Происхождение карстовых полостей и их морфология

1. Происхождение карстовых полостей и их морфология

Юрий Дублянский
Происхождение карстовых
полостей и их морфология
Innsbruck University

2. Основные условия развития карста

Растворимые породы
Агрессивная вода
+ Время
Проницаемые породы
Движущаяся вода
Основной результат
закарстования
Соколов (1962)

3. Проницаемость пород

не-трещиноватые породы
k - гидравлическая проводимость [м/день] = показывает, насколько легко
вода движется по порам и трещинам
Smith et al. (1976) modified

4. Проницаемость пород

трещиноватые породы
k - гидравлическая проводимость [м/день] = показывает, насколько легко
вода движется по порам и трещинам
Smith et al. (1976) modified

5. Проницаемость пород

породы и зоны разломов
k = hydraulic conductivity [m/day]
Smith et al. 1976, modified

6. Результат закарстования

пещеры и другие полости
• Возрастание водопроводимости и усиление циркуляции
• Изменение структуры циркуляции (фокусированный поток, анизотропия)
Smith et al. 1976, modified
k = hydraulic conductivity [m/day]

7. КЛАССЫ КАРСТА

8. Классы карста

Эпигенный карст
Эпигенный карст
Гипогенный карст
Tóth (1999), modified by Klimchouk (2007)

9.

Soil CO2
Эпигенный (“обычный”) карст
Gravity
Buoyancy
Гипогенный карст
Deep-seated CO2

10. Эпигенный карст

11.

12.

Вадозная зона (зона аэрации)
Эпифреатическая зона
(колебания зеркала подземных вод)
Фреатическая зона (зона насыщения)

13.

Концепция эпикарста:
Эпикарст
10-15 m
Mangin 1973
Bakalowicz 1974
Williams 1975-1983
Klimchouk 1976-2010

14. Эпикарст

Фокусировка потоков
по мере «созревания»
эпикарста
Положительная обратная связь
Williams (1983)

15. Эпикарст

Разлом
Эпикарст
Массивный
известняк
Пещера
Al-Fares et al. (2002)
Георадар

16. Пещеры вадозной зоны

Вадозной колодец
Пещера зеркала
подземных вод
Miao Keng cave, China (Photo: Shone)
Muruk cave (Photo: Sounier)

17. Пещеры вадозной зоны

Audra et al. 2002
Система Коза Ностра-Бергерхёле в массиве Тенненгебирге (Зальцбург, Австрия)

18. Пещеры вадозной зоны

Пещера Крэйвис, Миссури, США
Lauritzen (1995)
Меандры, вадозные каньёны
Palmer (1999)
Древовидная структура – концентрация
потока
Photo: Losson & Quinif (2001)
Скаллопс

19. Пещеры эпифреатической зоны

Пещера Хёльлох в Швейцарии (фото Widmer & Ballmann)
Palmer (2001)

20. Пещеры фреатической зоны

21. Структуры пещер

Palmer (1999)

22. Второстепенные спелеогенетические процессы

Тектоника
Эрозия
Обрушение
Абразия (берега)

23.

Эрозия
Ханг Сон Дунг (Пещера Горной Реки), Вьетнам
Обрушение
Ордынская пещера, Урал

24. Гипогенный карст

Сеноте Эль Закатон, Мексика
Gary & Sharp (2009)

25. Гипогенный карст

Морфологические признаки
восходящего потока
Klimchouk (2007)
Подавляется обратная связь
между интенсивностью
потока и ростом канала – нет
фиксирования потока
43 km
Klimchouk (2007)

26. Гипогенный карст

Дополнительный процесс:
коррозия конденсации над
поверхностью термальных вод
Две Гипогенный пещеры, Венгрия
Dublyansky (2004)
Photo Lukas Plan

27.

Гипогенный карст

28.

Важный механизм: коррозия
смешивания

29. Для памяти:

• Эпигенный и гипогенный классы карста
• Эпигенный карст, зоны: -эпикарст, -вадозная зона, эпифреатическая зона, -фреатическая зона
• Эпигенный карст : положительная обратная связь между
потоком и развитием полостей (фокусирование потока,
индивидуальные ходы)
• Гипогенный карст : нет положительной обратной связи
(равномерное увеличение ходов)
• Дополнительный спелеогенетические процессы (эпигенные): тектоника, -эрозия, -обрушение; -абразия
• Дополнительный спелеогенетические процессы (гипогенные): тектоника, -обрушение, -коррозия конденсации