовая воронка сама по себе внутри земли, и уже существующая там влажность позволяет спорам работать. Единственное условие — когда мы их наносим, нужно, чтобы температура была ниже 20 градусов тепла. Именно три недели выдержать, а потом уже эти споры и в жаре, и в холоде могут восстанавливаться и работать вне зависимости от нашего участия. Как в лесу грибы растут, условно. То есть мы должны именно при нанесении соблюдать эти условия.

— Насколько споры — распространенный материал? Можно их использовать в глобальных масштабах — к примеру, для укрепления карстовых воронок по всей Казани?

— Как ни странно, я про подобное не слышала. Это споры гриба триходерма (как раз американские ученые его и использовали). В хозяйстве, к примеру, он применяется как удобрение. Я легко нашла гриб в «Ашане» — он стоит буквально копейки и может использоваться в коммерческих масштабах. Ученые тоже это отмечают. Бактерии же, которые представляют собой альтернативное решение, конечно, очень дорогостоящие. Та же самая порция стоит 60 тысяч. То есть вообще неприменимо, на мой взгляд, как в больших масштабах, так и для единичных тестов.

— На самих архитектурных материалах вы тестировали?

— Я пробовала на кирпиче — это самый первый эксперимент. Что я обнаружила? Главное — чтобы химический состав был нужный. И карст, и кирпич могут приблизиться к одному составу за счет плюс-минус добавления кальция. Споры тоже могут расширяться, единственное — в кирпиче они не растут именно в грибы, то есть, расширяясь, образуют известняк. Дальше встает вопрос питательных добавок для дальнейшего роста — для воспроизводства системы или образования нового ландшафта города. А так, в принципе, да, все нужное грибы вырабатывают, то есть система работает.

— То есть, помимо них, в кирпич нужно добавить что-то еще?

— В него в идеале надо дополнить доломитовую муку — это аналог золы, целлюлоза для роста гриба, одновременно работает и как источник кальция. Я немного не поняла из опыта ученых — у них как раз возникла такая проблема, что в бетоне в трещинах споры могут погибнуть. Исследователи не описывают, как с этим бороться. Но я нашла способ с доломитовой мукой. Может быть, существуют еще какие-то технологии.

«ТАКИЕ ВОРОНКИ ЧАСТО ОБРАЗУЮТСЯ НА ДОРОГАХ, АСФАЛЬТЕ, И ИХ ПРОСТО ЗАЛИВАЮТ БЕТОНОМ»

— Получали ли вы после своего исследования какие-то предложения? В Казани ваш способ найдет применение?

— Пока я только-только сделала этот проект, буквально несколько недель назад состоялась защита. В начале июля в рамках московского урбанистического форума у нас была встреча с президентом РТ Рустамом Миннихановым, мы презентовали ему и заместителю мэра Москвы Марату Хуснуллину свои проекты. Глава РТ очень внимательно слушал, по каждому исследованию задал вопросы. Там был проект по приложению в парке, еще фасадные модули, их рекомендовали использовать для хрущевок — в каких-то новых вариантах реновации. У меня Рустам Нургалиевич спросил, можно ли использовать данный способ в реставрации. Поскольку это инновационный материал, он эффективен и при разрушении стен. Потому ответ был положительным, однако это немного другое направление работы материала — нужно тестировать снова. В целом президенту работы понравились, и он нашел актуальным их применение в Татарстане, а Хуснуллин заинтересовался их внедрением в Москве. Отметили, что это разнообразные по технологии, но по-своему полезные для города проекты.

— У нас в Казани много территорий, где вашу технологию можно было бы применить?

— Да, ее можно использовать на любой местности, в зависимости от необходимости, потому что химический состав не меняется. Аналогично можно использовать у Кремля. Единственное — отличается морфология данной системы. Это может быть и открытая воронка укрепленная (водный резервуар), и туристический объект, а можно материал использовать как заливку вместо бетона, например, чтобы система укрепляла стенки, то есть несколько вариантов применения в зависимости от территории.

— О каком участке у Кремля идет речь?

— Судя по фотографиям, сейчас этой воронки уже нет, залили бетоном. Она появилась на площади перед национальной библиотекой, прямо перед воротами Кремля. Такие воронки часто образуются на дорогах, асфальте, и их просто заливают бетоном. Понятно, что все это разрушается и не решает проблему. 

— Бетон, по идее, искусственное внедрение. А то, что разработали вы, получается, более естественное?

— Да, засыпка идет из того же карстового материала (внимание на карбонатный состав), плюс споры. И нужно обращать внимание на климат при засыпке. В идеале образуется такой именно природный паттерн — он интегрируется с существующим покрытием, а не конфликтует с ним. То есть эти споры способны сами управлять материалами, его трещинами, проникают внутрь и могут быть видимыми, невидимыми, что уже зависит от условий среды. Но главное — природный паттерн действительно укрепляется, становится адаптивным. Бетон и проседает, и может крошиться, а этот материал устойчив. Аналогов я просто не видела, поэтому решила обратиться к данной технологии, чтобы привлечь внимание и к феномену, потому что он действительно уникальный. 

— По всей Казани получится вашу технологию применить?

— Я тестировала небольшой участок, прототип. На нем все работает. Но, конечно, я думаю, что, если взять воронку в 300 метров, вряд ли этого будет достаточно. Все-таки либо она должна быть до 10 метров в диаметре, либо нужно добавлять что-то еще. При больших масштабах все это нужно проверять, тестировать.

— Планируете дальше разрабатывать данную тему? 

— Да, я буду работать и в этом направлении, и, возможно, параллельно тему гидрологии продолжать. Планирую поступать в докторантуру, и там уже будет поддержка более значительная от других лабораторий и т. п. Коллаборации начну развивать — и в этом направлении, и в плюс-минус других. Но это касается больше науки, а я все же архитектор, так что про реализацию тоже важно не забывать. Моя приоритетная цель — объединить науку и практику.

— Докторантура тоже в «Вышке»?

— Скорее зарубежную хочу делать — именно там есть возможность писать сразу PhD doctorate. И стану искать удаленную учебу — совмещать научное хобби и работу архитектором. В любом случае это будет в течение года. Пока я говорила только с Делфтским университетом — он меня готов взять на удаленный режим. Посмотрим. 

— Здорово. А какие темы были у ваших коллег, которые тоже подавались на конкурс?

— Трое из Казани участвовали в BDC (Biodesign Challenge 2019 — прим. ред.). У одного из них была анемокинетика — это выработка энергии из движения деревьев, у другой — связанная с повышением биоразнообразия города за счет фасадов. Еще одна сокурсница (не участвовала в биодизайне) сотрудничала с парками и разработала приложение для общения с деревьями.

DISCOVERY — Что такое карстовые воронки

Иногда провалиться сквозь землю можно не метафорически, а в буквальном смысле слова. Недавно в Китае тротуар разошелся по швам прямо под ногами девушки, и она рухнула на несколько метров вниз. Девушка отделалась переломом ребер, а причины инцидента пока расследуются коммунальными службами. Иногда дыры в поверхности образуются в более подходящих — и менее опасных — местах, например, посреди океана. Фабьен Кусто, внук знаменитого морского исследователя, отправляется изучать тайны одной такой впадины в проекте «Голубая дыра: погружение в бездну», который выпустил Discovery Channel, а мы рассказываем о самых необычных подводных воронках.

Как возникают эти воронки

Вертикальные провал, яма, пещера или естественный колодец, заполненные водой и расположенные ниже уровня моря, официально называются голубыми дырами. Они относятся к карстовым воронкам — углублениям в почве, которые возникают либо за счет выноса выщелоченной и растворенной породы через подземные каналы, либо путём обвала свода земной полости, либо из-за вымывания и проседания покровных отложений. Проще говоря, со временем в почве образуется дыра, которая долгое время может оставаться обычной ямой на суше. Но после глобальных катаклизмов и наступления или окончания очередного ледникового периода, уровень воды в Мировом океане поднимается, и эту воронку неизбежно затопляет — так посреди водоема появляется дыра, заметно отличающаяся по цвету. Обычно они контрастно-голубые по сравнению с более светлым спектром остального водного массива, однако бывают и исключения типа черной дыры Андроса. Кроме того, изредка голубые дыры образуются не в море или океане, а на суше.

Дыра дракона

Самая глубокая голубая дыра в мире называется Дыра дракона (Лундун) и располагается в 230 км к югу от китайского острова Хайнань, неподалеку от необитаемых Парасельских островов Южно-Китайского моря. Воронка была открыта несколько лет назад, и исследовательская работа сейчас не то что не закончена — она в самом разгаре. Глубина Дыры дракона превышает 300 метров, но обитаема она только на «первых этажах»: на самом верху было обнаружено около 20 биологических видов, а вот ниже ста метров, где начинается бескислородная среда, жизни не наблюдается — ученые установили это с помощью подводного робота и датчиков глубины. Местные жители уже выдвинули гипотезу, что именно о Лундуне идет речь в классическом романе «Путешествие на Запад» (XVI век), в котором царь обезьян Сунь Укун получил волшебную дубинку из подводного царства дракона.

Большая голубая дыра

Название «Большая голубая дыра» намекает на то, что эта воронка по размерам превосходит остальные, однако это не совсем так. Большая голубая дыра вполне стандартных размеров для таких карстовых воронок, однако открыта она была в 1972 году, когда еще не были обнаружены другие подводные пещеры — исследователям просто не с чем было сравнивать габариты. Одним из первых начал изучать эту воронку сам Жак-Ив Кусто: в 1972 году он отправился на своем корабле «Калипсо» к Лайтхаус-Рифу, который входит в состав Белизского барьерного рифа в Центральной Америке. Там экспедиция спустилась под воду и исследовала воронку на одноместных субмаринах. Кусто установил, что Большая голубая дыра –замкнутая конусообразная впадина, достигающая в глубину 124 метров, а диаметр ее на поверхности океана превышает 300 метров.

Экспедиция также обнаружила на глубине массивные сталактиты, которые позволили вычислить возраст воронки: результаты анализов показали, что Большая голубая дыра образовалась из известняковых пещер в несколько этапов на протяжении четвертичного оледенения (формирование началось 153 000 лет назад, а завершилось примерно 15 000 лет назад). Жак-Ив Кусто включил Большую голубую дыру в список 10 лучших мест в мире для ныряния: там встречаются акулы-няньки, рифовые акулы, включая карибскую рифовую, гигантские груперы и другие удивительные животные. Однако дайверам стоит быть предельно осторожными, поскольку во время приливов на месте воронки образуются мощные водовороты, куда затягивает лодки, доски для сёрфинга и даже людей. Продолжить дело Жака-Ива Кусто взялся внук легендарного морского биолога: Фабьен Кусто вместе с известным филантропом и бизнесменом Ричардом Брэнсоном опустится на дно впадины в специальном пилотируемом аппарате. Их экспедицию покажет Discovery Channel в проекте «Голубая дыра: погружение в бездну» — благодаря использованию дополнительной субмарины, оборудованной еще одним источником света, зрители увидят то, что обычно скрывает толща воды, и проникнут на самую тёмную глубину подводной пещеры.

Голубая дыра в Дахабе

Голубую дыру в Красном море неподалёку от Дахаба в Египте называют одним из самых популярных — и опасных — мест для дайвинга. Глубина практически идеально круглой воронки составляет сто тридцать метров, при этом на глубине 52-55 метров она соединяется с морем 26-метровым тоннелем в стене кораллового рифа, который зовут Аркой. Дайверов привлекают не только невероятно красивые коралловые рифы и пестрые экзотические создания, но и сама возможность зайти в море с одной стороны, а вынырнуть совершенно в другом месте, пройдя своеобразный подводный квест через тоннель. Проблема в том, что выныривают не все: обманчивая простота прохождения этой голубой дыры унесла жизни десятков дайверов — в память о них на берегу даже установлен мемориал.

Черная дыра Андроса

Парадоксально, но голубые дыры бывают черными — вернее, темно-фиолетовыми, как дыра Андроса у побережья Багамских островов. В отличие от голубых дыр, которые соединяются с водоемом и имеют регулярный приток кислородосодержащей воды, их черные «сородичи» сравнимы, скорее, с изолированными колоннами в море или океане. У них нет боковых проходов, тоннелей или других способов сообщения с глобальным водным массивом, поэтому они заполнены застойной водой. Черная дыра у острова Южный Андрос — один из наиболее наглядных и исследованных примеров такого рельефа. Впервые в нее погрузилась ученый и водолаз Штеффи Швабе, которая на глубине 18-19 метров решила, что достигла дна — который на поверку оказался темно-фиолетовым творожистым слоем чего-то странного. Выяснилось, что это вовсе не дно, а своеобразный разделитель, метровый барьер, который сформировали бактерии. Этот желеобразный микробный слой еще и ядовитый, а уровень токсичного сероводорода в этой среде крайне высок. Граница между двумя этими этапами отмечена резким взлетом температуры (с 29 до 36 градусов) и поднятием уровня солености почти 3 три раза. Более того, оказалось, что за этим токсичным кордоном вновь начинается обычная светлая прозрачная вода — ровно до того момента, пока воронка вновь не упирается в фиолетовый слой (который поглощает свет). Поэтому черную дыру Андроса можно сравнить со слоеным пирогом, который очень полезно разрезать с точки зрения науки: учитывая, что эти бактерии легко поддерживают воду в том состоянии, в каком она была 3,5 млрд лет назад, ученые видят в этой подводной пещере шанс заглянуть в прошлое Земли и проследить изменения в климате и геологии.

Голубая дыра Уотлинг

Голубые дыры могут отличаться не только по цвету, но и выкидывать другие фокусы — например, образовываться не в море, а на суше. На багамском острове Сан-Сальвадор разверзлась одна из самых малоизученных голубых дыр — карстовая пещера Уотлинг. Она расположилась внутри зеленого массива деревьев, и, если смотреть на нее сверху, создается ощущение, что кто-то просто уронил в лес огромный бассейн. При этом ее нельзя назвать ни прудом, ни озером, поскольку вода в Уотлинге не пресная, а соленая. Это свидетельствует о том, что где-то на глубине она соединяется с океаном тоннелем или проходом.

Карстовая и карстово-суффозионная опасность

Карстовая и карстово-суффозионная опасность – это разновидность природной экзогенной геологической опасности, обусловленная карстом и связанным с ним процессом суффозии. Карстовая и карстово-суффозионная опасность характерны для районов распространения растворимых горных пород, залегающих с поверхности или на глубине.

Основные формы её проявления — оседания и провалы земной поверхности, приводящие к деформациям сооружений вплоть до их разрушения; потери воды из водохранилищ через закарстованные породы бортов и основания; прорывы карстовых вод в горные выработки и тоннели; загрязнение подземных вод через карстовые полости; изменение гидравлического режима на закарстованных территориях.

Карстовая опасность обусловлена особенностями строения и состояния закарстованных растворимых пород. Карстово-суффозионная опасность зависит от геологического строения толщи дисперсных пород, перекрывающей закарстованный массив. Для того чтобы началась суффозия наличие крупных полостей необязательно. Вынос тонких песчаных частиц может происходить в небольшие трещины и полости. Там, где карстово-суффозионная опасность наибольшая, карстовая опасность может быть невысокой.

Карстовая опасность характеризуется степенью закарстованности массива горных пород и скоростью карстового процесса. Степень закарстованности массива пород выражается коэффициентом трещинно-карстовой пустотности — отношением объема (площади) трещин, полостей и каверн к общему объему (площади) выделенного участка или образца. В районах покрытого карста оцениваются плотности воронок и степень (коэффициент) пораженности территории.

При оценке карстово-суффозионной опасности характеризуют степень суффозионной неустойчивости песков на основании изучения их гранулометрического состава и определяют мощность глинистого слоя, залегающего над закарстованными породами и препятствующего суффозионному выносу песков в карстовые полости, а также величину гидродинамического давления на этот слой и возможность его разрушения. Активизация карстовой и карстово-суффозионной опасности связана с техногенным изменением гидрохимической и гидродинамической обстановки.

Карстово-суффозионная опасность является источником чрезвычайных ситуаций природного характера, вызываемые ею оседания и провалы земной поверхности ведут к разрушению зданий и сооружений, гибели людей.

Источник: Кутепов В.М., Кожевникова В.Н. Устойчивость закарстованных территорий. – М., 1989; Экзогенные геологические опасности: Тематический том / Под редакцией В. М. Кутепова, А.И. Шеко. – М., 2002.

Карст :: Татарская энциклопедия TATARICA

Карстовые явления, процесс растворения поверхностными и подземными водами горных пород: карбонатных (известняки, доломиты), сульфатных (гипс, ангидрит), хлоридных (каменная соль). В результате, образуются поверхностные (воронки, карры, котловины) и глубинные (ходы, полости, пещеры) формы рельефа. Термин связан с названием известнякового плато на полуострове Истрия в северной части Адриатического моря, где карстовые процессы развивались интенсивно и были впервые детально изучены.

На территории Татарстана карст получил значительное, хотя и неповсеместное развитие. Распространение карста определяется прежде всего геологическими условиями: залеганием близ земной поверхности в зоне активного водообмена сульфатно-карбонатных пород нижнего отдела и казанского яруса верхнего отдела пермской системы. Эти породы лежат у поверхности в антиклинальных поднятиях пластов. В тектонических прогибах они находятся ниже зоны активного водообмена, где их растворение в сильноминерализованных глубинных подземных водах незначительно. Закономерна связь областей развития карста с крупными антиклинальными поднятиями пластов горных пород, характерная для территории Среднего Поволжья, в том числе Татарстана.

В пределах республики выделяют три зоны распространения карста: западная, юго-восточная и северо-восточная.

Западная зона охватывает долину реки Волга и прилегающие части севернее широты города Тетюши. Карстовые формы представлены преимущественно провальными воронками глубиной до 20 м и диаметром до 150 м, различными по форме: конусовидными, чашевидными, блюдцеобразными. В Предволжье их особенно много (до 110–120 воронок на 1 км²) вблизи села Сюкеево и поселка Камское Устье. Здесь же в гипсовой толще казанского яруса образовались крупные карстовые пещеры: Сюкеевская и Юрьевская (смотреть Камско-Устьинская спелеологическая система). В Приказанском районе на песчаных террасах по левобережью Волги находятся карстовые озера: Раифское, Ильинское, Осиновское, Глубокое, Ковалевское, Архиерейское и другие. Карст осложняет также дно озер Кабан. Происхождение карстовых форм на песчаных террасах связано с вмыванием песков в карстовые полости в подстилающих пески пермских породах. В долинах нижнего течения реки Казанка и ее правого притока – реки Солонка карст связан с выходами напорных сульфатно-карбонатных вод из нижнепермской толщи («пучины» Голубых озер на правобережье Казанки).

Юго-восточная карстовая зона расположена в пределах Южного купола Татарского тектонического свода, к которому приурочено Бугульминское плато. Здесь карст развивается в карбонатно-сульфатных породах нижней перми и нижнеказанского подъяруса. Карстовые воронки встречаются в долинах рек Шешма, Зай, Ик, а также в верхнем течении реки Мензеля. На левом склоне долины реки Степной Зай в 1939 году образовался Акташский провал (глубина 52 м).

Северо-восточная карстовая зона охватывает право- и левобережье реки Кама выше устья реки Вятка, где карстовые воронки отмечены в низовье реки Иж, в долине реки Салауш и некоторых других местах.

В неогеновый период в связи с глубоким долинным расчленением карст развивался более интенсивно, так как в зону активного водообмена входили более мощные толщи пород нижней перми и казанского яруса. Об этом свидетельствуют многочисленные карстовые формы, погребенные под неогеновыми отложениями.

Карстовые явления создают серьезные затруднения для сельского хозяйства, при строительстве инженерных сооружений и так далее.

 

Karst — обзор | Темы ScienceDirect

Введение

Карст — это термин, применяемый к местности с характерными формами рельефа и подземными дренажными системами, которые образуются благодаря большей растворимости в воде определенных типов горных пород, особенно известняка. Карстовые ландшафты созданы в основном с помощью раствора, другие типы горных пород — в основном за счет механической эрозии. Слово «карст» происходит от доиндоевропейских языков от кар , что означает «скала». В Словении слово «kras» (или «krs»), впоследствии германизированное как «карст», происходит от названия бесплодной каменистой известняковой области недалеко от Триеста, которая до сих пор считается типовой зоной известнякового карста. Гипс и каменная соль могут образовывать карст с обширными гипсовыми карстами, известными из России и Украины, но их большая растворимость делает такие формы рельефа более динамичными, а для каменной соли эфемерными во всех климатических зонах, кроме самых засушливых. Карстовые элементы могут также развиваться, хотя и редко, на очень слаборастворимых породах, таких как базальт, гранит или кварцит.

Растворимость горных пород и вода являются основными факторами в развитии карста. Засушливый климат, жаркий или холодный, поддерживает небольшой карст. Физические свойства породы также важны.Высокопористые породы редко имеют четко выраженные карстовые элементы, которым вместо этого способствует низкая пористость и хорошая вторичная проницаемость в виде трещин, которые направляют дренаж в определенные каналы через карстовые породы. Удаление породы в растворе способствует развитию дренажа через породу, а не только через ее поверхность, как это происходит в основном с горными породами, удаленными путем механической эрозии. Следовательно, в карстовых ландшафтах обычно отсутствует хорошо развитый поверхностный дренаж, но есть подземные дренажные каналы или пещеры.Следовательно, значительная часть карстовых ландшафтов обычно находится под поверхностью, иногда доходя до глубины сотен или даже тысяч метров. Тесно связанные с растворением карста аспекты осадконакопления. К последним относятся обломочные отложения в пещерах и, в частности, минералы, отложенные в результате осадков из карстовых вод как над, так и под землей.

Предложено много структурных подразделений карста. Реликтовый карст используется для обозначения форм рельефа, унаследованных от более ранних климатических или дренажных режимов, но все еще подверженных изменениям в текущих условиях.Палеокарст относится к карстовым образованиям, погребенным более молодыми породами и в значительной степени изолированным от нынешних модификаций карста; Этот изолированный карст, обнаруженный в результате более поздней денудации, называется эксгумированным карстом. Биокарст включает мелкомасштабную лепку известняка животными и растениями, хотя различие между растворением (истинный биокарст) и механической выемкой (биоэрозия) проводится редко. Псевдокарст, как следует из его названия, «ложный карст». Такие элементы внешне напоминают карст, но образуются совершенно другими процессами, такими как лавовые трубы, грунтовые трубопроводы и термокарст, или криокарст, образованный локальным таянием вечной мерзлоты.

Часто карстовая геоморфология рассматривается как специальная дисциплина, имеющая ограниченное общее применение в геологии или геоморфологии. Однако около 12% свободной ото льда поверхности Земли состоит из известняка, а на 7–10% образуется карстовый ландшафт в той или иной форме. Более того, до 25% населения мира могут в некоторой степени зависеть от источников карстовой воды. Следовательно, изучение карста имеет решающее значение для понимания ландшафта и развития дренажа на значительной площади поверхности Земли.

EarthWord – Karst

EarthWords — это продолжающаяся серия, в которой мы проливаем свет на сложный, часто труднопроизносимый язык науки. Думайте о нас как о ваших терминологических гидах, и встречайте нас здесь каждую неделю, чтобы узнать новое слово!

Вода, действующая в карстовой среде, создает подобные пещерные образования. Предоставлено: Алекс Демас, Геологическая служба США. Общественное достояние

The EarthWord: Карст

Определение:

• Несмотря на то, что это звучит как удар Бэтмена, карст на самом деле относится к типу ландшафта, где лежащие под ним скальные образования частично размыты водой.Обычно эти участки состоят из известняка или мрамора.

• Самый известный аспект карстовых ландшафтов — пещеры, которые преимущественно образуются, когда грунтовые воды растворяют известняк и размывают открытые пространства в скале.

Этимология:

Использование / значение в сообществе наук о Земле:

• Карстовые ландшафты составляют большую часть Соединенных Штатов и из-за их способности удерживать воду часто являются домом для значительных источников грунтовых вод.

• Карстовые ландшафты, как уже упоминалось, также являются домом для подавляющего большинства пещер мира, которые сами по себе представляют собой уникальные экосистемы с важными видами.

• Наконец, поскольку они подвержены эрозии под поверхностью, карстовые ландшафты также подвержены риску образования воронок, которые могут варьироваться от маленьких до достаточно больших, чтобы проглотить целые здания.

USGS Использование:

• Геологическая служба США изучает аспект карста, связанный с подземными водами, в своем Управлении подземных вод, отслеживая качество, количество и движение подземных вод.

• Что касается пещер, то Геологическая служба США изучает летучих мышей, водных насекомых и другие экосистемные аспекты экологии пещер.

• И, наконец, что не менее важно, Геологическая служба США изучает опасности провалов воронок, включая их причины и уязвимые районы.

Next EarthWord: Это EarthWord звучит как какое-то лекарство от гриппа, но оно ближе к текущим рекам, чем к текучим носам …

Хотите немного науки, но у вас нет времени на полный курс исследования? Тогда ознакомьтесь с научными фрагментами USGS, нашей небольшой научной серией, посвященной забавным, странным и увлекательным историям науки USGS.

Карст в Миннесоте | Агентство по контролю за загрязнением штата Миннесота

Юго-восточная Миннесота характеризуется необычным типом географии, называемым карстом. Здесь есть холмы, впадины, пещеры, воронки, драматические обрывы и долины.

Эти элементы, образованные в основном известняком, делают топографию «пористой» и затрудняют защиту водных ресурсов района. Загрязняющие вещества могут быстро найти пути с поверхности в грунтовые воды. Утечка нефти и других химикатов из подземных резервуаров может быстро попасть в грунтовые воды.Просыпанный навоз может вызвать гибель рыбы за много миль от точки выброса. Химические вещества, использованные в ландшафте, могут появиться снова в неожиданное время и в неожиданных местах.

Некоторые особенности географии карста:

• Подземный дренаж (отсутствие ручьев и других поверхностных вод) — Когда дождевая вода быстро проникает в почву, как в карстовых ландшафтах, вода не собирается в ручьи и не может прорезать долины.
• Слепые долины резко обрываются в точке, где ее поток тонет или когда-то погружался под землю.Слепые долины — это полностью закрытые долины, из которых вода не может вытекать на поверхность.
• Пещеры
• Исчезающие потоки — это поверхностные потоки, которые впадают в отверстия в земле и частично или полностью прекращают течь на поверхности
• Воронки — это замкнутые впадины, возникшие в результате обрушения почвы или вышележащего пласта над трещиноватыми или кавернозными коренными породами
• Источники — Любой естественный сброс воды из камня или почвы на поверхность земли или в водоем. Исчезающие ручьи могут снова появиться у источников.

Охрана вод в карстовой области

В карстовых ландшафтах различие между грунтовыми и поверхностными водами нечеткое. Подземные воды могут возникать в виде источника, течь на небольшом расстоянии над землей, но затем исчезать в исчезающем потоке и, возможно, снова появляться ниже по течению снова в виде поверхностных вод. Эта связь между грунтовыми водами и ручьями делает юго-восток Миннесоты домом для многих холодноводных ручьев, где процветает форель и другие важные виды.Кроме того, загрязнение грунтовых вод может быстро создать угрозу самому ручью, а также живущим в нем животным и растениям. А загрязненные поверхностные воды могут легко превратиться в загрязнение грунтовых вод и представлять риск для здоровья тех, кто использует их для питья.

Другой проблемой является возможность обрушения карбонатной коренной породы под бассейнами для хранения жидкости, о чем сообщалось во многих штатах, включая Северную Каролину, Миссури, Айову и Миннесоту. С 1976 года муниципальные отстойники сточных вод разрушились в трех общинах на юго-востоке Миннесоты (Альтура, Беллечестер и Льюистон).Все три были построены в аналогичных гидрогеологических условиях: неглубокая карбонатная коренная порода под тонким слоем песка или песчаника. Геологи предполагают, что из-за высокой скорости утечки из лагун песчаный материал под ними пропитался водой с низким содержанием карбонатов, которая легко растворила нижележащую карбонатную коренную породу или смыла почву в уже существующие полости для раствора. Обрушившиеся лагуны отправили миллионы галлонов сточных вод в водоносный горизонт.

Дополнительные ресурсы

Карстовые данные и публикации

Технические ресурсы

Предотвращение загрязнения — лучшая стратегия защиты качества воды в карстовой области.Узнайте больше на этих технических ресурсах:

Что такое карст и как он влияет на питьевую воду Висконсина

Любой серьезный взгляд на геологию и подземные воды Висконсина в какой-то момент наверняка встретит термин «карст». Эта концепция вряд ли специфична для Висконсина, но она полезна для понимания земли и питьевой воды на большей части штата.

Карст — это геологическое образование, которое возникает, когда естественный кислотный дождь или поверхностная вода просачиваются через растворимые минералы в коренных породах под верхним слоем почвы.Большая часть карста состоит из известняка или доломита — последний преобладает в Висконсине. Это долгосрочное сочетание воды и минералов приводит к тому, что подземный ландшафт пронизан трещинами, трещинами и другими фрагментированными характеристиками.

Образование карста может привести к драматическим геологическим особенностям, от пещеры курганов в Висконсине до поразительных «каменных лесов» на юге Китая. Когда сильно эродированный карст заставляет слой почвы над ним проседать, образуется провал. Эти впадины — лишь одно из множества различных явлений, происходящих в карстовой геологии.Карстовый ландшафт также способствует распространению загрязнителей окружающей среды с поверхности в грунтовые воды.

Карстовая геология лежит в основе большей части южного Висконсина и простирается на север в виде буквы V вдоль восточной и западной сторон штата. На западе он протекает вдоль реки Миссисипи до округа Полк и включает значительную часть южной Миннесоты. Вдоль берега озера Мичиган на востоке штата Висконсин карст простирается через южную часть округа Маринетт и до Верхнего полуострова штата Мичиган.

В карстовых регионах Висконсина коренная порода часто находится относительно близко к поверхности, что делает грунтовые воды более восприимчивыми к загрязнению.

Карта от Karst Waters Institute, некоммерческой исследовательской и образовательной организации, дает широкий обзор того, где находится этот ландшафт в Соединенных Штатах. Висконсин, безусловно, входит в число штатов, где эта геология наиболее преобладает, но гораздо больше она доминирует во Флориде, где весь штат расположен над одним массивным карстовым водоносным горизонтом.

Сравнение Флориды и Висконсина показывает, что не все карстовые геологии одинаковы. Флорида, конечно, известна своими воронками, которые заглатывают машины, здания и большие деревья, осушают мелкие озера и иногда даже убивают людей. В Висконсине провалы в грунте неприятны и опасны, но редко бывают такими катастрофическими. Одна из причин этого различия заключается в том, что карст Флориды в основном состоит из известняка, который растворяется легче, чем доломит, преобладающий в Висконсине. Учитывая высокую влажность Флориды и частые осадки, этот известняк может сделать геологию гораздо более изменчивой.

Подземных вод много, но они хрупки в карстовых условиях

В пористом карстовом ландшафте вода легче перемещается между хранилищами грунтовых вод и поверхностными водными объектами, такими как ручьи, озера и реки, а это означает, что загрязняющие вещества, которые обнаруживаются в грунтовых водах, быстрее обнаруживаются в поверхностных водах, и наоборот. Агентство по контролю за загрязнением Миннесоты резюмирует эту динамику: «В карстовых ландшафтах различие между грунтовыми и поверхностными водами обычно нечеткое, а иногда и очень незначительное.Подземные воды могут возникать в виде источника, течь на небольшом расстоянии над землей, но затем исчезать в исчезающем потоке и, возможно, снова появляться ниже по течению снова в виде поверхностных вод ». Этот процесс был одним из факторов, отмеченных в отчете за 2013 год, в котором было обнаружено, что уровни нитратов растут. вверх по реке Миссисипи.

Несмотря на эти недостатки, карст — одна из причин, почему Висконсин так богат грунтовыми водами. Подача грунтовых вод зависит от дождя и тающего снега, но также зависит от того, откуда эта вода может течь.В карстовых ландшафтах обширная и взаимосвязанная сеть трещин в растворимом доломите или известняке создает идеальную систему хранения.

«Это верно не для всех карстовых условий, но в тех областях, где у нас есть карст, у нас обычно довольно хорошие запасы грунтовых вод», — сказала Мадлен Готковиц, гидрогеолог из Службы геологии и естествознания штата Висконсин.

В таких областях, как северо-центральный Висконсин, в основной геологии преобладают докембрийские породы, такие как гранит, кварцит, базальт, объяснил Готковиц.Эти породы менее растворимы в воде и не склонны к образованию крупных трещин, если только не произойдет землетрясение или если люди не сломают их намеренно с помощью методов, подобных тем, которые используются для гидроразрыва пласта. Она сказала, что эта геология вызывает проблемы в таких местах, как округ Тейлор, где сельскохозяйственные предприятия не могут расширяться из-за отсутствия доступа к обильным грунтовым водам.

«Дело не в том, что там идет меньше дождей, просто в том, что их водоносный горизонт не имеет такого же уровня хранения», — сказал Готковиц.Из-за отсутствия мест для протекания под землей осадки стекают в ручьи и реки.

Проблемы, связанные с подземными водами, различаются по всему Висконсину

Поведение самого карста также различается по Висконсину, в основном из-за различий в почве и песке, которые покрывают коренную породу. По мере изменения ландшафта меняются и потенциальные загрязнители, и их потенциал попадания в систему водоснабжения.

Почва может действовать как естественный фильтр, защищая от некоторых загрязняющих веществ и снижая кислотность, которую дождевая вода приобретает при прохождении через атмосферу.(В зависимости от химического состава почвы это также может увеличить кислотность.) Тонкая почва дает больше возможностей для воды, чтобы разрушить нижележащий доломит, и загрязнителям с поверхности легче попасть в грунтовые воды. И, несмотря на границу с двумя Великими озерами, около двух третей жителей штата Висконсин в основном полагаются на подземные воды для питьевого водоснабжения, согласно DNR, либо через муниципальные водоканалы, либо через в основном нерегулируемые частные колодцы.

Основные загрязнители в грунтовых водах включают нитраты и связанные с навозом патогены (бактерии и вирусы) с ферм, другие патогены из септических систем с утечками человеческих отходов, химические вещества, разлитые из резервуаров для хранения, и сток дорожных солей.Таким образом, хотя карстовые водоносные горизонты — не единственная геология коренных пород, уязвимых для загрязнения грунтовых вод, они вызывают особую озабоченность в сочетании с тонкой почвой и крупной сельскохозяйственной или промышленной деятельностью.

На всей территории Висконсина серьезной проблемой является загрязнение сельского хозяйства, особенно на северо-востоке Висконсина, где в графствах Дор и Кевауни карстовый ландшафт и относительно тонкая почва. Фермеры в карстовых районах Висконсина могут в конечном итоге загрязнять грунтовые воды, даже если они принимают надлежащие меры по контролю стока, сообщил Висконсинский центр журналистских расследований в 2014 году.Проблема создавалась годами, в отчете 2007 года, подготовленном Целевой группой Северо-Восточного Висконсина по карсту (совместная работа Университета Висконсин-Экстенсион и защитников окружающей среды округов Браун, Калумет, Дор, Кевони и Манитовок) подробно описывается состояние грунтовых вод в регион в то время.

Когда геологи и водные эксперты говорят о карстах, они говорят не о статической характеристике ландшафта Висконсина, а о динамической системе с воздействиями, которые широко варьируются в зависимости от других геологических факторов и действий человека.

«Это динамично с геологической точки зрения, а не с точки зрения истории человечества», — сказал Готковиц. «Я думаю, что методы ведения сельского хозяйства меняются гораздо быстрее».

Чтобы глубже изучить конкретные аспекты карста, Висконсинская геологическая и естественная историческая служба предоставляет справочную информацию о карстах и ​​карстовых воронках, а также ссылки на дополнительные ресурсы по этой геологии в других штатах, а также брошюру, выпущенную UW-Extension и Rock River Coalition. предлагает советы по предотвращению загрязнения грунтовых вод.

Карстовые характеристики — Пещера Маренго, Национальный памятник США

Около 10% поверхности Земли — это карст, и 25% населения мира проживает в карстовой области.

Требуется вода

Вода и пещеры идут рука об руку. Голубая река протекает через самое сердце карстовой области Индианы.

Воронок в изобилии

На одной квадратной миле недалеко от города Орлеан в Южной Индиане имеется 1022 карстовых воронки!

Создание формирования

Тысячи пещерных образований; могут образовываться сталактиты, сталагмиты, драпировки и др.

Тонны разрушения

Монумент-гора в пещере Виандотт — одна из крупнейших в мире груд обломков.

Какая история на Карсте?

Термин «карст» впервые был использован для описания района Динарских Альп в Югославии. В настоящее время он используется для обозначения любого подобного топографического региона по всему миру. В Соединенных Штатах карстовые земли расположены в Южной Индиане, Кентукки, Центральном Миссури и Флориде. Эти регионы характеризуются подстилающими известняками или другими растворимыми породами.Кислая вода постепенно растворила эти подстилающие породы, оставив после себя подземную дренажную систему, которая включает…

• Воронки
• Тонущие или исчезающие потоки
• Сипс
• Отверстия для глотания
• Пружины
• Пещеры

Полезные ссылки на карст:

Претензия Голубой реки к славе

Бассейн Голубой реки в Южной Индиане — карстовый регион с более чем 1000 пещер. Этот бассейн включает в себя две захватывающие пещеры: пещеру Виандотт и пещеру Маренго.Здесь обитает более 100 000 находящихся под угрозой исчезновения летучих мышей Индианы и других редких видов животных. Здесь также представлены такие редкие карстовые места обитания, как известняковые поляны, кремнистые пустоши и горные карстовые болота.

Подробнее о Blue River:

Консервация карстовых колодцев

Воронка — это впадина, которая образуется, когда известняк растворяется и слой почвы «падает» в образовавшуюся впадину. Обычно они имеют форму воронки или чаши. Воронка с открытым дном может поглотить целые ручьи и ручьи.

Загрязнение воды

Грунтовые воды, попадающие в воронки и пещеры в карстовых ландшафтах, могут перемещаться под землю довольно быстро, до нескольких миль в день. Вода может легко стать загрязненной, поскольку поверхностные воды текут прямо под землю и не фильтруются почвой и коренными породами. Это может угрожать питьевой воде, поскольку загрязняющие вещества переносятся в колодцы и источники в этом районе.

Руководство по предотвращению загрязнения.

• Не используйте удобрения, пестициды и другие химические вещества в пределах 100 футов от карстовой воронки.
• Не сбрасывайте мусор, обломки и другие отходы в карстовую яму.
• Оставьте широкую полосу из деревьев и растений вокруг карстовой воронки.
• Используйте заборы, чтобы держать скот подальше от воронок, чтобы предотвратить заражение отходами животного происхождения.
• Свяжитесь с опытным геологом, прежде чем пытаться заполнить или закрыть карстовую воронку.

Определение карста Merriam-Webster

\ ˈKärst \

: известняковая область неправильной формы с провалами, подземными потоками и пещерами.

\ ˈKärst \ варианты: или Крас \ Kräs \ или итальянский Carso \ ˈKär- (ˌ) sō \

известняковое плато к северо-востоку от полуострова Истрия в западной Словении, переходящее в восточную Италию

чтений: Карстовая топография | Геология

Введение

Во всем мире карстовых ландшафтов ландшафтов варьируются от холмов, усеянных воронками, которые встречаются в некоторых частях центральной части Соединенных Штатов, до зубчатых холмов и вершин карста в тропиках.Развитие всех карстовых форм рельефа требует наличия горных пород, способных растворяться поверхностными водами или грунтовыми водами .

Термин карст описывает характерную топографию, которая указывает на растворение (также называемое химическим раствором) подстилающих растворимых пород поверхностными или грунтовыми водами. Хотя обычно (известняк и доломит) ассоциируются с карбонатными породами , другие хорошо растворимые породы, такие как испарения (гипс и каменная соль), могут быть преобразованы в карстовую местность.

Понимание пещер и карста важно, потому что десять процентов поверхности Земли занято карстовым ландшафтом, и до четверти населения мира зависит от воды, поступающей из карстовых областей. Хотя наиболее распространен во влажных регионах, где присутствуют карбонатные породы, карстовая местность встречается в условиях умеренного, тропического, альпийского и полярного климата. Карстовые объекты варьируются в масштабе от микроскопических (химические осадки) до целых дренажных систем и экосистем, охватывающих сотни квадратных миль, и широких карстовых плато.

Хотя карстовые процессы создают красивые пейзажи, карстовые системы очень уязвимы к загрязнению грунтовых вод из-за относительно высокой скорости потока воды и отсутствия естественной системы фильтрации. Это подвергает риску заражения местные источники питьевой воды. В середине 1980-х годов затопление пещер в густонаселенном районе Боулинг-Грин, штат Кентукки, привело к попаданию промышленных отходов в обширную систему подземных трещин, загрязняющих грунтовые воды в местных колодцах.Из-за расширения городов миллионы долларов ежегодно расходуются в Соединенных Штатах на ремонт дорог, зданий и других сооружений, построенных на неустойчивых карстовых поверхностях.

Карстовая топография

Степень развития карстовых форм рельефа сильно различается от региона к региону. Крупные дренажные системы в карстовых областях, вероятно, будут иметь как речные, (поверхностные), так и карстовые (подземные) компоненты дренажа. Как указано во введении, термин карст описывает характерную топографию, которая указывает растворение подстилающих пород поверхностными или грунтовыми водами.

Вода выпадает в виде дождя или снега и впитывается в почву. Вода становится слабокислой, потому что она химически реагирует с углекислым газом, который естественным образом встречается в атмосфере и почве. Эта кислота называется угольной кислотой и представляет собой то же соединение, которое придает пикантный вкус газированным напиткам. Дождевая вода просачивается вниз через почву и трещины в скале, реагируя на силу тяжести. Углекислота в движущихся грунтовых водах растворяет коренную породу вдоль поверхностей стыков, трещин и плоскостей напластования, в конечном итоге образуя проходы в пещерах и каверны.

Известняк — это осадочная порода, состоящая в основном из карбоната кальция в форме минерального кальцита. Дождевая вода растворяет известняк по следующей реакции: кальцит + угольная кислота = ионы кальция, растворенные в грунтовых водах + ионы бикарбоната, растворенные в грунтовых водах.

Трещины и стыки, которые соединяются между собой в почве и коренной породе, позволяют воде достигать зоны ниже поверхности земли, где все трещины и пустоты полностью заполнены (также называемые насыщенными) водой.Эта богатая водой зона называется зоной насыщения, а ее верхняя поверхность называется уровнем грунтовых вод . Объем пустот (пространство, заполненное воздухом или водой) в почве или коренной породе называется пористостью . Чем больше доля пустот в данном объеме грунта или породы, тем больше пористость. Когда эти пустоты соединены между собой, вода или воздух (или другие жидкости) могут перемещаться из пустоты в пустоту. Таким образом, почва или коренная порода считается проницаемой , , потому что жидкости (воздух и вода) могут легко проходить через них.Проницаемая коренная порода образует хороший водоносный горизонт, слой породы, который удерживает и проводит воду. Если грунтовые воды, протекающие через нижележащую проницаемую коренную породу, являются кислыми, а коренная порода растворима, можно создать особый тип топографии, карстовый рельеф.

Первая часть нашей анимации показывает эволюцию карстовых форм рельефа, созданных нисходящим движением воды, сопровождаемым растворением горных пород и массовым переносом отложений в руслах ручьев. В тропических областях с толстыми массивными известняками замечательный и характерный ландшафт неровных холмов и узких ущелий полностью доминирует над ландшафтом.Движение раствора по трещинам и стыкам вытравливает коренную породу и оставляет блоки известняка в виде отдельных шпилей или вершин. Вершины варьируются от маленьких фигур высотой в несколько дюймов до средних форм высотой в несколько футов до больших вершин высотой в сотни футов. Помимо травления вершин и остаточных холмов, пласты текущей воды движутся вниз по наклонным поверхностям, создавая множество вытравленных поверхностей. Наша компьютерная анимация показывает доминирующие формы рельефа, такие как вершины, конусы и башни, обычно встречающиеся в тропической карстовой среде северного Пуэрто-Рико.

Наша бумажная модель представляет другой тип карстового ландшафта — холмистую известняковую равнину, которая встречается в южно-центральном Кентукки, на севере Флориды и в Хайленд-Рим в центральном Теннесси, где карст долин является доминирующим элементом. Долинный карст — наиболее распространенный тип карстовых ландшафтов. Ландшафт усеян карстовыми воронками, (долинами), которые могут сильно различаться по количеству и размеру. Для Равнины Воронок в центральном Кентукки их примерно 5.4 воронки на квадратный километр на площади 153 квадратных километра. В северной Флориде на площади 427 квадратных километров приходится почти 8 воронок на квадратный километр (White, 1988, таблица 4.1, стр. 100).

Карстовый рельеф с преобладанием воронок или долин обычно имеет несколько отличительных особенностей поверхности. Наша бумажная модель показывает особенности, обычно связанные с карстовой топографией. Воронки (также известные как долины) представляют собой углубления на поверхности, образованные либо: 1) растворением коренных пород, образующих чашеобразную депрессию, или 2) обрушением неглубоких пещер, образовавшихся в результате растворения коренных пород.Эти воронки или неглубокие бассейны могут заполняться водой, образуя озера или пруды. Источники — это места, где грунтовые воды выходят на поверхность земли. Исчезающие потоки — это потоки, которые резко обрываются, уходя или просачиваясь в землю. Исчезающие потоки свидетельствуют о нарушении поверхностного дренажа и, таким образом, указывают на наличие подземной дренажной системы. Входы в пещеры — естественные отверстия в земле, достаточно большие, чтобы позволить человеку войти.Пещеры могут отражать сложную подземную дренажную систему.

* Числа округлены до ближайшего километра
Краткий список самых длинных пещер в США
Имя	Расположение	Отображенное расстояние *
Мамонтовая пещера — система Флинт-Ридж	Кентукки	500 км
Пещера драгоценностей	Южная Дакота	118 км
Пещера Ветров	Южная Дакота	73 км
Friars Hole System	Западная Вирджиния	68 км
Система пещер Фишер Ридж	Кентукки	64 км

Что содержат пещеры?

Движущаяся вода может физически или химически переносить земные материалы в пещеры и через них.Пещеры содержат интересные особенности в результате физических и химических процессов, которые их формируют. Среди этих особенностей — обрушение , блоков горной породы, образовавшихся в результате обрушения потолков пещер. Также видны отложения, содержащие валуны, песок, ил и глину, отложившиеся из-за воды, протекающей через проходы и каналы пещер. Спелеогены представляют собой карбонатные породы неправильной или характерной формы, вытравленные из коренных пород каплями или проточной водой. Спелеогены могут образовываться там, где химический состав коренной породы неоднороден.Следовательно, менее растворимая порода растворяется со временем медленнее, чем соседняя более растворимая порода. Менее растворимая порода имеет тенденцию выступать за пределы стен и потолка пещер.

Вдали от входов пещеры обычно обеспечивают относительно постоянную температуру и влажность в течение длительного периода времени. Таким образом, пещеры представляют собой идеальную среду для химического отложения минералов. Когда вода, насыщенная растворенным карбонатом, просачивается в заполненный воздухом проход пещеры, она может потерять избыток углекислого газа в атмосферу пещеры, или сама вода может испаряться, в результате чего капельная вода осаждает вторичный карбонат или другие минералы из раствора, создавая пещерные образования или образований , включая конусообразные сталактитов , сталагмитов , flowstone или rimstone, или другие интересные формы.Пещеры в карстовых областях часто имеют сталактиты (похожие на сосульки массы химического известняка), свисающие с потолков пещер, и крепкие сталагмиты, выступающие из пола пещеры. Сталактиты и сталагмиты могут быть от нескольких дюймов до нескольких футов в длину. Иногда капельная вода будет стекать по стенам и по дну пещеры, создавая отложения текучих или римских камней. Там, где капли воды просачиваются из стыка, а затем стекают по краям выступов, образуются отложения большой сложности, известные как драпировки. Цвет капельниц и потоков происходит из органических соединений и / или соединений оксида железа, внесенных с поверхности, придающих образованиям оранжево-коричневый цвет, или из-за присутствия оксидов и гидроксидов железа и марганца, которые придают образованиям темно-коричневый или черный цвет. .

Что живет под землей?

Некоторых ученых интересует экология пещер и то, как пещерные животные взаимодействуют с микроклиматом пещеры . Животные, обитающие в пещерах, включают в себя все, от живущих на поверхности животных, таких как еноты, которые иногда используют пещеру, до животных, которые приспособились исключительно к жизни в пещере (троглобиты) . Троглобиты не могут выжить вне пещер. Сюда могут входить такие разнообразные животные, как безглазые рыбы и раки, пещерные жуки, плоские черви и другие необычные виды насекомых.Многие из этих животных потеряли пигментацию тела и стали белыми или прозрачными. Хотя окружающая среда пещеры кажется стабильной, изменения могут происходить и происходят. Температура пещеры меняется из-за движения воздуха возле входов и температуры воды, поступающей в пещеру. На самом деле, в некоторых пещерах есть свои собственные погодные системы, которые создают ветер из-за разницы температур и давления между входом и внутренними проходами.

Многие животные, такие как летучие мыши, пещерные сверчки и вьючные крысы, регулярно посещают, выращивают своих детенышей или впадают в спячку в пещерах.Этих животных называют троглоксенами . Пещеры могут содержать большое количество разных видов летучих мышей. Летучие мыши могут быть одними из самых полезных животных для людей и экосистемы в качестве насекомоядных и опылителей растений. Маленькая коричневая летучая мышь может съесть 600 комаров за час, выполняя таким образом работу «естественного инсектицида», помогая бороться с вредителями сельскохозяйственных культур и другими насекомыми. Система Мамонтова пещера-Флинт-Ридж в Кентукки, которая является самой обширной пещерной системой в мире, имеет биоразнообразие из 43 млекопитающих, 15 рептилий, 19 амфибий и 3 рыб.В 1981 году Организация Объединенных Наций объявила Национальный парк Мамонтова пещера объектом Всемирного наследия. Перейдите по этой ссылке, чтобы получить отличную информацию о районе Мамонтовой пещеры и других пещерах, обнаруженных в системе национальных парков США.

В 1988 году Соединенные Штаты приняли Федеральный закон о защите пещерных ресурсов, который сохраняет и защищает все важные пещеры, обнаруженные на федеральной земле, для будущих поколений американцев.

Что мне в этом?

Знание места расположения карстовых структур может помочь городским и городским планировщикам, а также отдельным землевладельцам принять решение о том, где строить дома и другие строения.Эта информация может сэкономить городам тысячи долларов на ремонте зданий, построенных на неустойчивой карстовой местности.

Карстовые источники снабжают питьевой водой миллионы людей. Знание карстовой местности и движения воды в подземных дренажных системах важно для поддержания хорошего качества и безопасности питьевой воды. Загрязнение грунтовых вод — серьезная проблема в карстовой местности.

Пещеры — место для отдыха. Хотя большинство пещер, расположенных в национальных парках, находятся под защитой, по всей стране существует более 200 коммерческих пещер, открытых для публики.Рекреационный спелеолог стал популярным хобби. Национальное спелеологическое общество имеет около 20 000 активных членских организаций по всей стране.

Отложения, сохранившиеся в пещерах, могут рассказать геологам о климате прошлого. Окаменелости и артефакты, найденные в пещерах, помогают геологам и археологам разгадать предысторию местности.

Пещеры поддерживают уникальное сообщество бактерий, грибов и животных, невидимых на поверхности Земли.

Вопросы

• Почему у входа в пещеру часто дует ветер?
• Формируются ли большие пещеры в сухой среде над уровнем грунтовых вод?
• Образуются ли в пещерах, расположенных ниже или выше уровня грунтовых вод, такие элементы, как сталактиты и сталагмиты? Почему или почему нет?
• Уровень грунтовых вод всегда ровный?
• Следует ли человеку исследовать пещеру в одиночку?
• Следует ли человеку строить дом рядом с воронкой?
• Следует ли собирать сталактиты и сталагмиты?
• Следует ли собирать пещерных животных?

Вопросы для размышления

• Какие навыки помогает вам развить этот контент?
• Какие ключевые темы освещаются в этом материале?
• Как содержание этого раздела может помочь вам продемонстрировать владение определенным навыком?
• Какие вопросы у вас есть по поводу этого содержания?

.

No related posts.