Курс лекций по инженерной геологии (стр. 30 )

Вода, протекая по трещинам в толще известкового массива, постепенно расширяет трещины до крупных полостей. В наиболее крупных из них сосредоточиваются основные водотоки; нередко отдельные полости сливаются между собой и создается как бы система главного подземного водотока с впадающими в него отдельными притоками. Такой подземный водоток, выйдя на поверхность, образует довольно крупный карстовый родник.

Расходы карстовых родников могут резко изменяться по сезонам года. Весной после снеготаяния или обильных дождей родники нередко дают большое количество воды. С наступлением сухого лета количество воды в них резко падает, иногда они исчезают совсем.

Родники в долинах, прорезающих карстовые области, летом сохраняются лишь в особо благоприятных условиях: например, на контакте растворимых пород с водонепроницаемыми породами, по линии разломов, собирающих подземные воды. Это обусловлено тем, что кора выветривания в растворимых породах хорошо развита несколько ниже базиса эрозии местной гидрографической сети, поэтому родники, питающиеся карстовой водой, выклиниваются часто не в речных долинах, а на дне озер и морей, в которые падают развитые в этих карстовых областях реки.

В местах выхода карстовых вод на поверхность Земли образуются ниши, гроты, соединенные с горизонтальными и вертикальными ходами (колодцами), местами резко расширенными до больших полостей — пещер.

Пещеры состоят нередко из нескольких залов, соединенных причудливыми переходами, коридорами, соответствующими первоначальной системе трещин в породе. Вся эта система пустот развивается к базису эрозии местной гидрографической сети. Понижение его приводит к понижению уровня карстовых вод, в связи с чем развивается новая система полостей к новому базису эрозии; прежняя система, составляющая теперь верхний этаж, осушается, и карстовые процессы здесь несколько замедляются. Многократность понижения базиса эрозии приводит к многоэтажности полостей.

Некоторые карстовые пещеры бывают в большей или меньшей степени заполнены льдом. Ледяные пещеры наблюдаются на Урале, в Крыму, хотя климатические условия в Крыму таковы, что, казалось бы, наличие ледяных пещер исключается. Накопление льда в пещерах возможно благодаря ходам, постепенно спускающимся вглубь. Такие пещеры зимой интенсивно промерзают. Весной в них попадают пары и вода  от талого снега и замерзают там. В пещере, таким образом, скапливается над снегом и льдом холодный воздух. А так как холодный воздух тяжелее теплого, то он в пещере застаивается. В таких условиях в обширных и глубоких пещерах лед сохраняется до следующего года. В небольших пещерах лёд держится до половины лета.

Из ледяных пещер в РФ особенно знаменита Кунгурская (Приуралье). По своему протяжению она является самой большой в бывшем СССР и второй в мире среди гипсовых пещер. Пещера находится в правом скалистом борту р. Сылвы, близ г. Кунгура. Длина ее изученных ходов 5 км, остальные ходы завалены обломками пород и малодоступны. В пещере более 100 переходов и гротов. В них 36 озер (самое большое площадью 200м2). Глубина озер до 6 м. Уровень воды в озерах находится в зависимости от уровня воды в р. Сылве. , изучавший Кунгурскую пещеру, установил, что ее этажность увязывается с древними террасами Сылвы. На протяжении всего лета в пещере господствуют отрицательные температуры (до —2°С). В отдельных гротах ее, в особенности в “Бриллиантовом”, “Крестовом”, “Западном”, стены и потолок покрыты бесчисленными кристаллами льда; выходы и сами гроты украшены причудливыми ледяными драпировками из сталактитов и сталагмитов.

Пещеры интересны для изыскателя и научного работника, так как таят нередко в себе ряд данных по палеонтологии и археологии, а также помогают выяснить процессы образования полезных ископаемых, которыми они иногда нацело бывают выполнены. Изучение карста имеет большое практическое значение. Возведение гидротехнических сооружений (водохранилищ, плотин, каналов), проведение железнодорожных и автомобильных путей, заложение подземных выработок на то или иное полезное ископаемое и т. д. необходимо проводить с учетом закарстованности массива и интенсивности протекающих в нем процессов, чтобы оградить строительство от неожиданных катастроф (утечки воды из водохранилищ, прорыва воды в выработках, провалов под сооружениями и т. п.). Особенно тщательно необходимо изучать районы так называемого закрытого (среднеевропейского) карста, где поверхностные карстовые формы в отличие от открытого (средиземноморского) карста слабо выражены.

В лёссах и лёссовидных суглинках также наблюдаются карстовые процессы, которые в отличие от процессов в известняках, доломитах и гипсах получили название “глиняного”, или малого, карста. Типичными формами малого карста этих районов являются воронки, западники и просадочные террасы вдоль каналов, проложенных в не орошаемых ранее районах.

Разрушительная деятельность подземных вод наглядно проявляется также в образовании оплывин, оползней по склонам рек, озер и морей.

Оплывинами называются мелкие смещения, захватывающие только поверхностную, выветрелую часть пород, слагающих склоны возвышенностей, бортов долин и т. п. и сползающих вследствие чрезмерного увлажнения.

Оползни представляют собой смещение более крупных масштабов. Они чаще всего образуются на склонах возвышенностей, по берегам рек, озер, морей, сложенных рыхлыми породами, наклоненными в сторону откоса, и особенно часто при наличии в их основании водоупорного (глины, суглинки) слоя, обнажающегося в откосе. Поверхность водоупорного слоя вследствие выхода над ними родника несколько понижается за счет растворения механического выноса мелких частиц подземными водами, равновесие вышележащей массы горных пород нарушается, и она скользит по смоченной поверхности водоупорного ложа.

Оползни в жестких породах возможны при наличии уклона слоев или трещин к основанию склона, достаточного количества грунтовых вод и водоупорного слоя, покрытого водопроницаемыми слоями. В глинистых и песчано-глинистых породах оползни могут образовываться и при горизонтальном залегании коренных пород или даже при наличии наклона слоев в глубь склона. Этому способствует суффозия (с лат. — подкапывание, т. е. растворение и механический вынос водой мельчайших частичек).

Непосредственным поводом, ускоряющим возникновение оползней, могут служить землетрясения, сильные дожди, увеличивающие веса толщи горных пород, лежащих над водоупорным слоем, подмыв склона рекой или морским прибоем, а также деятельность человека без учета природных условий (неумелая поливка садов и огородов, нерациональный сброс излишней воды, перегрузка тяжелыми сооружениями, дорогами и пр.). От оползней сильно страдают берега Волги в районе городов Ульяновска и Саратова, берега рек Оки, Миасса, Дона, Днепра и др., кавказские и крымские берега Черного моря, многие районы Тянь-Шаня, Памира и др. Так, долина реки Зеравшан в результате гигантского оползня (у с. Айни, Таджикская ССР) 24 апреля 1964 г. оказалась перегороженной. Возникла плотина высотой в 250 м. На создание такой плотины людям, оснащенным современной техникой, потребовались бы многие месяцы работы. Выше оползня по течению реки образовалось большое водохранилище, ниже — безводное русло. Тающие ледники и дожди пополняли водохранилище ежедневно на 6—7 млн. м3 воды. Громадная масса воды, скопившаяся перед оползшей массой, грозила прорывом и затоплением селений, расположенных ниже по долине, но благодаря умелому и оперативному спуску воды по прорытому в коренных породах обводному руслу катастрофу удалось предотвратить. Непосредственной причиной оползня явилось небывалое количество осадков, выпавших здесь накануне. В результате пересыщения пород водой в горе Дориварз образовалась глубокая трещина отрыва, давшая начало оползню.

Оползень-гигант (объем свыше 200 млн. м3) образовался в 1963 г. в горах Дагестана. Он перегородил реку Мочок, образовав озеро. Избыток воды ныне сбрасывается, а в будущем здесь будет построена гидроэлектростанция. Этот оползень, возникший" в результате сильных дождей,— подарок природы нарочто является большой редкостью, чаще же оползни приносят ущерб.

Оползни иногда захватывают большую часть берега протяжением в несколько километров и в ширину до нескольких сотен метров. Они увлекают с собой леса, сады, здания, участки железных и автомобильных дорог.

Основными предупредительным” мероприятиями по борьбе с оползнями являются перехват и отведение поверхностных и подземных вод от участков, страдающих от оползней, а также технически правильное про технически проведение земляных работ, выполаживание подножья склонов, возведение подпорных стенок в сочетании с умелым дренажом подземных вод. Меры борьбы с оползнями рассматриваются в курсе Инженерная геология.

Нередко на берегах рек, озер и морей имеют место обвалы. Последние отличаются от оползней быстротой смещения крупных масс горных пород. При обвалах масса, отделившаяся от борта долины или склона горы, падает или катится с колоссальной скоростью вниз, распадаясь при этом на более или менее крупные части. Отдельные глыбы, ударившись с громадной силой о дно, отбрасываются к противоположному борту долины, где нередко нагромождается вал из щебня и глыб не меньшего размера, чем у подножья  борта,  с которого  скатилась оторвавшаяся  масса. Обвалы широко развиты в ныне растущих горах Кавказа. Карпат, Тянь-Шаня и Памиро-Алая. Обвальные массы здесь нередко перегораживают речные долины, образуя озера. В образовании некоторой части этих обвалов существенная роль принадлежит подземной воде.

Оползни и обвалы вызывают разрывы в слоях, изменения в залегании их (заворот голов пластов на склонах, являющихся результатом смещений коренных пород). Необходимо, однако, отметить, что эти нарушения затрагивают лишь верхнюю часть пород и не распространяются на сколько-нибудь значительное расстояние в глубь коренных пород.

Созидательная деятельность подземных вод. В процессе соприкосновения с горными породами подземная вода растворяет их и минерализуется. Когда насыщенность воды минеральными солями достигает своего предела, вода теряет способность к дальнейшему растворению. Если вода оказывается пересыщенной солями, она выделяет часть растворенных ею солей. При этом в первую очередь выделяются наиболее труднорастворимые вещества.