Текст книги "Карст Русской равнины"

Автор книги: Анатолий Чикишев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 13 страниц)

К. В. Пашканг (1958) проанализировал влияние геолого-гидрологических и биоклиматических факторов на развитие карста и отметил основные закономерности распространения карстовых форм в бассейне р. Зуши (Среднерусская возвышенность), подчеркнув приуроченность их к древней гидрографической сети. Большое внимание он уделил вопросу о генезисе карстовых образований.

Значительные карстоведческие исследования в этот период развернулись также в Донбассе и на юго-западной окраине Русской равнины. Они позволили собрать новые интересные материалы о развитии и распространении карста этих территорий, причем в Подолии в это время были открыты и изучены крупнейшие в мире карстовые пещеры в гипсах.

В работе М. С. Кожурппой и М. И. Гаврилюка (1960) приводятся интересные сведения о карсте Покутского Приднестровья, показывается, что карстовые формы наиболее широко развиты в окрестностях Чортовец, Олиево-Короливки, Олиево-Корпев и Тышковцы, где наряду с воронками и блюдцами отмечаются крупные котловины (до 2 км длины) и пещеры. Плотность воронок близ Олиево-Короливкп достигает 12–15 форм на 1 км². Современный период, по мнению авторов, отличается «омоложением» карстовых форм, что связано с усилением карстовых процессов.

И. М. Гуневский (1966) подчеркнул, что средняя часть бассейна Днестра и Прута изобилует карстовыми формами, которые генетически связаны с полосой гипсов и известняков верхнего тортона. Наиболее крупные пещеры в гипсах сформировались главным образом в позднеплиоценовое – раннечетвертичное время, после образования уступов днепровских террас верхнего (V–VII) комплекса. Учитывая особенности развития карстовых пещер Подолии, И. М. Гуневский выделяет несколько этапов карстообразования, которые отличаются интенсивностью и характером карстовых процессов.

Б. Н. Иванов и В. Н. Дублянский (1966) рассмотрели условия развития карста и его влияние на поверхностный и подземный сток в пределах юго-западной окраины Русской платформы. Сравнительно высокие модули подземного стока, по их мнению, свидетельствуют о весьма интенсивном для платформенных условий развитии поверхностного и подземного карста Подолии.

Проводятся многочисленные инженерно-геологические исследования карста и делаются интересные обобщения по этим проблемам. Они нашли отражение, в частности, в работах Н. В. Родионова (1958), И. В. Попова и И. Л. Саваренского (1966). Н. В. Родионов подчеркнул необходимость изучения в районах строительства общих закономерностей распространения карста, современного его состояния и особенностей дальнейшего развития. Это, по его мнению, позволит провести инженерно-геологическое районирование и выделить территории, различающиеся по геоморфологическим условиям с учетом степени их закарстованности и по геологическим условиям с учетом возраста и литологии карстующихся пород. И. В. Попов и И. Л. Саваренский рассмотрели формации и субформации карстующихся пород, слагающих осадочный чехол Русской равнины, а также гидрологические условия, определяющие особенности циркуляции и химического состава природных вод, степень их агрессивности по отношению к растворимым породам. Они показали, что влияние карста на инженерные сооружения зависит от литологии карстующейся толщи, а также от литологии и мощности образований, перекрывающих карстующиеся породы. Характеристика карста европейской части СССР, привязанная к схеме инженерно-геологического районирования территории, содержится также в региональной сводке И. В. Попова (1965).

Пермским университетом в 1964 г. было созвано совещание по методике изучения карста, имевшее характер всесоюзной конференции. Его материалы опубликованы в девяти сборниках. Совещание всесторонне рассмотрело методические вопросы изучения карста.

В мае 1966 г. в Москве географической секцией Московского общества испытателей природы совместно с Междуведомственной карстовой комиссией было проведено научное совещание по изучению карста Русской равнины. На нем было заслушано 20 докладов по различным вопросам общего, регионального и специального карстоведения. Совещание подвело итоги по изучению карста Русской равнины и определило основные направления дальнейших исследований этой обширной территории. Материалы совещания опубликованы в специальном сборнике («Вопросы изучения карста Русской равнины»).

Седьмой этап (с 1967 г.). Последнее десятилетие отличается особенно широким развитием карстоведческих исследований, нацеленных на решение различных научных и прикладных задач, выдвигаемых социалистическим хозяйством. Большое внимание уделяется вопросам теории карстоведения и разработке новых методов исследования. Эти проблемы нашли отражение в крупных обобщающих работах.

Специально рассмотрению проблем карста Русской равнины посвящен труд Н. А. Гвоздецкого, Н. Н. Лаптевой, А. В. Ступишина, Н. П. Торсуева, в котором анализируются вопросы палеогеографии карста, влияния новейшей тектоники на развитие карста, гидрологические проблемы закарстованных территорий, проблемы типологии, классификации, районирования и картографирования карстовых явлений.

Детальные карстоведческие работы проводятся в Прибалтике, на севере Русской равнины, Среднерусской возвышенности, Среднем Поволжье и в Предуралье. Многие из них имеют ландшафтно-географическую направленность. Интерес представляет исследование В. А. Чермных и Н. П. Юшкина (1967), в котором описан карст поднятия Чернова, расположенного на крайнем северо-востоке Русской равнины. Здесь в условиях полярного климата отмечается довольно интенсивное развитие карста, представленного каррами, воронками, понорами, рвами и пещерами. С 1966 по 1974 г. ленинградскими исследователями на Двинско-Мезенском междуречье было проведено около 20 спелеологических экспедиций. За это время ими было открыто и описано 130 карстовых пещер.

Р. В. Красненков (1968, 1970) провел детальные исследования древнего погребенного мелового карста юго-восточной части Среднерусской возвышенности. Он приводит данные о широком распространении и больших размерах погребенных карстовых форм, которые имеют послепалеогеновый, преимущественно плиоценовый возраст. Формирование древних карстовых воронок и котловин проходило под покровом палеогеновых отложений, опускавшихся без существенного перекоса и дробления или обрушивавшихся в образующиеся воронки. Заполнение карстовых воронок палеогеновыми породами проходило по мере их роста. Р. В. Красненков устанавливает связь древнего мелового карста с этапами развития рельефа и отмечает влияние тектонических и литологических факторов на развитие древнего карста. По морфологии и возрасту погребенных карстовых образований он на изученной территории выделяет три района (Северный, Хоперский и Южный) и дает их краткое описание.

Н. А. Гвоздецкий и А. И. Спиридонов (1971) привели интересные, преимущественно оригинальные, данные о карсте правобережья Оки к северо-востоку от Мурома, а также междуречья Теши и Сережи близ Мухтолово. В окрестностях селений Болотниково, Базарово, Александрово, Чудь, Монаково, Дедово, Коробково, Мухтолово и Венец исследователи выявили многочисленные карстовые воронки, котловины и блюдца, образовавшиеся в результате выщелачивания сульфатных и карбонатных пород пермского возраста. Отдельные воронки достигают 150 м в диаметре и 30 м глубины, а котловины – 1300 м длины и 30 м глубины. Среди карстовых озер выделяются Святое (2000 на 1000 м), Большое (1500 на 800 м) и Чарское (800 на 500 м), образовавшиеся на месте слияния крупных воронок.

В. Б. Михно (1971, 1972) детально проанализировал особенности распространения мелового карста и ландшафтно-типологические условия строительства водоемов на юге Черноземного центра. Впервые для этой территории он составил карту распространения карстовых форм рельефа и районировал территорию по физико-географическим условиям сооружения искусственных водоемов.

Г. II. Папарина (1973) впервые составила спелеогенетическую сводку Пермской области. Она рассмотрела историю исследования, факторы образования, эволюцию, классификацию, районирование и прикладное значение пещер Пермской области. Большинство пещер (из 233) имеет длину менее 100 м, среднюю ширину и высоту до 5 м и объем менее 10 000 м³. Г. Н. Панарина подчеркнула необходимость проведения детальных режимных наблюдений за морфологией, микроклиматом и химизмом подземных вод карстовых пещер.

Р. В. Ященко (1974) исследовала карстовые озера Пермской области, рассмотрев вопросы генезиса и эволюции котловин, гидрологических особенностей и гидрохимического режима этих водоемов. Она отметила, что распределение карстовых озер тесно связано с геологической историей территории и обусловлено ее тектоническим строением; химический состав озерных вод определяется генезисом котловин и гидрологическими условиями региона.

Значительные успехи достигнуты в изучении карстовых пещер Русской равнины, особенно в Подолии, Двинско-Мезенском междуречье и на Уфимском плато.

Обзор работ по карсту Русской равнины показывает, что уже первые исследователи отметили широкое распространение карста на рассматриваемой территории и выявили основные закономерности его развития. Для советского периода характерен разносторонний подход к проблеме изучения карста, в исследовании которого выделяются следующие главные направления: географо-геоморфологическое, геолого-геоморфологическое, инженерно-геологическое, геолого-минералогическое, палеогеографическое, спелеологическое и ландшафтно-географическое. Многие из этих научных направлений были заложены и начали развиваться еще в дореволюционный период. Интенсивно внедряются новые методы исследования. Особенностью работ последнего времени является значительное расширение комплексных ландшафтно-географических исследований по оценке влияния природных компонентов и комплексов на карст и обратного влияния карста на ландшафт. Между тем вопросы классификации и районирования карста, количественной оценки интенсивности карстовых процессов в различных физико-географических условиях, системного и ландшафтно-индикационного исследования карста, а также изучения карстовых ландшафтов и их структуры пока не нашли должного разрешения и в значительной мере остаются дискуссионными.

КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ И ИХ ГЕНЕЗИС

Карстовые формы по морфолого-генетическому признаку могут быть подразделены на поверхностные, подземные и погребенные.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ

К поверхностным карстовым формам, развитым на территории Русской равнины, относятся карры, поноры, воронки, котловины, полья, карстовые рвы и желоба (богазы), суходолы и ниши.

По происхождению поверхностные карстовые формы подразделяются в основном на коррозионные, коррозионно-гравитационные, коррозионно-суффозионные и коррозионно-суффозионно-эрозионные. Это деление, однако, в значительной мере условно, поскольку в образовании карстовых форм обычно весьма трудно выявить доминирующую роль какого-либо процесса. Нередко они имеют сложное сметанное происхождение, поэтому вполне правомерно морфологически сходные карстовые формы разного генезиса рассматривать вместе.

Карры на Русской равнине встречаются редко. Между тем на участках выхода карстующихся пород отмечены все основные типы карров. На пологих поверхностях развиваются преимущественно бороздчатые и трещинные карры, а на крутых – желобковые. «Пупковые карры располагаются одиночно или группами. Карры образуются в результате растворения породы (часто вдоль трещин) и выноса растворенного вещества стекающими по поверхности струйками воды. На крутых склонах важную роль играет также эрозия. Зимой в карровых углублениях задерживается снег. Талые снеговые воды способствуют дальнейшему развитию карров. Особенно интенсивно они развиваются на поверхности химически чистых пород, образуя сложные лабиринты борозд и желобков, разделенных не менее причудливыми гребнями. Иногда гребни расчленены поперечными углублениями на острые зубья и шипы. Встречаются меандрирующие карры.

На Русской равнине карбонатные и сульфатные породы обнажаются на сравнительно небольших участках, преимущественно по берегам рек и оврагов, поэтому карры имеют здесь относительно небольшие размеры по сравнению с каррами горных субтропических областей, где иногда, как пишет Н. А. Гвоздецкий, «борозды приобретают характер прямолинейных ущельиц от 5 до 15 м глубиной и до 3–4, а то и до 25 м шириной при длине в несколько сотен метров». Карры на Русской равнине относятся главным образом к микроформам. Они обычно представляют собой неглубокие резко очерченные бороздки, разделенные гребнями шириной 1–2 см и высотой 0,5–1 см.

Поноры – небольшие в виде колодцев или воронок отверстия – широко распространены, особенно на дне и склонах карстовых воронок, котловин и суходолов. Нередко они заилены рыхлым материалом. Диаметр поноров не превышает 1 м, а глубина 2–3 м. Поноры образуются в результате растворения и размыва трещиноватых карстующихся пород природными водами и представляют собой в основном небольшие вертикальные, округлые каналы или расширенные растворением трещины. По мере развития поноры превращаются в карстовые воронки.

Воронки чаще всего встречаются на Русской равнине. Размеры их и форма самые разнообразные. Наиболее крупные достигают 200 м длины и 30 м глубины. Существует несколько морфологических и генетических классификаций карстовых воронок. По происхождению они могут быть отнесены к следующим основным генетическим типам: а) поверхностного выщелачивания (коррозионные или коррозионно-эрозионные), б) провальные (коррозионно-гравитационные), в) просасывания (коррозионно-суффозионные или коррозионно-суффозионно-эрозионные), г) сложные (коррозионно-суффозионно-гравитационные). и д) напорные, образованные восходящими источниками.

Воронки поверхностного выщелачивания встречаются лишь на выходах карстующихся отложений и образуются за счет выноса преимущественно в растворенном состоянии через подземные каналы выщелоченной на поверхности породы. Диаметр воронок поверхностного выщелачивания пе превышает 10–15 м, а глубина 2–5 м.

Провальные воронки, образующиеся преимущественно путем обвала свода подземной карстовой полости, распространены весьма широко. В некоторых районах Русской равнины провалы особенно часты. Так, по ориентировочным подсчетам в окрестностях г. Кунгура (Уфимское плато) в среднем ежегодно один провал происходит на площади 10 км², а близ г. Дзержинска (Среднее Поволжье) – на площади 50 км². Размеры и морфологические особенности провалов в значительной мере зависят от литологии карстующихся пород, состава перекрывающих их рыхлых отложений, а также от глубины залегания подземных вод. Наиболее крупные формы возникают в условиях гипсового карста, особенно на участках глубокого залегания подземных вод. Карстовые провалы нередко достигают 20–30 м в диаметре и 10–20 м глубины. К самым крупным относится провал, который произошел в 1920 г. у д. Алифаново (низовье р. Сухоны). На месте его образовалась воронка диаметром 140 м и глубиной 50 м.

Большими размерами отличается также Пивоваровский провал, расположенный в центральной части Русской равнины (правобережье нижнего течения р. Клязьмы). Он образовался в результате обрушения кровли над огромной подземной полостью, приуроченной к толще гипса, залегающего на значительной глубине от поверхности. Глубина провала 40 м (рис. 1). К очень глубоким провалам относятся Акташский (Бугульминско-Белебеевская возвышенность), достигавший в 1939 г. 52 м глубины, и Бреховской (Сылвинский Кряж), имевший в 1953 г. глубину 45 м.

Карстовые провалы, образованные в рыхлых отложениях, первоначально очень глубоки (до 50 м и более), с резкими очертаниями и отвесными склонами. Скоро (уже через 15–20 лет), однако, они превращаются в неглубокие (5–7 м) пологосклоновые воронки, диаметр которых в несколько раз превышает диаметр провала. На это обратил внимание еще А. А. Крубер (1901), исследовавший карстовые провалы к югу от г. Тулы. Лишь на участках, где карстующиеся породы перекрыты толщей песчаников, размеры и форма провала мало изменяются в течение длительного времени.

Рис. 1. Пивоваровскнй карстовый провал, расположенный в низовьях р. Клязьмы, глубиной 40 м

Воронки просасывания наиболее распространены на Русской равнине. Они образуются путем вмывания рыхлых покровных отложений в трещипы и полости карстующихся массивов. Воронки просасывания, возникающие в толще покровных образований, отличаются обычно правильной конической формой; лишь на участках, где вмыв рыхлого материала происходит в нескольких местах, они приобретают сложную форму. Размеры воронок просасывания самые разнообразные, в отдельных случаях их диаметр составляет 200 м, а глубина 30 м.

Сложные воронки образуются как за счет провальных процессов, так и процессов просасывания. Эти воронки встречаются довольно часто и имеют самые различные размеры.

Напорные карстовые воронки, формирующиеся в результате выщелачивания карбонатных и сульфатных пород водами восходящих источников, встречаются во многих районах Русской равнины (рис. 2). Наиболее известны среди них котловины озер Табашинского, Голубого и Красного Ключа. Из озера Табашинского (Среднее Поволжье) длиной 800 м, шириной 400 м и глубиной 53 м вытекает речка Пижанка, что указывает на питание его подводными восходящими источниками. На дне Голубого озера, расположенного в Татарии, находятся две карстовые воронки, которые называются Большой и Малой Пучиной. Из Большой Пучины диаметром 50 м и глубиной 15 м начинается восходящий карстовый источник с дебитом 250 л/сек. Особый интерес представляет гигантский источник Красный Ключ (Уфимское плато), вытекающий из двух воронок. Диаметр основной воронки 70 м и глубина 38 м.

Рис. 2. Напорная карстовая воронка, образованная восходящими Таицкими источниками (Ижорская возвышенность)

Котловины (или ýвала) образуются за счет роста отдельных воронок или слияния нескольких карстовых воронок различного происхождения. Они нередко имеют сложное строение и большие размеры (более 200 м в диаметре и до 100 м глубины). Форма котловин обычно вытянутая, склоны иногда крутые. Примером крупной карстовой котловины может служить котловина, расположенная у д. Мутной (восточная окраина Русской равнины). Она представляет собой чашеобразное расширение долины р. Мутной (правый приток р. Чусовой) поперечником около 1 км и глубиной 100 м. Склоны котловины крутые.

Полья^[1] – это огромные (длиной более 2000 м и глубиной 50–100 м) замкнутые котловины, характеризующиеся своеобразными гидрографическими особенностями. В классических карстовых регионах их отмечают ровное дно и крутые склоны. Полья имеют сложное тектонико-коррозионно-эрозионное происхождение. В условиях платформенных равнин они образуются путем слияния группы карстовых воронок и котловин. Примером такого полья на Русской равнине служит Ворсминская карстовая депрессия, расположенная на правобережье р. Кишмы (правый приток Оки). Площадь ее около 30 км², глубина до 50 м. Поверхность этой огромной котловины изрыта неправильно чередующимися округлыми понижениями, молодыми карстовыми провалами и долинами небольших исчезающих рек. По своим размерам и гидрогеологическим особенностям приближаются к полью также Низковская, Дикоозерская и Мазуевская карстово-эрозионные котловины, расположенные на Уфимском плато. Наиболее крупная из них Дикоозерская достигает 4 км длины, 1,8 км ширины и 90 м глубины. На дне этих котловин находятся многочисленные озера и восходящие карстовые источники.

Карстовые рвы и желоба (богазы), представляющие собой вытянутые впадины, длина которых в несколько раз превосходит их ширину, по происхождению делятся на две разновидности: а) рвы, приуроченные к трещинам разгрузки (отседания, скола, бортового отпора), и б) рвы, образованные в результате обрушения и оседания глыб карстующихся пород над подземными полостями в зонах интенсивного стока подземных вод.

Карстовые рвы, связанные с трещинами разгрузки, широко распространены на крутых склонах речных долин во многих районах Русской равнины. Они представляют собой прямолинейные или извилистые углубления длиной до 50–200 м, шириной 1–20 м и глубиной 5–10 м. Стенки рвов нередко сложены коренными породами, а дно занято делювием. Другая разновидность рвов и желобов обязана обрушению или оседанию карстующихся пород и покровных отложений над подземными полостями в зонах интенсивного стока подземных вод. Они встречаются у основания склонов цокольных террас, на дне суходолов, реже на водоразделах, где оконтуривают иногда островные возвышенности. Такие рвы достигают 1000–2500 м длины, 10–200 м ширины и 10–15 м глубины. Образуясь в результате слияния цепей карстовых впадин, они по мере развития превращаются в карстово-эрозионные формы. Среди наиболее крупных рвов такого происхождения выделяется ров на правом склоне лога Баги-лева, расположенного на водоразделе рек Сылвы и Бабки (Уфимское плато) у д. Кайгородово. Протяженность его более 2 км, а ширина дна, осложненного карстовыми воронками, 50–100 м. К таким же рвам относится ров на юго-западном окончании Себеусадской структуры (Среднее Поволжье), протянувшийся с северо-востока на юго-запад на 5 км. Ширина его изменяется от 30 до 160 м, а глубина достигает 45 м. Ров образовался в результате слияния 23 воронок, 16 из которых в настоящее время заполнены водой. Самый крупный карстовый ров на Русской равнине отмечен в южной части Вятского увала на склоне Сотнурской возвышенности на левобережье р. Илеть. Длина его около 16 км, ширина 200–500 м, а наибольшая глубина 85 м. На дне и склонах рва широко распространены воронки и озера. Наиболее глубокое карстовое озеро Морской Глаз имеет диаметр 50 м и глубину 35 м.

Суходол, или сухая долина, – это типичная карстовая форма. Суходолы возникают там, где карстовые образования переводят поверхностный сток в подземный (рис. 3). Длина карстовых суходолов обычно не превышает 2–3 км. Самый крупный суходол на Русской равнине – на р. Яманъелге (Уфимское плато). Длина его около 60 км.

Рис. 3. Суходол р. Рагуши (Валдайская возвышенность)

Ниши – переходные формы от поверхностных к подземным. На возвышенных участках они образуются путем более интенсивного выщелачивания отдельных слоев карстующихся пород стекающими по обрыву водами, а в речных долинах и на морских побережьях – под воздействием речных и морских вод.

Карстовые останцы, характерные для тропических областей, на территории Русской равнины не встречаются. Между тем некоторые образования с известной долей условности могут быть отнесены к таким формам. Интересны, например, небольшие известняковые останцы на плато Костивере (Северная Прибалтика). Высота их обычно не превышает 3 м. Некоторые останцы имеют форму гриба, что связано с различной степенью выщелачивания отдельных пластов известняка (рис. 4). А. А. Дубянский (1937) к карстовым останцам относит причудливые меловые столбы, поднимающиеся на правобережье Дона близ устья Тихой Сосны. Они достигают иногда высоты 10–12 м. Своеобразные гипсовые останцы отмечены также в низовьях р. Лургазы (Западная Башкирия). Самый крупный из них имеет длину 230 м, ширину 140 м и высоту 15 м.

Рис. 4. Карстовый останец на плато Костивере (Северная Прибалтика)

ПОДЗЕМНЫЕ КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ

К подземным карстовым формам относятся пещеры, полости, закарстованные трещины и каверны. Наибольший интерес среди них представляют пещеры, характеризующиеся иногда сложным строением и значительными размерами. Наклонные и вертикальные пещеры в зависимости от глубины и особенностей строения подразделяются на колодцы (вертикальные полости глубиной до 20 м), естественные шахты (вертикальные полости и система вертикальных полостей глубиной от 20 до 200 м) и пропасти (система полостей глубиной более 200 м).

На Русской равнине пещеры имеют широкое распространение и нередко достигают значительных размеров. К наиболее крупным пещерам относятся: Оптимистическая (длина 110840 м), Озерная (длина 102 570 м), Крывченская (длина 18 785 м), Млынки (длина 14 120 м), Вертеба (длина 7820 м), Конституционная (длина 5700 м), Кунгурская ледяная (длина 5600 м) и Ленинградская (длина 3400 м). Оптимистическая пещера по общей длине подземных галерей находится на первом месте в СССР и на третьем в мире после пещер Флинт-Мамонтова (США) длиной 290000 м и Хёллох (Швейцария) длиной 123 800 м.

Колодцы и шахты представляют собой вертикальные или наклонные полости, имеющие обычно узкое входное отверстие и значительную глубину. Шахты отмечаются главным образом в горных странах, где они достигают иногда большой глубины. Самой глубокой (950 м) карстовой шахтой-пропастью в СССР является Киевская на Кырктау (Средняя Азия). Она относится к наиболее глубоким пропастям в мире, хотя примерно на 380 м меньше глубочайшей пропасти Пьер-Сен-Мартен (1332 м), расположенной во Франции. В равнинных областях такие гигантские шахты-пропасти не встречаются. К наиболее глубоким карстовым шахтам Русской равнины относится Саранская (Уфимское плато), имеющая глубину 49 м.

Основную роль в формировании многих карстовых полостей играют инфильтрационные и инфлюационные дождевые и талые снеговые воды, проникающие по трещинам различного происхождения в толщу карбонатных и сульфатных пород. Определенную роль играют также напорные и конденсационные воды. В отличие от подземных ручьев и озер конденсационные воды воздействуют на всю поверхность полости, в связи с чем оказывают наибольшее влияние на морфологию пещер.

Своеобразие карстовых пещер определяется сложным комплексом природных факторов и прежде всего морфоструктурными и гидрогеологическими особенностями территории.

Теория происхождения известняковых карстовых пещер была разработала У. М. Дейвисом (1930). В их эволюции он различал пять основных этапов: а) зачаточные каналы, формирующиеся в зоне полного насыщения медленно движущихся фреатических вод, находящихся под давлением; б) зрелые галереи, когда в условиях распространения безнапорных вадозных^[2] потоков начинает доминировать механический размыв (корразия); в) сухие галереи, возникшие в результате ухода воды в глубь массива, вследствие регионального поднятия территории: г) натечно-аккумулятивная, характеризующаяся заполнением галерей натечно-капельными и другими пещерными отложениями; д) разрушения подземных галерей (пенепленизация).

На основе развития взглядов У. М. Дейвиса было создано представление о фреатической (пещерные галереи разрабатываются подземными водами, находящимися под давлением) и вадозной (подземные воды свободно, не под напором движутся по галереям в сторону дренирующих систем) стадиях развития пещер.

Наиболее полно вопросы эволюции подземных полостей разработаны советскими исследователями Г. Л. Максимовичем и Л. И. Маруашвили, которые выделили несколько стадий формирования горизонтальных карстовых пещер.

Первая стадия – трещинная, затем щелевая. По мере увеличения ширины трещин и щелей в них проникает все большее количество воды. Это активизирует карстовые процессы, особенно на участках чистых разностей пород. Пещера переходит в каналовую стадию. При расширении каналов подземные потоки приобретают турбулентное движение, что еще более усиливает процессы коррозии и эрозии. Это – стадия подземной реки, или воклюзовая. Она характеризуется значительным заполнением подземного капала водным потоком и выходом его в виде воклюзного источника на дневную поверхность, а также образованием органных труб, обвалом сводов, ростом гротов.

В связи с размывом дна подземного капала, вода просачивается по трещинам в глубь карбонатных и галогенных толщ, где на более низком уровне разрабатывает новые полости, формируя нижний этаж пещеры. Постепенно подземные каналы расширяются, а водный поток частично, а затем полностью уходит в нижние горизонты массива, и пещера становится сухой. В нее проникают по трещинам в кровле лишь инфильтрационные воды. Это (по Г. А. Максимовичу) коридорно-гротовая натечно-осыппая (водно-галерейная, по Л. И. Маруашвили) стадия развития пещеры. Она отличается широким распространением химической и механической аккумуляции (в гипсовых пещерах стадия натечной аккумуляции отсутствует). Потолок и стены пещеры покрываются разнообразными кальцитовыми натеками. Образуются каменные и земляные осыпи, последние располагаются преимущественно под органными трубами. Накапливаются также отложения рек и озер. С уходом водотока дальнейшее увеличение подземной полости резко замедляется, хотя коррозионная деятельность продолжается за счет инфильтрационных и конденсационных вод.

По мере развития пещеры она переходит (по Г. А. Максимовичу) в коридорно-гротовую обвально-цементационную (сухо-галерейную, по Л. И. Маруашвили) стадию. Па этой стадии в результате обрушения кровли над подземными полостями возможно вскрытие некоторых частей пещеры. Постепенно обрушение свода пещеры приводит к полному ее уничтожению, что особенно характерно для верхних частей, отличающихся небольшой мощностью кровли. На уцелевших участках остаются лишь карстовые мосты и узкие арки. При полном разрушении пещеры, заложенной недалеко от земной поверхности, образуется карстовая долина. По мнению Л. И. Маруашвили, «выделение обвальной стадии и ее отнесение к заключительной стадии нарушают действительный ход событий. Превращение неглубоко заложенной пещеры в результате обрушивания кровли в каньон, как правило, осуществляется в водно-галерейную стадию, что доказывается наличием рек в большинстве каньонов, образовавшихся таким путем».

Еще толща кровли превышает 100–200 м, то провалы в ней, как правило, не образуются, а подземные полости заполняются обрушившимися с потолка глыбами породы и принесенными песчано-глинистыми отложениями, которые разбивают пещеру на отдельные изолированные полости. В этом случае развитие пещеры заканчивается коридорно-гротовой обвально-цементационной стадией.

Продолжительность отдельных стадий пещерообразовательного цикла, отличающихся своими гидродинамическими и морфологическими особенностями, спецификой физико-химических процессов и своеобразием биоклиматических условий, измеряется десятками и сотнями тысячелетий. Так, сухо-галерейная стадия пещеры Кударо (Кавказ) продолжается уже 200–300 тыс. лет. Что касается ранних стадий развития пещер (трещинная, щелевая, каналовая и воклюзовая), то их продолжительность значительно короче. По мнению Л. И. Маруашвили, пещеры «могут достигать зрелого водно-галерейного состояния за несколько тысячелетий от начального момента своего развития».