การก่อตัวของถ้ำ การก่อตัวของถ้ำคาสต์

ถ้ำคาร์สต์เป็นโพรงใต้ดินที่เกิดขึ้นตามความหนาของเปลือกโลก ในบริเวณที่มีหินคาร์บอเนตและหินฮาโลเจนที่ละลายน้ำได้ง่ายกระจายตัวอยู่ ขึ้นอยู่กับการชะล้างและความเครียดเชิงกล หินเหล่านี้จะค่อยๆ ถูกทำลาย ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของคาร์สต์รูปแบบต่างๆ ในหมู่พวกเขาความสนใจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกิดจากรูปแบบหินปูนใต้ดิน - ถ้ำเหมืองและบ่อน้ำซึ่งบางครั้งมีลักษณะโครงสร้างที่ซับซ้อนมาก

หนึ่งในเงื่อนไขหลักสำหรับการพัฒนาถ้ำ Karst คือการมีอยู่ของหิน Karst ซึ่งโดดเด่นด้วยความหลากหลายทางหินที่สำคัญ หนึ่งในนั้นคือหินคาร์บอเนต (หินปูน โดโลไมต์ ชอล์ก หินอ่อน) หินซัลเฟต (ยิปซั่ม แอนไฮไดรต์) และหินเฮไลด์ (เกลือหิน เกลือโพแทสเซียม) หิน Karst แพร่หลายมาก ในหลายพื้นที่ ตะกอนเหล่านี้ถูกปกคลุมไปด้วยตะกอนดินทรายและดินเหนียวบางๆ หรือขึ้นสู่ผิวน้ำโดยตรง ซึ่งเอื้อต่อการพัฒนากระบวนการคาร์สต์และการก่อตัวของรูปแบบคาร์สต์ต่างๆ ความรุนแรงของการก่อตัวของหินคาสต์ยังได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากความหนาของหิน องค์ประกอบทางเคมี และลักษณะของหิน

ตามที่ได้กล่าวไปแล้วผู้สร้าง ถ้ำคาสต์คือน้ำ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้น้ำละลายหินได้ หินเหล่านั้นจะต้องสามารถซึมผ่านได้ กล่าวคือ แตกหัก การแตกหักของหินเป็นหนึ่งในเงื่อนไขหลักในการพัฒนาคาร์สต์ หากมวลคาร์บอเนตหรือซัลเฟตมีลักษณะเป็นหินใหญ่ก้อนเดียวและประกอบด้วยหินแข็งหลากหลายชนิดโดยไม่เกิดการแตกหัก ก็จะไม่ได้รับผลกระทบจากกระบวนการคาร์สต์ อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้ยาก เนื่องจากหินปูน โดโลไมต์ และยิปซั่มแตกร้าวตามธรรมชาติ รอยแตกที่ตัดผ่านเทือกเขาหินปูนมีต้นกำเนิดที่แตกต่างกัน มีรอยแตกของการเกิดเปลือกโลก การแปรสัณฐาน การขนถ่ายทางกล และการผุกร่อน รอยแตกที่พบมากที่สุดคือรอยแตกของเปลือกโลก ซึ่งมักจะตัดผ่านชั้นหินตะกอนต่างๆ โดยไม่มีการหักเหระหว่างการเปลี่ยนจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง และไม่เปลี่ยนความกว้าง การแตกหักของเปลือกโลกมีลักษณะเฉพาะคือการพัฒนาของรอยแตกตั้งฉากที่ซับซ้อนซึ่งกันและกันซึ่งมีความกว้าง 1-2 มม. หินมีลักษณะเฉพาะคือมีการแตกตัวและการแตกหักมากที่สุดในบริเวณที่มีการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก

ตกลงสู่พื้นผิวของเทือกเขาคาร์สต์ การตกตะกอนของบรรยากาศแทรกซึมเข้าไปในส่วนลึกของเทือกเขานี้ผ่านรอยแตกของต้นกำเนิดต่างๆ น้ำไหลเวียนผ่านช่องทางใต้ดิน น้ำชะล้างหิน ค่อยๆ ขยายทางเดินใต้ดินให้กว้างขึ้น และบางครั้งก็ก่อตัวเป็นถ้ำขนาดใหญ่ น้ำเคลื่อนที่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นประการที่สามสำหรับการพัฒนากระบวนการคาร์สต์ หากไม่มีน้ำซึ่งละลายและทำลายหิน ก็จะไม่มีถ้ำหินปูน นั่นคือเหตุผลที่คุณสมบัติของเครือข่ายอุทกศาสตร์และเอกลักษณ์ของระบบอุทกธรณีวิทยาส่วนใหญ่จะกำหนดระดับของโพรงของชั้น karsting ความเข้มข้นของกระบวนการชะล้างและเงื่อนไขสำหรับการพัฒนาโพรงใต้ดิน

บทบาทหลักในการก่อตัวของโพรงคาร์สต์จำนวนมากนั้นเกิดจากการแทรกซึมและการพองตัวของฝนและน้ำหิมะที่ละลาย ถ้ำดังกล่าวมีต้นกำเนิดจากการกัดกร่อนและการกัดกร่อน เนื่องจากการทำลายหินเกิดขึ้นทั้งเนื่องจากการชะล้างด้วยสารเคมีและการกัดเซาะเชิงกล อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรคิดว่ากระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมๆ กันและต่อเนื่อง ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการพัฒนาถ้ำและในพื้นที่ต่าง ๆ กระบวนการใดกระบวนการหนึ่งเหล่านี้มักจะมีอิทธิพลเหนือ การก่อตัวของถ้ำบางแห่งมีความเกี่ยวข้องโดยสิ้นเชิงกับกระบวนการกัดกร่อนหรือการกัดเซาะ นอกจากนี้ยังมีถ้ำที่มีการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากกิจกรรมของน้ำหิมะที่ละลายในบริเวณที่สัมผัสกับมวลหิมะกับหินคาร์สต์ สิ่งเหล่านี้รวมถึงโพรงแนวตั้งที่ค่อนข้างตื้น (สูงถึง 70 ม.) ของแหลมไครเมียและคอเคซัส ถ้ำหลายแห่งเกิดขึ้นเนื่องจากการพังทลายของหลังคาเหนือช่องว่างที่ถูกกัดกร่อนใต้ดิน โพรงตามธรรมชาติบางแห่งเกิดจากการชะล้างของหินโดยน้ำบาดาล น้ำแร่ และความร้อนที่ไหลผ่านรอยแตกร้าว ดังนั้นถ้ำคาร์สต์อาจมีการกัดกร่อน การกัดกร่อน-การกัดเซาะ การกัดเซาะ การกัดกร่อนของไนวัล การกัดกร่อน-แรงโน้มถ่วง (หลุมยุบ) ความร้อนใต้พิภพ และแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกัน

นอกเหนือจากการแทรกซึม น้ำที่ไหลเข้า และแรงดันแล้ว น้ำที่ควบแน่นยังมีบทบาทบางอย่างในการก่อตัวของถ้ำ ซึ่งเมื่อสะสมบนผนังและเพดานของถ้ำ กัดกร่อนพวกมัน ทำให้เกิดรูปแบบที่แปลกประหลาด ซึ่งแตกต่างจากลำธารใต้ดิน น้ำที่ควบแน่นจะกระทำบนพื้นผิวทั้งหมดของโพรงดังนั้นจึงมี อิทธิพลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของถ้ำ สภาวะที่เอื้ออำนวยเป็นพิเศษสำหรับการควบแน่นของความชื้นนั้นมีลักษณะเป็นโพรงขนาดเล็กซึ่งอยู่ที่ระดับความลึกที่สำคัญจากพื้นผิว เนื่องจากปริมาณของความชื้นที่ควบแน่นจะขึ้นอยู่กับความเข้มของการแลกเปลี่ยนอากาศโดยตรงและผกผันกับปริมาตรของโพรง การสังเกตที่ดำเนินการในเทือกเขาไครเมียแสดงให้เห็นว่าในถ้ำคาร์สต์ที่ศึกษามีน้ำควบแน่น 3,201.6 ลบ.ม. ในระหว่างปี (Dublyansky, Ilyukhin, 1971) และในช่องใต้ดินของสันเขาหลักทั้งหมด 2,500 เท่า (เช่น 0. 008004 กม. 3 ). น่านน้ำเหล่านี้มีความก้าวร้าวสูง มีความแข็งเกิน 6 mEq (300 มก./ลิตร) ดังนั้นเนื่องจากน้ำที่แทรกซึมถ้ำของเทือกเขาไครเมียตามการคำนวณแบบง่าย ๆ จึงเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาตรทั้งหมดประมาณ 5.3% การทำให้เป็นแร่โดยเฉลี่ยของน้ำที่ควบแน่นอยู่ที่ประมาณ 300 มก./ลิตร ดังนั้น จึงมีแคลเซียมคาร์บอเนต 2,401.2 ตัน (8004 10 6 ลิตร X 300 มก./ลิตร) ในระหว่างปี ปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตที่ถูกกำจัดออกจากบ่อคาร์สต์ในเทือกเขาไครเมียทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 45,000 ตันต่อปี (Rodionov, 1958) ด้วยเหตุนี้ บทบาทของน้ำที่ควบแน่นในการก่อตัวของโพรงใต้ดินจึงค่อนข้างน้อย และผลกระทบต่อหินในฐานะตัวแทนของการสูญเสียน้ำจะถูกจำกัดอยู่ในช่วงเวลาที่อบอุ่นเป็นหลัก

กระบวนการชะล้างหินคาร์สต์ดำเนินไปอย่างไร? ให้เราพิจารณาปัญหานี้ในแง่ทั่วไปโดยใช้ตัวอย่างการก่อตัวของคาร์บอเนต น้ำธรรมชาติมักประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ เช่นเดียวกับกรดอินทรีย์ต่างๆ ซึ่งจะถูกทำให้เข้มข้นขึ้นเมื่อสัมผัสกับพืชพรรณและซึมผ่านดินปกคลุม ภายใต้อิทธิพลของคาร์บอนไดออกไซด์ แคลเซียมคาร์บอเนตจะกลายเป็นไบคาร์บอเนต ซึ่งละลายในน้ำได้ง่ายกว่าคาร์บอเนตมาก

ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้ การเพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำทำให้เกิดการเปลี่ยนแคลไซต์ไปเป็นสารละลาย และเมื่อลดลง แคลเซียมไบคาร์บอเนต (ตะกอนมะนาว) จะตกตะกอนจากสารละลายที่เป็นน้ำ ซึ่งสะสมอยู่ในบางแห่งในปริมาณที่มีนัยสำคัญ มีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์กับอุณหภูมิของน้ำ

ความสามารถในการละลายของหินปูนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อน้ำใต้ดินอุดมด้วยกรดและเกลือ ดังนั้นเมื่อน้ำใต้ดินอุดมไปด้วยกรดซัลฟิวริก ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นตามสมการ

คาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยานี้กลายเป็นแหล่งสะสมของไบคาร์บอเนตเพิ่มเติม

ระดับความสามารถในการละลายของยิปซั่มและแอนไฮไดรต์ยังขึ้นอยู่กับการมีกรดและเกลือบางชนิดด้วย ตัวอย่างเช่น การมี CaCl 2 ในน้ำช่วยลดความสามารถในการละลายของยิปซั่มได้อย่างมาก ในทางตรงกันข้าม การมี NCl และ MgCl 2 ในน้ำจะเพิ่มความสามารถในการละลายของแคลเซียมซัลเฟต โดยหลักการแล้วการละลายของยิปซั่มสามารถเกิดขึ้นได้ในน้ำบริสุทธิ์ทางเคมีเช่นกัน

แม้ว่าเราจะเรียกหินคาร์บอเนตและซัลเฟตที่ละลายได้ง่าย แต่ก็ละลายได้ช้ามาก ช่องว่างใต้ดินต้องใช้เวลาหลายพันปีจึงจะก่อตัว ในกรณีนี้ หินคาร์สต์จะละลายและยุบตัวตามรอยแตกเท่านั้น ซึ่งด้านนอกของรอยแตกจะยังคงแข็งแกร่งและแข็งมาก

น้ำในชั้นบรรยากาศที่ทะลุเข้าไปในเทือกเขาคาร์สต์ผ่านรอยแตกและการรบกวนของเปลือกโลก ในตอนแรกมีลักษณะการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งเป็นส่วนใหญ่ เมื่อถึงจุดพักน้ำหรือฐานการกัดเซาะเฉพาะที่ พวกมันจะเคลื่อนที่ในแนวนอนและมักจะไหลไปตามชั้นหินที่ตกลงมา น้ำบางส่วนซึมลงสู่ขอบฟ้าอันลึกล้ำและก่อให้เกิดน้ำไหลบ่าในระดับภูมิภาค ในเรื่องนี้ โซนอุทกพลศาสตร์หลายแห่งมีความโดดเด่นในเทือกเขาคาร์สต์ ได้แก่ โซนของพื้นผิว แนวตั้ง ตามฤดูกาล แนวนอน ไซโฟนิก และการไหลเวียนของน้ำคาร์สต์ในเชิงลึก (รูปที่ 1) โซนอุทกไดนามิกแต่ละโซนมีลักษณะเฉพาะด้วยรูปแบบคาร์สต์บางรูปแบบ ดังนั้น โพรงใต้ดินแนวตั้งส่วนใหญ่ - บ่อคาร์สต์และเหมือง - ถูกจำกัดอยู่ในโซนของการไหลเวียนของน้ำในแนวตั้งหรือโซนเติมอากาศ พวกมันพัฒนาไปตามรอยแตกแนวตั้งหรือแนวเอียงเล็กน้อยอันเป็นผลมาจากการชะล้างหินเป็นระยะ ๆ ด้วยหิมะและน้ำฝนที่ละลาย ในเขตของการไหลเวียนในแนวนอนซึ่งมีน้ำไหลอย่างอิสระไปยังหุบเขาแม่น้ำหรือบริเวณรอบนอกของเทือกเขาคาร์สติ้งจะมีการสร้างถ้ำแนวนอน โพรงที่มีความลาดเอียงและแนวนอนจะสังเกตได้ในบริเวณของการไหลเวียนของกาลักน้ำ โดยมีลักษณะของน้ำแรงดันที่เคลื่อนที่ในช่องย่อยซึ่งมักจะอยู่ใต้ฐานการกัดเซาะเฉพาะที่

การพัฒนาถ้ำ นอกเหนือจากลักษณะทางสัณฐานวิทยาและอุทกธรณีวิทยาแล้ว ยังได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากสภาพอากาศ ดิน พืชพรรณ สัตว์ประจำถิ่นตลอดจนกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ น่าเสียดายที่บทบาทของปัจจัยเหล่านี้ต่อการก่อตัวของถ้ำยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอในปัจจุบัน หวังว่าช่องว่างนี้จะปิดลงในอนาคตอันใกล้นี้

ทฤษฎีกำเนิดของถ้ำหินปูนที่พัฒนาในหินที่มีชั้นในแนวนอนได้รับการพัฒนาโดย W. M. Davis (1930) ในวิวัฒนาการของสิ่งที่เรียกว่าถ้ำสองรอบซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการยกตัวของเทือกเขาหินปูนสองครั้งเขาแยกแยะขั้นตอนหลักได้ห้าขั้นตอน: ก) ช่องทางของตัวอ่อนที่เกิดขึ้นในเขตความอิ่มตัวของน้ำ phreatic ที่เคลื่อนไหวช้าๆภายใต้ความกดดัน; b) แกลเลอรีที่เติบโตเต็มที่เมื่อการกัดเซาะทางกล (การกัดกร่อน) เริ่มมีอิทธิพลเหนือเงื่อนไขของการแพร่กระจายของการไหลของวาโดสที่ไหลอิสระ c) แกลเลอรีแห้งที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากน้ำที่ไหลลึกเข้าไปในเทือกเขาเนื่องจากการยกตัวของดินแดนในท้องถิ่น d) ซินเตอร์สะสมโดยเติมแกลเลอรี่ด้วยซินเตอร์หยดและเงินฝากถ้ำอื่น ๆ e) การทำลายแกลเลอรี่ใต้ดิน (การเจาะทะลุ)

จากการพัฒนามุมมองของเดวิส แนวคิดได้ถูกสร้างขึ้นเกี่ยวกับ phreatic (แกลเลอรีในถ้ำได้รับการพัฒนาโดยน้ำใต้ดินภายใต้ความกดดัน) และวาโดส (น้ำใต้ดินอย่างอิสระ ไม่อยู่ภายใต้ความกดดัน เคลื่อนผ่านแกลเลอรีไปสู่ระบบระบายน้ำ) ขั้นตอนการพัฒนาถ้ำ (Bretz, 2485)

ปัญหาวิวัฒนาการของโพรงใต้ดินได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่โดยนักวิจัยโซเวียต G. A. Maksimovich (1963, 1969) และ L. I. Maruashvili (1969) ซึ่งระบุหลายขั้นตอนของการก่อตัวของถ้ำ Karst แนวนอน ระยะแรกคือรอยแยก ตามด้วยรอยแยก เมื่อความกว้างของรอยแตกร้าวและรอยแยกเพิ่มขึ้น น้ำจะซึมเข้าไปได้มากขึ้นเรื่อยๆ สิ่งนี้จะกระตุ้นกระบวนการคาร์สต์โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีความแตกต่างของหินล้วนๆ ถ้ำเข้าสู่เวทีช่อง เมื่อช่องทางขยายตัว กระแสใต้ดินจะมีการเคลื่อนไหวที่ปั่นป่วน ซึ่งเอื้อต่อกระบวนการกัดกร่อนและการกัดเซาะที่เข้มข้นยิ่งขึ้น นี่คือขั้นตอนของแม่น้ำใต้ดินหรือโวคลูเซียน มีลักษณะเฉพาะคือการเติมช่องใต้ดินอย่างมีนัยสำคัญด้วยการไหลของน้ำและการปล่อยน้ำในรูปแบบของแหล่งกำเนิดที่ไหลบ่าเข้ามาบนพื้นผิววัน เช่นเดียวกับการก่อตัวของท่ออวัยวะ การล่มสลายของห้องใต้ดิน และการเติบโตของถ้ำ

เนื่องจากการกัดเซาะของด้านล่างของช่องใต้ดิน น้ำจึงซึมผ่านรอยแตกลึกเข้าไปในชั้นคาร์บอเนตและชั้นฮาโลเจน ซึ่งทำให้เกิดโพรงใหม่ขึ้นในระดับที่ต่ำกว่า กลายเป็นชั้นล่างของถ้ำ (รูปที่ 2) ช่องทางใต้ดินก็ค่อยๆขยายออกไป การไหลของน้ำบางส่วนแล้วเข้าสู่ขอบฟ้าตอนล่างของเทือกเขาและถ้ำก็แห้ง มีเพียงน้ำที่แทรกซึมเท่านั้นที่สามารถทะลุผ่านรอยแตกบนหลังคาได้ นี่คือขั้นตอนการพัฒนาถ้ำทางเดิน-ถ้ำ sinter-talus (แกลเลอรีน้ำ ตามข้อมูลของ L.I. Maruashvili) โดดเด่นด้วยการกระจายตัวของการสะสมทางเคมีและทางกลในวงกว้าง (ในถ้ำยิปซั่มไม่มีขั้นตอนการสะสมซินเตอร์) เพดานและผนังถ้ำปกคลุมไปด้วยตะกอนแคลไซต์หลายชนิด หินกรวดและดินถูกสร้างขึ้นโดยส่วนหลังอยู่ใต้ท่ออวัยวะเป็นหลัก ตะกอนจากแม่น้ำและทะเลสาบก็สะสมเช่นกัน เมื่อเส้นทางน้ำเคลื่อนตัวออกไป การขยายตัวของโพรงใต้ดินจะลดลงอย่างรวดเร็ว แม้ว่ากิจกรรมการกัดกร่อนจะยังคงดำเนินต่อไปเนื่องจากการแทรกซึมและการควบแน่นของน้ำ

เมื่อถ้ำพัฒนาขึ้น มันจะผ่านเข้าไปในขั้นทางเดิน-ถ้ำดินถล่ม-ซีเมนต์ (แกลเลอรีแห้ง ตามข้อมูลของ L.I. Maruashvili) ในขั้นตอนนี้ เนื่องจากการพังทลายของหลังคาเหนือโพรงใต้ดิน จึงสามารถเปิดถ้ำบางส่วนได้ การพังทลายของหลังคาถ้ำอย่างค่อยเป็นค่อยไปนำไปสู่การทำลายล้างโดยสิ้นเชิงซึ่งเป็นเรื่องปกติโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ ส่วนบนโดยมีหลังคาหนาเล็กน้อย ในพื้นที่ที่ยังมีชีวิตรอด เหลือเพียงสะพานหินปูนและส่วนโค้งแคบๆ เท่านั้น เมื่อถ้ำถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ หุบเขาคาร์สต์จะเกิดขึ้น

หากความหนาของหลังคาเกิน 100-200 ม. ตามกฎแล้วจะไม่มีช่องว่างและโพรงใต้ดินจะเต็มไปด้วยก้อนหินที่ตกลงมาจากเพดานและทำให้เกิดตะกอนดินทรายซึ่งแตกสลาย ถ้ำออกเป็นโพรงที่แยกออกจากกัน ในกรณีนี้การพัฒนาถ้ำจะจบลงด้วยขั้นตอนการถล่มของทางเดิน - ถ้ำ - ซีเมนต์ (เวทีถ้ำ - ห้องตาม L. I. Maruashvili)

ระยะเวลาของแต่ละขั้นตอนของวงจรการก่อตัวของถ้ำ แตกต่างกันไปตามลักษณะทางอุทกพลศาสตร์และสัณฐานวิทยา ความจำเพาะของกระบวนการเคมี-ฟิสิกส์ และความเป็นเอกลักษณ์ของสภาวะทางชีวภูมิอากาศ วัดได้ในช่วงหลายสิบและหลายร้อยพันปี ดังนั้นเวทีแห้งของถ้ำ Kudaro ในเทือกเขาคอเคซัสจึงดำเนินไปเป็นเวลา 200-300,000 ปี (Maruashvili, 1969) สำหรับช่วงแรกของการพัฒนาถ้ำ (รอยแยก รอยแยก ร่องน้ำ และห้องนิรภัย) ระยะเวลาของการพัฒนาจะสั้นกว่ามาก ถ้ำ “สามารถเติบโตเป็นอ่างเก็บน้ำได้ภายในหลายพันปีนับจากช่วงเริ่มแรกของการพัฒนา” ในเรื่องนี้การศึกษาเชิงทดลองของ E. M. Abashidze (1967) เกี่ยวกับการละลายของผนังรอยแตกในหินปูนกลาโคไนต์ของอ่างเก็บน้ำ Shaori (คอเคซัส) เป็นสิ่งที่น่าสนใจ การทดลองแสดงให้เห็นว่าการกรองอย่างต่อเนื่องเป็นเวลากว่า 25 ปี ขึ้นอยู่กับอัตราการไหล รอยแตกแนวเส้นผมขนาด 0.1-0.25 มม. สามารถเพิ่มเป็น 5-23 มม.

ดังนั้นถ้ำ Karst จึงมีลักษณะวิวัฒนาการที่ซับซ้อนซึ่งลักษณะดังกล่าวขึ้นอยู่กับการรวมกันของปัจจัยหลายประการซึ่งมักจะกำหนดการเบี่ยงเบนที่สำคัญจากโครงการที่พิจารณา การพัฒนาถ้ำไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตาม สามารถหยุดหรือเริ่มต้นใหม่อีกครั้งในขั้นตอนทางสัณฐานวิทยาและอุทกวิทยาใดก็ได้ ระบบถ้ำที่ซับซ้อนมักประกอบด้วยพื้นที่ที่มีการพัฒนาในระยะต่างๆ ดังนั้นในถ้ำ Ishcheevskaya เทือกเขาอูราลตอนใต้ปัจจุบันมีพื้นที่ตั้งแต่เวทีช่องแคบไปจนถึงหุบเขาคาสต์

ลักษณะเด่นของถ้ำหลายแห่งคือธรรมชาติที่มีหลายชั้น โดยชั้นบนจะเก่ากว่าถ้ำที่ซ่อนอยู่เสมอ จำนวนชั้นในถ้ำต่างๆ จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 2 ถึง 11 ชั้น

ระยะห่างระหว่างถ้ำหลายชั้นสองระดับที่อยู่ติดกันมีตั้งแต่หลายเมตรถึงหลายสิบ การพังทลายของห้องใต้ดินที่แยกพื้นถ้ำทำให้เกิดถ้ำยักษ์ซึ่งบางครั้งก็สูงถึง 50-60 เมตร (ถ้ำ Krasnaya และ Anakopia)

G. A. Maksimovich เชื่อมโยงรูปลักษณ์ของพื้นใหม่กับการยกเปลือกโลกของบริเวณที่ถ้ำตั้งอยู่ N.A. Gvozdetsky มอบหมายบทบาทหลักในการพัฒนาถ้ำหลายชั้นในสภาพหินคาสต์ที่มีความหนาสูงให้เคลื่อนที่ขึ้นด้านบน ซึ่งเขามองว่าไม่ใช่ปัจจัยที่น่ารำคาญ แต่เป็นพื้นฐานทั่วไปสำหรับวิวัฒนาการของคาสต์ จากข้อมูลของ L.I. Maruashvili ธรรมชาติของถ้ำหลายชั้นสามารถกำหนดได้ไม่เพียงแค่การยกเปลือกโลกของเทือกเขาคาร์สต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการลดลงโดยทั่วไปของระดับมหาสมุทร (ยูสตาซี) ซึ่งทำให้เกิดการลึกของหุบเขาแม่น้ำและการลดลงอย่างรวดเร็ว ในระดับการไหลเวียนของน้ำคาสต์ในแนวนอน

การจัดระดับชั้นจะแสดงได้ดีที่สุดในถ้ำบริเวณที่ราบลุ่มและเชิงเขา ซึ่งมีลักษณะพิเศษคือการยกเปลือกโลกค่อนข้างช้า ในระหว่างการก่อตัวของถ้ำ บางครั้งมีการสังเกตการเคลื่อนตัวของแกนของแกลเลอรีถ้ำจากระนาบแนวตั้งดั้งเดิม ถ้ำ Tsutskvatskaya มีความน่าสนใจในเรื่องนี้ แต่ละระดับที่อายุน้อยกว่า (จากสี่ระดับล่าง) ของถ้ำนี้จะถูกเลื่อนไปทางทิศตะวันออกสัมพันธ์กับระดับก่อนหน้า ดังนั้นส่วนใต้ดินของแม่น้ำชาปาทาเกลจึงตั้งอยู่ไกลออกไปทางทิศตะวันออกมากกว่าในช่วงการก่อตัวของระดับที่สูงขึ้นของ ถ้ำ. การเคลื่อนตัวของแกนของแกลเลอรีถ้ำสัมพันธ์กับการเอียงของรอยแตกเปลือกโลกซึ่งโพรงใต้ดินถูกจำกัดอยู่

ถ้ำคาสต์มีอายุเท่าใด และสัญญาณใดที่สามารถนำมาใช้ตัดสินจุดเริ่มต้นของการก่อตัวของถ้ำได้ ตามข้อมูลของ L.I. Maruashvili ระยะเวลาของการเปลี่ยนไปสู่ระยะเผาผนึก (แกลเลอรีน้ำ) ควรถือเป็นจุดเริ่มต้นของการก่อตัวของถ้ำ เนื่องจากในระยะแรกของการพัฒนาถ้ำยังไม่เป็นถ้ำใน ความรู้สึกปกติ: มีการพัฒนาไม่ดี, เติมน้ำจนเต็มและไม่สามารถใช้ได้อย่างสมบูรณ์

ใช้วิธีการวิจัยต่างๆ เพื่อระบุอายุของถ้ำ รวมถึงสัตว์ดึกดำบรรพ์ โบราณคดี การหาอายุของคาร์บอนกัมมันตภาพรังสี และธรณีสัณฐานวิทยา ในกรณีหลัง ระดับของถ้ำจะถูกเปรียบเทียบกับระดับของรูปแบบพื้นผิว น่าเสียดายที่วิธีการเหล่านี้หลายวิธีกำหนดอายุถ้ำไว้เท่านั้น ข้อมูลทั้งทางตรงและทางอ้อมพิสูจน์ให้เห็นว่าถ้ำหินปูนมีอยู่มาอย่างยาวนาน ซึ่งบางครั้งอาจยาวนานหลายล้านปี แน่นอนว่าอายุของถ้ำส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางหินของหินที่พวกมันก่อตัวขึ้น และสถานการณ์ทางกายภาพและทางภูมิศาสตร์โดยทั่วไป อย่างไรก็ตาม แม้ในรูปแบบซัลเฟตที่ละลายน้ำได้ง่าย (ยิปซั่ม แอนไฮไดรต์) ถ้ำก็ยังคงมีอยู่มาก เวลานาน- สิ่งที่น่าสนใจในเรื่องนี้คือถ้ำยิปซั่มของ Podolia จุดเริ่มต้นของการก่อตัวมีอายุย้อนไปถึงยุค Upper Miocene I. M. Gunevsky ขึ้นอยู่กับลักษณะของโครงสร้างทางธรณีวิทยาของดินแดนระดับของการแตกหักของหินธรรมชาติของการบรรเทาสัณฐานวิทยาของโพรงใต้ดินและโครงสร้างของการก่อตัวของเผาผนึกระบุขั้นตอนต่อไปนี้ของการก่อตัวของถ้ำ Podolsk : Sarmatian ตอนบน (จุดเริ่มต้นของการกัดเซาะลึกที่รุนแรง), Early Pliocene (มีลักษณะเฉพาะโดยการเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการแนวตั้ง ), Pliocene ตอนปลาย (กระบวนการของการไหลเวียนในแนวนอนของน้ำใต้ดินมีชัยเหนือแนวดิ่ง), Early Pleistocene (กระบวนการของการก่อตัวของถ้ำถึงความเข้มข้นสูงสุด) , ไพลสโตซีนตอนกลาง (กระบวนการก่อหินปูนใต้ดินเริ่มจางหายไป), ไพลสโตซีนตอนปลาย (การสะสมของแร่ธาตุและการก่อตัวของเคมี), โฮโลซีน (การสะสมของตะกอนบล็อก) ดังนั้นอายุของถ้ำยิปซั่มที่ใหญ่ที่สุดในโลก Optimisticheskaya, Ozernaya และ Kryvchenskaya ใน Podolia จึงดูเหมือนจะเกิน 10 ล้านปี อายุของถ้ำหินปูนอาจมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น ดังนั้นถ้ำหินปูนโบราณบางแห่งในเทือกเขาอาไล ( เอเชียกลาง) ซึ่งมีต้นกำเนิดจากความร้อนตาม Z. S. Sultanov ก่อตัวขึ้นในยุค Paleozoic ตอนบนนั่นคือเมื่อกว่า 200 ล้านปีก่อน

อย่างไรก็ตาม ถ้ำโบราณนั้นค่อนข้างหายากและคงอยู่เป็นเวลานานเฉพาะในถ้ำที่ดีที่สุดเท่านั้น สภาพธรรมชาติ- ถ้ำหินปูนส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหินซัลเฟตที่มีน้ำขังหนาแน่น เป็นถ้ำอายุน้อย โดยส่วนใหญ่เป็นหินควอเทอร์นารี หรือแม้แต่ยุคโฮโลซีน แน่นอนว่า ห้องแสดงภาพแต่ละห้องของถ้ำหลายชั้นที่สร้างขึ้นอย่างซับซ้อนนั้นถูกสร้างขึ้นในช่วงเวลาที่ต่างกัน และอายุของห้องเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปภายในขีดจำกัดที่สำคัญ

ในการหาปริมาณของฟันผุ G. A. Maksimovich (1963) เสนอตัวชี้วัดสองประการ: ความหนาแน่นและความหนาแน่นของถ้ำหินปูน ความหนาแน่นหมายถึงจำนวนถ้ำต่อพื้นที่ 1,000 กม. 2 และความหนาแน่นหมายถึงความยาวรวมของโพรงทั้งหมดภายในพื้นที่ปกติเดียวกัน

J. Corbel เสนอให้ระบุลักษณะของถ้ำคาร์สต์โดยใช้ตัวบ่งชี้ความว่างเปล่าซึ่งคำนวณโดยใช้สูตร

ที่ไหน วี - ปริมาตรของหินที่ละลายน้ำได้ซึ่งพัฒนาถ้ำคือ 0.1 กม. 3 ล- ระยะห่าง (บนแผน) ระหว่างจุดสูงสุดตามแกนหลักของระบบโพรงคือ 0.1 กม. เจ- ระยะห่างระหว่างสองจุดที่ไกลที่สุดซึ่งตั้งฉากกับแกนหลักคือ 0.1 กม. ยังไม่มี -ความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างจุดสูงสุดและต่ำสุด ระบบถ้ำ- 0.1 กม.

มีวิธีอื่นในการกำหนดขนาดของถ้ำซึ่งเกี่ยวข้องกับการคำนวณปริมาตรของฟันผุ หากโพรงมีรูปร่างที่ซับซ้อนก็ควรจะแสดงเป็นชุดของรูปทรงเรขาคณิตต่างๆ (ปริซึม, ทรงกระบอก, กรวยเต็มและถูกตัดทอน, ปิรามิดแบบเต็มและถูกตัดทอนด้วยฐานของรูปร่างใด ๆ , ลูกบอล ฯลฯ ) ปริมาตรของ ซึ่งคำนวณโดยใช้สูตรซิมป์สัน

ที่ไหน โวลต์ - ปริมาณ รูปทรงเรขาคณิต, ม. 3; ชม. - ความสูงของร่าง, m; ส 1, ส 2, ส 3 - พื้นที่ของส่วนล่าง, กลางและด้านบนของรูป, m 2 การทดสอบวิธีนี้โดยนักสำรวจถ้ำไครเมียพบว่าข้อผิดพลาดในการคำนวณปริมาตรของฟันผุโดยใช้สูตรซิมป์สันไม่เกิน 5-6%

ถ้ำคาร์สต์– สิ่งเหล่านี้คือโพรงใต้ดินที่ก่อตัวและหนากว่าเปลือกโลก ในบริเวณที่มีการกระจายตัวของหินคาร์บอเนตและฮาโลเจนที่ละลายได้ง่าย ขึ้นอยู่กับการชะล้างและความเครียดเชิงกล หินเหล่านี้จะค่อยๆ พังทลายลง ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของรูปแบบคาร์สต์ต่างๆ ในหมู่พวกเขาความสนใจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกิดจากรูปแบบหินปูนใต้ดิน - ถ้ำเหมืองและบ่อน้ำซึ่งบางครั้งมีลักษณะโครงสร้างที่ซับซ้อนมาก หนึ่งในเงื่อนไขหลัก การก่อตัวของถ้ำคาสต์คือการมีอยู่ของหินคาร์สต์ที่มีลักษณะเฉพาะด้วยความหลากหลายทางหินที่มีนัยสำคัญ หนึ่งในนั้นคือหินคาร์บอเนต (หินปูน โดโลไมต์ ชอล์ก หินอ่อน) หินซัลเฟต (ยิปซั่ม แอนไฮไดรต์) และหินเฮไลด์ (เกลือหิน เกลือโพแทสเซียม) หิน Karst แพร่หลายมาก ในหลายพื้นที่ ตะกอนเหล่านี้ถูกปกคลุมไปด้วยตะกอนดินทรายและดินเหนียวบางๆ หรือขึ้นสู่ผิวน้ำโดยตรง ซึ่งเอื้อต่อการพัฒนากระบวนการคาร์สต์และการก่อตัวของรูปแบบคาร์สต์ต่างๆ ความเข้มของชั้นหินคาสต์ยังได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากความหนาของหิน องค์ประกอบทางเคมี และลักษณะของหิน

น้ำเป็นตัวสร้างถ้ำหินปูน

ดังที่กล่าวไปแล้วว่าผู้สร้างถ้ำคาสท์นั้น น้ำ- อย่างไรก็ตาม เพื่อให้น้ำละลายหินได้ หินเหล่านั้นจะต้องสามารถซึมผ่านได้ กล่าวคือ แตกหัก การแตกหักของหินเป็นหนึ่งในเงื่อนไขหลักสำหรับการพัฒนาคาร์สต์ หากมวลคาร์บอเนตหรือซัลเฟตมีลักษณะเป็นหินใหญ่ก้อนเดียวและประกอบด้วยหินแข็งหลากหลายชนิดโดยไม่เกิดการแตกหัก ก็จะไม่ได้รับผลกระทบจากกระบวนการคาร์สต์ อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้ยาก เนื่องจากหินปูน โดโลไมต์ และยิปซั่มแตกร้าวตามธรรมชาติ รอยแตกที่ตัดผ่านเทือกเขาหินปูนมีต้นกำเนิดที่แตกต่างกัน รอยแตกร้าวโดดเด่น การเกิดเปลือกโลก การแปรสัณฐาน การขนถ่ายทางกล และการผุกร่อน- รอยแตกที่พบมากที่สุดคือรอยแตกของเปลือกโลก ซึ่งมักจะตัดผ่านชั้นหินตะกอนต่างๆ โดยไม่มีการหักเหระหว่างการเปลี่ยนจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง และไม่เปลี่ยนความกว้าง การแตกหักของเปลือกโลกมีลักษณะเฉพาะคือการพัฒนาของรอยแตกตั้งฉากที่ซับซ้อนซึ่งกันและกันซึ่งมีความกว้าง 1-2 มม. หินมีลักษณะเฉพาะคือมีการแตกตัวและการแตกหักมากที่สุดในบริเวณที่มีการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก ตกลงสู่พื้นผิวของเทือกเขาคาร์สต์ การตกตะกอนของบรรยากาศแทรกซึมเข้าไปในส่วนลึกของเทือกเขานี้ผ่านรอยแตกของต้นกำเนิดต่างๆ น้ำไหลเวียนผ่านช่องทางใต้ดิน น้ำชะล้างหิน ค่อยๆ ขยายทางเดินใต้ดินให้กว้างขึ้น และบางครั้งก็ก่อตัวเป็นถ้ำขนาดใหญ่ น้ำเคลื่อนที่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นประการที่สามสำหรับการพัฒนากระบวนการคาร์สต์ หากไม่มีน้ำซึ่งละลายและทำลายหิน ก็จะไม่มีถ้ำหินปูน นั่นคือเหตุผลว่าทำไมคุณสมบัติของเครือข่ายอุทกศาสตร์และเอกลักษณ์ของระบบอุทกธรณีวิทยาจึงเป็นตัวกำหนดระดับความยุ่งยากของชั้นคาร์สติ้ง ความเข้มข้นและเงื่อนไขสำหรับการพัฒนาโพรงใต้ดินเป็นส่วนใหญ่

ฝนตกและน้ำหิมะละลาย

บทบาทหลักในการก่อตัวของโพรงคาร์สต์จำนวนมากนั้นเกิดจากการแทรกซึมและการพองตัวของฝนและน้ำหิมะที่ละลาย ถ้ำดังกล่าว - แหล่งกำเนิดการกัดกร่อน-การกัดเซาะเนื่องจากการทำลายหินเกิดขึ้นทั้งสองอย่างเนื่องจากมัน การชะล้างสารเคมีและจากการกัดเซาะทางกล อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรคิดว่ากระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมๆ กันและต่อเนื่อง ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการพัฒนาถ้ำและในพื้นที่ต่าง ๆ กระบวนการใดกระบวนการหนึ่งเหล่านี้มักจะมีอิทธิพลเหนือ การก่อตัวของถ้ำบางแห่งมีความเกี่ยวข้องโดยสิ้นเชิงกับกระบวนการกัดกร่อนหรือการกัดเซาะ นอกจากนี้ยังมีถ้ำที่มีการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากกิจกรรมของน้ำหิมะที่ละลายในบริเวณที่สัมผัสกับมวลหิมะกับหินคาร์สต์ สิ่งเหล่านี้รวมถึงโพรงแนวตั้งที่ค่อนข้างตื้น (สูงถึง 70 ม.) ของแหลมไครเมียและคอเคซัส ถ้ำหลายแห่งเกิดขึ้นเนื่องจากการพังทลายของหลังคาเหนือช่องว่างที่ถูกกัดกร่อนใต้ดิน โพรงตามธรรมชาติบางแห่งเกิดจากการชะล้างของหินโดยน้ำบาดาล น้ำแร่ และความร้อนที่ไหลผ่านรอยแตกร้าว ดังนั้นถ้ำคาร์สต์อาจมีการกัดกร่อน การกัดกร่อน-การกัดเซาะ การกัดเซาะ การกัดกร่อนของไนวัล การกัดกร่อน-แรงโน้มถ่วง (หลุมยุบ) ความร้อนใต้พิภพ และแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกัน

น้ำควบแน่น

นอกเหนือจากการแทรกซึม น้ำที่ไหลเข้า และแรงดันแล้ว น้ำที่ควบแน่นยังมีบทบาทบางอย่างในการก่อตัวของถ้ำ ซึ่งเมื่อสะสมบนผนังและเพดานของถ้ำ กัดกร่อนพวกมัน ทำให้เกิดรูปแบบที่แปลกประหลาด น้ำที่ควบแน่นมีผลกระทบต่อพื้นผิวทั้งหมดของโพรงซึ่งแตกต่างจากลำธารใต้ดิน และดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อลักษณะทางสัณฐานวิทยาของถ้ำมากที่สุด สภาวะที่เอื้ออำนวยเป็นพิเศษสำหรับการควบแน่นของความชื้นนั้นมีลักษณะเป็นโพรงขนาดเล็กซึ่งอยู่ที่ระดับความลึกที่สำคัญจากพื้นผิว เนื่องจากปริมาณของความชื้นที่ควบแน่นจะขึ้นอยู่กับความเข้มของการแลกเปลี่ยนอากาศโดยตรงและผกผันกับปริมาตรของโพรง การสังเกตที่ดำเนินการใน แสดงให้เห็นว่าใน

สถาบันเหล็กและโลหะผสมแห่งรัฐมอสโก

สาขาวิษณุ

(มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี)

บทคัดย่อในเรื่อง

ฟิสิกส์คริสตัล

ในหัวข้อ: “การก่อตัวของถ้ำและคาร์สต์”

นักเรียน : พิชูจิน เอ.เอ.

กลุ่ม:MO-07 (MFM)

ครู: Lopatin D.V.

มอสโก 2551

ฉัน. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับถ้ำและคาร์สต์

ครั้งที่สอง สมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของพื้นที่คาสท์

ที่สาม เงื่อนไขในการก่อตัวของถ้ำ

IV. ประเภทของถ้ำ:

1. ถ้ำคาสต์

2. ถ้ำเปลือกโลก

3. ถ้ำกัดเซาะ

4. ถ้ำธารน้ำแข็ง

5. ถ้ำลาวา

ถ้ำ V. ในภูมิภาคไบคาล

วี. ถ้ำ Kyzylyarovskaya ตั้งชื่อตาม จี.เอ. มักซิโมวิช.

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับถ้ำและคาร์สต์

คาสท์(จากภาษาเยอรมัน Karst ตามชื่อของที่ราบสูงหินปูนอัลไพน์ Kras ในสโลวีเนีย) - ชุดของกระบวนการและปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของน้ำและแสดงออกในการละลายของหินและการก่อตัวของช่องว่างในพวกเขาเช่นเดียวกับที่แปลกประหลาด รูปแบบการบรรเทาที่เกิดขึ้นในพื้นที่ประกอบด้วยหินที่ค่อนข้างละลายน้ำได้ง่าย (ยิปซั่ม หินปูน หินอ่อน โดโลไมต์ และเกลือสินเธาว์)

รูปแบบการบรรเทาทุกข์เชิงลบเป็นลักษณะเฉพาะของ Karst ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดพวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นรูปแบบที่เกิดจากการละลาย (พื้นผิวและใต้ดิน) การกัดกร่อนและผสม ขึ้นอยู่กับสัณฐานวิทยาการก่อตัวต่อไปนี้มีความโดดเด่น: คาร์สต์, บ่อ, เหมือง, ความล้มเหลว, ช่องทาง, หุบเหวคาร์สต์ตาบอด, หุบเขา, ทุ่งนา, ถ้ำคาร์สต์, ช่องคาร์สต์ใต้ดิน สำหรับการพัฒนากระบวนการคาร์สต์จำเป็นต้องมีเงื่อนไขดังต่อไปนี้: ก) การปรากฏตัวของพื้นผิวเรียบหรือลาดเอียงเล็กน้อยเพื่อให้น้ำสามารถนิ่งและซึมผ่านรอยแตก; b) ความหนาของหินคาร์สต์ต้องมีนัยสำคัญ ค) ระดับน้ำใต้ดินควรต่ำเพื่อให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการเคลื่อนตัวของน้ำใต้ดินในแนวตั้ง

ขึ้นอยู่กับความลึกของระดับน้ำใต้ดิน คาร์สต์จะแยกความแตกต่างระหว่างความลึกและตื้น นอกจากนี้ยังมีคาร์สต์แบบ "เปลือย" หรือแบบเมดิเตอร์เรเนียน ซึ่งรูปแบบนูนแบบคาร์สต์ไม่มีดินและพืชคลุมดิน (เช่น ภูเขาไครเมีย) และ "ปกคลุม" หรือคาร์สต์ของยุโรปกลาง บนพื้นผิวที่เปลือกโลกที่ผุกร่อนถูกรักษาไว้ และพัฒนาดินและพืชปกคลุม

หินคาสต์มีลักษณะเฉพาะด้วยพื้นผิวที่ซับซ้อน (หลุมอุกกาบาต เหมืองหิน ร่องลึก แอ่ง ถ้ำ ฯลฯ) และรูปแบบนูนใต้ดิน (ถ้ำคาร์สต์ แกลเลอรี โพรง ทางเดิน) การเปลี่ยนผ่านระหว่างรูปแบบพื้นผิวและใต้ดิน ได้แก่ บ่อคาร์สต์ตื้น (สูงถึง 20 ม.) อุโมงค์ธรรมชาติ ปล่องหรือความล้มเหลว หลุมยุบของหินปูนหรือองค์ประกอบอื่นๆ ของหินปูนที่ผิวดินซึ่งมีน้ำผิวดินไหลเข้าสู่ระบบหินปูนเรียกว่า ponors

KARST ที่ราบสูงหินปูน - ความซับซ้อนของความผิดปกติ หินโผล่ ความหดหู่ ถ้ำ ลำธารที่หายไป และท่อระบายน้ำใต้ดิน เกิดขึ้นในหินที่ละลายน้ำได้และผุกร่อน กระบวนการนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับหินปูน เช่นเดียวกับบริเวณที่มีการชะล้างหินออกไป แม่น้ำหลายสายอยู่ใต้ดิน และยังมีถ้ำและถ้ำขนาดใหญ่อีกมากมาย ถ้ำที่ใหญ่ที่สุดสามารถพังทลายและก่อตัวเป็นช่องเขาหรือช่องเขาได้ ค่อยๆสามารถชะล้างหินปูนทั้งหมดออกไปได้ ปรากฏการณ์นี้ตั้งชื่อตามที่ราบสูง Karst ในอดีตยูโกสลาเวีย ระบบคาร์สต์ที่มีลักษณะเฉพาะนั้นมีอยู่อย่างกว้างขวาง เทือกเขาไครเมียและในเทือกเขาอูราล

สามารถสังเกตเห็นคาร์สต์ได้ในเทือกเขาแอลป์ตะวันตก ในแอปพาเลเชียน (สหรัฐอเมริกา) และทางตอนใต้ของประเทศจีน เนื่องจากชั้นของหินปูน ซึ่งชั้นแรกประกอบด้วยชั้นแคลไซต์ (แคลเซียมคาร์บอนไดออกไซด์) ที่มีความหนาไม่เกิน 200 เมตร ถูกน้ำกัดเซาะบางส่วน คาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศละลายในสายฝนและมีส่วนทำให้เกิดกรดคาร์บอนิกอ่อน ซึ่งในทางกลับกันก็มีส่วนทำให้เกิดการกัดเซาะของหิน โดยเฉพาะตามเส้นและชั้นของความแตกแยก ทำให้เกิดถ้ำคาร์สต์ หุบเขาที่ก่อตัวขึ้นเป็น ผลจากการพังทลายของกำแพงถ้ำซึ่งด้วยกระบวนการพัฒนาต่อไปสามารถกลายเป็นช่องเขาและสุดท้ายก็ยังมีซากหินปูนที่ไม่ถูกกัดกร่อนซึ่งเป็นลักษณะของภูมิประเทศแบบคาร์สต์อยู่

ถ้ำ- ช่องตามธรรมชาติในชั้นบนของเปลือกโลก สื่อสารกับพื้นผิวโลกโดยช่องทางออกหนึ่งช่องขึ้นไปที่มนุษย์สามารถผ่านได้ ถ้ำที่ใหญ่ที่สุดคือระบบทางเดินและห้องโถงที่ซับซ้อน ซึ่งมักมีความยาวรวมกันหลายสิบกิโลเมตร ถ้ำเป็นเป้าหมายของการศึกษาเกี่ยวกับการสำรวจถ้ำ

ถ้ำสามารถแบ่งออกได้เป็น 5 กลุ่มตามแหล่งกำเนิด เหล่านี้ได้แก่ ถ้ำเปลือกโลก ถ้ำการกัดเซาะ ถ้ำน้ำแข็ง ถ้ำภูเขาไฟ และสุดท้ายกลุ่มที่ใหญ่ที่สุดคือ ถ้ำคาร์สต์ ถ้ำในบริเวณทางเข้าซึ่งมีสัณฐานวิทยาที่เหมาะสม (ทางเข้ากว้างขวางในแนวนอน) และที่ตั้ง (ใกล้น้ำ) ถูกใช้โดยคนโบราณเป็นที่อยู่อาศัยที่สะดวกสบาย

สมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของพื้นที่ Karst

กล่าวคือมีสมมติฐานว่า:

ในสมัยโบราณเมื่อ 300-400 ล้านปีก่อนค่ะ น้ำทะเลมีกระบวนการเติบโตและตายของสิ่งมีชีวิตที่ใช้แคลเซียมอย่างเข้มข้นเพื่อสร้างเปลือกของมัน น้ำเป็นสารละลายแคลเซียมคาร์บอเนตอิ่มตัว เปลือกที่ตายแล้วจมลงสู่ก้นบ่อและสะสมพร้อมกับตะกอนที่ตกตะกอนออกจากสารละลายอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

กว่าล้านปี มวลหินปูนสะสมเป็นชั้นๆ ที่ด้านล่าง

ภายใต้ความกดดัน ตะกอนหินปูนเปลี่ยนโครงสร้างกลายเป็นหินที่วางเรียงกันเป็นชั้นแนวนอน

ขณะเปลือกโลกเคลื่อนตัว ทะเลก็ลดระดับลง และก้นโลกเดิมกลายเป็นดินแห้ง

มีสองสถานการณ์ที่เป็นไปได้สำหรับการพัฒนาเหตุการณ์: 1) เลเยอร์ยังคงเกือบจะเป็นแนวนอนและไม่ถูกรบกวน (ใกล้มอสโก); 2) ก้นนูนออกมาเป็นภูเขาในขณะที่ความสมบูรณ์ของชั้นหินปูนถูกละเมิด มีรอยแตกและรอยเลื่อนตามขวางจำนวนมากเกิดขึ้น นี่คือวิธีการสร้างภูมิภาคคาร์สต์ในอนาคต

สมมติฐานนี้ได้รับการยืนยันจากการค้นพบซากเปลือกหอยโบราณและสิ่งมีชีวิตในอดีตอื่นๆ ในชั้นหินปูน เห็นได้ชัดว่าถ้ำและหินที่ก่อตัวนั้นมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด ชีวิตโบราณบนโลก

เงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของถ้ำ

มีเงื่อนไขหลักสามประการสำหรับการก่อตัวของถ้ำคาสต์:

1. การปรากฏตัวของหินคาร์สต์

2. การปรากฏตัวของกระบวนการสร้างภูเขาการเคลื่อนไหวของเปลือกโลกในเขตการกระจายตัวของหินคาร์สต์ส่งผลให้มีรอยแตกในความหนาของเทือกเขา

3. การปรากฏตัวของน้ำหมุนเวียนที่รุนแรง

หากไม่มีเงื่อนไขเหล่านี้ การก่อตัวของถ้ำจะไม่เกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม เงื่อนไขที่จำเป็นเหล่านี้อาจถูกบดบังด้วยลักษณะภูมิอากาศ โครงสร้างบรรเทาทุกข์ และการมีอยู่ของหินอื่นๆ ในท้องถิ่น ทั้งหมดนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของถ้ำ ประเภทต่างๆ- แม้แต่ในถ้ำเดียวก็ยังมีองค์ประกอบ "คอมโพสิต" หลากหลายรูปแบบที่ก่อตัวในรูปแบบที่แตกต่างกัน องค์ประกอบทางสัณฐานวิทยาหลักของถ้ำ Karst และที่มา

องค์ประกอบทางสัณฐานวิทยาของถ้ำ Karst:

เหว เพลา และบ่อน้ำในแนวดิ่ง

ถ้ำและทางคดเคี้ยวในแนวนอน

เขาวงกต

องค์ประกอบเหล่านี้เกิดขึ้นขึ้นอยู่กับประเภทของการรบกวนในความหนาของเทือกเขาคาร์สต์

ประเภทของการละเมิด:

ข้อบกพร่องและข้อบกพร่องรอยแตก:

เครื่องนอน,

ที่ชายแดนของหินคาร์สต์และหินที่ไม่ใช่คาร์สต์

เปลือกโลก (มักจะขวาง)

รอยแตกร้าวด้านข้างที่เรียกว่า

รูปแบบของการก่อตัวขององค์ประกอบแนวตั้งของถ้ำ (บ่อน้ำ เพลา เหว): การชะล้าง

เวลส์ก่อตัวขึ้นที่จุดตัดของรอยแตกของเปลือกโลก - ณ จุดที่อ่อนแอที่สุดของเทือกเขา น้ำจากการตกตะกอนในชั้นบรรยากาศจะถูกดูดซับอยู่ที่นั่น และค่อย ๆ ละลายหินปูน; เป็นเวลากว่าล้านปีที่น้ำทำให้รอยแตกกว้างขึ้นจนกลายเป็นบ่อน้ำ นี่คือโซนของการไหลเวียนของน้ำใต้ดินในแนวตั้ง

บ่อน้ำ Nival (จากพื้นผิวของเทือกเขา):

ในฤดูหนาวรอยแตกจะเต็มไปด้วยหิมะจากนั้นก็ค่อย ๆ ละลายซึ่งเป็นน้ำที่มีฤทธิ์รุนแรงกัดกร่อนอย่างเข้มข้นและขยายรอยแตกทำให้เกิดบ่อน้ำจากพื้นผิวโลก

การก่อตัวของทางเดินในแนวนอน:

น้ำที่ทะลุผ่านชั้น (ชั้น) ของหินคาร์สต์ไปถึงรอยแตกของฐานและเริ่มแพร่กระจายไปตามระนาบของ "การจุ่ม" ของชั้นต่างๆ กระบวนการชะล้างเกิดขึ้นและมีการสร้างทางเดินต่ำกว่าแนวนอน จากนั้นน้ำจะไปถึงจุดตัดของรอยแตกเปลือกโลกถัดไปและจะเกิดบ่อน้ำหรือหิ้งแนวตั้งอีกครั้ง ในที่สุดน้ำจะไปถึงขอบเขตของหินคาร์สติกและหินที่ไม่ใช่คาร์สติกแล้วจึงแพร่กระจายไปตามขอบเขตนี้เท่านั้น โดยปกติแล้วแม่น้ำใต้ดินจะไหลมาที่นี่แล้วและมีกาลักน้ำ นี่คือโซนการไหลเวียนของน้ำใต้ดินในแนวนอน

การก่อตัวของห้องโถง

ห้องโถงพบได้ในโซนรอยเลื่อน - การรบกวนทางกลขนาดใหญ่ในเทือกเขา ห้องโถงเป็นผลจากกระบวนการสลับกันสร้างภูเขา การชะล้าง และการสร้างภูเขาอีกครั้ง (แผ่นดินไหว แผ่นดินถล่ม)

บางครั้งมีการเปิดใช้งานกลไกเพิ่มเติม:

การกำจัดเศษหินด้วยกลไกโดยการไหลของน้ำ

การกระทำของแรงกดดัน น้ำร้อน(ถ้ำโทสใหม่)

ก่อนที่จะตอบคำถาม “ถ้ำเกิดขึ้นได้อย่างไร” คุณต้องเข้าใจว่าถ้ำคืออะไรและมีลักษณะอย่างไร

ถ้ำเป็นพื้นที่ว่างในรูปแบบหินใต้ดินหรือใต้น้ำ รวมถึงเหนือพื้นดิน ถ้ำอาจเป็นรูทะลุที่มีช่องเปิดหลายช่องหรือมีช่องเดียวก็ได้ แบ่งออกเป็นแนวนอนแนวตั้งและเอียงและระดับเดียวหรือหลายระดับ ขนาดของถ้ำก็แตกต่างกันไปเช่นกัน มันเกิดขึ้นที่ถ้ำทอดยาวหลายกิโลเมตรขึ้นหรือลงแม้จะอยู่ใต้น้ำของแม่น้ำใต้ดินก็ตาม แต่ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างถ้ำหนึ่งกับอีกถ้ำหนึ่งคือวัสดุที่สร้างขึ้นและวิธีก่อตัว

ดังนั้นกลุ่มถ้ำที่ใหญ่ที่สุดคือ Karst แบ่งออกเป็นถ้ำหินอ่อน เกลือ คริสตัล ยิปซั่ม และหินปูน และอื่นๆ ถ้ำดังกล่าวเกิดขึ้นจากการละลายของหินหลายชนิดในน้ำ และหลายแห่งมีหินงอกหินย้อยเป็นของตัวเอง

นักวิวัฒนาการยืนยันว่าปัจจัยหลักในการสร้างถ้ำเหล่านี้คือน้ำใต้ดินซึ่งมีคาร์บอนไดออกไซด์อิ่มตัว ซึ่งซึมผ่านรอยแตกตามชั้นหินปูน ตามความเห็นของพวกเขา กระบวนการนี้ใช้เวลาหลายล้านปี แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีปัจจัยอีกประการหนึ่งที่ทราบกันดีว่าการชะล้างถ้ำออกไปเร็วกว่ามาก - กรดซัลฟิวริก

นอกจากนี้ยังมีถ้ำที่ถูกน้ำกัดเซาะอีกด้วย (ตาม แนวชายฝั่ง) ซึ่งจะถูกชะล้างออกไปด้วยน้ำพร้อมกับเม็ดทรายขนาดใหญ่ เศษหิน ฯลฯ ถ้ำเปลือกโลกก่อตัวขึ้นที่ริมฝั่งแม่น้ำในบริเวณที่เกิดรอยเลื่อนของเปลือกโลก

ถ้ำภูเขาไฟปรากฏขึ้นในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ เมื่อลาวาแข็งตัว ทำให้เกิดท่อชนิดหนึ่งที่ไหลผ่านต่อไป ทำให้เกิดช่องว่าง ถ้ำในช่องปล่องภูเขาไฟก็เป็นภูเขาไฟเช่นกัน ในช่วงน้ำท่วมโลก เรียกว่าน้ำท่วมโนอาห์ในพระคัมภีร์ มีการระเบิดของภูเขาไฟทั่วโลก ส่งผลให้ถ้ำประเภทนี้หลายแห่งก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว