Карстообразование на Дальнем Востоке.

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………..3

Глава 1. Распространение  и типы карста Дальнего Востока

1. Распространение карста на Дальнем Востоке. Возраст карстовых пород……………………………………………………………………….5
2. Типология карста Дальнего Востока

1.2.1. Литологические типы карста

2. Типы карста по характеру перекрывающих отложений

Глава 2. Районирование  карста Дальнего Востока

2.1. Принципы районирования  карста. Районирование карста Дальнего Востока…………………………………………………………………………...15

2.2. Специфика карстовой денудации на юге Дальнего Востока. Полезные ископаемые, связанные с карстом……………………………………………...18

Глава 3. Карстовые районы Дальнего Востока

3.1. Карстовые районы Хабаровского края……………………………………21

3.2. Карстовые районы Приморского края…………………………………….22

3.2.1. Ольго-Кавалеровский карстовый район………………………………...22

3.2.2. Спасский карстовый  район……………………………………………….24

3.2.3. Партизанский карстовый  район………………………………………….26

3.3. Сахалинская карстовая область…………………………………………...32

Заключение………………………………………………………………………41

Литература………………………………………………………………………43

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Карстовый процесс - один из сложнейших экзогенных геологических  процессов. К карстовым следует относить явления, развивающиеся во всех растворимых природными водами горных породах: в известняках, доломитах и переходных между ними разностях карбонатных пород, известковых конгломератах и брекчиях, мелу, мелоподобных мергелях, мраморе, а также в гипсе, ангидрите, каменной соли, калийных, калийно-магниевых и других соляных породах. [6] В основе их возникновения лежит химический процесс растворения горной породы и геологический  процесс ее выщелачивания, т.  е.  растворения с ударением (выносом) растворенного вещества.

Термином «карст» объединяют совокупность форм и гидрологических явлений и процесс их возникновение и развитие. Суммарная площадь, занятая на Земле обнаженными, задернованными и погребенными под иными геологическими образованиями карстующимися породами, составляет, по подсчетам Г. А. Максимовича, более 50 млн. км². [8] Следовательно, судя по литологическим условиям, возможно возникновение карстовых явлений и карстовых ландшафтов почти на трети обитаемой суши нашей планеты. И действительно, карст это не редкостный феномен, каким его считали во времена слабой географической и геологической изученности отдельных стран и поверхности Земли в целом. Он есть на всех материках и почти во всех странах. Карст широко распространен на территории России.

В данной работе мы подробно остановимся на характеристике особенностей карстовых процессов Дальнего Востока. Выбранная тема весьма актуальна, так как изучение карстовых процессов играет главную роль при планировании освоения территории. Всякое серьезное хозяйственное мероприятие в районе интенсивной закарстованности необходимо осуществлять лишь после всестороннего и детального изучения карста. Игнорирование этого правила не раз приводило к нежелательным последствиям. Территория Дальнего Востока наименее освоена в хозяйственном отношении, в тоже время она весьма богата карстующимися породами.  Поэтому изучение и описание карстовых районов играет важную роль для развития хозяйства региона.

Дальний Восток является объектом, а карстовый процесс – предметом исследования в работе.

Целью курсовой работы является характеристика карста и карстообразования на Дальнем Востоке.

Для реализации поставленной цели были намечены основные задачи:

1. Характеристика распространения и типов карста Дальнего Востока
2. Определить основные принципы районирования карста Дальнего Востока
3. Охарактеризовать основные карстовые районы Дальнего Востока

В ходе выполнения курсовой работы использовались следующие методы географической науки: картографический, сравнительно-географический, поисковый, описательный, статистический.

В основу работы лег анализ соответствующей литературы по выбранной  теме, включая труды следующих ученых – В.Н. Дублянского Ю.И. Берсенева, Н.А. Гвоздецкого и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Распространение  и типы карста Дальнего Востока

 

1.1.Распространение карста на Дальнем Востоке. Возраст карстовых пород

 

Карстовые явления на Дальнем Востоке носят очаговый характер и приурочены к выходам известняков, мраморов, доломитов и конгломератов. [5] Площади отдельных выходов карстующихся пород, как правило, составляют несколько квадратных километров и лишь в северной части Хабаровского края достигают тысячи квадратных километров. Несмотря на небольшие размеры отдельных выходов, здесь широко развиты как поверхностные, так и подземные формы карста. Только карстовых полостей на Дальнем Востоке исследовано (на I.II.I983) 238. [3] Длина некоторых превышает I км, а глубина - 100 м.

Для территории Дальнего Востока характерно разновозрастность карстовых форм, относительно широкое развитие палеокарста и различная степень закарстованности.

Так, для относительно больших полостей Приморья характерно две генерации натеков - крупные, массивные, в разрезе обычно перекристаллизованные поздне-плейстоценовые и более мелкие, тонкие - голоценовые. В некоторых полостях встречаются преимущественно обвалившиеся хемогенные отложения более ранних генераций, формировавшиеся в эпохи межледниковий среднего и начала позднего плейстоцена. [8]

В полостях с максимальной мощностью осадочных отложений  путем шурфовки в осевой части  галерей отбираются пробы на различные  виды анализов. В некоторых пещерах  производятся археологические (Чертовы Ворота и др.), палеозоологические (Близнец и др.) и палеонтологические (географическим обществом) раскопки.

В карстовых полостях Дальнего Востока ведутся гидрогеологические, микроклиматические и гляциологические наблюдения. Данные химических анализов позволяют судить о минерализации карстовых вод, их связи с поверхностными водотоками, а в отдельных случаях-с гидротермальными растворами. Микроклиматические исследования носят преимущественно эпизодический характер. При этом изменяется температура и влажность воздуха. Движение воздуха, измеряемое с помощью крыльчатых анемометров, в полостях Дальнего Востока практически отсутствует. [5] В крупных полостях, в местах, удаленных от входа, устанавливаются постоянные термометры. На основании многолетних замеров составляются графики изменения температуры. Во многих нисходящих пещерах Приморского края и в большинстве полостей Хабаровского края и о.Сахалин имеются многолетние наледи и ледники. На основании длительных наблюдений, опроса местных жителей и спелеотуристов установлено, что границы и объем льда в полостях постоянно меняются, причем если в одних полостях оледенение прогрессирует, то в других (Стерегущее Копье) в целом деградирует. В большинстве полостей Дальнего Востока наблюдаются сублимационные образования, носящие как сезонный, так и постоянный характер. При изучении пещерных льдов картируется площадь их распространения, отмечаются мощность, форма кристаллов, слоистость, прозрачность, производятся замеры температуры. На крупных ледниках по периметру устанавливаются рейки. [3]

Для установления возраста ледников из их основания отбираются пробы вмороженной древесины на радиоуглеродное датирование.

 

 

 

 

 

1.2. Типология карста  Дальнего Востока

1.2.1. Литологические типы карста

 

Типовая классификация  карста по литологическому составу  
закарстованных пород приведена в табл. 1.

Таблица 1

Типовая классификация  карста по литологическому составу

(по А. Е. Голову  и др.) [8]

Группа	Тип	Подтип
В труднорастворимых  породах	Карбонатный	Известковый Доломитовый Меловой
	Сульфатный (гипсовый)
	Сульфатно-карбонатный
В легкорастворимых породах	Соляной (выщелачивание  соли)

 

На территории Дальнего Востока известны карбонатные и  солесодержащие литологические типы карстовых  пород.

В карбонатном карсте различают несколько литологических типов: известняковый, доломитовый, меловой, мергельный карст и переходные между ними типы, карст в мраморах и мраморизованных известняках.

При карстовании карбонатных  пород неоднородного минерального состава — известковых и известковистых доломитов, доломитистых и доломитовых известняков — на первый план выступает различие в скорости растворения кальцита и доломита. [7] Из-за более быстрого выщелачивания кальцита изменяется структура породы, увеличивается пористость, уменьшается прочность. Одновременно меняется минеральный состав: доломитовые известняки превращаются в известковые и известковистые доломиты, затем в чистые доломиты. На определенной стадии над процессами выщелачивания начинает преобладать разрушение породы, скальная порода превращается в рыхлые продукты разрушения. В результате преимущественного выноса в растворенном состоянии кальцита как остаточный продукт накапливается рыхлый осадок, так называемая доломитовая мука. Она состоит преимущественно из мелких зерен доломита диаметром 0,25-0,01 мм (Н. В. Родионов).

В закарстованных известкозистых доломитах доломитовая мука целиком  выполняет первоначальное пространство, которое ранее занимала разрушенная часть породы (Попов И. В., 1959). Она может представлять опасность при гидротехническом строительстве из-за возможности ее размыва и выноса током воды при наполнении водохранилища.

Карстовый процесс в  известковистых доломитах не сопровождается обычно, по Н. В. Родионову, выработкой крупных полостей и пещер внутри карстующейся толщи; продукты разрушения целиком заполняют трещины в породе. Отсутствуют также и поверхностные формы — воронки, карры и т. п. Характерны пористые губчатые породы и рыхлые карбонатные продукты их разрушения. Однако в обрывах Скалистого хребта на Северном Кавказе в верхнеюрских известково-доломитовых пористых и губчатых породах с доломитовым песком на дне мелких полостей наблюдаются и довольно крупные полости ниш-пещер. Карстовые полости, развитые слабее, чем в чистых известняках, с воронками просасывания в покрывающих известковистые доломиты рыхлых осадках распространены в северных районах карстообразования Дальнего Востока. [5] Несомненно, однако, что морфологические и ландшафтные различия известнякового и доломитового карста, как и переходных между ними типов, весьма значительны.

Своеобразно идет развитие карста в мел-мергельных породах  и писчем мелу. Изучение действия подземных  вод на мергели и другие нерастворяющиеся полностью породы показало, что необходимо различать процессы растворения и разрушения. Под разрушением породы понимают суммарный результат выщелачивания растворимых веществ и механического выноса водой нерастворимого остатка. Разрушение породы может идти значительно интенсивнее растворения.

При растворении мергелей, а также слоистых толщ карбонатных пород с чередованием известняков, мергелей и пропластков мергелистых глин в качестве остаточного продукта выщелачивания накапливается глинистый элювий. Он закупоривает трещины, что затрудняет циркуляцию вод. В таких случаях развитие карста интенсивно идет лишь в сильно трещиноватых зонах, на участках сгущения тектонических трещин или вдоль крупных разломов, где сохраняется водопропускная способность трещин.

Писчий мел — порода, не только почти нацело растворимая, но и размывающаяся циркулирующей по трещинам водой, под действием которой (например, в зоне выветривания) происходит диспергация структуры мела, развивается суффозия, совместно с карстовым процессом ускоряющая разрушение мела. [8]

Малая прочность мела и легкая размокаемость обусловлены слабой цементацией слагающих его частиц. Считают, что трещины в мелу (выветривания и пр.), служащие путями проникновения воды, «расширяются растворением и даже разрушением с растеканием превращенного в плывун мела», что приводит к возникновению разнообразных карстовых полостей, вызывающих «появление соответствующих отрицательных форм рельефа и на поверхности». [6]

Из-за малой прочности  мела пещеры в нем не достигают  больших размеров и обычно недолговечны. Поверхностные карстовые формы довольно разнообразны — воронки, западины, колодцы.

На территории юга  Дальнего Востока получил развитие морской карст. К числу широко распространенных карстующихся пород относятся гипс и ангидрит, а также каменная соль.

Гипс (CaSO₄-2H₂O) и ангидрит (CaSO₄) — горные породы, состоящие из одноименных минералов. Они отличаются чистотой химического состава, в них обычны примеси доломита, соляных минералов, органического вещества. Гипс в пластах бывает преимущественно мелкозернистым, но встречаются и крупнокристаллические слоистые гипсы. Цвет гипсов и ангидритов разнообразный: белый, розовый, желтоватый, серый, голубоватый, коричневатый и т. д. Гипс более мягок, чем ангидрит.

Большинство исследователей считают, что в лагунах с повышенной соленостью осаждается ангидрит. Затем  вследствие денудационных процессов он оказывается близ земной поверхности, где происходит его гидратация и он переходит в гипс. Однако, по мнению Н. М. Страхова, первичным седиментационным образованием является гипс, а ангидрит возникает впоследствии при регидратации гипса. [7]

 Попадая в процессе геологического развития территории на значительные глубины, гипс снова переходит в ангидрит.

Условия образования  гипса и ангидрита определяют форму их залегания то в виде мощных линз, то выклинивающихся слоев, перемежающихся со слоями поваренной соли, доломита, реже известняков, глин, песков. С особенностями залегания гипса и ангидрита существенно связано развитие карстовых процессов.

Каменная соль в основном состоит из минерала галита, Как  и другие соли, она отличается чистотой химического состава, хотя иногда содержит и примеси. Крупные или даже очень грубые зерна галита образуют сплошные массы. При наличии примесей каменная соль может обладать тонкой слоистостью. Иногда она пориста или рыхла. Цвет чаще всего белый. Каменная соль залегает пластами, линзами и колоссальными штоками в соляных куполах.

Гипсы, ангидриты и  каменная соль входят в состав галогенных формаций, возникших в аридных  климатических условиях и приуроченных к определенным тектоническим элементам  Земли. Галогенные формации, связанные с внутриконтинентальными озерными водоемами, редки, характеризуются обогащенностью терригенным обломочным материалом и неполнотой развития галогенного процесса. Морские галогенные формации распространены гораздо шире и развиты полнее. В процессе испарения воды и осолонения морских водоемов происходила закономерная смена химических осадочных пород, В интервале солености от 3,5 до 13—14% возникали карбонатные породы, сначала известняки, затем доломиты, которые подстилают собственно галогенные отложения. При минерализации от 14 до 26—27% образовывались сульфатные осадки — гипсы и ангидриты. В интервале минерализации 26—30—32% сульфатная стадия сменялась галитовой, т. е. садкой NaCl. При солености выше 30—32% накапливались калийно-магниевые соли, и эта стадия продолжалась до полного высыхания раствора (Страхов, 1963). Этим объясняется, почему гипсово-ангидритовый карст часто встречается совместно с доломитовым и соляным. [8]

Среди пород, вмещающих галогенные отложения, часты разнообразные по условиям образования песчано-глинистые красноцветные или пестроцветные толщи. Выщелачивание залегающих среди них пластов и линз галогенных пород, например гипса или ангидрита, приводит к образованию провалов и рая витию карстового рельефа на поверхности, сложенной красноцветами.

Активность развития гипсового и гипсово-ангидритового  карста в десятки раз превышает  активность карбонатного. Из-за значительной скорости выщелачивания пород он может представлять большую опасность  при различном строительстве. Вода выщелачивает сульфатные породы, циркулируя в них по трещинам. Интенсивное развитие карста происходит в условиях активного водообмена. Большую роль в выщелачивании пластов и линз гипса и ангидрита играет циркуляция вод во вмещающих их водопроницаемых породах, как рыхлых, так и твердых, но трещиноватых или пористых (известняки, доломиты). В этом случае выщелачивание идет по контакту гипса (или ангидрита) и вмещающей породы.

Для гипсового и гипсово-ангидритового  карста характерны большая плотность (густота расположения) карстовых воронок и других поверхностных форм, значительное количество подземных полостей. Из-за непрочности гипсовой кровли происходит обрушение сводов пещер и возникновение провалов на поверхности. Крупные пещеры большей частью образуются в тех случаях, когда над гипсами залегают бронирующие пласты других, более прочных, пород. Подземные и поверхностные воды в сульфатном карсте отличаются повышенной минерализацией. [6]

Соляной карст развивается  еще энергичнее. Но из-за пластичности каменной соли в нем ограниченна внутренняя циркуляция вод и активнее выщелачивание с поверхности солевых массивов и на контакте с вмещающими водопроницаемыми породами. Сама каменная соль становится водопроницаемой в зоне выветривания (до 30—50 м мощности), что увеличивает поверхность растворения и способствует выщелачиванию.

Карстовые формы в  каменной соли весьма разнообразны. Развитие соляного карста, протекающее очень  быстро и энергично, бывает тесно  связано с добычей каменной соли в подземных выработках. Это своего рода антропогенный соляной карст. Активизация карстового процесса в солях много раз приводила к разрушению соляных шахт, деформациям поверхности и находящихся на ней сооружений.

Воды соляных месторождений  могут пополняться за счет конденсации  водяных паров из воздуха, усиленной гигроскопичностью солей.

 

1.2.2. Типы карста по характеру перекрывающих отложений

 

По характеру перекрывающих  отложений выделяются следующие  типы карста [9]:

1. Открытый – карстующиеся породы выходят на поверхность или покрыты осадочными несцементированными отложениями мощностью до 2 м. Открытый карст развивается в растворимых породах, выходящих на поверхность 3емли. Формы карста: рытвины, борозды (карры, карровые поля), карстовые воронки, колодцы (рис. 1).

2. Покрытый – карстующиеся породы покрыты осадочными несцементированными отложениями различного генезиса мощностью более 2 м. 

3. Перекрытый – карстующиеся породы перекрыты осадочными сцементированными, магматическими или метаморфическими породами разной мощности; 

4. Перекрыто-покрытый – карстующиеся породы перекрыты осадочными сцементированными, магматическими или метаморфическими породами и осадочными несцементированными отложениями разной мощности.

Наибольшие площади  занимают перекрыто-покрытый (59,2%) и  покрытый (26,4%); наименьшие – перекрытый (9,4%) и открытый (5,0%) типы карста. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Районирование  карста Дальнего Востока

 

2.1. Принципы районирования  карста. Районирование карста Дальнего Востока

 

Специфика районирования карста, в отличие от геоморфологического, почвенного, ландшафтного и других, заключается в том, что карстовые явления развиты прерывисто в соответствии с распространением на земной поверхности карстующихся горных пород, выходы которых разобщены нерастворимыми и некарстующимися породами. [11] Основой в районирование карста положен геологический принцип (литолого-тектонической), на который накладывается физико-географические условия развития карста, зависящие от широтной зональности, долготной ландшафтной дифференциации, в горах — высотной зональности и формируют особенности карста и карстового ландшафта. Само существование карста связано е литологическими условиями (наличием растворимых пород) и с тектонической структурой, а закономерности его распространения определены геологической историей территории, сформировавшимися в ходе ее особенностями горных пород, их фациальным распределением и тектоникой.

На основании изложенного  принципа выполнено районирование карста Дальнего Востока, при этом в качестве основных единиц выделено 4 провинций (рис. 2). [11] Высшей территориальной единицей районирования является карстовая страна. Анализ показал, что отдельные крупные ее части отличаются по характеру морфоструктуры (прямые, обращенные) и тектонических движений, а также по литологическим особенностям и физико-географическим условиям развития карста. Эти участки выделяются в качестве карстовых областей, объединяющих ряд разобщенных территориальных единиц, которые образованы участками

 

Рис. 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поверхностного или  приповерхностного залегания карстующихся горных пород и никогда не бывают целиком заняты карстующимися отложениями. Более низкие в таксономическом отношении единицы районирования могут полностью соответствовать площадям распространения карстующихся пород или представлять собой закономерное, связанное со структурами второго и третьего порядков сочетание участков их развития.

Третьей ступенью районирования  являются провинции. Они таксономически подчинены областям и выделяются по общности крупных структурных элементов. На территории карстовой страны Дальнего Востока по современным данным выделено 4 карстовых провинции – Джугжурская, Буреинская, Сихотэ-Алинская и Сахалинская. [11]

Части провинций, обособление которых связано с внутриструктурными различиями или со структурами второго порядка, называются округами. Округа могут быть подразделены на районы.

Таксономическая система  районирования приобрела, таким  образом, следующий вид: карстовые  страна - область - провинция - округ - район.

При детальном районировании  контуры отдельных районов целесообразно  заполнять типологическими единицами, показывая типы, подтипы карста и т. п., поскольку в низших территориальных единицах индивидуальные особенности всегда отступают на задний план. Если при детальном исследовании необходимо выделить мелкие индивидуальные единицы в соответствии с таксономической системой физико-географического районирования, то можно предложить такие единицы, как подрайоны и микрорайоны.

 

 

 

 

2.2. Специфика карстовой денудации на Дальнем Востоке. Полезные ископаемые, связанные с карстом

 

Развитие карста на территории Дальнего Востока определяется максимально благоприятными условиями: широким развитием карстующихся пород, выходящих на поверхность или покрытых чехлом четвертичных осадков, тектонической неоднородностью, нетипичной для платформенных условий, циркуляцией пресных агрессивных вод. Сочетание геологических условий и особенностей естественноисторического развития территории привело к формированию уникального комплекса карстовых форм, отличающегося максимальной плотностью подземных и поверхностных форм и разнообразием карстовых гидрологических явлений. [8]

Темпы карстовой денудации  зависят от современной ландшафтно-климатической  обстановки, существующей плотности закарстования, интенсивности водообмена. Скорость денудации определяется растворимостью минеральной основы, что обусловлено составом пород, а также степенью однородности, либо разнородностью карстоносных формаций.

Относительная скорость карстовой денудации устанавливается по степени округлости материала осыпей и характеру поверхности обнажений. Так, на Дальнем Востоке наибольшая скорость карстовой денудации на Южном Сахалине и Приморья. Это объясняется обилием осадков, нередко их ливневым характером и повышенной агрессивностью в связи с высоким содержанием хлора вследствие близости моря. [5]

Карстовые породы – доломит, гипс, мел, известняк и т.д. играют важную роль для развития строительной, химической и других отраслей промышленности.

Наибольшая площадь разведанных месторождений полезных ископаемых, связанных с карстом, находится на территории Приморского края.

В Приморье известны контактово-метаморфические мраморы, образовавшиеся на контакте известняков и интрузий различного возраста. Например, Амбинское месторождение мраморов на контакте пермских известняков и позднепермской интрузии гранитоидов. Мелкие проявления мраморов известны и в других районах края. [5]

Карбонатные литифицированные осадочные образования распространены по всему разрезу Ханкайской аккреционной системы: в  протерозое Матвеевско-Нахимовского террейна, докембрии Спасского и Вознесенского террейнов. Известняки, иногда доломитизированные, и доломиты  слагают среди терригенных и терригенно-кремнистых пород линзы, прослои и горизонты мощностью до 100-150 м и совместно смяты в  систему сжатых, иногда опрокинутых складок субширотного и северо-западного простирания. В  Спасском террейне они могут принимать участие в чешуйчато-надвиговых структурах и олистостромовых толщах. Здесь известны месторождения  известняков Длинногорское, Малые Ключи, Спасское и Прохоровское, доломитов  - Бук-Прохоровское, Липовецкое и Первомайское. Группа месторождений  известняков в  районе г. Спасск-Дальний является основой цементной промышленности края и используются для получения строительной извести, как строительные камни, а доломиты  - как сырье для глазурей.

В Лаоелин-Гродековском террейне юго-западного Приморья  развиты линзы верхнемпермских известняков - Бамбуровское и Барабашское месторожения. В  Сихотэ-Алинской системе изветняками сложены олистолиты и оползневые пластины в  юрской и раннемеловой олистостроме. Для них характерны рифовые фации карбон-пермского и позднетриасового возраста. В  Таухинском террейне и позднепермского - в  Самаркинском-  месторождения  Больничное, Натальинское, Санькин Ключ, Фроловское, Кузнецовское, Николаевское, Новицкое, Высокий Утес и др. Они могут быть использованы как сырье для цемента, строительной извести и как строительные камни.

Известны Месторождения  известняков и доломитов на территории Еврейской АО (Ландоковское - известняков, Розовая скала - месторождение доломитов).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Карстовые районы Дальнего Востока

 

3.1. Карстовые районы Хабаровского края

 

На территории Хабаровского края известны несколько карстовых районов – Среднемайский, Аянский, Мельгинский, Кур-урминский, Поннский, Джаурский и Хинганская карстовая область.

Карстовые реки Сэлиндэ и Арджах. Находятся на территории Аяно-Майского района. С крутых скалистых обрывов гор Сохо-Кая, сложенных кембрийскими известняками, с разной высоты обрушиваются в долину р. Сэлиндэ шесть бурных водопадов, выходящих прямо из скал и питающихся подземными водотоками карстовой впадины Сев. Мар-Кюэль. Р. Арджах вытекает из цепи карстовых озер, а затем упирается в скалистый склон Слепая долина и исчезает в скалах. Весь этот район является ярким примером проявления разнообразных карстовых процессов.