Карстовые дыры: «Земля опускалась, лес уходил». Как возникают провалы в грунте

Содержание

DISCOVERY — Что такое карстовые воронки

Иногда провалиться сквозь землю можно не метафорически, а в буквальном смысле слова. Недавно в Китае тротуар разошелся по швам прямо под ногами девушки, и она рухнула на несколько метров вниз. Девушка отделалась переломом ребер, а причины инцидента пока расследуются коммунальными службами. Иногда дыры в поверхности образуются в более подходящих — и менее опасных — местах, например, посреди океана. Фабьен Кусто, внук знаменитого морского исследователя, отправляется изучать тайны одной такой впадины в проекте «Голубая дыра: погружение в бездну», который выпустил Discovery Channel, а мы рассказываем о самых необычных подводных воронках.

Как возникают эти воронки

Вертикальные провал, яма, пещера или естественный колодец, заполненные водой и расположенные ниже уровня моря, официально называются голубыми дырами. Они относятся к карстовым воронкам — углублениям в почве, которые возникают либо за счет выноса выщелоченной и растворенной породы через подземные каналы, либо путём обвала свода земной полости, либо из-за вымывания и проседания покровных отложений.

Проще говоря, со временем в почве образуется дыра, которая долгое время может оставаться обычной ямой на суше. Но после глобальных катаклизмов и наступления или окончания очередного ледникового периода, уровень воды в Мировом океане поднимается, и эту воронку неизбежно затопляет — так посреди водоема появляется дыра, заметно отличающаяся по цвету. Обычно они контрастно-голубые по сравнению с более светлым спектром остального водного массива, однако бывают и исключения типа черной дыры Андроса. Кроме того, изредка голубые дыры образуются не в море или океане, а на суше.

Дыра дракона

Самая глубокая голубая дыра в мире называется Дыра дракона (Лундун) и располагается в 230 км к югу от китайского острова Хайнань, неподалеку от необитаемых Парасельских островов Южно-Китайского моря. Воронка была открыта несколько лет назад, и исследовательская работа сейчас не то что не закончена — она в самом разгаре. Глубина Дыры дракона превышает 300 метров, но обитаема она только на «первых этажах»: на самом верху было обнаружено около 20 биологических видов, а вот ниже ста метров, где начинается бескислородная среда, жизни не наблюдается — ученые установили это с помощью подводного робота и датчиков глубины.

Местные жители уже выдвинули гипотезу, что именно о Лундуне идет речь в классическом романе «Путешествие на Запад» (XVI век), в котором царь обезьян Сунь Укун получил волшебную дубинку из подводного царства дракона.

Большая голубая дыра

Название «Большая голубая дыра» намекает на то, что эта воронка по размерам превосходит остальные, однако это не совсем так. Большая голубая дыра вполне стандартных размеров для таких карстовых воронок, однако открыта она была в 1972 году, когда еще не были обнаружены другие подводные пещеры — исследователям просто не с чем было сравнивать габариты. Одним из первых начал изучать эту воронку сам Жак-Ив Кусто: в 1972 году он отправился на своем корабле «Калипсо» к Лайтхаус-Рифу, который входит в состав Белизского барьерного рифа в Центральной Америке. Там экспедиция спустилась под воду и исследовала воронку на одноместных субмаринах. Кусто установил, что Большая голубая дыра –замкнутая конусообразная впадина, достигающая в глубину 124 метров, а диаметр ее на поверхности океана превышает 300 метров.

Экспедиция также обнаружила на глубине массивные сталактиты, которые позволили вычислить возраст воронки: результаты анализов показали, что Большая голубая дыра образовалась из известняковых пещер в несколько этапов на протяжении четвертичного оледенения (формирование началось 153 000 лет назад, а завершилось примерно 15 000 лет назад). Жак-Ив Кусто включил Большую голубую дыру в список 10 лучших мест в мире для ныряния: там встречаются акулы-няньки, рифовые акулы, включая карибскую рифовую, гигантские груперы и другие удивительные животные. Однако дайверам стоит быть предельно осторожными, поскольку во время приливов на месте воронки образуются мощные водовороты, куда затягивает лодки, доски для сёрфинга и даже людей. Продолжить дело Жака-Ива Кусто взялся внук легендарного морского биолога: Фабьен Кусто вместе с известным филантропом и бизнесменом Ричардом Брэнсоном опустится на дно впадины в специальном пилотируемом аппарате. Их экспедицию покажет Discovery Channel в проекте «Голубая дыра: погружение в бездну» — благодаря использованию дополнительной субмарины, оборудованной еще одним источником света, зрители увидят то, что обычно скрывает толща воды, и проникнут на самую тёмную глубину подводной пещеры.

Голубая дыра в Дахабе

Голубую дыру в Красном море неподалёку от Дахаба в Египте называют одним из самых популярных — и опасных — мест для дайвинга. Глубина практически идеально круглой воронки составляет сто тридцать метров, при этом на глубине 52-55 метров она соединяется с морем 26-метровым тоннелем в стене кораллового рифа, который зовут Аркой. Дайверов привлекают не только невероятно красивые коралловые рифы и пестрые экзотические создания, но и сама возможность зайти в море с одной стороны, а вынырнуть совершенно в другом месте, пройдя своеобразный подводный квест через тоннель. Проблема в том, что выныривают не все: обманчивая простота прохождения этой голубой дыры унесла жизни десятков дайверов — в память о них на берегу даже установлен мемориал.

Черная дыра Андроса

Парадоксально, но голубые дыры бывают черными — вернее, темно-фиолетовыми, как дыра Андроса у побережья Багамских островов. В отличие от голубых дыр, которые соединяются с водоемом и имеют регулярный приток кислородосодержащей воды, их черные «сородичи» сравнимы, скорее, с изолированными колоннами в море или океане. У них нет боковых проходов, тоннелей или других способов сообщения с глобальным водным массивом, поэтому они заполнены застойной водой. Черная дыра у острова Южный Андрос — один из наиболее наглядных и исследованных примеров такого рельефа. Впервые в нее погрузилась ученый и водолаз Штеффи Швабе, которая на глубине 18-19 метров решила, что достигла дна — который на поверку оказался темно-фиолетовым творожистым слоем чего-то странного. Выяснилось, что это вовсе не дно, а своеобразный разделитель, метровый барьер, который сформировали бактерии. Этот желеобразный микробный слой еще и ядовитый, а уровень токсичного сероводорода в этой среде крайне высок. Граница между двумя этими этапами отмечена резким взлетом температуры (с 29 до 36 градусов) и поднятием уровня солености почти 3 три раза. Более того, оказалось, что за этим токсичным кордоном вновь начинается обычная светлая прозрачная вода — ровно до того момента, пока воронка вновь не упирается в фиолетовый слой (который поглощает свет).

Поэтому черную дыру Андроса можно сравнить со слоеным пирогом, который очень полезно разрезать с точки зрения науки: учитывая, что эти бактерии легко поддерживают воду в том состоянии, в каком она была 3,5 млрд лет назад, ученые видят в этой подводной пещере шанс заглянуть в прошлое Земли и проследить изменения в климате и геологии.

Голубая дыра Уотлинг

Голубые дыры могут отличаться не только по цвету, но и выкидывать другие фокусы — например, образовываться не в море, а на суше. На багамском острове Сан-Сальвадор разверзлась одна из самых малоизученных голубых дыр — карстовая пещера Уотлинг. Она расположилась внутри зеленого массива деревьев, и, если смотреть на нее сверху, создается ощущение, что кто-то просто уронил в лес огромный бассейн. При этом ее нельзя назвать ни прудом, ни озером, поскольку вода в Уотлинге не пресная, а соленая. Это свидетельствует о том, что где-то на глубине она соединяется с океаном тоннелем или проходом.

Карстовые воронки — когда земля разверзается

Земля под нашими ногами, машинами и зданиями кажется невероятно надежной и прочной.

Но порой эта прочная земля может просто разверзнуться без предупреждения, увлекая за собой все, что на ней было. Карстовые воротки могут появиться где угодно, и их размер варьируется от нескольких сантиметров до 600 метров в ширину и глубину. Причины их возникновения разнообразны: обвал земли над подземной пустотой или шахтой, эрозия почвы в результате прорыва водопровода или сильного ливня, вымывание водорастворимых горных пород грунтовыми водами, и так далее. Особенно этой угрозе подвержены населенные пункты, построенные на карстовых образованиях, где слой грунта может запросто размыться водой, ослабляя поддержку снизу. В данной подборке представлены фотографии крупнейших карстовых воронок, образовавшихся как в результате естественных геологических процессов, так и человеческой деятельности.

Смотрите также выпуск – Как сквозь землю…, В провале, 6 самых живописных природных дыр в земле, Как Самара “пожирает” машины

(Всего 28 фото)

Спонсор поста: Журнал для мужчин — Мужское здоровье, автомобили, бизнес, отдых!

1. Машина провалилась в дыру в Толедо, штат Огайо, 3 июля. Водитель – 60-летняя Памела Нокс – была в шоке, но не пострадала. На всякий случай ее отвезли в больницу. Пожарные сообщили, что дыра появилась в результате прорыва водопровода. (AP Photo/Lt. Matthew Hertzfeld, Tole­do Fire and Rescue) 

2. Пожарный достает из воронки 60-летнюю Памелу Нокс. (Reuters/Lt. Matthew Hertzfeld/Toledo Fire and Rescue)

3. Пожарный заглядывает под машину, упавшую в воронку в одном из районов Лос-Анджелеса. Четверо пожарных, находившихся в машине, не пострадали. Причина возникновения воронки: прорыв водопровода. (AP Photo/Nick Ut) 

4. В ночь на 11 ноября 1957 года огромная воронка появилась в районе Сиэтла Равенна. Причина: проблемы с канализационной трубой. Дыра глубиной в 18 метров появилась на улице, не затронув частные дома, так что никто не пострадал. Но на ремонт дороги ушло два года. (Cour­tesy Seat­tle Munic­i­pal Archives)

5. Вид с воздуха на огромную дыру в районе Сан-Антонио, Гватемала, 23 февраля 2007 года. Дыра, причина появления которой стал прорыв канализации, поглотила 12 домов, трое человек погибли. (Orlan­do Sierra/AFP/Getty Images) 

6. На месте здания в Гватемале осталась только воронка. (AP Photo/Moises Castillo)

7. Вид с воздуха на большую дыру, которая «утянула» за собой несколько спортивных автомобилей, дом и часть городского бассейна, в Винтер-Парке, Флорида, 11 мая 1981 года. (AP Photo)

8. Мужчина осматривает воронку, появившуюся прямо в доме, 19 июля 2011 года в северной части Гватемалы. Соседи услышали грохот и подумали, что взорвался газовый баллон. Но вместо этого они обнаружили в доме вот такую дыру глубиной 12,2 м и диаметром 80 см. (Johan Ordonez/AFP/Getty Images) 

9. Пикап лежит в воронке, появившейся на дороге в Пекине 26 апреля 2011 года. Часть шоссе обрушилась прямо под грузовиком; в результате инцидента водитель и пассажир получили легкие ранения, но они успели выпрыгнуть перед тем, как машина рухнула в дыру. (AFP/Getty Images)

10. Три дома пострадали от обрушения дороги в Сан-Диего 4 октября 2007 года. (AP Photo/Chris Park) 

11. Корову вытаскивают из 5‑метровой дыры в северной Франции 19 июня 2001 года. Отверстие появилось, когда коровы проходили над подземным карьером. Коровы не пострадали. (Reuters)

12. Спасатели работают на месте оползня в Сент-Джуде, Квебек, 11 мая 2010 года. Пропало четверо людей, включая двух детей, после того, как воронка, вызванная оползнем, поглотила их дом. (AP Photo/The Cana­di­an Press, Gra­ham Hughes)

13. Огромная воронка диаметром 32 метра и глубиной 56 метров образовалась посреди свалки отходов химического концерна «IMC-Agri­co» недалеко от Малберри, штат Флорида, в июне 1994 года. Компания добровольно потратила 6,8 миллиона долларов, чтобы засыпать воронку и предотвратить загрязнение подземных вод химикатами. (AP Photo/Selbypic)

14. Полицейская пленка окружает дом Джеффа Буша, который упал в воронку вместе с кроватью, на которой спал. Инцидент произошел 30 апреля в Сеффнере, Флорида. Полиции не удалось даже найти тело. Позже этот дом и два соседних снесли. (Edward Linsmier/Getty Images)

15. Карстовые воронки, образовавшиеся в результате высыхания Мёртвого моря, возле кибуца Эйн-Геди в Израиле. (Mena­hem Kahana/AFP/Getty Images)

16. 17 июля 1998 года шахта по добыче талька под городом Лассинг, Австрия, частично обрушилась. Вскоре группа спасателей из 10 человек отправилась на поиски одного пропавшего шахтера, и в этот момент шахта обрушилась еще больше. Первого пропавшего шахтера нашли живым через 10 дней, но все 10 человек, которые отправились за ним, погибли. (AP Photo/ Mar­tin Gnedt)

17. Огромная воронка, вызванная тропическим штормом Агата, в Гватемале 1 июня 2010 года. (Reuters/Daniel LeClair)

18. Соседи собрались рядом с местом, где появилась огромная воронка, в Гватемале 30 мая 2010 года. (Reuters/Daniel LeClair)

19. Огромная воронка в Гватемале 31 мая 2010 года. Более 94 000 людей были эвакуированы, когда после грозы появилась воронка, увлекшая за собой мост и часть домов. (Reuters/Casa Presidencial) 

20. Рабочие используют технику, чтобы заполнить дыру, в которую провалились здания рядом со стройкой в Гуанчжоу, Китай, 28 января. Площадь дыры была где-то 92 кв.м., а глубина – 9 метров. Пострадавших не было. (AFP/Getty Images)

21. Автобус провалился в яму, появившуюся после подземных взрывов, в Жуйане, Китай, 16 января 2011 года. Взрыв на дороге в восточной части города подбросил автобус без пассажиров в воздух на 4 метра. Был ранен водитель и 6‑летний мальчик, случайно оказавшийся в этот момент на тротуаре. (Reuters/China Daily)

22. Дыра в 24,9 м в диаметре в поселке Гуанъюань, Китай, 28 февраля. Согласно местной прессе, яма появилась в прошлом году в сентябре после того, как поверхность начала постепенно обрушиваться в течение 6 дней подряд. Ученые утверждают, что дыра может продолжить увеличиваться в объеме, если пойдут затяжные дожди. (Reuters/Stringer)

23. Туристическая стоянка провалилась в дыру на берегу Мертвого моря 10 сентября 2008 года. (Jonathan Nackstrand/AFP/Getty Images)

24. Огромный кратер появился в жилом районе немецкого городка Шмалькальден 1 ноября 2010 года. (Reuters/Alex Domanski) 

25. Цистерна с цементом в яме на дороге города Сиань, Китай, 28 сентября 2012 года. (Reuters/China Daily)

26. Люди пытаются достать машину из воронки в китайском городе Гуанчжоу 7 сентября 2008 года. (Reuters/China Daily)

27. Воронка рядом с начальной школой в Китае 15 июня 2010 года. Дыра в 150 м шириной и 50 м глубиной появилась в январе 2010 года и разрушила 20 домов. (Reuters/Stringer)

28. Местный житель бросает камень в воронку рядом с начальной школой в китайской провинции Хунань. К счастью никто не пострадал. Причина появления воронки так и не раскрыта. (Reuters/Stringer)

А вы знали, что у нас есть Instagram и Telegram?

Подписывайтесь, если вы ценитель красивых фото и интересных историй!

красота мира в каждом кадре

Сяочжай Тянкен, она же «Небесная яма», самая глубокая карстовая воронка в мире — 660 метров в глубину и 530 в ширину. Одно из самых популярных мест для туризма в Китае. Его советуют посещать в сезоны сильных дождей, поскольку тогда с краёв воронки внутрь стекают красивые водопады.

Фото: commons.wikimedia.org

Сима Гумбольдт — воронка в Венесуэле глубиной примерно в 320 метров с практически вертикальными стенами. Названа в честь немецкого учёного и путешественника Александра фон Гумбольдта. Лес обильно растёт не только вокруг воронки, но и внутри неё.

Фото: natural wonders/Youtube.com

Дарваза, которую также называют «Врата Ада», — воронка диаметром в 70 метров и глубиной в 30, расположенная в Туркменистане. Советские геологи подожгли яму с природным газом ещё в 1971 году, рассчитывая, что она выгорит за пару дней. Пламя не утихло до сих пор.

Фото: commons.wikimedia.org

Бимма в Омане — относительно небольшая воронка, около 30 метров в глубину, но её дно наполнено кристально чистой водой. Разумеется, она тут же превратилась в магнит для туристов.

Фото: AdRikTa/Flickr.com

Красное озеро — карстовое озеро, заполнившее глубокую 530-метровую воронку на юге Хорватии. Образовалось вследствие обрушения свода крупной подземной пещеры. Есть теория, что данное озеро связано подземными потоками со всеми другими озёрами и реками своей области.

Фото: Yacht Rent/Flickr.com

Самые знаменитые воронки Земли — Российская газета

В 2014 году в Ямало-Ненецком автономном округе была обнаружена воронка, породившая массу слухов и научных предположений. «РГ» собрала данные об аналогичных провалах: об Аризонском кратере, оставшемся после падения метеорита, о карстовых воронках Венесуэлы и Хорватии, о гватемальском провале и других.

Ямал, Гыдан и Таймыр

В минувшем году славу всех воронок планеты затмил кратер на полуострове Ямал — примерно в 30 километрах от газоконденсатного месторождения Бованенковское.

Зияющую «дыру» среди тундры впервые сняли на видео с воздуха весной, а многомиллионных зрителей собрал в Сети летний ролик пассажира вертолета. Ученых взволновал взрывной характер образования воронки, постепенно заполняющейся водой.

Доселе было принято считать, что десятки тысяч озер арктического края появились исключительно за счет карстовых провалов. Однако на Ямале осенью 2013-го произошел под гигантским давлением выброс газа. Он вырвался наружу, взломав, казалось бы, незыблемый ледяной панцирь.

Аналогичные воронки, только меньшего диаметра, обнаружены на соседних заполярных полуостровах — Гыдане и Таймыре. Названа основная причина аномалии — длительное и резкое потепление в высоких широтах. Среди прочих возможных способствующих факторов — приток тепла из тектонических разломов, ядерные взрывы на Новой Земле, которые привели к появлению множества микротрещин в толщах вечномерзлых пород соседних территорий.

Аризона

Кратер Берринджера, известный как Аризонский кратер (расположен на территории одноименного штата США), — самый хорошо сохранившийся и самый знаменитый след падения метеорита на Землю.

Полсотни тысяч лет назад небесный гость весом 300 тысяч тонн и взрывной мощностью, эквивалентной взрыву 8 тысяч «хиросимских» атомных бомб, оставил на теле континента выбоину, напоминающую лунный пейзаж. Современные параметры чаши: диаметр 1219 метров, глубина 229, высота бруствера — 46.

Но первенство по размеру метеоритных кратеров держат обнаруженный в Антарктике на Земле Уилкса (500 километров по диаметру), а также в Канаде на побережье Гудзонова залива (443 километра).

Мексика

Пещеру Ласточек в Мексике, таящуюся среди леса, специалисты называют самым крупным карстовым провалом на Земле. Побывать здесь — мечта любого спелеолога.

Те, кто уже спускался на дно вертикальной полости шириной у поверхности 61 метр и глубиной, включая проход по нижним расщелинам, около полукилометра, рассказывают о потрясающих видах. Внутри пещеры можно наблюдать облачные образования, а также вылетающих из каменного пристанища на уличную прогулку попугаев и ласточек. В честь последних провал, открытый полвека назад, и получил свое название.

Венесуэла

Латинская Америка гордится также группой карстовых воронок в Венесуэле на горном плато Сарисаринама (Sarisariñama). Чтобы увидеть их, надо взобраться через джунгли на высоту свыше двух тысяч метров либо облететь плато на легкомоторном самолете.

40 лет назад тут побывала первая экспедиция. Ее участников поразила не только размер округлых провалов — их максимальный диаметр и глубина достигают 350 метров, но и во многом изолированная экосистема, сложившаяся в «колодцах» с отвесными стенами. На их дне — бурная растительность, и там продолжается жизнь.

Япония

Самый внушительный из известных нам, но невидимый глазу, провал образовался в океанских глубинах у берегов Японии в марте 2011 года — во время памятных землетрясений с авариями на АЭС.

По расчетам специалистов NASA, 9-метровое смещение одной из тектонических плит привело к гигантскому даже по меркам планеты провалу шириной 190 километров и вдвое большей длиной.

В фильме-катастрофе «Гибель Японии», снятом в 1973-м, острова разрушаются, погружаются в пучину из-за мощных тектонических сдвигов. После появления провала аналогичные апокалипсические предупреждения, в том числе о возможности возникновения в ближайшие годы землетрясений и вулканических извержений с сотнями тысяч жертв, чаще обычного стали звучать от некоторых японских и зарубежных исследователей.

Белиз

Великая голубая дыра в центре кораллового рифа Лайтхаус у берегов Центральноамериканского Белиза диаметром 305 метров и приблизительно 120 в глубину отлично видна сверху, с борта вертолета, например. Она имеет поразительно правильную геометрическую форму.

Общепринята версия ученого Жан-Ив Кусто, в свое время спустившегося на дно воронки в специальной капсуле: это классическая карстовая пещера с ответвлениями, которая когда-то находилась на суше. Большинство исследователей сходятся во мнении, что в водах Атлантики пещера вместе с островным либо материковым основанием оказалась в результате тектонической активности.

Оман

Провал Bimax в Омане необычен тем, что, находясь в полукилометре от морского побережья, соединен с ним природным каналом — подземной известняковой пещерой, целиком заполненной водой. В ее солености убедился всякий, кто спустился во внушительного размера яму по лестнице для туристов. А если рискнуть — доплыть до моря в водолазном костюме? Гарантий безопасности нет.

Вайоминг

По площади озеро Утренней Славы позволительно сравнить с мини-бассейном, зато оно совершенно необычное, фантастически красивое, удивительно глубокое — 2,2 километра, и почти кипящее — температура у поверхности доходит до 90 градусов Цельсия.

Клокочущее чудо природы, вздымающееся фонтаном в пик сейсмической активности, находится в американском штате Вайоминг. Посетители приходят в восторг от меняющегося разноцветья водного зеркала геотермального озера. Кипятильником, по всей видимости, служит еще неостывшая магма: она, газируя, разогревает подземные воды, гонит бурлящий поток в вертикальный пещерный ствол.

К слову, гейзер обнаружен и в Антарктике.

Хорватия

Одна из самых больших карстовых воронок мира хранит самое глубокое озеро в Европе — Красное. Обладает им Хорватия.

Вообразите каменный фужер 530-метровой высоты, заполненный пресной водой более чем наполовину. В этой воронке не искупаешься — остается наслаждаться видами со смотровой площадки на краю «фужера», чей диаметр по кромке превышает 200 метров. Его пополняют дождевые и талые потоки. Вода не застаивается — уходит через подземные протоки в соседние водоемы.

Гватемала и Туркмения

Ежегодно в мире регистрируется 150-200 случаев провалов в невидимые природные пустоты автомобилей, жилых и производственных зданий, дорог, инженерных сооружений. Правда, хозяйственная деятельность человека нередко способствует мини-катастрофам. Одно из самых нашумевших ЧП случилось в столице Гватемалы в 2010 году.

После тропических ливней в абсолютно круглую воронку глубиной 60 метров ухнул 3-этажный жилой корпус с флигелем. Как выяснилось, из-за аварий в канализационной системе проточные воды вымыли подпочвенный слой пемзы, дом рухнул в образовавшуюся пустоту.

А в Туркмении в 1971 году буровая в Каракумах под собственной тяжестью погрузилась в естественную подземную полость, заполненную газом.

Его подожгли, чтобы скорее выгорел. Но 60-метровые «врата ада», как здесь называют воронку, до сего дня пылают.

Провалы грунта: сможем ли мы спрогнозировать катастрофу?

  • Дэниел Коссинс
  • BBC Future

Автор фото, Alamy

Случается, что земля неожиданно проваливается, унося дома, людей и автомобили. Возможно, существует способ предсказать возникновение подобных провалов — но почему же некоторым людям эта идея не нравится? – задается вопросом корреспондент BBC Future.

Кошмар пришел неожиданно. Около 11-ти вечера 28 февраля 2013 года 37-летний Джефф Буш спал в своей постели в пригороде Тампы, что в американском штате Флорида, когда земля разверзлась и поглотила его. Услышав жуткий грохот, младший брат Джеффа Джереми бросился в спальню. «Все исчезло, — позже рассказал он CNN, — кровать моего брата, его шкаф, его телевизор. И сам мой брат тоже исчез». Джереми прыгнул в яму в отчаянной попытке отыскать брата. Но пол начал проваливаться дальше, в дыру посыпались новые обломки, и на выручку вовремя подоспелпомощник шерифа. Ему удалось вытащить наружу Джереми, а тело Джеффа так и не было найдено.

Джефф Буш сгинул в карстовой воронке. Подобные провалы грунта случаются регулярно по всему миру — к примеру, в конце февраля это произошло в Южной Корее, и двум пострадавшим удалось выжить — но есть районы, которые этому особенно подвержены в силу местной геологии. К ним относится и штат Флорида, где ежегодно возникают сотни новых воронок.

Должны ли мы рассматривать появление карстовых воронок как непредсказуемое природное явление, или же существует какой-то способ его прогнозировать? Возможно, в будущем многим людям удастся избежать печальной судьбы Джеффа Буша: геологи упорно работают над созданием карт особо опасных районов, а специалисты НАСА испытывают систему, которая теоретически должна распознавать места потенциального возникновения провалов. Логично было бы предположить, что такие инициативы должны встречаться местными жителями с бурным энтузиазмом, однако, как ни странно, некоторых из них не радует перспектива появления службы предсказания катастроф.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Такие провалы — для Флориды обычное дело

Клинт Кромхут, сотрудник Геологической службы Флориды в городе Таллахасси, любит говорить, что в этом штате с гарантией можно увидеть солнце, пляжи, ураганы… и карстовые воронки. «Провалы грунта — это повседневный элемент местной жизни», — замечает он.

Они образуются в местах, где грунтовые воды в течение сотен или тысяч лет подмывают растворимую водой породу, образуя пустоты под землей. Когда потолок такой замкнутой пещеры больше не может выдерживать веса грунта или строений, он проседает — или неожиданно проваливается.

Во Флориде эта опасность особенно велика, потому что штат лежит на гигантском плато известняка, сквозь который проходит водоносный горизонт. Вода постепенно размывает известняк.

Карстовые воронки — это естественный феномен, но деятельность человека может способствовать их появлению. К примеру, чрезмерно активное выкачивание подземных вод может лишить стены полости дополнительной поддержки и ускорить обрушение. Определенную роль играет и погода. При засухе уровень грунтовых вод падает, а при проливных дождях выпадают многие тонны воды, которые дают дополнительную нагрузку на своды карстовых пустот и часто приводят к многочисленным провалам.

Именно это и случилось во Флориде в июне 2012 года: тропический ураган Дебби пришел после нескольких месяцев засухи и оставил после себя сотни карстовых воронок. Ущерб был настолько серьезен, что чрезвычайные службы штата попросили Геологическую службу Флориды помочь им подготовиться к подобным сценариям в будущем.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

А вот что случилось со станцией метро в бразильском Сан-Паулу…

В результате Кромхут и его коллега Алан Бейкер в августе 2013 года получили миллион долларов на разработкукарты потенциальных карстовых провалов. Она базируется на статистической модели совокупности доказательств, в рамках которой данные об уже имеющихся провалах совмещаются с геологическими данными (толщина пласта известняка, состав наносных пород и т.д.), на основе чего рассчитывается вероятность возникновения воронки в том или ином месте. «Мы выезжаем на места для сбора информации по ряду геологических объектов, — поясняет Бейкер. — Потом мы вводим эти данные в нашу модель, достоверность которой мы проверяем путем исследования уже существующих воронок, и на выходе мы получаем научно обоснованный результат».

Осенью 2016 года, когда карта будет завершена, на ней будут разными цветами обозначены несколько категорий «провалоопасности», с точностью примерно до одного квадратного километра. Этого недостаточно для того, чтобы понять, может ли провалиться сквозь землю какое-то конкретное строение, однако карта позволит по крайней мере определить зоны риска, в которых, возможно, стоит провести более детальные геологические исследования.

«Наша главная задача — помочь департаменту чрезвычайных ситуаций подготовиться к сценарию, при котором тропический ураган оставляет после себя целую цепь воронок», — говорит Кромхут.

Но, конечно же, флоридские домовладельцы непременно захотят воспользоваться этой картой, чтобы хотя бы примерно определить, не стоят ли их жилища поверх карстовых пустот. И вот здесь начинают вырисовываться потенциальные сложности.

Автор фото, AP

Подпись к фото,

Гигантский провал грунта в Гватемале

С одной стороны, знать о возможной проблеме — явно в интересах домовладельцев, особенно если учесть, что есть компании, которые предлагают ее решение. К примеру, фирма GeoHazards Inc. из флоридского города Гейнсвилля может заполнить карстовую полость специальным составом. «Как дантист, ставящий пломбу в зуб», — поясняет Энтони Рандаццо, один из руководителей компании и почетный профессор геологии Флоридского университета.

Но это недешевая услуга, ее стоимость может достигать десятков тысяч долларов. И даже если принять такие меры, стоимость недвижимости все равно может резко упасть. В прошлом октябре, например, в интервью газетеTampa Bay Timesдомовладелица Джинни Стивенс из флоридского города Нью-Порт-Ричи сообщила, что она проделала все необходимые работы по починке ее поврежденного в результате провала дома, однако его стоимость все равно снизилась с 350 тысяч долларов до всего лишь 125 тысяч.

Флоридские округа Паско и Хиллсборо, а также район Эрнандо, нередко называют «долиной воронок». За последние годы там существенно выросли страховые премии. Осложнил ситуацию и принятый в 2011 году на уровне штата закон, направленный на борьбу с мошенническими заявлениями на получение страховых выплат: согласно ему, страховщики больше не обязаны проводить детальных геологических исследований. Кроме того, они не обязаны ничего выплачивать до тех пор, пока ущерб не начнет выражаться в «наклоне или искривлении» несущих стен, и не появятся признаки того, что дом «скорее всего, рухнет». «На этой стадии обычно поздно что-либо делать, — комментирует Рандаццо, — потому что домовладельцу уже все равно, заплатят ему или нет. Он просто хочет остаться в живых».

Осознание того факта, что вы, возможно, поселились на месте потенциального провала, может иметь и психологические последствия. «Жизнь в одном из таких домов как правило полна стресса и беспокойства, — констатирует Рандаццо. — Вы периодически слышите треск, скрежет и скрип, порой из стен вылезают гвозди. Вы осознаете, что дом стоит непрочно, и начинаете думать, что он может провалиться».

Поэтому некоторые жители Флориды не очень рады скорому появлению карты потенциальных карстовых воронок. Рандаццо добавляет: «Если эта карта не очень точная, то многие люди будут беспокоиться понапрасну».

Сверху виднее

Возможно, больше пользы принесло бы отслеживание карстовых пустот еще в процессе их формирования. Не исключено, что у НАСА есть способ это делать — из космоса, с помощью интерференционного радиолокатора с синтезированной апертурой (ИРСА), который может отмечать мелкие сдвиги в земных породах. Уже много лет специалисты лаборатории реактивного движения в Пасадене (штат Калифорния) с помощью ИРСА следят за побережьем Луизианы, которое постепенно погружается в Мексиканский залив.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Провал грунта в Чикаго: пострадали автомобили

Когда в местности Баю-Корн в августе 2012 года неожиданно образовалась гигантская карстовая воронка (в результате чего сотни жителей снялись с насиженных мест и переехали подальше), ученые решили проанализировать данные радиолокационных обследований этого района, сделанных до обрушения. Они заметили, что еще за месяц до возникновения провала почва горизонтально сдвинулась на 25 сантиметров по направлению к центру будущей воронки. Если следить за появлением аналогичных признаков в других районах, подверженных возникновению воронок, то возможно, удастся создать систему раннего предупреждения — чтобы местные жители имели возможность эвакуироваться до наступления катастрофы.

“Не все карстовые воронки вызывают деформацию почвы перед тем, как провалиться, так что наш метод — не панацея, — предупреждаетРон Блом, главный научный специалист лаборатории реактивного движения и один из авторов анализа обрушения в Баю-Корн. — Но, конечно, он может оказаться полезным в качестве одного из элементов системы мониторинга. Можно анализировать данные наблюдений ИРСА в районах, подверженных провалам, и если вдруг будет отмечено движение, нужно будет выехать на место и проверить, что там происходит».

Ни Блом, ни второй соавтор доклада Кэтлин Джонс, тоже работающая в лаборатории реактивного движения, не слышали о планах по внедрению подобной системы на территории США. Однако у Джонс создалось впечатление, что американские власти начинают все более серьезно относиться к проблеме карстовых воронок. По ее словам, вызвано это не тем, что провалы стали появляться чаще, а тем, что города постепенно разрастаются — поэтому новые воронки при возникновении все чаще наносят ущерб людям и их собственности.

Итак, домовладельцы в провалоопасных районах, пожалуй, имеют некоторые основания относиться с подозрением к прогнозированию карстовых воронок — хотя бы в целях сохранения собственного спокойствия и защиты вложенных в недвижимость средств. Другое дело те, кто только собирается начинать строительство. «Вот взять, к примеру, Национальный музей «Шевроле Корвет» в Кентукки [где в феврале 2014 года под землю провалились восемь редких музейных автомобилей], — замечает Блом. — Построили бы его на этом месте, если бы знали, что под ним находится большая карстовая пустота? Думаю, его создателям такая информация не помешала бы».

GISMETEO.RU: Вглубь голубой дыры: что учёные хотят обнаружить на дне «Зелёного банана»? — Природа

Голубые дыры — это заполненные морской водой карстовые воронки, находящиеся ниже уровня моря. Выглядят они весьма эффектно за счёт контраста темно-синей воды на глубине и светло-голубой по краям (за этот контраст голубые дыры и получили своё название).

В августе этого года международная группа учёных совершит погружение в одну из таких воронок под названием «Зелёный банан». Она расположена на континентальном шельфе у побережья Флориды. Вход в воронку лежит на 47 метров ниже уровня моря. Глубина же ее простирается на 130 метров.

Погружение пройдёт в рамках трехлетнего исследовательского проекта, который финансирует Национальное управление по исследованиям океанов и атмосферы (NOAA). Целью экспедиции является изучение микробов, которые живут на дне воронки. Из-за того, что вода в голубых дырах циркулирует плохо, в ней содержится малое количество кислорода. А после определённой глубины кислород отсутствует вовсе. Это делает голубые дыры непригодными для обитания многих морских обитателей, но благоприятными для процветания множества бактерий и микроорганизмов. Их-то и планируют изучать специалисты.

Кроме того, члены экспедиции планируют измерить уровень питательных веществ в «Зелёном банане» и оценить, связана ли эта воронка с системой подземных вод Флориды. Ученые предполагают, что вода в голубых дырах не только уникальна по химическому составу, но и взаимодействует с грунтовыми водами. Изучение этой взаимосвязи позволит лучшим образом понять круговорот углерода между поверхностными и подземными водами.

Это статья из нашего аккаунта в «Инстаграме», в котором мы каждый день публикуем что-то интересное о неизведанном мире вокруг. Подписывайтесь, ставьте лайки! 🙂

Когда земля уходит из-под ног, или Что такое карстовая воронка? | Вопрос-Ответ

Карстовая воронка – это провал грунта естественного происхождения. Воронка возникает, когда подземные воды размывают почву и горные породы, и земля проваливается в образовавшиеся пустоты. Диаметр и глубина карстовых воронок варьируются от метра до нескольких сотен метров. Несколько воронок образовывают карстовые котловины.

Вести строительство в районах, где происходят карстовые процессы, т. е. процессы размывания горных пород, не рекомендуется, поскольку здания в таких местах в любое время могут уйти под землю.

Карстовые воронки можно найти не только на суше, но и в океане. Они называются голубыми дырами и образовались много миллионов лет назад, когда уровень моря был ниже.

Известные карстовые воронки мира

Карстовые воронки не являются такой уж редкой формой рельефа. Они встречаются по всему миру, однако всегда производят большое впечатление на людей и потому достаточно популярны у туристов.

Так, туристы часто приезжают посмотреть на большую карстовую воронку в Техасе, США, которая известна как Дыра дьявола. Кроме туристов, это место давно облюбовали летучие мыши.

В ближнем зарубежье также есть карстовые воронки, их много в Крымских горах. Некоторые провалы и воронки открывают проход в карстовые пещеры. Так, глубокая воронка в горе Чатыр-Даг ведёт в пещеру Эмине-Баир-Хосар, которая также известна как Мраморная пещера. Карстовое происхождение также имеет популярное у российских туристов озеро Рица в Абхазии.

Огромных размеров карстовая воронка находится в океане в центре Лайтхаус-Рифа, атолла у побережья Белиза. Она также известна как Большая голубая дыра. Диаметр этой заполненной водой круглой воронки – 305 метров, глубина её – 102 метра. Большая голубая дыра является популярным местом для дайвинга.

Ещё одна известная подводная воронка – Голубая дыра в Дахабе, Египет. Глубина её составляет 100 метров. Этот карстовый провал также известен как «Кладбище дайверов», поскольку в этом месте погибло немало любителей дайвинга, особенно неопытных.

Большая голубая Дыра, атолл Лайтхаус, Белиз. Источник фото: globallookpress.com

Немало провалов, воронок и других подобных удивительных мест есть также в Китае и Мексике.

Карстовые воронки продолжают появляться в разных частях света и по сей день. Недавно в США мужчина провалился под землю во время сна вместе со своей кроватью. В образовавшейся воронке его не смогли найти ни его брат, ни полиция.

Страшная карстовая воронка диаметром около 20 метров и глубиной 30 метров образовалась в 2010 году в городе Гватемала, столице одноимённого государства. В круглую «чёрную дыру» провалилось трёхэтажное здание швейной фабрики. Обвал грунта мог вызвать тропический шторм Агата.

Карстовые воронки в России

Провалы и воронки есть и в нашей стране, в том числе в Средней полосе России. Известно, что очень много карстовых провалов и котловин на берегах реки Оки во Владимирской и Нижегородской областях. Большие провалы есть в городе Дзержинске, в деревнях Чудь, Пивоварово, Монаково, а вблизи города Ворсмы есть Ворсменская карстовая котловина.

Одна из карстовых воронок в Дзержинске стала химической свалкой, известной как «Чёрная дыра». Воронка появилась примерно 30 лет назад, и в неё на протяжении долгого времени не вполне законно сбрасывали химические отходы завод «Оргстекло» и другие заводы. «Чёрная дыра» для Дзержинска – настоящая экологическая беда.

В Нижегородской области также находится карстовое озеро Большое святое. По легенде, раньше на месте озера располагалось село и монастырь, которые затем ушли под землю, а место провала затопило.

Опасные провалы грунта в последние годы произошли в городе Березники Пермского края. Однако, в отличие от вышеперечисленных воронок, они являются не природными, а техногенными, поскольку Березники расположены на шахтных выработках Верхнекамского месторождения калийных солей.

Так, в 1986 году в Березниках образовался первый провал в лесном массиве, в 2007 году произошёл провал на территории рудника рядом с фабрикой «Технической соли», в 2010 году – на железнодорожной станции Березники, в 2011 году – у шахтостроительного управления. Из-за подвижек грунта резко возросло число аварийных зданий, людей стали переселять в другие районы города. Возможно, проседание грунта в Березниках продолжится.

 

Смотрите также:

Карст и карстовые воронки

Карстовый рельеф образуется в областях, где подстилающая коренная порода состоит из материала, который может медленно растворяться водой. Примеры осадочных пород этого типа включают карбонатные породы, такие как известняк, галит, гипс, доломит и ангидрит. В карбонатных породах может образоваться карст и другие свойства растворения из-за воздействия циркулирующих грунтовых вод, которые стали слегка кислыми из-за присутствия растворенного диоксида углерода (который создает угольную кислоту, которая вступает в реакцию с породой, растворяя ее).Могут образовываться воронки и каверны, создавая потенциальные опасности (например, поверхность земли может оседать или проваливаться в подземные отверстия). В основном это может происходить в областях, где полости, заполненные водой, опорожняются из-за забора грунтовых вод или других естественных процессов, в результате чего полости заполняются воздухом и уменьшаются опоры для вышележащих пород. Карст не слишком распространен в Северо-Западном Центре, но он в изобилии встречается на Блэк-Хиллз в Южной Дакоте и разбросан по нескольким другим штатам ( Рис.10.19 ).

Рис. 10.19: Области карста в континентальной части США, связанные с карбонатными и испаряющимися породами. ПРИМЕЧАНИЕ. При нажатии на это изображение откроется версия с высоким разрешением, загрузка которой может занять несколько минут. Эта версия будет расширяться до размера окна вашего браузера, поэтому увеличьте окно для максимальной видимости.

Черные холмы окружены и подстилаются толстыми слоями ангидрита и гипса от Миссисипи до Юрского периода, которые содержат многочисленные карстовые элементы, образовавшиеся в результате растворения грунтовых вод и дождя.Воронки — обычное дело, их размер варьируется от маленьких ям в несколько метров (футов) в поперечнике до больших ям шириной до 140 метров (460 футов). Присутствие других легко растворяемых карбонатных слоев, отложенных во внутренних морях палеозоя и мезозоя, привело к появлению множества пещер и небольших провалов, обнаруженных на всем северо-западе центральной части США. Например, горы Маленький пояс в центральной части Монтаны подстилаются толстым слоем известняка (Мэдисонский известняк), залегающего в Миссисипи ( рис.10.20 ).

Рис. 10.20: Метеоритный кратер Белт к юго-востоку от Грейт-Фолс, штат Монтана, представляет собой провал в известняке Мэдисон глубиной 10 метров (35 футов) и шириной 30 метров (100 футов).

В Айдахо вулканический псевдокарст доминирует над равниной реки Снейк. Этот тип топографии технически не является карстом — вместо того, чтобы образоваться в результате растворения на карбонатной коренной породе, эти трещины, воронки и пещеры были созданы вытеснением жидкой лавы.Хотя провалы в вулканическом псевдокарсте встречаются редко, они, как правило, связаны с обрушением старых лавовых труб.

Поскольку карстовая местность очень пористая и легко трескается, загрязнение грунтовых вод может стать серьезной проблемой. Загрязняющие вещества, которые в противном случае могли бы быть отфильтрованы через осадочную породу, быстро переносятся в водоносные горизонты со стоком. Опасность загрязнения возрастает из-за безудержной промышленной, сельскохозяйственной и жилой застройки карстовых структур.

Геологическая служба Вирджинии — карстовые воронки и карстовая местность

Воронки — это углубления в форме чаши, воронки или с вертикальными сторонами на поверхности земли, которые образуются над подземными пустотами.Эти углубления могут варьироваться от нескольких футов до нескольких сотен футов в диаметре и обычно возникают в результате естественного обрушения растворимой коренной породы и вышележащей почвы. Провалы в грунте также могут возникать в результате добычи полезных ископаемых, откачки грунтовых вод и протекания водопроводных, канализационных и ливневых водопроводов. Оседание грунта обычно постепенное, но иногда оно может быть внезапным и драматическим.

Когда идет дождь, часть слабокислой воды просачивается через почву, вступает в контакт с коренной породой и медленно растворяет минеральные зерна.В районах карбонатной коренной породы этот процесс может создавать подземные трещины и пещеры. Поверхность такой области часто испещрена углублениями, называемыми воронками. Воронки — характерный признак карстовой местности. В хорошо развитой карстовой местности цепочки воронок образуют так называемые «долины раствора», а ручьи часто исчезают под землей.

Обрушение воронки, медленное или сильное, может нанести значительный ущерб зданиям, шоссе, рельсам, мостам, трубопроводам, ливневым стокам и канализационным коллекторам.Кроме того, карстовые воронки позволяют поверхностным водам напрямую попадать в подземные водоносные горизонты. Возрастающий потенциал загрязнения особенно высок из-за минимальной фильтрации поверхностных вод.

Плохое понимание карстовой местности привело к практике землепользования, которая оказывает значительное экономическое и экологическое воздействие на домохозяйства и общины. Образование карстовых колодцев тесно связано с местными гидрологическими условиями, и изменения местной гидрологии, вызванные деятельностью человека, могут ускорить этот процесс.Отвод поверхностных вод, откачка грунтовых вод и строительство резервуаров могут способствовать образованию провалов. Яркий пример произошел во Флориде 25 февраля 1998 года, когда во время промывки недавно пробуренной оросительной скважины сотни воронок диаметром до ста пятидесяти футов образовались на площади в двадцать акров в течение нескольких часов. Безудержная урбанизация и застройка резко увеличивают потребление воды, изменяют пути дренажа и перегружают поверхность земли. По данным Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям, количество провалов в грунте, вызванных деятельностью человека, с 1930 года увеличилось вдвое, а количество страховых случаев за причиненный ущерб с 1987 по 1991 год увеличилось на 1200%, что составило почти 100 миллионов долларов.Просадки обычно не покрываются стандартной страховкой домовладельцев.

Округа Вирджиния со значительной карстовой местностью. Внесено в программу «Карст природного наследия» Вирджинии

В Вирджинии основной областью, подверженной провалам, является провинция Долина и Ридж, обширная карстовая местность, подстилаемая известняком и доломитом, но узкие мраморные полосы в Пьемонте и некоторые ракушечные русла на прибрежной равнине также испещрены провалами.В Вирджинии случаются драматические обрушения, которые уносят дома или людей, но случаются редко. Наиболее заметные инциденты произошли в городе Стонтон: 11 августа 1910 г. части нескольких домов и пожарная часть были потеряны в серии провалов на Болдуин-стрит и Сентрал-авеню, а 28 октября 2001 г. — на глубине 45 футов. пропасть открылась на Льюис-стрит. В апреле 2000 года сообщалось о 32 провалах воронки в верхней части долины Шенандоа после того, как после долгой засухи выпало семь дюймов дождя.

Провалы воронки регулярно создают проблемы для транспортной инфраструктуры Содружества. За последние тридцать лет VDOT зафиксировал около 500 воронок, повредивших дороги по всему штату. В марте 2001 года девятимильный участок межштатной автомагистрали 81 в округе Огаста был закрыт после внезапного появления трех провалов, самая большая из которых имела длину 20 футов, ширину 11 футов и глубину 22 фута. 5 октября 2004 года правая полоса движения на юг I-81 к северу от съезда 118C в округе Монтгомери обрушилась.Из-за возможности повреждения инфраструктуры и опасности для путешествующих людей VDOT заключает контракт на аварийный ремонт карстовой воронки. В общем, возникновение провала в грунте непредсказуемо, и размер провала невозможно оценить по обрушению поверхности, поэтому затраты на ремонт колеблются от десятков тысяч до сотен тысяч долларов на каждую воронку. Исследования распределения провалов и раннего прогнозирования продолжаются; однако истинный метод раннего предсказания остается неуловимым.

Загрязнение подземных вод — распространенная проблема в населенных пунктах, расположенных над карстовой местностью.Загрязнения карстового водоносного горизонта в Вирджинии включают нефтепродукты, гербициды, растворители, удобрения, овец и крупный рогатый скот, сточные воды, мертвый скот и бытовой мусор. В конце 1800-х годов община округа Шенандоа подверглась вспышке холеры из-за загрязнения местного карстового водоносного горизонта. Серьезную озабоченность вызывает уязвимость карстовых водоносных горизонтов к загрязнению вдоль коридора I-81, по которому регулярно перевозятся опасные материалы и могут происходить аварии.Для некоторых химикатов, которые не легко смешиваются с водой, загрязнение может быть широко распространенным и оставаться в грунтовых водах в течение многих лет. Большая часть карстового региона Вирджинии проходит по межштатной автомагистрали 81, и двадцать семь округов Вирджинии расположены в этой зоне, где сотни тысяч людей получают питьевую воду из колодцев и источников.

Закон штата

запрещает сброс отходов в карстовые воронки, а в некоторых округах Вирджиния приняты постановления о сбросе и сбросах воронок.Между тем, Департамент здравоохранения Вирджинии не рекомендует использовать карстовые источники в качестве общественного водоснабжения и требует периодического тестирования тех карстовых источников, которые используются. Программа «Карст» Департамента охраны природы и рекреации штата Вирджиния отвечает за защиту грунтовых вод и среды обитания в карстовых районах при поддержке Программы Закона о чистой воде, раздел 319 Агентства по охране окружающей среды. Геологическая служба США в сотрудничестве с различными государственными агентствами разработала Национальную карту карста.

Участки над историческими подземными горными выработками также подвержены оседанию.Обрушение шахт привело к потере домов, дорог, инженерных коммуникаций и другой инфраструктуры. Заброшенные угольные шахты встречаются в графствах Бьюкенен, Дикенсон, Ли, Скотт, Рассел, Тейзвелл, Уайз, Монтгомери и Пуласки на юго-западе Вирджинии; и округа Хенрико, Честерфилд и Гучленд в угольном бассейне Ричмонда. Другие заброшенные подземные шахты встречаются по всему штату. Информацию о прошлой горнодобывающей деятельности можно получить в Отделе добычи полезных ископаемых штата Вирджиния и Отделе мелиорации горных земель.

Недавно геологи DGMR начали использовать данные LiDAR с высоким разрешением для картирования местоположения провалов и помощи в выявлении геологических единиц, склонных к обрушению провалов. LiDAR, что расшифровывается как Light Detection and Ranging, представляет собой метод дистанционного зондирования, позволяющий создать точную трехмерную модель поверхности Земли. В отличие от аэрофотоснимков, которые вы можете найти в Google Earth, LiDAR может видеть за пределами густой растительности и лесного покрова, чтобы выявить протяженность воронок и даже едва заметных углублений.Инвентаризация карстовых воронок может быть сложной и требующей много времени задачей. Чтобы ускорить процесс, геофизики начали использовать данные LiDAR, чтобы попытаться автоматически обнаруживать и очерчивать воронки с помощью компьютерных программ.

Признаки образования провала:

Хотя провал может образоваться без предупреждения, определенные признаки могут сигнализировать о потенциальном развитии:

  • Падшие или падающие столбы ограждения
  • Увядание
  • Обесцвеченная колодезная вода
  • Структурные трещины в стенах, полах или фундаменте.
  • Трещины в грунте / просадки.
  • Обрушение
в Вирджинии Информационный бюллетень
Воронки в Вирджинии Информационный бюллетень

Фоссе Р. М., 1968, Оседание и обрушение поверхности, вызванное изъятием подземных вод в районах карбонатных пород: Материалы 23-го Международного геологического конгресса, Прага, т. 12, стр. 155-166.

Хаббард Д. А. младший, 1983 г., Отдельные карстовые особенности северной провинции Валли и Ридж, Вирджиния: Отдел минеральных ресурсов Вирджинии, Публикация 44, на одном листе.

Хаббард Д. А. мл., 1988, Отдельные карстовые особенности центральной провинции Валли и Ридж, Вирджиния: Отдел минеральных ресурсов Вирджинии, Публикация 83, на одном листе.

Хаббард, Д. А., младший, 1999, Карстовые дороги в Вирджинии: соображения ресурсов и опасности: 50-й ежегодный симпозиум по геологии автомагистралей и собрание TRB Karst, Proc. & Field Trip Guide, 13–22.

Хаббард Д. А. младший, 2001 г., Отдельные карстовые особенности южной провинции Валли и Ридж, Вирджиния: Отдел минеральных ресурсов Вирджинии, Публикация 167, на одном листе.

Хаббард, Д. А., мл., 2003 г., Использование регионального картирования провалов для карт восприимчивости провалов, в Бек, Б. Ф., ред., Специальная геотехническая публикация ASCE № 122, с. 61-71.

Хаббард Д. А. младший и Стерретт Р. М., 1994, Загрязнение подземных вод в карстовых землях Вирджинии: тематические исследования (абс.): Программа и тезисы, 37-е Ежегодное собрание Ассоциации инженерных геологов, Вильямсбург, Вирджиния, с. 49.

Сауэрс, Г. Ф., 1976, Механизмы проседания из-за вскрытия подземных вод, из Проседание над шахтами и пещерами, воздействие влаги и мороза и классификация: Вашингтон Д.C., Отчет Совета по исследованиям в области транспорта 612, Национальная академия наук, стр. 2-8

Вири, Д.Дж., 2008. Предварительная карта потенциально карстовых карбонатных пород в Центральных и Южных Аппалачских штатах: Отчет Геологической службы США в открытом доступе за 2008–1154 годы http://pubs.usgs.gov/of/2008/1154/

Геологическая служба штата Иллинойс Карстовые ландшафты штата Иллинойс: растворение коренных пород и разрушающаяся почва

Что такое карст?

Термин «карст» относится к ландшафту, который обычно испещрен воронками, может быть подстегнут пещерами и имеет множество крупных источников, которые впадают в долины ручьев.Карстовые ландшафты образуются, когда вода от дождя и таяния снега просачивается через относительно тонкий почвенный покров в трещиноватую и растворимую коренную породу (известняк или доломит).

Когда вода движется через трещиноватую породу, она медленно (от тысяч до десятков тысяч лет) растворяется и расширяет пути вдоль трещин и плоскостей напластования породы.

После того, как эти подземные дренажные пути будут проложены в коренных породах, дренаж поверхностных вод отводится под землю.В результате в карстовых областях обычно отсутствует сеть поверхностных водотоков, наблюдаемая в большинстве других областей. В карстовых областях поверхностные стоки стекают в карстовые воронки и проходят через расширенные для раствора каналы («пещеры», если они достаточно велики для того, чтобы в них мог залезть человек) в подстилающей породе, пока они не выбрасываются через родники в поверхностные потоки на более низких высотах.

Как образуются воронки?

Воронка — это естественное углубление, обычно в форме конуса или чаши, на поверхности земли, образовавшееся в результате обрушения почвенного покрова в трещину в подстилающей коренной породе или обрушения кровли пещеры и ее вышележащих. скальный и почвенный покров в полость внизу.

Простые воронки в форме конуса или чаши могут продолжать увеличиваться и могут сливаться с соседними воронками, образуя более широкую и сложную воронку неправильной формы. Некоторые сложные воронки в Иллинойсе покрывают более половины квадратной мили. Если скопление почвы и мусора закупоривает сток пути в грунт, или канал в коренной породе заблокирован, воронка может заполниться водой и образовать один из круглых водоемов, обычно встречающихся в карстовых ландшафтах.

Карстовые регионы Иллинойса

Для карстовых ландшафтов (зеленые зоны на карте) необходимы два условия: (1) Растворимые породы, обычно известняк и доломит, должны лежать на поверхности земли или рядом с ней.(2) Рыхлая почва, покрывающая растворимую коренную породу, должна быть тоньше примерно 50 футов.

В северной одной трети штата Иллинойс растворимые слои коренных пород, в которых образуются карстовые элементы, в основном состоят из долостона, состоящего из минерального доломита (карбоната кальция и магния). В этой области карстовые формы рельефа, как правило, сравнительно небольшие — воронки обычно имеют округлую форму и составляют несколько десятков футов в диаметре. Разрезанные дороги вдоль основных автомагистралей обнажают увеличенные раствором трещины в скалах, многие из которых полностью или частично заполнены почвой.

В южных двух третях штата Иллинойс растворимые слои коренных пород в основном состоят из известняка, состоящего из минерального кальцита (карбоната кальция). Поскольку известняк несколько более растворим, чем долостон, воронки и другие карстовые формы рельефа здесь, как правило, более многочисленны и крупнее.

Некоторые воронки в графствах Сент-Клер, Монро и Рэндольф (к юго-востоку от Сент-Луиса, штат Миссури) имеют диаметр более полумили. Составные воронки неправильной формы, обычно образованные в результате роста и слияния нескольких круглых воронок, также встречаются здесь чаще, чем в северном Иллинойсе.

Восприимчивость к загрязнению

Подземные воды в карстовых ландшафтах подвержены загрязнению из-за трещиноватости и ячеистости коренных пород и отсутствия толстого почвенного покрова. Пополнение подземных вод не зависит от медленной фильтрации, которая происходит, когда дождь и таяние снега просачиваются через толстые толщи богатой глиной ледниковой тиллой или низкопроницаемой коренной породой. В карстовых областях подпитка уровня грунтовых вод происходит быстро (часто происходит в течение нескольких минут или нескольких часов после дождя) и может уносить с собой загрязнители с поверхности, которые могут включать сточные воды из частных септических систем, сельскохозяйственные химикаты, отходы животноводства и животноводства, моторное масло, промышленные отходы и мусор.Следовательно, в карстовых ландшафтах очень высок риск загрязнения грунтовых вод в результате жилой, сельскохозяйственной или промышленной застройки.

Воронки могут быть опасными

«Горловины» на дне некоторых воронок имеют резкие обрывы, которые достигают десятков футов в глубину в щели или пещеры в скальной породе ниже. Воронкообразные грунтовые стены карстовой воронки также могут быть покрыты скользкой грязью. Домашние животные, люди и даже домашний скот могут упасть, попасть в ловушку или утонуть в воронках.Сообщалось о попадании в ловушку домашнего скота на юго-западе и юге Иллинойса. Не допускайте попадания маленьких детей и животных в воронки. Вновь образовавшиеся воронки особенно опасны, потому что они обычно имеют крутые вертикальные стороны, которые могут достигать глубины в несколько десятков футов (одна в Донголе, штат Иллинойс, была глубиной 60 футов), а выступы тонкой почвы по краю могут обрушиться под тяжестью любопытного человека.


Геобит # 7-Карстовые пейзажи Иллинойса: предоставлено С.В. Панно, К. Weibel

Черно-белые печатные копии этого Geobit доступны в информационном офисе ISGS. Щелкните здесь для получения информации для заказа.

Понимание воронок и карста — Британская геологическая служба

Провалы воронки часто представляют собой пустоты в форме блюдца, которые являются результатом какого-то обрушения или удаления нижележащего слоя горных пород, который раньше поддерживал слой материала на поверхности. Однако воронки могут иметь различную форму и конфигурацию в зависимости от состава горных пород и различных взаимодействующих процессов.

Исследования в BGS выходят за рамки распространения и процессов, связанных с образованием воронок, и включают более широкий предмет — карст, который является геоморфологическим термином, применяемым к ландшафту, возникающему в результате растворения растворимых горных пород, например характерные известняковые тротуары Pennines.

В разделе:

Внешний вид воронки

  • стороны: варьируются от пологих до вертикальных.
  • Форма: блюдцеобразные выемки, конические, цилиндрические выбоины или валы.

Некоторые воронки возникают в результате удаления растворимой породы, такой как мел, гипс или известняк.Они называются воронками для раствора. Например, известняковые породы растворяются под воздействием дождевых осадков или кислых грунтовых вод.

Растворимые горные породы, такие как соль, гипс, мел и известняк, могут растворяться грунтовыми водами в местном масштабе, вызывая обрушение вышележащего грунта. Этот обвал называется провалом. В этой модели белая область с надписью «растворимая порода» — это соль. По мере того как вода фильтруется через скалы наверху, соль начинает растворяться, и скалы наверху опускаются вниз, образуя воронку.Источник: BGS © UKRI. Все права защищены.

Ручьи или реки могут войти в провал и исчезнуть под землей. Этот тип карстовой воронки часто называют ласточкой.

Несмотря на то, что это естественный процесс, образование воронок часто ускоряется или запускается человеческими влияниями, например:

  • сломанные стоки, водопроводные и канализационные трубы
  • модифицированный дренаж и отвод поверхностных вод, которые смывают отложения в нижележащие материалы, вызывая проседание

Что вызывает провалы в грунте?

Провалы воронки могут возникать быстро и без предупреждения.Поэтому важно учитывать возможность провалов в грунте во время планирования (исследования восприимчивости к опасностям) и охарактеризовать их, чтобы люди могли снизить связанные с ними риски. Несколько процессов могут вызвать провалы в грунте. Хотя процесс постепенного растворения может вызвать образование воронок на поверхности, другие факторы, в том числе люди, могут вызвать образование воронок, например:

Сильный дождь и наводнение

Сильный дождь или поверхностное наводнение могут вызвать обрушение обычно устойчивых полостей, особенно образовавшихся внутри поверхностных отложений.

Утечки воды

Протекающие дренажные трубы, прорыв водопровода, ирригация или даже акт опорожнения бассейна — все это задокументированные примеры провалов воронки.

Строительные работы

Строительство и развитие также являются потенциальными триггерами. Изменение поверхностного дренажа или изменение нагрузок на землю без надлежащей опоры может привести к образованию воронок.

Изменения уровня грунтовых вод

Засуха или забор грунтовых вод может вызвать провалы грунта из-за изменения уровня грунтовых вод. Это удаляет плавучую опору, которую вода обеспечивает полости. Осушение этих полостей может привести к их разрушению.

Добыча

Добыча может быть фактором образования воронок, либо путем обезвоживания и опускания уровня грунтовых вод, либо путем перехвата заполненных глиной пустот, которые впоследствии разрушаются.Несколько воронок в Норвиче образовались из-за того, что старые меловые шахты перекрыли в остальном стабильные пустоты, заполненные отложениями.

Типы воронок

Здесь мы описываем три типа воронок, которые встречаются в известняковых породах.

Воронки для раствора Воронка для раствора на Майнидд Ллангинидр, Южный Уэльс. Ручей образовался после сильного дождя. Источник: BGS © UKRI.Все права защищены.

Воронки для раствора образуются в результате местного химического выветривания известняка, когда вода накапливается вокруг трещины или стыка в породе. Это может быть под почвой или на поверхности земли. Образовавшаяся впадина сливается из воды через трещину или стык, но не раньше, чем растворяется часть известняка. Впадина постепенно увеличивается.

Воронки для раствора образуются в результате местного химического выветривания (поверхностной коррозии) известняка, когда вода накапливается вокруг трещины или стыка в породе.Источник: адаптировано из Waltham, T., Bell, F и Culshaw M, 2005.

(Примечание: воронки для раствора также встречаются в других типах пород.)

Обрушение карстовой воронки Провалы обрушения могут образовывать углубления, похожие на карьерные, такие как Hull Pot, Yorkshire Dales. Источник: BGS © UKRI. Все права защищены.

Воронки обрушения возникают там, где происходит постепенное обрушение прохода в пещере, что в конечном итоге вызывает оседание на уровне поверхности.Воронки, образованные исключительно таким образом, довольно редки, хотя многие воронки частично образованы в результате обрушения: химическое выветривание в воронке для раствора может привести к тому, что часть стены станет неподдерживаемой и станет нестабильной, что приведет к обрушению.

Провалы обрушения не редкость там, где известняк перекрыт песчаником.

Обрушение карстовой воронки: по мере того, как вода фильтруется через скалы наверху, известняк начинает растворяться, и скалы наверху опускаются вниз, образуя провал.Источник: BGS © UKRI. Все права защищены.

Воронки обрушения возникают там, где происходит постепенное обрушение прохода в пещере, что в конечном итоге вызывает оседание на уровне поверхности. Источник: адаптировано из Waltham, T., Bell, F и Culshaw M, 2005. Суффозиционная воронка

Суффозиционные воронки в Грейт-Шрам, Йоркшир-Дейлс. Источник: BGS © UKRI. Все права защищены.

Суфозиционные воронки образуются там, где раствор известняка создает углубление на поверхности известняка, но под слоем почвы.Неподдерживаемая почва опускается в углубление и оставляет углубление в ландшафте. Иногда их называют провалами оседания, а в Йоркшире, где они особенно распространены, их часто называют «провалами встряхивания».

Ледниковые холмы Малхам Мур испещрены суффозионными воронками диаметром от одного до 15 метров. У некоторых все еще есть почва и трава на дне воронки, но в других обнажены трещиноватые известняки, почва была размыта дождем и смыта в подземную речную систему.

Суффозиционные воронки образуются там, где раствор известняка создает углубление на поверхности известняка, но под покровом почвы. Источник: адаптировано из Waltham, T., Bell, F и Culshaw M, 2005.

Где в Великобритании встречается карст?

В Великобритании есть ряд растворимых горных пород. К ним относятся девонские и каменноугольные известняки, пермский и триасовый галит и гипс, а также юрские и меловые известняки и мел.Гидрогеологи думают о карстовых системах с точки зрения подпитки через трещины или долины (диффузные или сфокусированные), сквозного потока через каналы, которые могут достигать размера пещеры, и истока из источников (или скважин).

Типы растворимых пород и их распространение в Великобритании.
Великобритания. На основе карты геологии коренных пород Великобритании в масштабе 1: 625 000. Изображение BGS © UKRI.

Долины или воронки классифицируются в соответствии с процессами их образования. Скорость их образования определяется размером отверстий, через которые текут флюиды, напором, который управляет системой потока, и геохимией.Например, известняковые породы растворяются под воздействием дождевых осадков или кислых грунтовых вод. Обрушение долин происходит в результате постепенного обрушения прохода в пещере на глубине. Обрушение может постепенно распространяться вверх по вышележащим пластам, вызывая проседание на поверхности («провал обрушения»). Иногда они доходят до горных пород, которые сами по себе не склонны к растворению, создавая «воронку в крышах породы». Воронки этого типа обычны в некоторых частях Южного Уэльса, где песчаниковые породы перекрывают пещеристые известняки.Другие могут быть погребены более поздними отложениями. Воронки могут также образовываться там, где растворение растворимых пород происходит под тонким слоем рыхлого поверхностного материала, такого как песок, глина или почва. В этом случае почву можно смыть в расширенные трещины или полости внизу. Если покровный материал песчаный, он будет постепенно оседать в трещинах, постепенно создавая воронку (суффозионную воронку). Однако, если материал более когезионный, например глина, тогда полость может вырасти довольно большой, прежде чем внезапно схлопнуться; процесс, названный «выпадением» карстовой воронки.Именно эти более впечатляющие обвалы (выпадение) иногда попадают в заголовки газет, например, в районе Рипона.

Где в Великобритании встречаются воронки?

Хотя большинство карстовых воронок относительно небольшие или находятся в горных сельских районах. К ним относятся области, подстилаемые каменноугольным известняком, в частности Мендипс, части Уэльса, Пик-Дистрикт и северные Пеннины, включая Йоркшир-Дейлс.

Наиболее уязвимым районом Великобритании являются месторождения пермского гипса на северо-востоке Англии, особенно вокруг Рипона и областей, лежащих в основе схожей геологии.В Рипоне образовалось много крупных провалов, некоторые из которых затронули недвижимость и инфраструктуру. Это связано с тем, что гипс гораздо более растворим, чем известняк, и поэтому растворяется быстрее.

Воронки также встречаются над соляными отложениями, обычно в таких областях, как Чешир, где добывали рассол, что затрудняет отделение воронок, образовавшихся естественным путем, от тех, что созданы человеком.

Мел также восприимчив, и опускание поверхности мела особенно очевидно там, где он покрыт более молодыми отложениями глины и песка («глина с кремнем» и пласты палеогена), особенно в некоторых частях Дорсета, Хэмпшира и Чилтернса.В Шотландии карстовые воронки, как правило, встречаются редко, за исключением частей Ассинта, подстилаемых известняками кембрийской Дурнесс.

Карстовый рельеф и карстовые воронки

Известняк с высоким содержанием карбоната кальция легко растворяется в кислотах, вырабатываемых органическими материалами. Около 10% поверхности земли (и 15% поверхности США) состоит из растворимого известняка, который легко растворяется слабым раствором углекислого газа, содержащимся в подземных водах.

Как формируется топография карста

Когда известняк взаимодействует с подземными водами, вода растворяет известняк, образуя карстовый рельеф — смесь пещер, подземных каналов и неровной и ухабистой поверхности земли.Карстовая топография названа в честь региона плато Крас в восточной Италии и западной Словении (Крас в переводе с немецкого означает «бесплодная земля»).

Подземные воды карстового рельефа прорезают наши впечатляющие каналы и пещеры, которые могут обрушиться с поверхности. Когда достаточно известняка выветривается из-под земли, может образоваться провал (также называемый долиной). Воронки — это впадины, которые образуются, когда часть литосферы внизу размывается.

Воронки могут отличаться по размеру

Воронки могут иметь размер от нескольких футов или метров до глубины более 100 метров (300 футов).Известно, что они «проглатывают» автомобили, дома, предприятия и другие строения. Воронки — обычное дело во Флориде, где они часто возникают из-за потери грунтовых вод из-за откачки.

Воронка может даже провалиться сквозь крышу подземной пещеры и образовать так называемую воронку, которая может стать порталом в глубокую подземную пещеру.

Хотя по всему миру есть пещеры, не все они исследованы. Многие до сих пор ускользают от спелеологов, поскольку с поверхности земли нет выхода в пещеру.

Карстовые пещеры

Внутри карстовых пещер можно найти широкий спектр образований — структур, созданных отложением медленно капающих растворов карбоната кальция. Капельные камни представляют собой точку, в которой медленно капающая вода превращается в сталактиты (те структуры, которые свисают с потолков пещер), которые в течение тысяч лет стекают на землю, медленно образуя сталагмиты. Когда встречаются сталактиты и сталагмиты, они образуют сплоченные каменные столбы. Туристы стекаются в пещеры, где можно увидеть красивые сталактиты, сталагмиты, колонны и другие потрясающие изображения карстовой топографии.

Карстовая топография образует самую длинную систему пещер в мире — система Мамонтовой пещеры в Кентукки имеет длину более 350 миль (560 км). Карстовый рельеф также широко можно найти на плато Шан в Китае, в регионе Налларбор в Австралии, в Атласских горах северной Африки, в Аппалачских горах в США, в Белу-Оризонти в Бразилии и в Карпатском бассейне в Южной Европе.

карст | геология | Британника

Карст , местность обычно характеризуется бесплодной каменистой почвой, пещерами, воронками, подземными реками и отсутствием поверхностных водотоков и озер.Это результат воздействия подземных вод на массивный растворимый известняк. Этот термин первоначально применялся к физико-географическому региону Карст (или Крас), известняковому району к северо-востоку от Триестского залива в Словении, но был расширен, чтобы обозначить все районы с похожими характеристиками.

karst

Пещеры карстового ландшафта, Минерв, Эро, Франция.

Хьюго Сориа

Подробнее по этой теме

Пещера

: Карстовый рельеф

Как отмечалось ранее, карстовые ландшафты обязаны своим существованием удалению коренной породы в растворе и развитию подземного дренажа…

Карсты встречаются в широко разбросанных частях мира, в том числе во Франции; район Гуанси в Китае; полуостров Юкатан; и на Среднем Западе, в Кентукки и Флориде в Соединенных Штатах.

Условия, способствующие развитию карста, представляют собой плотный известняк с хорошо сочленёнными трещинами у поверхности; от умеренных до сильных дождей; и хорошая циркуляция грунтовых вод. Известняк (карбонат кальция) относительно легко растворяется в слабокислой воде, что широко распространено в природе.Дождевая вода просачивается как по горизонтальным, так и по вертикальным трещинам, растворяя известняк и унося его в раствор. Известняковые мостовые создаются путем удаления поверхностного материала, а вертикальные трещины вдоль стыков постепенно расширяются и углубляются, образуя рельеф с бороздками и неровностями. По мере того, как вода течет по трещинам под землей, вода продолжает расширяться и углублять трещины, пока они не превратятся в пещерные системы или каналы подземных водотоков, в которые могут открываться узкие вертикальные стволы.Большинство, но не все из основных пещерных областей мира являются областями карста. Такие элементы, как лапи, природные мосты и холмы пепино, характерны для карста.

Если пещера становится достаточно большой и ее вершина выходит достаточно близко к поверхности, она обрушивается. Это создает углубления, называемые воронками, которые являются одними из наиболее характерных черт карстового рельефа. Воронки обычно сливаются в гораздо более крупные углубления, называемые полженами, которые часто имеют плоский пол и покрыты почвой, образованной из нерастворимых остатков известняка.Эти поляны могут быть единственными местами, где можно продолжать выращивание. Однако известняки различаются по растворимости и соотношению нерастворимых компонентов; следовательно, можно обрабатывать общие поверхности некоторых карстовых участков. На обширных территориях поверхностные водотоки могут полностью отсутствовать. Фактически, в некоторых карстовых районах с обильными дождями все осадки могут исчезать под землей настолько полностью, что даже воду для бытовых нужд может быть трудно найти. В других местах вода может выходить на поверхность в виде больших источников, течь ручьем по поверхности и затем снова исчезать под землей.

Поперечный разрез пещеры.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В засушливых регионах просачивающиеся грунтовые воды часто вымывают более мелкие частицы почвы с образованием небольших трубок или трубок, которые в конечном итоге попадают в верхние части оврагов. Когда эти трубы обрушиваются, формируется псевдокарстовый рельеф, который может даже иметь воронки, хотя они не простираются ниже уровня грунтовых вод, как многие настоящие провалы.Отличительный тип псевдокарста встречается в сухой местности, покрытой переносимым ветром илистым наносом, известным как лёсс. В относительно мощных лессах обычны системы подповерхностных трещин или трещин. Поскольку лесс представляет собой слабый осадок, стыки, пропускающие воду, со временем увеличиваются в размерах и приводят к образованию систем более крупных подземных туннелей или труб. В Северном Китае трубы могут иметь диаметр 2 метра (7 футов) и более и проходить примерно параллельно поверхности земли. Локальное насыщение лёссом, прилегающим к трубам, в конечном итоге приводит к обрушению земной поверхности.Образовавшаяся рябая местность (псевдокарст), известная в Китае как «лёссовый карст», характерна для более молодого лёсса, хотя и не ограничивается им. См. Также термокарст .

Карстовые особенности в Индиане | Геологическая служба штата Индиана

Рис. 1. Физико-географические районы Индианы (Gray, 2000). Нажмите на карту, чтобы просмотреть увеличенную карту, показывающую физико-географические подразделения южной Индианы. В южно-центральном Индиана, карстовые особенности присутствуют на плато Митчелл, а также на некоторых участках Кроуфорд и Нормандское нагорье.На юго-востоке Индианы карст присутствует на плато Маскататак и Физико-географические подразделения Чарлстаун-Хиллз.

Введение

Карст — это особый тип ландшафта или рельефа, который обычно встречается там, где карбонат пласты (известняки и доломиты) находятся на поверхности. Слегка кислая дождевая вода и вода в почва медленно просачивается через трещины, растворяя породу и создавая воронки, пещеры и многие другие особенности, характеризующие карст.В засушливых местах карстовые особенности могут развиваться на растворимые образования коренных пород, такие как отложения гипса или соли (White, 1988).

Карст в Индиане

Южная Индиана имеет несколько хорошо развитых областей карстового ландшафта. Плато Митчелл — это широкое карбонатное карстовое плато, расчлененное несколькими крупными системами ручьев (Malott, 1922; Gray, 2000) (рис.1). Это плато развито на карбонатах Миссисипи и простирается от восточная часть округа Оуэн на юг до реки Огайо в округе Харрисон и в Кентукки.На западе возвышенность Кроуфорд характеризуется хребтами и долинами, развитыми на сланцы, песчаники и карбонатные пласты миссисипского возраста. Воронки, карстовые долины и пещеры обычны вдоль восточной окраины этого физико-географического участка, где карбонатные единицы присутствует (Gray, 2000). Некоторые карстовые образования также развиты в карбонатных пластах вдоль западная окраина Нормандской возвышенности к востоку от плато Митчелл.

Другие физико-географические районы, которые демонстрируют карстовые особенности, расположены на юго-востоке Индианы и известны как плато Маскататак и холмы Чарльстауна (Gray, 2000).Эти области развит на карбонатных толщах силурия и девона.

Большая часть северных двух третей Индианы покрыта рыхлыми плейстоценовыми ледниками. материалы разной толщины. В большинстве районов северной Индианы, где карбонатные породы составляют основу, карстовые элементы не обнажаются на поверхности, а находятся под землей. Однако в на некоторых участках вдоль реки Вабаш ледниковые материалы маломощные или отсутствуют, а карстовые особенности выставлены на поверхности.

Характеристики карстового решения

Рис. 2. Особенности решения, характерные для карстовых ландшафтов (Hasenmueller and Powell, 2005).

При растворении карбонатных пород развиваются характерные особенности раствора, характерные для карстовые местности; наиболее распространенными особенностями являются родники, воронки, пещеры и тонущие или исчезающие ручьи. (рис.2) (Hasenmueller and Powell, 2005). Источники — это места, откуда вытекают подземные воды. камень или почву на поверхность земли.Воронки образуются там, где растворяются карбонаты и почва слой сверху попадает в образовавшуюся депрессию. Воронки могут иметь, а могут и не иметь видимого выход в подземный дренаж. Тонущие или исчезающие ручьи — это поверхностные потоки в карсте. участки, которые впадают непосредственно в систему грунтовых вод в месте, называемом «ласточкой». Системы подземного дренажа, состоящие из элементов увеличенного размера, каналов и каверн. растворенные в пластах, через которые может протекать вода, обычны для карстовых областей.Поверхностные потоки в карстовых областях обычно короткие и теряют воду в засушливые периоды, но некоторые опускаются потоки истощают многие квадратные мили.

Рис. 3. Обширное карстовое наводнение было вызвано отсутствием поверхностного дренажа возле Белвью, штат Огайо. Поверхностные и приповерхностные геологические условия в сочетании с увеличением количества осадков привели к поднятию грунтовых вод на поверхность; течет из существующих воронок; и заполнение закрытых бассейнов и воронок, пещер и подземных дренажных каналов (Pavey and others, 2012).(Фотография любезно предоставлена ​​Дугласом Дж. Аденом.)

Опасности карста

Загрязнение подземных вод: Самые верхние или неглубокие подземные воды в карстовой местности могут легко быть загрязненными, потому что поверхностные воды могут быстро перемещаться и течь прямо в недра в воронках и воронках (Hasenmueller and Powell, 2005). Эта вода течет под землей без преимущества фильтрации почвой и коренными породами или воздействия солнечного света, который может удалить некоторые органические загрязнители.Мы можем защитить карстовую среду, не выбрасывая мусор в воронки. Кроме того, мы должны знать о правильном использовании инсектицидов, гербицидов и удобрений. для предотвращения загрязнения грунтовых вод (Hasenmueller and Powell, 2005).

Проблемы с дренажом: Проблемы с дренажом могут возникнуть, когда карстовый ландшафт изменяется в результате строительства и развитие (Veni и др., 2006). Эрозия, вызванная строительством, и в результате перенос почвы может засорить воронки, через которые обычно стекаются поверхностные воды.Впоследствии даже небольшие штормы могут затопить воронки и прилегающие территории (рис. 3). В строительство непроницаемых поверхностей, таких как здания и тротуары, также увеличивает количество воды, которая течет по поверхности. Это может привести к временному затоплению в районе карстовая воронка, которая обычно могла бы принять весь сток (Veni и другие, 2006).

Элементы обрушения: Воронка — это элемент обрушения.Ученые определяют воронку как закрытую или чашеобразное углубление, развивающееся в карстовых условиях. Термин «воронка» неправильно использовался некоторые для описания особенностей обрушения, которые не имеют карстового происхождения, например, впадин, вызванных проседание над заброшенной подземной угольной шахтой или вымывание рыхлого материала вызвано обрывом водопровода или канализации.

Недавно в новостях сообщалось о нескольких случаях обрушения провала во Флориде.Люди интересно, могло ли что-то подобное случиться в Индиане; однако есть некоторые геологические и гидрологические различия между карстовыми и кавернозными регионами Индианы и Флориды. Многие из провалов провалов во Флориде, которые влияют на здания, находятся в городских или пригородных районах и были вызваны утечками из водопроводных и канализационных сетей, бассейнов и прудов. Дренаж этой воды через полууплотненный или плохо зацементированный песчаный пласт, покрывающий кавернозная карбонатная пачка приводит к образованию воронок.Еще одна проблема во Флориде — это экстремальное понижение уровня грунтовых вод, связанное с засушливыми условиями и чрезмерным сельскохозяйственным прокачка; это приводит к тому, что осадок в воронке больше не поддерживается снизу. Эти безосновательные отложения обрушились дождями.

Карстовые воронки в Индиане развиты на относительно хорошо зацементированных плотных карбонатных породах. образования. Большинство провалов в Индиане очевидны (рис. 4) и не являются проблемой для строительство, за исключением случаев, когда сооружение расположено на слишком крутом склоне или засыпана воронка без ведома строителя.

Рис. 4. Воронка, образовавшаяся в карбонатных породах Миссисипи в округе Лоуренс, штат Индиана. (Фотография любезно предоставлена ​​Сэмюэлем С. Фрушуром.)

Изучение карстовых структур в Индиане

Многие карстовые особенности Индианы легко доступны и могут быть исследованы. Spring Mill State Парк у Митчелла находится недалеко от типовой местности плато Митчелл (Malott, 1922, с. 127). Пещеры, источники и многочисленные воронки — вот некоторые из карстовых особенностей, которые можно увидеть в парке.

В 2009 году все пещеры и воронки на территории Департамента природных ресурсов Индианы (DNR), за исключением пещер-близнецов в Спринг-Милл, и на федеральной собственности были закрыты для общественности, чтобы ограничить распространение синдрома белого носа, грибка, который убил летучих мышей в большом количестве числа на северо-востоке, юго-востоке и среднем западе США. В 2014 году Индиана DNR инициировала пилотную программу, чтобы разрешить ограниченный доступ к некоторым пещерам в государственном парке Спринг-Милл. и природная зона долины реки Кейв.Программа в партнерстве с Indiana Karst Охрана окружающей среды, позволяет группам на временной основе отдыхать в пещерах.

Парк штата Маккормик-Крик в округе Оуэн находится недалеко от северной оконечности реки Митчелл. Плато. В этом парке есть несколько карстовых особенностей, включая Волчью пещеру, природные мосты и ряд глубоких воронок (Frushour, 2012).

Природная зона долины реки Кейв в округе Вашингтон — еще одна карстовая зона в Митчелле. Физико-географическое подразделение плато Индианы.Его наиболее примечательной особенностью являются пещеры, некоторые из которые представляют собой гибернакулу летучих мышей.

Рисунок 5. Залив Уэсли-Чапел в округе Ориндж, штат Индиана; схематическая карта, первоначально нарисованная Клайдом А. Малоттом в 1931 году (Malott, 1932).

Пещера Виандотт в округе Кроуфорд была объявлена ​​национальной природной достопримечательностью в 1972 году. теперь является частью государственного парка О’Бэннон Вудс. Пещера, расположенная в Харрисон-Кроуфорд Государственный лес, насчитывающий более 9 миль исследованных проходов, огромные комнаты, вертикальные шахты, пещеры. поломки и образования.По состоянию на июнь 2010 г. пещера Виандотт была закрыта на неопределенный срок в усилия по защите популяции летучих мышей от синдрома белого носа.

Частные шоу-пещеры, такие как пещера Маренго, пещеры Голубых источников и сквайр Бун. Пещеры остаются открытыми для посещения публикой. Более подробную информацию об этих пещерах можно найти в Путеводитель по пещерам и карстам Индианы (Frushour, 2012). При посещении пещер и другого карста функции всегда соблюдайте меры предосторожности.Для получения дополнительной информации о безопасности пещеры посетите сайт «Пещеры — посещение пещер и безопасность пещер» (Frushour, n.d.).

Самый большой источник в Индиане, Харрисон-Спринг в округе Харрисон, получил статус национального Природная достопримечательность. Это один из лучших примеров пещерного источника с наносными пластами в Соединенных Штатах. из-за его расположения в заброшенной петле меандра и естественной дамбы по периферии (Пауэлл, 1963).

Самый крупный объект обрушения в Индиане — залив Уэсли-Чапел в районе Лост-Ривер в Ориндж. Округ.Этот национальный природный памятник расположен на территории национального леса Хузьер. обрушившаяся воронка; это примерно 1000 футов в длину и в среднем 350 футов в ширину. (Фрушур, 2012). Это замкнутая котловина с крутыми стенками и плоским намывным дном (рис. 5). В Площадь объекта составляет около 10 акров, а глубина колеблется от 25 до 85 футов (Hasenmueller и др., 2003 г.).

Рис. 6. Цветное изображение с отмывкой на основе LiDAR залива Уэсли-Чапел в округе Ориндж, штат Индиана, составленное с помощью IndianaMAP (Совет по географической информации штата Индиана, 2013 г.).

Использование LiDAR и ГИС для обнаружения карстовых объектов

Бортовая технология LiDAR (обнаружение света и дальность) используется для создания детализированного компьютера. изображения земной поверхности. Использование LiDAR в карстовых районах выгодно из-за его способность «видеть» сквозь растительность при картировании земной поверхности (Александр и др., 2013). LiDAR можно комбинировать с другими географически привязанными картами и фотографиями в географической карте. информационная система для картографирования ландшафтов (Александр и др., 2013).Отмывка Изображение LiDAR Wesley Chapel Gulf с веб-сайта IndianaMAP показывает, насколько различаются появляются карстовые признаки (рис. 6). Распределение карстовых особенностей в нашем штате можно посмотреть с помощью IndianaMAP и IndianaMAP карстовые особенности.

Список литературы

Александр, С.К., Ларсон, Э., Бомбергер, К., Гринвальд, Б., Александр, Э.К., младший, и Рахими, М., 2013, Сочетание инструментов LiDAR, аэрофотосъемки и пиктометрии для управления базой данных карстовых особенностей: National Симпозиум 2 Института исследований пещер и карста, 13-я конференция по воронкам, с.441-448.

Frushour, Sam, n.d., Caves — посещение пещер и безопасность пещер: веб-сайт Indiana Geological Survey,
, дата обращения 1 декабря 2014 г.

Фрушур, С. С., 2012, Путеводитель по пещерам и карстам Индианы: Издательство Индианского университета, 142 стр .; доступно в книжном магазине геологической службы, , дата обращения 1 февраля 2016 г.

Грей, Х. Х., 2000, Физико-географические подразделения Индианы: Специальный отчет Геологической службы Индианы 61, 15 стр .; доступно в книжном магазине Indiana Geological Survey Bookstore,
, дата обращения: 1 февраля 2016 г.

Хасенмюллер Н. Р. и Пауэлл Р. Л., 2005, Карст: плакат геологической службы Индианы 04 .; доступно в книжном магазине Indiana Geological Sujrvey,
, дата обращения: 1 февраля 2016 г.

Хасенмюллер, Н.Р., Рексроуд, С.Б., Пауэлл, Р.Л., Бюлер, Массачусетс, и Бассетт, Дж.Л., 2003 г., Карстовая геология и гидрология водосборных бассейнов озера Спринг-Милл и Лост-Ривер в южной Индиане: Руководство по геологической службе Индианы 15, 29 стр. ; доступно в книжном магазине Indiana Geological Survey Bookstore,
, дата обращения: 1 февраля 2016 г.

Совет по географической информации штата Индиана, 2013 г., Индиана MAP: веб-сайт Совета по географической информации штата Индиана, дата обращения: 1 декабря 2014 г.

Малотт, К. А., 1922, Физиография Индианы, в Справочник по геологии Индианы: Публикация Департамента охраны природы штата Индиана 21, pt. 2, стр. 59-256.

Малотт, К. А., 1932, Затерянная река в заливе Уэсли-Чапел, округ Ориндж, Индиана: Труды Академии наук Индианы за 1931 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *