г. Владивосток

ВГКС™. 2004 г.

Лекция

Карстовые пещеры - образование и стадии развития.

Пещерами принято называть подземные полости, имеющие выход на поверхность и не освещаемый солнечным светом объем. Пещеры бывают:

Пещеры в не карстующихся породах.

Пещеры вулканического происхождения: тоннели и коридоры в застывших лавовых потоках – сверху лава в контакте с воздухом быстрее остывает и затвердевает, внутри – течет, образуя полости (небольшие полости в Приморском крае известны на Зевском и Шкотовском плато, пещера возле села Кравцовка.)

Подземные полости в некарстующихся породах образованные в результате морской абразии (разрушающее действие волн).

Данные пещеры ввиду своих зачастую небольших размеров редко интересуют спелеологов.

Карстовые пещеры.

Это собственно те пещеры, которые и представляют интерес для спелеологов.

На Дальнем Востоке задокументировано около 200 карстовых пещер.

Слово карст – искаженное слово КРАС (Kräs) – название горного района в Словении, где много пещер. По этому имени стали называть другие пещеры такого типа.

Образование карстующихся пород.

Две классические карстующиеся породы – известняк и гипс. Эти породы называют осадочными, что подчеркивает их происхождение: результат биогенного осадка в водах древних морей.

В древние времена сотни млн. лет назад (в Приморском крае существуют известняки датированные к Силуру, Карбону, Мелу, Юре, но в большей степени к Перми) в морской воде происходил процесс разрастания и отмирания живых организмов, интенсивно использующих для строительства своих оболочек кальций. Вода при этом представляла собой насыщенный раствор углекислого кальция. Отмершие оболочки опускались на дно и накапливались вместе с отложениями, выпадающими в осадок из раствора в результате климатических изменений;

За млн. лет на дне пластами накапливалась известняковая масса;

Под давлением известняковый осадок менял структуру, превращаясь в лежащий горизонтальными пластами камень;

В момент подвижек земной коры море отходило, и бывшее дно становилось сушей;

Были возможны два сценария развития событий:

1) пласты оставались почти горизонтальными и неторнутыми

2) дно выпячивалось образуя горы, при этом целостность известняковых пластов нарушалась, в них образовывались многочисленные поперечные трещины и разломы. Так образовывался будущий карстовый район.

Условия образования карстовых пещер.

Пещеры распространены на нашей планете не равномерно, на одном массиве их количество может исчисляться десятками, на другом их может не быть вовсе. Это связано с тем, что для существования и образования пещер необходимо выполнение множества условий.

Самые главные из которых:

1. Как уже упоминалось, наличие карстующихся пород , то есть пород подверженных химическому (выщелачивание) и механическому (эрозия) разрушению под действием воды. К таким породам относятся: сульфатные - Гипс –Ca2SO4, Мел (сульфатный карст в Приморье не известен); и карбонатные - Доломит –Mg2CO3, Известняк –Ca2СO3. Последний имеет наибольшее распространение среди прочих. Есть еще различные подвиды карстующихся пород, например конгломераты (окатанная галька или валуны, сцементированные известняком), мрамор (известняк подвергшийся метаморфизации – длительному или кратковременному воздействию высокой температуры и давлению).

2. Наличие разломов и трещин в зоне распространения карстующихся пород, как результата подвижек земной коры.

3. Наличие большого количества осадков и условий для их удержания в определенном месте.

Выполнение всех трех условий для образования пещер обязательно!

Кроме этого на процесс карстообразования в разной степени влияют:

1. Химическая чистота пород – хуже карстуются породы с высоким содержанием магния и окиси кремния.

2. Трещиноватость пород - наличие микротрещин и каверн, чем их больше тем лучше порода карстуется.

3. Рельеф – наличие замкнутых водосборов, наклон поверхности (на горизонтальной поверхности вода дольше удерживается).

4. Наличие почвенного покрова и растений – вода дольше задерживается, происходит образование агрессивных вод, насыщенных углекислотой и гуминовыми кислотами.

5. Климат – при отрицательных температурах зимой поступление воды существенно снижается или прекращается вовсе.

Помимо пещер в карстующихся породах могут существовать поверхностные и подземные формы карста .

Поверхностные – арки, скалы - останцы, карры, воронки, котловины.

Подземные – собственно пещеры, а так же гроты и тоннели.

Стадии образования карстовых пещер.

Трещинная стадия – водозная (воклюзовая) – натечно-осыпная – обвально-цементационная.

Стадии формирования полости идут последовательно, и каждая новая является следствием предыдущей.

Различные авторы выделяют еще дополнительные промежуточные стадии, но мы будем руководствоваться этой достаточно простой схемой. Важно запомнить, что каждая стадия применима не ко всей пещере в целом, а к отдельным ее фрагментам, каждый из которых может находится на своей стадии развития. Особенно это проявляется в полостях, характеризуемых сложным строением (каскадные шахты, многоярусные пещеры).

Трещинная стадия.

Именно с образования разломов и системы трещин (тектонических нарушений) начинается образование каждой пещеры. Нарушения земной поверхности появляются при подвижках земной коры и землетрясениях. Расположение нарушений в пространстве массива (могут быть ориентированы в любой плоскости), а также относительно друг друга (пересекаться или идти параллельно) - все это определяет облик каждой пещеры. Даже в одной пещере встречаются различные «составные» элементы, которые образуются по разному.

В карстовых пещерах могут формироваться следующие различные элементы :

Вертикальные пропасти, щахты и колодцы образуются на пересечении вертикальных или крутонаклонных тектонических трещин – в самом мехинически слабом месте массива. Туда поглощается вода атмосферных осадков. И медленно растворяет известняк; за миллионы лет вода расширяет трещины, превращая их в колодцы. Это зона вертикальной циркуляции подземных вод.

Горизонтально-наклонные пещеры, и меандры

Вода, проникнув сквозь пласт (слой) карстующейся породы доходит до трещины напластования и начинает распространяться по ней вдоль плоскости «падения» пластов. Происходит процесс выщалачивания, образуется субгоризонтальный ход. Потом вода дойдет до очередного пересечения тектонических трещин и снова будет образовываться вертикальный колодец или уступ. Наконец, вода дойдет до границы карстующейся и некарстующейся пород и далее распространяться только вдоль этой границы. Обычно здесь уже течет подземная река, там есть сифоны. Это зона горизонтальной циркуляции подземных вод.

Залы встречаются в зонах разломов – больших механических нарушениях массива, как результата чередующихся процессов горообразования, выщелачивания, снова горообразования (землетрясения, обвалы).

Бывает, включаются дополнительны механизмы:

Механический вынос обломков породы потоками воды (п. Серафимовская),

- действие напорных термальных вод – гидротермальные полости (п. Холодильник).

Горизонтальные лабиринты .

Процесс выщелачивания происходит по «сетке» тектонических трещин. Характерный пример п. Спасская.

Названные механизмы образования элементов структуры (морфологии) пещер являются общими для всех видов карстующихся пород.

Водозная (воклюзовая) стадия

На данной стадии в пещере появляется свободно текущая или стоячая вода. Вода проникает в трещины либо при наличие поверхностного водосбора, либо в случае если нарушение вскрывает подземный водоносный горизонт. Под воздействием воды трещины начинают расширяться, формируя пещеру.

Выделяют следующие виды процессов образования пещеры :

Корозионный - данный процесс происходит при воздействии на стены трещины стоячих или медленно текущих вод, которые выщелачивают известняк. Чаще всего так формируются лабиринтовые пещеры находящиеся ниже уреза поверхностных водотоков. В последующем происходит врез долины, уровень воды в водоеме понижается и пещера осушается (п. Спасская, Мокрушинская, Николаевская).

Корозионно-разрывной – при этом типе первоначально сформированная трещина имеет достаточно большую ширину (несколько метров) в последующем происходит лишь доработка ее водой (п. Распорная).

Корозионно-нивальный – в зимнее время трещина забивается снегом, в результате его таяния высвобождается огромное количество воды, которое и выщелачивает породу.

Корозионно-эрозионный – формирование пещеры происходит за счет поступления в трещину свободно текущих вод, вода переносит частички абразивного материала , который как бы истирает стены трещины кроме этого кородирующее действие оказывает и сама вода. Так формируется большинство пещер. Как правило это поноры (п. Романтиков), пещеры-источники (п. Сица, п. Географического Общества), шахты (Соляник).

Весьма часто пещеры формируются из частей сформированных разными процессами. Например: п. Белый Дворец состоит из фрагментов сформированных корозионно-эрозионным и корозионно-разрывным способом.

Уже в водозную стадию в пещере начинают формироваться отложения различного материала

Остаточные отложения формируются за счет не растворимого остатка вмещающих пород и представленны в основном красными глинами.

Водно-механические отложения формируются за счет влияния водотоков, они могут быть сформированы, как из сортированного материала пещеры - глина, песок (донная часть пещеры Серафимовская), так и из материала занесенного с поверхности - глина, почва, растительные и животные остатки (привходовая часть пещеры Серафимовская).

Натечно-осыпная стадия.

Зачастую за счет уничтожения склоновой денудацией поверхностных водосборов или вреза речной долины, поступление воды в прежних объемах замедляется или прекращается вовсе, в пещере осушаются целые залы, галереи, колодцы. Начинается натечно-осыпная стадия. На данной стадии в пещерах начинают формироваться разнообразные натечные формы.

Наибольшее развитие в пещерах региона имеют кораллиты . Они имеются в пещерах Приморский Великан, Соляник, Серафимовская. Кораллиты развиваются приемущественно на вертикальных и крутонаклонных поверхностях коренных стен и натечных образований. Имеют сферическую или грибообразную форму. Диаметр сфер варьирует от 5 до 60 мм.

Сталактиты самой различной формы, зависящей во многом от макроклимата полости, количества поступающей воды, распространены во многих пещерах Приморский Великан, Мокрушинская, Соляник. Размеры сталактитов различны от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Под сталактитами сравнительно часто можно наблюдать Сталагмиты . Форма их, как правило, коническая или цилиндрическая. Распространены в пещерах Приморский Великан, Дальняя, Мокрушинская.

Сталагнаты встречаются достаточно редко и как правило имеют не большие размеры. Известны в пещерах Мокрушинская, Дальняя, Приморский Великан, Чертов колодец, Соляник.

Натечные коры встречаются во многих пещерах. Образуются они на стенах и полу пещер, часто создавая живописные каскады (Соляник, Серафимовская).

Относительно широко распространено в пещерах известковое тесто (лунное молоко, мондмильх). В некоторых пещерах оно покрывает не только свод и стены, но и пол пещеры. Толщина его обычно не превышает 10 см. Распространено в пещерах Кабарга, Приморский великан , Белый Дворец, Соляник.

Брчки встречаются достаточно редко, но в некоторых пещерах значительно распространены (Синегорская, Романтиков). Диаметр их не превышает от 5 до 15 мм, длина не более 20 см. Встречаются прозрачные матовые и белые разновидности.

Геликтиты достаточно своеобразные и вместе с тем достаточно редкие натечные формы. Распространены в пещерах Грязная, Приморский Великан, Соляник.

Гуры известны в пещерах Сказка, Дальняя, Близнец, Маленькая. Представляют собой кальцитовые плотинки высотой до 20 см. Часто гуровые ванночки заполнены водой

Обвально-цементационная стадия

Данная стадия является завершающей в процессе существования пещеры. На данном этапе в пещере часто происходят разрушения сводов и стен, с образованием различных обвальных отложений.

Обвально-гравитационные отложения, формируются в различных по своей морфоструктуре частях пещеры. Основные причины – слоистость и трещиноватость пород. А так же стремление гравитации сформировать свод параболической формы, как наиболее устойчивый. Существуют в большинстве полостей нашего края.

Термогравитационные отложения образуются в привходовых частях пещер в зоне сезонных колебаний температур. Теплый влажный воздух, выходящий из пещер в зимний период заполняет поры и трещины в породе, накопленная вода замерзает и расширяясь разрушает породу. Часто перед входом в пещеру можно наблюдать т. н. вал из обрушенной породы (п. Нижняя – вал высотой до 4 метров).

Сейсмогравитационные отложения в малой степени зависят от возраста пещеры и в большей степени определяются особенностями строения пещеры (крупные залы). Формируются во время землятресений.

Провально-гравитационные отложения возникают при провале сводов полостей, при этом происходит разрушение объема первоначальной полости, а на поверхности формируются провальные воронки и котловины. Причинами обрушения могут являться: небольшая мощность кровли , горизонтальная слоистость.

Заключительным результатом этой стадии является разрушение полости.

При создании лекции были исспользованы следующие материалы:

Берсеньев Дальнего Востока.

Берсеньев природы карстового происхождения.

А также информация в интернете с сайтов:

www. cavingclub. *****.

Как образуются карстовые пещеры? Сталактиты и сталагмиты — что это такое? Основная порода крымских гор — известняк. Пронизанные трещинами скалы легко вбирают влагу. Сквозь них протекает вглубь горы дождевая и талая вода с растворенным углекислым газом. Это очень слабая угольная кислота взаимодействует с известняком (карбонатом кальция) переводит его в растворимое состояние (гидрокарбонат кальция), долгими тысячелетиями промывает и протачивает себе русло. Так образуется растущая обводненная пещера. Со временем подземная река может найти новую трещину и спустится ещё на один, на два, на три, а то и на все шесть этажей, как в Кизил-Кобе (Красных пещерах). Нижние «мокрые» пещеры продолжают расти, верхние сохраняют принятую форму.

Этапы образования карстовых пещер

1. Дождевая и талая вода просачивается по капиллярам сквозь почву с горными породами, вбирает в себя углекислый газ. Мелкие ручейки по трещинам собираются в подземную речку.
2. Вода (слабая угольная кислота) продолжает промывать себе русло. Известняк переходит в растворимое состояние и вымывается из скал, делая воду жесткой.
3. В середине пещеры вода уходит в трещину, начинает создавать себе другое русло. В покинутой пещере (уже свободной от реки) растут сталактиты.
4. Река промывает совсем новое русло. В пещере вырастают большие сталактиты.

Как образуются сталактиты?

Со сводов пещер капает жесткая вода. Это и преобразованные в каменных породах осадки, которые просочились с поверхности земли сквозь «крышу», и собственный пещерный конденсат. На поверхности камня проходит обратная реакция. Растворенный в воде гидрокарбонат кальция снова превращается в карбонат, отдавая углекислый газ. В быту подобный процесс ведёт к появлению налёта на ванных, накипи в кастрюлях и радиаторах.

Вначале на скале появляется колечко, затем растущая трубочка. Пока отверстие не засорилось, вода капает из него, и постепенно вырастает острая прямая каменная сосулька — сталактит . Если водоток хороший, если нет соседних каплей, сталактит будет одиночным и может вырасти большим. Там, где столетиями идёт постоянный дождик, нарастает целый лес сталактитов, обычно разной длины и толщины, иногда и разной окраски. Если капель совсем мелкая, могут появиться густые заросли «соломки» длиной более метра и толщиной в несколько миллиметров, прозрачной, сияющей в свете фонаря, словно изысканная подземная люстра.

Что такое сезонные кольца сталактитов?

Внешне они похожи на годичные кольца древесины. По ним тоже можно определить возраст, погодные условия во времена, отдаленные от нас на тысячи и даже на миллионы лет. Для этого определяют изотопный и химический состав нужного «кольца». Важно не ошибиться, Ведь колец так много!

Современный ионный масс-спектрометр позволяет отбирать пробы из слоев толщиной в одну сотую миллиметра — это соответствует точности анализа в один год.

Долго ли растут сталактиты?

Скорость роста пещерных сталактитов бывает очень разной. Это зависит от количества и состава стекающей с «потолка» воды, от температуры и влажности воздуха в пещере. Трудно даже говорить о каких-то средних величинах. В одних пещерах метровые сталактиты вырастают за тысячу лет, в других — за пять тысяч лет. Но в любом случае обломанная «каменная сосулька» — невосполнимый ущерб природе. След морального преступления — вроде убийства животного ради забавы.

Сталагмиты, сталагнаты и другие натечные образования

Какой ещё формы бывают натёчные образования в пещерах? В том месте, куда падает капля, сначала появляется пятнышко, затем бугорок из нерастворимых солей (в основном всё того же углекислого кальция). Бугорок растёт, превращается в каменный пенек — иногда заострённый, но чаще плоский или закругленный беспорядочным разбрызгиванием жесткой воды. Так образуется сталагмит . Обычно он крупнее, толще и крепче сталактита, потому что вода стекает по его стенкам и весь освободившийся карбонат идёт на строительство. И ещё потому, что сталактит рано или поздно обрывается под собственной тяжестью, а сталагмит — никогда.

Если движение воды не нарушено, сталактит срастается со сталагмитом. Образуется прочнейшая подземная колонна — сталагнат. Отныне ей не угрожает уже ничто, кроме землетрясений, поэтому сталагнаты могут разрастаться до гигантских размеров.

Стекая по наклонным сводам пещеры, жесткая вода оставляет за собой не пятнышки, а полоски карбоната кальция. Эти полоски растут в толщину и со временем превращаются в тонкие плоские паруса . Они бывают ровными и волнистыми, как края скатерти, могут покрыть всю стену до земли, а могут остаться в форме чебуреков, образовав «карниз» или «люстру», и дальше расти уже как обычные сталактиты. Всё зависит от движения прихотливой, своенравной, «ленивой» водяной капли, которая всегда выбирает себе путь самый лёгкий и самый выгодный. Обычно гребешки позванивают, если постучать по ним палочкой, поэтому обросшие гребешками стены называют ксилофонами или органами .

Самые интересные и необычные из карстовых натёков — геликтиты , или эксцентрики . Начиная расти как сталактиты, они странно и причудливо изгибаются. Иногда это бывают сталактиты второго порядка, они вырастают как ветви на стволе дерева. Почему же сталактиты начинают расти в стороны, словно друзы кристаллов, или даже закручиваются в спираль, превращаясь в геликтиты? Наука не даёт точного ответа. Механика и химизм роста геликтитов — явления пограничные между двумя формами: натёчной и кристаллической. Найдены геликтиты в пещерах «200 лет Симферополю», Нижний Баир.

Геликтиты образуются в местах, где воздух неподвижен; там переходит в твёрдое состояние всё тот же гидрокарбонат кальция, растворенный не в капающей со сводов воде, а во влаге воздуха.

Подземные водопады тоже оставляют после себя следы известняка. Он нарастает плотным природным слоем и останется украшением на десятки и сотни тысяч лет. Даже после того, как непутевая речка покинет верхние этажи пещеры, мы видим застывшие каменные водопады …

Капели и ручейки натекают в ванночки, по краям которых нарастает известняковый валик — гуровая плотина . В гуровых ванночках идёт своя жизнь: растут каменные «кувшинки» и «лотосы» с округлыми «бутонами» и лежащими в воде плоскими «листьями».

В некоторых ванночках созревает пещерный жемчуг . Это не драгоценный камень, но состав морских и пещерных жемчужин один и тот же. Принято считать, что упавшая в ванночку песчинка вращается водным потоком и постепенно обволакивается известняком (который в чистом виде прозрачен, как стекло). Но жемчужины образуются и в совсем тихих заводях…

Влажную, мягкую, бесформенную массу белого цвета, иногда с голубоватым оттенком, назвали лунным молоком . Это всё тот же углекислый кальций. Лунное молоко по-своему украшает пещеры, а высохшее, оно рассыпается при нажиме в тонкий порошок. Как образуется лунное молоко, истинная тайна карстовых пещер, — о том высказывают лишь маловразумительные предположения. Ничто в природе, кроме кальцита, не существует в таком состоянии. Лунное молоко бывает сухим и мокрым, жидким и плотным, вязким и текучим. В действительности это вещество ни твёрдое, ни жидкое, оно вообще непонятно какое… Ученые обходят эту тему, оставляя любителям экзотики чистое поле для размышлений и фантазии.

Арагонитовые кристаллы

Когда уходит вода, рост пещеры прекращается, но её внутреннее убранство продолжает обогащаться новыми украшениями. Влажность воздуха в глубоких каменных полостях приближается к 100%. Водяные пары насыщены ионами гидрокарбоната кальция, и на камнях (чаще вдоль трещин) вырастают кристаллы.

Причудливость, прихотливость фигур аэрозольной кристаллизации несравнима ни с какими натеками: созданные по законам микромира, они зависят от состава и концентрации ионов, от путей перемещения молекул воды, от правил построения кристаллических решеток со всеми их дополнениями и отклонениями. Арагонит — это твёрдая разновидность кальцита. Он образуется при достаточно низких температурах, чаще всего под землёй — в пещерах, рудных месторождениях, в холодных источниках.

В пещерах можно обнаружить мельчайшие кристаллы арагонита. Когда их много, они светятся в луче фонаря, словно небесные звёздочки. Иногда нарастают крупные остроугольные кристаллы, а рядом — мелкие, собранные в «веточки», в «пушинки», в «снежинки». Это могут быть остроиглые «ёжики», различных оттенков «процветшие» сталактиты, отдельные и собранные в соцветия «пещерные цветы» разной окраски и невообразимой формы.

Самые интересные и разнообразные подземные украшения вырастают в результате комбинированного действия жидкой воды и насыщенного ионами аэрозоля. Изящные антропоморфные статуэтки, зверушки, «волосатые Аго», «медузы» с бахромой «щупалец» по краям, «актинии»… Словом, готовь фотоаппарат, раскрывай блокнот, фантазируй! Но всё будет бедно, всё не то: мы простые смертные, а пещеры созданы её величеством Природой. Неравноценно.

Под карстом понимают геологический процесс и связанные с ним явления, развивающиеся в результате взаимодействия воды с растворимыми горными породами. К ним относятся зоны, в которых изменяются свойства горных пород, поверхностные и подземные карстовые формы, карстовые отложения.

В зонах изменений водно-физических и физико-механических свойств горных пород происходит дезинтеграция, брекчирование, кавернозность и разуплотнение пород. На поверхности растворимых горных пород образуются отрицательные коррозионные формы - ниши, карры, воронки, котловины, полья, рвы, карстовые лога, овраги, долины и каньоны. Ниши представляют собой углубления разной формы и генезиса на склонах карстовых массивов. Каррами называются микроформы в виде борозд, желобов, лунок на горизонтальных или вертикальных поверхностях горных пород. Замкнутые, расширяющиеся кверху углубления округлой, овальной или неправильной формы диаметром до 100 м образуют воронки, а диаметром более 100 м - котловины. Полья представляют собой замкнутые или полузамкнутые формы разных размеров (площадью до 500 км2), имеющие плоское дно и периодически подтапливаемые карстовыми водами. Карстовые лога, овраги, долины и каньоны отличаются одни от других крутизной склона и характером поглощения стока (от частичного до полного). Рвы - это вытянутые коррозионно-гравитационные углубления с крутыми бортами, обычно ориентированные параллельно бровке склона. При избирательном растворении изредка возникают положительные формы - останцы (башни, конусы и др.).

К подземным карстовым формам относятся отрицательные коррозионные, коррозионно-эрозионные или коррозионно-гравитационные формы, имеющие ширину или высоту у входа меньшую, чем длина или глубина (пещеры, колодцы, шахты). Пещеры представляют собой горизонтальные, наклонные или сложные (лабиринтовые) полости в карстующихся породах с сечением более 30 см. Вертикальные полости в карстующихся породах конусовидной, цилиндрической, щелевидной или другой сложной формы глубиной до 20 м называются колодцами; а глубиной более 20 м - шахтами.

Карстовые отложения - осадки разного генезиса, состава и размера - образуются в поверхностных и подземных карстовых формах (глина остаточная; обвальные накопления; водные механические отложения; мука карбонатная, брекчия, туф известковый, сталактиты, сталагмиты, сталагнаты, коры, пещерный жемчуг; костный материал, лед и др.).

Одним из основных условий развития карста является наличие в разрезе земной коры карбонатных, сульфатных или соляных пород. По их литологии выделяют четыре подгруппы: I - толщи однотипных карстующихся пород; II - толщи переслаивания разнотипных карстующихся пород; III - толщи переслаивания карстующихся и некарстующихся пород; IV - прослои карстующихся пород среди некарстующихся; семь литологических типов: карбонатный, сульфатный, соляной, карбонатно-сульфатный, терригенно-карбонатный, терригенно-сульфатный, карбонатно-терригенный; девять литологических видов: известняковый, доломитовый, меловой, гипсовый, каменной соли, известняково-гипсовый, терригенно-известняковый, терригенно-гипсовый, известняково-терригенный.

По характеру перекрывающих отложений различают типы карста: открытый (карстующиеся породы выходят на поверхность или покрыты осадочными несцементированными отложениями мощностью до 2 м), покрытый (карстующиеся породы покрыты осадочными несцементированными отложениями различного генезиса мощностью более 2 м), перекрытый (карстующиеся породы перекрыты осадочными сцементированными, магматическими или метаморфическими породами разноймощности), перекрыто-покрытый (карстующиеся породы перекрытыосадочными сцементированными, магматическими или метаморфическими породами и осадочными несцементированнымиотложениями разной мощности).

Отдельно выделяют проявления гидротермокарста - процессы растворения горных пород, образования изаполнения карстовых форм и флюидами. С гидротермокарстом, в основном вкарбонатных породах, связано образование многих месторождений - свинца, цинка, сурьмы, ртути, урана, золота, флюорита, барита, целестина, исландского шпата, бокситов и др.
Более 60% территории России подвержены развитию карстовых процессов в горных породах от архей-протерозойского до неогенового возраста. Наиболее развиты терригенно-карбонатный (40%), карбонатно-терригенный (24%) и карбонатный (14%) литологические типы карста.

Самую большую площадь (40,6%) занимают территории простого строения, где в разрезе присутствуют перекрывающие друг друга карстующиеся породы одной или двух систем, 24% территории имеет сложное (3–5 систем); 2% - очень сложное строение (более пяти систем).
Карстующиеся породы более развиты в Европейскойчасти России (72%), менее - в Азиатской (64%). Они присутствуют на 70% площади распространения многолетнемерзлых пород и на 33% площади, покрывавшейся четвертичным оледенением.

Пещеры. Одно из самых ярких проявлений карста - это пещеры. Они бывают горизонтальные и наклонные. Пещеры состоят из галерей, залов (гротов), меандров (извилистых галерей), узких проходов и лазов, органных труб (уходящих вверх от галереи обычно слепых колодцев), завалов (участков галереи с обрушившимся сводом). Крупные пещеры часто образуют лабиринты: плоские (без этажей или заложенные в одном пласте) или объемные (уходящие на большую глубину). В обводненных пещерах встречаются озера, ручьи, пещерные реки с водопадами и сифонами (места, где река уходит под свод полости). Есть пещеры, полностью заполненные водой.

В середине ХХ в. в России было известно около 350 небольших карстовых пещер,длиннейшими из которых считались в известняках - Воронцовская (Западный Кавказ, более 5 км), а вгипсах - Кунгурская (Приуралье, 4,5 км). Сведений о карстовых шахтах России не было. В результате активных спелеологическихисследований кнастоящему времени открыто более 4 тыс.природных полостей различных размеров и происхождения, из них141 относится к крупным пещерам длиной более километра и глубиной более 100 м. Самые протяженные пещеры России: в известняках - Ботовская (60,8 км, Иркутская область), в гипсах - Кулогорская-Троя (16,25 км, Архангельская область), в конгломератах - Большая Орешная (47,0 км, Красноярский край). Больше всего крупных пещер на Большом Кавказе (35), в Пинего-Кулойском (22) и Южно-Уральском районах (19).

Использование пещер в стране довольно многообразно. В промышленных целях они используются для организации водоснабжения; в медицинских - для лечения (например, бронхиальной астмы в подземных выработках калийного рудника в Пермском крае); в спортивных - для проведения различных спортивных мероприятий; в научных - для геологических, биологических, археологических и прочих исследований; в туризме в качестве экскурсионных объектов (Кунгурская, Капова, Воронцовская, Большая Азишская пещеры, Саблинские катакомбы).

Кунгурская ледяная пещера - одна из крупнейших пещер России. Ее протяженность составляет 5,7 км. Пещера находится на окраинегорода Кунгура (Пермский край) на правом берегу реки Сылва в основании склона Ледяной горы. Вход впещерурасположен в скальном обнажениинижнепермских гипсов, ангидритов и доломитов. Пещера представляет собой лабиринт, сформировавшийся вприсклоновойчасти долины реки Сылва. Средняямощность кровли 65,0 м. На основании проведенной Е. П.Дорофеевым теодолитной съемки составлен план пещеры, которая включает 48 гротов (самые крупные - грот Географов, около 50 тыс. м3, грот Великан, около 45 тыс. м3). Амплитуда пещеры составляет 32 м, площадь - 65,0 тыс. м2; объем - 206 тыс. м3. В пещере насчитывается 70 озер общей площадью 7,4 тыс. м2 (самое крупное подземное озеро - Дружбы Народов - площадью 1 460 м2). В разные сезоны года число и размеры озер меняются. Кунгурская пещера знаменита своими ледяными образованиями. При входе в нее развиты в основном конжеляционные льды, возникающие при замерзании воды (натечные, озерные, сегрегационные, льды-цементы и жильные). льды образуются вследствие воздухообмена между и подземными полостями или их отдельными участками. Это кристаллы (листовидные, лотковые, пирамидальные, прямоугольные, игольчатые) и сложные формы (ансамбли). Специальные наблюдения показали, что интенсивность сублимации составляет 0,2 мм/сут. (в слое воды). Эти льды имеют низкую минерализацию и чутко реагируют на загрязнение.

Капова пещера (Шульган-Таш) находится в Республике Башкортостан и входит в состав заповедника «Шульган-Таш». Это одна из крупнейших многоэтажных пещер Урала длиной 2 640 м, археологический памятник мирового значения с палеолитической живописью и стоянкой древних людей. Она сформирована в карстовом массиве на правом берегу Белой. Массив сложен известняками визейского яруса нижнего карбона. Вход в пещеру имеет вид арки размером 48х18 м. Пещера представляет собой систему галерей, коридоров и залов север-северо-западного и северо-восточного простирания, расположенных на трех уровнях. Наиболее значительные залы (Хаоса, Рисунков, Брильянтовый, Хрустальный) сформированы на среднем и верхнем ярусах. На нижнем - протекает река Шульган (средний расход воды 50 л/с), которая исчезает с поверхности в 2,5 км севернее пещеры. В сифонной части реки, у входа в пещеру, глубина достигает 30 м. Самым древним является средний этаж пещеры, где расположен современный вход в нее. Пещера украшена кальцитовыми натечными образованиями, зимой - ледяными сталактитами и сталагмитами.

В 1959 г. зоолог А. В. Рюмин обнаружил в пещере палеолитические рисунки древнего человека, что принесло ей мировую известность. К настоящему времени в пещере найдено более 50 разнотипных красочных изображений зверей (мамонта, носорога, бизона), антропоморфного существа, пятна краски и различные геометрические знаки в виде трапеций, прямоугольников и треугольников, выполненных охрой различных тонов. Размеры рисунков от 6 см до 1,06 м. Они размещены в четырех залах: в Купольном, Знаков и Хаоса на среднем ярусе и в зале Рисунков на верхнем ярусе. Возраст рисунков составляет не менее 13–14 тыс. лет. В культурном слое на среднем ярусе пещеры обнаружены острия, скребки, выемчатые орудия, пластинки с притупленным краем и некоторые другие орудия, сделанные из местного пещерного известняка и кальцита, а также из кремня и зелено-коричневой яшмы. С пещерой связано много легенд, преданий, поверий и сказок.

Карстовые пещеры - подземные полости, сообщающиеся с земной поверхностью или замкнутые, образуются при выщелачивании растворимых горных пород. Карстовые пещеры представляют собой естественные шахты, колодцы, полости, имеющее четкие границы и возникающие в покрывающих неводонасыщенных и водонасыщенных карстующихся породах. Одна из форм подземного карста. Подразделяются (Андрейчук, 1984) на подтипы: коррозионно-эрозионный, нивально-коррозионный, коррозионно-гравитационный, коррозионно-абразионный, травертиновый.

Для поверхности площадей развития карста характерны мелкие борозды и углубления - карры, замкнутые понижения (воронки, котловины, полья, естественные колодцы и шахты, слепые овраги и долины), ниши в обрывах. В известняковом карсте тропиков распространены останцы (моготе). Наиболее типичны воронки (конические, котло-блюдцеобразные либо в виде ям неправильной формы) диаметром от 1 до 200 м. и более и глубиной от 0,5 до 50 м., а иногда значительно больше. На дне воронок и других понижений встречаются водопоглощающие отверстия - поноры, часто являющиеся началом шахт или колодцев, пропастей, иногда достигающих глубины более 1000 м. (максимальная глубина 1410 м. - пропасть Жан-Бернар в Альпах, Франция). Котловины и воронки могут то заполняться водой, то осушаться (периодически исчезающие озёра).

Котловины, имеющие площадь до нескольких десятков и сотен км 2 , с исчезающими водотоками известны под названием польев. В закарстованных массивах образуются различные подземные ходы, полости и карстовые пещеры, которые часто развиваются вдоль трещин. Одна из крупнейших пещер мира Мамонтова с пещерной системой Флинт-Ридж (в Северной Америке на территории США, Кентукки) достигает 341 км. суммарной длины. Самая грандиозная по длине гипсовая пещера в мире - открытая в 1966 году пещера Оптимистическая (Подолия, Тернопольская область, Украина); суммарная длина её закартографированных ходов составляет сейчас около 232 км., а сама пещера имеет площадь ~ 2 гектара, что обусловлено многочисленностью и извилистостью ходов, залегающих на глубине ~ 20 м. Суммарную длину более 100 км. имеют пещеры Хёллох (Швейцария, Альпы), Джуэлл (США, Южная Дакота) и Озёрная (Украина, Тернопольской область, Подолия), 9 пещер мира длиной более 50 км., 14 - более 40 км.

Самая крупная пещера России по объёму подземных пространств и протяжённости внутренних ходов - Большая Орешная. Она относится к категории конгломератовых пещер и образовалась в конгломератах нижнего ордовика; считается самой крупной пещерой этой категории в мире. Пещ. Большая Орешная расположена в 3 км. восточнее села Орешное, в долине Таежного Баджея, в Манском районе Красноярского края.

В регионах с холодным климатом и суровыми зимами в подземные карстовые полости проникает морозный воздух и застаивается там так, что даже летом температура воздуха в них близка к нулю или отрицательна. В таких случаях на потолке и стенах пещеры начинают образовываться лёд в виде корок, кристаллов, ледяных сталактитов и сталагмитов. Из таких ледяных пещер наибольшей известностью пользуется знаменитая Кунгурская ледяная пещера. Кунгурская ледяная пещера находится в Пермской области (Сев. Урал), это одна из самых крупных пещер России (длина ходов пещеры составляет 5,6 км.) и единственная пещера, оборудованная для экскурсий, она находится внутри так называемой Ледяной горы, которая расположена на правом берегу р. Сылвы.

Комплекс поверхностных и подземных карстовых форм наиболее полно выражен в том случае, когда поверхность растворимых горных пород обнажена (голый карст); менее выражен, когда эти горные породы перекрыты слоем почвы и дёрна (задернованный карст), нерастворимыми рыхлыми осадками (покрытый карст), полускальными и скальными образованиями (бронированный карст). В случае глубокого погребения растворимых пород под некарстующимися толщами образуется т.н. погребённый карст.

Чтобы образовалась карстовая пещера необходим массив карстующихся пород (в основном это известняк или гипс) с достаточной площадью водосбора, и перепад высот. Морфологически карстовые пещеры представляют собой системы вертикальных провалов, щахт, колодцев, горизонтально-наклонных проходов и щелей, иногда с меандрами, сифонами, залами и лабиринтами. Во многих карстовых пещерах встречаются натечно-капельные образования (сталактиты, сталагмиты, сталагнаты) и капиллярно-плёночные минеральные агрегаты (кристалликтиты и кораллиты, геликтиты и др.), а по краям застойных подземных водоёмов - забереги. Встречаются подземные реки, ручьи, сифоны, водопады, пещерные озера. Для внутренних частей пещер характерны особый микроклимат, отсутствие солнечных лучей, повышенная концентрация углекислого газа, своеобразная фауна (т.н. спелеофауна). Температура воздуха внутри глубоких протяженных пещер характеризуется постоянством и, за исключением ледниковых пещер, равняется средней годовой температуре прилегающей местности.