по материалам: Климчук А.Б. Гипогенный спелеогенез, его гидрогеологическое значение
и роль в эволюции карста. - Симферополь: ДИАЙПИ,2013. - 182 с.

 

 Распознать сложную историю эволюции гипогенного карста возможно лишь в случае комплексного подхода, включающего применение следующих групп критериев:

  1. гидростратиграфических, палеогидрогеологических, палеогеографических и геоморфологических;
  2. спелеоморфогенетических (структура и мезоморфология каналово-полостных систем);
  3. минералого-геохимических и спелеоседиментологических.

 1. Анализ геологических, гидрогеологических и геоморфологических условий, как современных, так и прошлых обстановок, позволяет выявить общую организацию геогидродинамических и каналово-полостных систем, их положение в региональных гидрогеологических структурах, а также (ретроспективно) изменения этой организации под влиянием тектонической и геоморфологической эволюции. Особое внимание уделяется:

- гидростратиграфии карстующейся и смежных толщ,

- характеру и распределению элементарных структур проницаемости в этих толщах,

- истории тектоно-геодинамической активности и геоморфологического раскрытия  напорных водообменных систем,

- проявлениям гидрохимических и термальных аномалий и их минералого-геохимических следов в исследуемых и смежных участках.

С использованием геоморфологического анализа выявляется наличие или отсутствие прямых функциональных и парагенетических связей пещер и других вскрытых дневной поверхностью карстопроявлений с современным рельефом. Отсутствие таких связей является важным индикатором гипогенной природы карстопроявлений.

2. Спелеоморфогенетические критерии позволяют определить особенности заложения каналово-полостных структур в геологическом пространстве, их структуру и морфологию, а также функциональную роль их отдельных элементов. Решение задач идентификации усложняется возможностью наследования карстовых структур в ходе эволюции, в случае которого вся структура либо ее элемент будут являться реликтовыми, то есть отделенными от обстановки своего формирования.

3. Минералого-спелеоседиментологические и изотопно-геохимические индикаторы дают ценную информацию о свойствах флюидов, физико-химических процессах и условиях обстановок спелеогенеза, а также позволяют датировать эти обстановки.

Водно-механические отложения гипогенных пещер отличаются преобладанием тонких глинистых отложений, как автохтонных (остаточные глины), так и аллохтонных (глинистый материал от провалов перекрывающих слоев, перераспределенный в условиях низкодинамичных сред напорных водоносных горизонтов).

Флювиальные отложения могут быть связаны с этапами геоморфологического раскрытия гипогенных систем, обычно имеют локальное наложенное распространение и могут быть важными для корреляции с поверхностным рельефом и датировки соответствующих этапов.

Важнейшими индикаторами гипогенного происхождения является наличие фреатического и гидротермального кальцита, а также "экзотических" минералов, входящих в состав минеральных парагенезов глубококорневых сквозьформационных флюидопроводящих систем. Работами ряда зарубежных авторов, а также новейшими исследованиями Украинского Института спелеологии и карстологии, выявлено формирование в гипогенных карстовых каналах пристеночной зоны выраженных изменений изотопного состава углерода и кислорода вмещающих пород (Spoetl et al., 2004; Plan et al., 2006; Dublyansky, Spoetl, 2008; Dublyansky et al., 2011; Климчук, Дублянский, Тимохина и др., в печати), что служит важным диагностическим признаком их гипогенного происхождения.

Таким образом, спелеогенетический анализ включает три взаимосвязанных направления: 1) спелеоморфогенетический анализ; 2) минералого-геохимический, седиментологический и фациальный анализ пещерных отложений; 3) сопряженный анализ условий и обстановок спелеогенеза, выявляемых по результатам первых двух направлений, с локальной и региональной палеогидрогеологической и геоморфологической историей (Дублянский, 1977; Климчук, 1999). Конечным результатом спелеогенетического анализа является максимально полная реконструкция характера и свойств полостеформирующей водообменной системы и ее эволюции, условий и факторов спелеогенеза (геодинамических, гидродинамических, гидрогеохимических, геолого-структурных, проч.) на различных этапах ее развития, гидрогеологических функций каналово-полостных структур и их элементов.


Спелеоморфогенетические признаки гипогенного карста

Диагностическим для гипогенных пещер является совместное нахождение спелеоформ, связанных пространственно и функционально в группы-комплексы, в пределах которых прослеживается восходящая организация формообразующих потоков и струй (включая конвективные ячейки): от питающих каналов (фидеров) в нижней части полостей, через промежуточные стенные и потолочные спелеоформы (восходящие стенные каналы и потолочные каналы-полутрубы, к выводящим потолочным формам (куполам, каминам). Такие группы выделены А.Б. Климчуком в качестве "морфологических комплексов восходящих потоков" (МКВП; см. рисунок), а их наличие является сильным диагностическим признаком гипогенного происхождения пещер (Klimchouk, 2007; Климчук, 2013). В многочисленных публикациях разных авторов показано широкое распространение МКВП в гипогенных пещерах в различных породах и обстановках по всему миру и подтверждена эффективность его использования в качестве одного из основных диагностических критериев.

Несмотря на большую вариабельность литологии вмещающих пород и гидрогеохимических механизмов гипогенного спелеогенеза, а также размеров и структур гипогенных полостей, они характеризуются примечательным сходством мезоморфологии (изоморфизмом), обусловленным общими гидродинамическими условиями и механизмами спелеоморфогенеза:

  • напорным характером водообменных систем и их низкодинамичной средой;
  • восходящим вектором водообмена;
  • поперечной (латерально-обособленной) природой полостей, формируемых восходящими потоками по сквозьпластовым и сквозьформационным структурным элементам, и их латеральным слиянием по некоторым горизонтам (ярусам) при определенных условиях;
  • большой ролью свободной плотностной (температурной или концентрационной) конвекции, создающей характерные спелеоморфы.

 

 Морфологические комплексы восходящего потока (МКВП) в гипогенной каналово-полостной системе с доминированием стратиформной (А)  и сквозьформационной (Б) организации. Типичная морфология гипогенных полостей в вертикальных продольном и поперечном сечениях и номенклатура применяемых названий спелеоформ (по Климчуку, 2013).

 Характерной чертой морфологии гипогенных полостей является широкое распространение разнообразных округлых углублений – ниш, каверн и "карманов" в стенах, восходящих каналов в нависающих стенах, разнообразных скульптурных углублений в сводах (куполов и "каминов" с округлыми замыканиями), а также тонких скальных перегородок и скульптурных выступов – "подвесок". Также характерным элементом морфологии стратиформных гипогенных полостей является наличие в их нижних частях субвертикальных каналов – "фидеров", которые могут располагаться по оси вытянутых ходов ("рифтовые" фидеры), или иметь очаговый (точечный) характер и быть округлыми субвертикальными каналами, часто с расширенным и ракушкообразными устьевыми частями. Фидеры являются функциональными элементами каналово-полостных систем гипогенного происхождения и имеют важное диагностическое значение. Номенклатура применяемых названий и характерные сочетания спелеоформ отражены на рисунке.

 

Модели формирования и примеры мезоформ гипогенной морфологии пещеры Таврская: А - формы пристеночной кавернозной каймы - кластерные (1), стратиформные (2); Б - крупные каверны по напластованию; В - конвекционные полусферические стенные ниши, организованные в вертикальные серии; Г - латеральные ниши и камеры на уровне проницаемых слоев и плоскостей.

AV Speleogenesis: Evolution of karst aquifers. Huntsville. -2000. -127с.
Bogli A.  Mischungskorrosion - ein Beitrag zur Verkarstungsproblem // Erdkunde.. -1964. -Т. 18. -С. 83-92
Ford D.C. , Williams P.W.  Karst Geomorphology and Hydrology . - London : John Wiley & Sons. -2007. -127с.
Klimchouk A.  Morphogenesis of Hypogenic Caves // Geomorphology.. -2009. -Т. 106. -С. 100-117 pdf
Klimchouk A.B.  Hypogene Speleogenesis: Hydrogeological and Morphogenetic Perspective // National Cave and Karst Research Institute Special Paper . - Carlsbad, NM: National Cave and Karst Research Institute. -2007. - №1. -106с. pdf
Klimchouk A.B.  Speleogenesis, Hypogenic // Encyclopedia of Caves. - Chennai. -2012. -С. 127-127 pdf
Klimchouk A.B.  Hypogene Speleogenesis // Treatise on Geomorphology. - San Diego, CA: Academic Press. -2013. -Т. 6. -С. 127-127 pdf
Klimchouk A.B., Tymokhina E.I., Amelichev G.N.  Speleogenetic effects of interaction between deeply derived fracture-conduit flow and intrastratal matrix flow in hypogene karst settings // International Journal of Speleology.. -2012. -Т. 41. - №2. -С. 37-55 pdf
Palmer A.N.  Cave geology. - Dayton: 2000. -0000. -127с.
Palmer A.N.  Origin and morphology of limestone caves // Geological Society of American Bulletin.. -1991. -Т. 103. - №1. -С. 1-21 pdf
Palmer A.N.  Variartion in rates of karst processes // Time in Karst. - Postojna. -2007. -С. 15-24 pdf
Plummer L.N.  Mixing of sea water with calcium carbonate ground water // Geological Society of American Memoir.. -1975. -Т. 127. -С. 127-127
Runnells D.D.  Diagenesis, chemical sediments, and the mixing of natural waters // Journal of Sedimentary Petrology.. -1969. -Т. 39. -С. 127-127
Ежов Ю.А., Лысенин Г.П.  Вертикальная зональность развития карста // Изв. АН СССР. Серия Геология.. -1990. - №4. -С. 108-116
Ежов Ю.А., Лысенин Г.П., Андрейчук В.Н., Дублянский Ю.В.  Карст в земной коре: распространение и основные типы . - Новосибрск: РАН, Сиб. отд-ние; Объед. ин-т геологии, геофизики и минералогии. -1992. -76с. pdf
Климчук А.Б.  Гипогенный спелеогенез, его гидрогеологическое значение и роль в эволюции карста. - Симферополь: ДИАЙПИ. -2013. -182с. pdf
Климчук А.Б.  Организация структуры водообмена как системообразующее свойство карста // Геологический журнал.. -2011. - №1. -С. 85-110 pdf
Климчук А.Б., Андрейчук В.Н.  О сущности карста // Спелеология и карстология.. -2010. - №5. -С. 22-47 pdf
Климчук А.Б., Пронин К.К., Тимохина Е.И.  Спелеогенез в понтических известняках Одессы // Спелеология и карстология.. -2010. - №5. -С. 76-93 pdf
Лаптев Ф.Ф.  Агрессивное действие вод на карбонатные породы, гипсы и бетоны. - М.-Л.: ГОНТИ. -1939. -120с.

Контакты

  • 95007 Украина,
    г. Симферополь,
    пр. Вернадского, 4
    УИСК
  • Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

О сайте

Сайт предлагает читателям принципиально новую трактовку природы карста Предгорного Крыма и его роли в развитии рельефа региона. Авторский коллектив сайта: Климчук А.Б., Тимохина Е.И., Амеличев Г.Н.©
Дизайн и тех. поддержка: Амеличев Е.Г.

Инфо

Сайт создан при поддержке гранта Автономной республики Крым молодым учёным Крыма (Тимохиной Е.И., 2013).

Scroll to top