Карст Красноярского края

Айдашинской пещере около г. Ачинска. Исследования показали, что она была культовым местом начиная с неолита и до средних веков (Молодин, Бобров, Равнушкин, 1980). Изучение пещерных грунтов позволило уточнить списки млекопитающих, обитавших на карстово-спелеологических участках в позднем плейстоцене – раннем голоцене. Среди костных останков млекопитающих встречаются и вымершие виды фауны. Изучение фаунистических остатков входов пещер дает информацию об изменении ландшафтно-климатических условий местности (Цыкин, 1990).

Отрицательная роль пещер обусловлена провалами и просадками земной поверхности на территории городов, поселков и трассах железных и шоссейных дорог, а также угрозами обвалов, оползней и наледей. Вероятность провалов тем больше, чем выше плотность воронок, многие из которых отражают развитие близповерхностных пещеристых полостей.

В зоне Красноярского водохранилища на Бирюсинском участке, где планировалось строительство крупной базы отдыха, появились провалы, один из которых имел глубину около 50 м.

Понижение уровня карстовых вод в пределах депрессионных воронок водозаборов, строительство карьеров и котлованов, являющихся водосборниками метеорных вод, утечка воды и промстоков из трубопроводов, повреждение почвенного слоя, регулирующего скорость инфильтрации воды, – эти и другие последствия хозяйственной деятельности ведут к техногенной активизации карста, негативно воздействующей на инженерные сооружения. Большие осложнения вызывает карст при добыче карбонатного сырья (известняка, доломита, магнезита) и гипсового камня. Все месторождения карбонатного сырья в предгорных и низкогорных районах, в наиболее благоприятных для освоения месторождений условиях, поражены карстом. Пласты гипса на большей части площади приповерхностного распространения сульфатно-терригенно-карбонатной формации в карстовой области Ангаро-Тасеевской синеклизы сильно разрушены (Цыкин, 1990).

Наибольшие осложнения при эксплуатации месторождений известняка и доломита вызывают кольматационные отложения, которые при детальной разведке почти нигде не фиксировались ввиду маломощности тел песчано-глинистых образований, их сложного распределения в карбонатной толще и избирательного разрушения этого материала при бурении. После строительства карьеров оказалось, что линейный коэффициент закарстованности составляет 10–15 проц. Показательно в этом отношении Мазульское месторождение флюсового известняка хр. Арга (Цыкин, 1990).

В отложениях палео- и неокарста обнаружены залежи различных полезных ископаемых. Рудное сырье представлено марганцевыми, железными и железомарганцевыми минеральными ассоциациями, россыпным золотом и бокситами. Группа нерудного сырья включает фосфориты, россыпи алмаза, глинистые пигменты, глины, мраморный оникс. Полезные флюиды – это пресные и минеральные воды, скопления нефти и газа.

Употребляемый далее термин «карстовые месторождения» несет морфологический смысл, подчеркивая условия локализации залежей этого минерального сырья. Его не следует трактовать в генетическом смысле, т. к. полезные ископаемые карстовых депрессий полигенетичны (Цыкин, 1985).

Руды железа и марганца относительно широко распространены в отложениях карстовых депрессий. Значительное число непромышленных месторождений и рудопроявлений марганцевых и железо-марганцерых руд отнесено к разряду остаточно-инфильтрационных образований. Это месторождения Порожинского рудного района Енисейского кряжа. Для них свойственны локализованный первоисточник рудного вещества и значительное обогащение им вторичных концентраций, образованных на окислительном, щелочно-окислительном геохимических барьерах. В Порожинском марганцеворудном районе Енисейского кряжа выявлена система контактово-карстовых палеодепрессий преимущественно на доломитах подъемской свиты позднего рифея, в которых локализованы линзы окисных и карбонатных марганцевых руд.

Отложения карста имеют многокомпонентный состав, что обусловлено как составом пород, так и резко неравномерной интенсивностью неоэлювиального выветривания обломочного материала. Рудные залежи тяготеют к более глинистым частям разреза. Они преимущественно кусково-землистые. В керне нередко хорошо заметно, что буровато-черные марганцевые окислы пропитали и заместили дисперсные нерудные минералы, покрыли с поверхности обломки туффосилицитов. Каменистые рудные отложения имеют желовковую, гроздевидную, линзовидную формы (Цыкин, 1990).

В целом бурые железняки, железомарганцевые и чисто марганцевые руды в контактных корах выветривания и отложениях покрытого, отчасти кольматированного типов карста встречаются часто, образуя обширные рудные районы (Присаянье, хр. Арга, Ворговский прогиб). Опыт их изучения свидетельствует о непромышленных масштабах оруденения, образованного за счет малоконцентрированных коренных источников. Руды отлагаются подземными водами на геохимических барьерах и образуют большое число залежей. Масштабы остаточно-инфильтрационных руд могут быть промышленными. Но сырье низкокачественное из-за значительных содержаний железа, фосфора. Использование этого сырья возможно при разработке экономичных схем его обогащения (прежде всего, перспективны биотехнологические методы извлечения марганца) (Цыкин, 1990).

Россыпи золота и тяжелых металлов на закарстованных карбонатных породах известны во многих карстовых областях Красноярского края. По генезису они подразделяются на аллювиальные, пролювиально-делювиальные и элювиальные. Аллювиальный класс россыпей является самым распространенным. По геоморфологическим условиям размещения среди них различаются русловые суходольные (в распадках), террасовые, увальные и нагорные. В зависимости от мощностей торфов аллювиальные россыпи подразделяются на открытые, полупогребенные и погребенные (Казакевич, 1972, с. 216).

Бокситы в отложениях покрытого типа карста известны и в горных, и в платформенных карстовых областях. Как и в других регионах, здесь установлены 2 основные группы месторождений – геосинклинальная и платформенная. К первой группе относятся пласты и линзы диаспоровых и бемитовых корундсодержащих бокситов. Эти тела приурочены к поверхности континентальных перерывов в карбонатных толщах позднего докембрия, нижнего и среднего палеозоя и связаны с геосинклинальным карстовым циклом. Платформенная группа имеет многочисленные месторождения и проявления во многих карстовых областях. Они связаны с позднеэмерсионным карстовым циклом Сибирской платформы и дейтероорогенным – ее складчатого обрамления (Цыкин, 1990).

Свинцово-цинковые руды, слагающие гидротермально-метасоматические залежи в известняках и доломитах, а также вдоль контактов карбонатных пород со сланцами, имеют признаки связи с гидротермокарстом. По отношению к оруденению гидротермокарст подразделяется на дорудный, со- и пострудный. Его элементы описаны на многих месторождениях свинца и цинка горных и платформенных карстовых областей края (Цыкин, 1985).

Фосфориты в отложениях карста локализованы в области Восточного Саяна, хотя небольшие скопления их фиксируются значительно шире. В Восточном Саяне разведаны 17 месторождений и проявлений фосфоритов. Сейбинское месторождение состоит из четырех участков. Основным является Большеджебартинский участок, представленный контактовой залежью фосфоритов, имеющей длину 2500 м, ширину 30–70 м и глубину до 200 м. На участках Владимирском и Караульная Горка развиты небольшие удлиненные депрессии глубиной до 250 м. В кремнисто-известняковой толще, по которой сформировался покрытый карст, выявлены линзы и пропластки карбонатных и почти мономинеральных фосфоритов. Из-за малой мощности и невыдержанности они не представляют практического интереса (Цыкин, 1990).

4. Применение материала дипломной работы в школе

Тему данной работы можно раскрыть в рамках программы по географии в 8 классе «Природа России» в теме «Рельеф России». Здесь можно дать понятие карстового процесса, охарактеризовать формы карстового рельефа и факторы карстообразования.

План-конспект урока

«Понятие карста»

Цели:

1. Сформировать у учащихся общее представление о карстовом процессе, дать описание основных поверхностных и подземных карстовых форм рельефа.

2. Развитие слухового внимания, аналитических способностей мышления, памяти, пространственной ориентировки, зрительного внимания и мелкой моторики.

3. Воспитать бережное отношение к природе.

Оборудование: атласы.

Тип и вид урока: урок-лекция, изучение нового материала.

Ход урока

Содержание	t м и н	Методические указания
I. Организационный момент. II. Изучение нового материала. Карстовые явления распространены чрезвычайно широко. По геологическим условиям примерно 1/3 суши имеет потенциальную возможность для их развития. Карст существенно влияет на природные особенности территории: рельеф, воды, почвенно-растительный покров. В карстовых областях находятся украшенные природой подземные дворцы-пещеры, которые посещают не только ученые и спелеологи, но и многочисленные туристы. Определение. Карст – процесс выщелачивания (растворения) горных пород и выноса растворенного вещества, а также формы рельефа, образованные в результате этого процесса. Карстовый процесс развивается в растворимых природными водами карбонатными породами (известняки, доломиты, гипсы, соль и другие). Условия развития карста: 1. Наличие растворимой в природных водах горной породы. 2. Наличие растворителя, т.е. воды, агрессивной к породе. 3. Наличие условий, обеспечивающих водообмен (отток воды, насыщенной растворенным веществом, и приток свежего растворителя). Формы рельефа, образующиеся в результате карстового процесса делятся на подземные и поверхностные. К поверхностным карстовым формам относятся карры, желоба и рвы, воронки, блюдца и западины, котловины, полья, останцы. Кары по строению бывают желобковые, стенные, лунковые, трубчатые, в виде следов, меандровые, трещинные. Перенесите рис. 1 себе в тетрадь (рисунок изображен на доске). Желоба и рвы более глубокие с крутыми бортами. Длина их десятки и сотни метров, иногда километры, имеют различную ширину и глубину, на концах замкнуты, на дне имеют многочисленные углубления. Воронки делятся на следующие типы: 1. Поверхностного выщелачивания (коррозионные) образуются за счет выноса выщелоченной на поверхности породы через подземные каналы в растворенном виде. 2. Провальные (гравитационные) образуются из-за обвала свода подземной полости, которая возникла за счет выщелачивания карстующихся пород на глубине и выноса вещества в растворенном состоянии. 3. Посасывания (коррозионно-суффозионные) образуются путем вмывания и проседания рыхлых покровных отложений в колодцы и другие полости и выноса через подземные каналы. Блюдца и западины – нечетко выраженные мелкие воронки. Котловины образуются при слиянии воронок всех типов. Выделяются 2 типа котловин – сложные, которые образуются при слиянии нескольких воронок, с углублениями на дне, и плоскодонные котловины. Останцы характерны для зрелых стадий развития карста. Они высокие и крутосклонные, в виде столбов, конусов, плосковерхих башен и более мелких конусов и куполовидных форм. Переходными от поверхностных к подземным формам являются навесы и ниши, мосты и арки, которые возникают при обрушении потолка пещер. Колодцы и шахты, пропасти и пещеры – подземные формы карстового рельефа. Колодцы и шахты – это вертикальные или крутонаклонные пропасти, различающиеся по глубине. Большинство карстовых пещер образуется при ведущей роли выщелачивания. Каждая пещера своеобразна. Выделяются 4 типа, отражающие различия строения и развития. А. Простые колодцы, начинающиеся со дна воронок и развивающиеся по трещинам. Б. Колодцы и шахты, заканчивающиеся гротами и галереями. В. Каскадные шахты и этажные пещеры – пример длительного развития пещер в горных странах. К этой группе относятся наиболее сложные по проходимости полости с очень красивыми пейзажами – большими гротами, озерами, огромным разнообразием натечных образований. Г. Горизонтальные и пологонаклонные пещеры, среди которых есть и простые галереи, и сложные лабиринты. Эти пещеры образовались на путях почти горизонтального движения подземных вод. III. Закрепление полученных знаний. 1. Что такое карст? 2. В каких породах происходит развитие карстового процесса? 3. Какие условия необходимы для развития карста? 4. Какие существуют формы карстового рельефа? (перечислить) 5. Рассказать о каррах, воронках, пещерах и других формах. IV. Домашнее задание. Материал лекции.	3 3 0 5 2	Рассказ учителя Определение в тетрадь В тетрадь Учащиеся конспектируют основные моменты Фронтальный устный опрос

Раздел дипломной работы 3.2. Характеристика основных карстовых областей в пределах Красноярского края в рамках регионального компонента Базисного Учебного Плана при изучении в 9 классе физической географии Красноярского края в теме «Рельеф Красноярского края».

План-конспект урока

«Карстовые области Красноярского края»

Цели:

1. Познакомить учащихся с основными карстовыми областями на территории Красноярского края.

2. Развитие навыков работы в группе, выборочного конспектирования, аналитического мышления.

3. Воспитание любви и бережного отношения к природе.

Оборудование: карты Красноярского края, раздаточный материал – карточки с описанием карстовых областей Красноярского края.

Тип и вид урока: практическая работа, развитие умений и навыков.

Ход урока

Содержание	t м и н	Методические указания
I. Организационный момент. II. Повторение пройденного материала. Вспомнить понятие карста, условия развития карстового процесса, основные формы карстового рельефа. III. Изучение нового материала. Класс разбивается на 9 групп по 3 человека (если в классе меньше человек, то меньший по объему материал выдается парам, больший – тройкам). Раздаются карточки с описательным материалом по карстовым областям, на их основе дети составляют краткий доклад и заполняют таблицу «Карстовые области Красноярского края». Название области S области/ S распространения карстующихся пород (% к общей S) Географическое положение области Основные формы карстового рельефа IV. Закрепление пройденного материала. После подготовки 1 человек от каждой группы делает доклад у доски и заполняет на доске таблицу по материалу своей области. В заключение делаются выводы о значении карста. 1. Карст мешает градостроительству, автодорожному строительству, разработке месторождений полезных ископаемых. 2. В то же время во многих карстовых районах обнаружены залежи многих видов полезных ископаемых, которые интенсивно разрабатываются. 3. Многие карстовые пещеры имеют большое туристическое значение, в них проложены экскурсионные маршруты. Этот вид активного отдыха очень популярен не только среди жителей края, но и всей России и даже зарубежья. Работает множество спелеологических секций. IV. Домашнее задание. Сделать контурную карту основных карстовых областей.	2 8 1 7	Фронтальный устный опрос Работа в группах Работа в тетрадях Ответы у доски, работа в тетрадях В тетрадь

Заключение

В работе раскрыты особенности карста Красноярского края, показано его многообразное отображение в рельефе местности, гидрогеологических особенностях зоны активного водообмена, обобщен обширный научный материал по данной теме.

В связи с тем, что при изучении рельефа и недр края будут выявлены новые сведения о карсте и неизбежно возникнет необходимость квалифицированной оценки его воздействия на проектируемые объекты промышленного, гражданского и транспортного строительства, исследования карста должны вестись планово и оперативно. Основные задачи дальнейшего изучения карста представляются следующими:

а) проведение карстологических съемок среднего масштаба в основных карстовых областях;

б) создание стационаров и режимных станций на типовых карстовых участках и в отдельных крупных пещерах;

в) проведение детальных специализированных исследований для оценки инженерно-геологических, гидрогеологических условий отдельных площадей распространения карстующихся пород и закарстованности месторождений карбонатного сырья и гипсового камня.

Региональное карстоведение, позволяющее использовать сведения о карсте в разных отраслях народного хозяйства, естественных науках и краеведении, должно основываться на проведении специальных съемок среднего масштаба (1:200000 – 1:100000). Стандартное геоморфологическое, инженерно-геологическое и гидрогеологическое картирование, включающее данные о карстовых явлениях – рельефе, полостях и подземных водах, не дает целостной информации. Необходимы специальные карты, отображающие всю информацию о карсте. Дополнительно потребуется проведение поисков и обследования пещер и привлечением спелеотуристов.

На карстологических картах следует отразить площади распространения карстующихся пород разного состава, их возраст, условия залегания, тектонические нарушения (складки, трещиноватость, разрывы, зоны дробления и рассланцевания), характер рельефа на этих площадях. Формы карста отображают внемасштабными знаками, рядом с которыми у палеокарстовых объектов ставят стандартный индекс геологического возраста. При наличии осадочного заполнения над соответствующим знаком рекомендуется ставить условный индекс полезного ископаемого. Для пещер, являющихся важными элементами карста, следует значковым способом отображать общие размеры (крупные, средние, малые спелеоформы) и морфологические особенности (горизонтальная, вертикальная, наклонная пещера). С целью отображения информации о карстово-гидрогеологических системах на карту наносят поноры, источники и водообильные скважины. Формы множественного распространения (воронки, карры, останцы) изображают групповым знаком с указанием градаций плотности. Особая карстологическая графика – типологические карты, на которых вместо конкретных форм способами ареального фона или значковым показывают совокупные понятия – типы карста.

Создание стационаров и режимных станций в основных горных и платформенных карстовых областях необходимо для оценки интенсивности химической денудации в годичном и многолетнем циклах, воздействия загрязнения атмосферы и подземных вод на карстификацию. На стационарах этот процесс можно исследовать дифференцировано на отдельных полигонах с разными ландшафтами и типами почв, в том числе и под покровными отложениями разного состава и мощности. Кроме того, необходимы спелеологические стационары для исследования деструктивных и аккумулятивных процессов в пещерах, а также вопросов охраны и восстановления спелеоландшафтов.

Изучение карста для прикладных инженерно-геологических, гидрогеологических и геологоразведочных целей проводят в детальных масштабах. Необходимы карстологические карты и планы, составленные на структурно-геологической или геоморфологической основе с учетом отдельных форм карста, их пространственного положения и состава минерального заполнения. Для обеспечения глубинности карт необходимо применять геофизические и биолокационные методы поиска скрытых неоднородностей в карстующихся породах. По их результатам выбирают пункты заложения и параметры скважин. Эти исследования могут выполнять производственные партии при методической и научной помощи карстоведов.

Карст Красноярского края на обширных пространствах еще не изучен. Значит, у исследователей есть путь к новым интересным открытиям рудоносных палеодепрессий, крупных и красивых пещер, резервуаров пресных подземных вод и других объектов. Региональное карстоведение является перспективной областью приложения сил натуралистов, дающей возможности научного творчества и получения практически ценных достижений (по Цыкину, 1990).

Библиографический список

1. Астрашабов Е.Ф. Условия развития карста Манского прогиба. – Природные условия Минусинской котловины. Красноярск, 1981.

2. Бабак В.И., Смирнова С.Б. Новые данные о возрасте гипергенных фосфоритов Восточного Саяна. // Кора выветривания. М., 1978, вып. 16.

3. Беляк В.И. Подземный карст Приенисейской части Восточного Саяна. // Региональная геоморфология Сибири и Дальнего Востока. Л., 1969.

4. Беляк В.И. Из истории изучения карста Красноярского края. // Красноярский край. Материалы по географии. Красноярск: Изд-во КГУ, 1990.

5. Бобров Е.П. Бокситоносные отложения Енисейского кряжа и Сибирской платформы. М.: Наука, 1968.

6. Васильев И.Н., Задорожная Л.П. Задачи и особенности исследования литологии и трещиноватости горных пород в карстовых районах. // Гидрология и карстоведение. Пермь, 1977, вып. 7.

7. Вологодский Г.П. Карст Иркутского амфитеатра. М.: Наука, 1975.

8. Воскресенский С.С. Геоморфология Сибири. М.: Изд-во МГУ, 1962.

9. Гвоздецкий Н.А. Карст. М.: Географгиз, 1954.

10. Гвоздецкий Н.А. Карст. М.: Изд-во «Мысль», 1981.

11. Казакевич Ю.П. Условия образования и сохранения сложных погребенных россыпей золота. М.: Недра, 1972.

12. Коржуев С.С. Древний карст и циклы карстообразования Сибирской платформы. // Карст в карбонатных породах. М., 1972.

13. Лейпциг А.В., Левина А.П., Ясаманов Л.А. Стратиграфия и условия образования мезокайнозойских бокситоносных отложений Юго-Запада Сибирской платформы. М.: Недра, 1976.

14. Максимович Г.А. Генетический ряд натечных отложений пещер (карбонатный спелеолитогенез). // Пещеры, вып. 5 (6). Пермь, 1965.

15. Молодин В.И., Бобров В.В., Равнушкин В.Н. Айдашинская пещера. Новосибирск: Наука, 1980.

16. Мирошников Л.Д. Карст арктической части Сибирской платформы. // Сов. геология, 1962, №7.

17. Пармузин Ю.П. Ландшафтообразующее значение карста Сибири. // Учен. зап. МГУ. География, 1954. вып. 170.

18. Пармузин Ю.П. Данные о карсте севера Средне-Сибирского плоскогорья. // Региональное карстоведение. М., 1961.

19. Поверхности выравнивания и коры выветривания на территории СССР. М.: Недра, 1974.

20. Цыкин Р.А. Карст магнезитов Енисейского кряжа. // Гидрогеология и карстоведение. Пермь, 1975, вып. 7.

21. Цыкин Р.А. Бокситоносный покрытый карст Алтае-Саянской и Центрально-Сибирской областей сводового поднятия. // Вопросы геологии Южного Урала и Поволжья (проблема карста). Саратов, 1978, вып. 16.

22. Цыкин Р.А. Отложения и полезные ископаемые карста. Новосибирск: Наука, 1985.

23. Цыкин Р.А. Карст Сибири. Красноярск: Изд-во КГУ, 1990.

24. Цыкин Р.А., Цыкина, Ж.Л. Крупнейшие в мире конгломератовые пещеры Восточно-Саянской карстовой области. // Гидрогеология и карстоведение. Пермь, 1977, вып. 8.

25. Цыкин Р.А., Цыкина Ж.Л. Карст восточной части Алтае-Саянской карстовой области и связанные с ним полезные ископаемые. Новосибирск: Наука, 1978.

26. Цыкин Р.А., Цыкина Ж.Л., Добровольский М.Н. Пещеры Красноярского края. К.: Красноярское книжное издательство, 1974.

27. Чеха В.П. Древний карст Северо-Сибирской бокситоносной провинции. // Геоморфология, 1982, №2.