Карст Красноярского края

Ибджибдекское месторождение по сравнению с Пуньским более сохранилось от размыва и представляет собой польеобразную депрессию глубиной до 150 м со сложной морфологией днища. В ней локализовано 40 залежей бокситов.

Нефтегазоносные карстовые коллекторы обнаружены в бассейнах рек Куюмбы и Юрубчена, где скважины под палеозойским осадочным чехлом вскрыты доломиты верхнего рифея (рис. 6). Это светло-серые, буровато-серые плотные породы мелкозернистой структуры. Их коллекторские свойства объясняются трещиноватостью и кавернозностью. Каверы хорошо заметны в керне и шлифах, они уплощенные, сечением до 8 * 3 мм, связаны с поверхностями напластования и трещин. Рядом скважин из доломитов с глубин 2000-2300 м получены притоки нефти. Таким образом, есть основания говорить о проявлении здесь предкембрийского карста.

Рис. 5. Карта и разрез Пуньского месторождения боксита (по данным Ангарской геологоразведочной экспедиции):

1 - современный аллювий; 2 - пески и суглинки олигоцена - миоцена; 3 - пестрые глины и суглинки с обломками выветрелых траппов; 4 - тела бокситов, выходящие под четвертичные отложения; 5 - то же, под отложениями олигоцена - миоцена; 6 - траппы нижнего триаса; 7 - доломиты нижнего кембрия с воронками неокарста.

(Цыкин, 1990)

Рис. 6. Геологический разрез нижней части осадочного чехла - верхней части промежуточного комплекса по линии Тахомо - Куюмбэ (по данным производственного технологического объединения «Енисей нефтегазгеология»):

1 - траппы; 2 - доломиты с ангидритом и каменной солью; 3 - каменная соль; 4 - доломиты мергелистые; 5 - алевролиты; 6 - песчаники и гравелиты; 7 - доломиты; 8 - окремненные доломиты; 9 - штоки гранитов; 10 - разрывные нарушения; 11 - места притока углеводородов из трещинно-порово-каверных доломитов.

(Цыкин, 1990)

На выходах линз, слоев и жил гипса наблюдались воронки гипсового неокарста (окрестности пос. Ванавара). Интересен Авамский карстовый участок, расположенный в бассейне среднего течения р. Авам, правого притока р. Курейка. Здесь в туфогенной толще триаса поисковыми скважинами подсечены мощные (более 500 м) тела гидротермальных метасоматитов. Порода сложена пиритом, эпидотом и гипсом, который преобладает. С этими породами связаны 2 поля воронок провального происхождения площадью 1,5 и 2 кв. км, расположенные в 1-2 км от реки по обоим берегам. На большой части площади области расположена соленосная формация нижнего кембрия. В отдельных блоках она находится неглубоко от поверхности. В частности, на Сользаводском участке в среднем течении Подкаменной Тунгуски выходят аналоги ангарской свиты нижнего кембрия, из которых каменная соль вынесена. Здесь известен источник соленых вод, а скважины с глубин 20-135 м фонтанировали рассолами с дебитом до 0,02 куб. м. Эти факты свидетельствуют об интенсивном обессоливании коренных отложений в тектонической зоне. Соленые источники известны и в южной части Чадобецкого поднятия, их минерализация 14 кг/куб. м, дебиты до 0,01 куб. м/с.

К проявлениям гидротермокарста отнесены некоторые структурные формы Тычанского месторождения свинца. Оруденение здесь представлено вкрапленностью, прожилками и гнездами галенита в доломитах ордовика. Оруденение связано с трещинами, порами, кавернами и небольшими полостями (Цыкин, 1990).

Карстовая область Анабарской антеклизы заходит на территорию Красноярского края северо-западным крылом. Она охватывает обширную территорию, которая протянулась почти на 1000 км в меридиональном направлении при от 800 км в северной части до 100 км - в южной. Карбонатные отложения здесь распространены очень широко. Они относятся к рифею, кембрию, нижнему ордовику в южной части, нижнему силуру - на западе. По фациальным особенностям разрезов и географическому положению карстующихся отложений здесь выделяются 3 карстовых района: Мархинский, Оленекский и Маймеча-Котуйский. В пределы Красноярского края входит только последний.

Общая площадь выходов карбонатных отложений, которые местами загипсованы, составляет 302 тыс. кв. км, или 55,4% площади.

Здесь неокарст проявляется слабее, чем в более южных частях Сибирской платформы. Это следствие неблагоприятных климатических условий и интенсивного развития многолетней мерзлоты. Он локализован в зонах разгрузки подземных вод, в речных долинах и на междуречьях. Характерные формы рельефа - воронки, которые часто заняты озерами, суходолы, рвы, останцы в бортах речных долин. Ю.П. Пармузин (1961) описал проявления карста в бассейне Котуя, где обнаружены исчезающие реки, воронки. На отдельных площадях здесь наблюдается деградация мерзлоты и остепнение ландшафта.

Карстово-гидрологические системы выражены здесь разнодебитными источниками. На участках буровых работ во вмещающих карбонатных отложениях вскрылись подмерзлотные напорные воды. Поисковые работы выявили в этой области подрусловый неокарст в долинах некоторых рек (Цыкин, 1990).

Палеогеновый бокситоносный карст обнаружен в Маймеча-Котуйском районе, где выявлены воронкообразные депрессии, заполненные бокситами, а также слепые залежи, образование которых связывают с бокситизацией доломитов (Чеха, 1982).

В карстовой области Енисейско-Хатангского краевого прогиба развиты мезозойские и кайнозойские некарстующиеся отложения. Палеозой залегает на больших глубинах и обнажается только в краевых частях, где проявлена соляная тектоника. Например, в районе бухты Нордвик вскрыта соленосная формация девона и установлен соляной карст в виде небольших просадочных озер (Цыкин, 1990).

Карстовая область Ангаро-Тасеевской синеклизы четко ограничена на западе и севере и не имеет четкой границы в области Иркутского амфитеатра. Это сужающаяся к юго-востоку территория протяженностью около 600 км и шириной от 400 до 100 км. Карстующиеся породы в составе плитного комплекса представлены известняками и доломитами нижнего кембрия, выходящими узкой полосой в северо-западном борту синеклизы, сульфатно-карбонатной толщей нижнего кембрия, обнажающейся в отдельных валах и куполах, слоями доломитов в терргигенно-карбонатных отложениях нижнего ордовика, известняками и доломитами верхнего девона - нижнего карбона. На большей части площади карстующиеся отложения перекрыты терригенными угленосными формациями верхнего палеозоя и юры, местами - четвертичными отложениями значительной мощности.

В пределах обнаженной части Присаянского краевого прогиба распространены докембрийские отложения промежуточного комплекса, смятые в брахискладки северо-западного направления. Слои почти мономинеральных и песчанистых доломитов небольшой мощности (до 10 м) фиксируются в разрезах карагасской и оселочной свит рифея.

Карст южной части области описан Г.П. Вологодским (Вологодский, 1974), который применил иную схему районирования: только на части рассматриваемой территории он выделил 3 карстовые области (Ангаро-Катангского поднятия, Присаяно-Канского прогиба и Ийско-Туманшетских брахискладок). Здесь эти области рассматриваются как карстовые районы и называются по-другому, так как их границы несколько расширены. В рассматриваемой области выделены районы Канско-Тасеевской впадины, Присаянского прогиба, Чуно-Ковинской зоны и Рыбинской впадины. Из-за широкого распространения в области континентальных отложений юрской системы площади выходов карстующихся пород сравнительно небольшие - всего около 4,2 тыс. кв. км (в том числе 0,5 тыс. кв. км сульфатно-карбонатных пород), что составляет 2,2% территории.

Карбонатный карст представлен разными типами, связанными с несколькими фазами карстификации. Формы неокарста развиты на выходах доломитов и известняков среднего палеозоя. На участках, где мощности четвертичных отложений сравнительно невелики, фиксируются поля воронок, суходолы, рвы, колодцы, ниши и гроты. О наличии водоносных карстовых коллекторов свидетельствуют источники с дебитами до 0,025 куб. м/с и как исключение (р. Талинга, приток Бирюсы) - до 0,15 куб. м/с. В Рыбинском районе и прилегающей части Канско-Тасеевского района на погружении чаргинской свиты девона под отложениями юры образовался артезианский бассейн карстовых вод. Они вскрываются скважинами на глубине до 400 м и характеризуются напорами с дебитами при самоизливе до 0,006 куб. м/с. Пещеры распространены незначительно. Их формирование связано с современной и плиоцен-плейстоценовой фазами карстификации. К трещинам бокового отпора приурочены многочисленные щелевые и колодезные полости.

Реликты палеокарста предположительно принадлежат мезозойско-каинозойской фазе карстификации. Они представлены воронкообразными формами, заполненными темно-коричневой фосфатной глиной. Предкарбоновый погребенный карст фиксируется в краевых частях Канско-Тасеевского района. Выше зоны трещиноватых выщелоченных известняков нижнего кембрия (Кукуйский участок) и верхнего девона (окрестности г. Канска) залегают глины типа флинтклей и глинисто-кремнистые породы мощностью от 2-3 до 15 м, залегающие в отдельных воронкообразных формах (Поверхности выравнивания и коры выветривания на территории СССР, 1974, с. 441), которые перекрыты отложениями нижнего кембрия.

В западной и северной частях Канско-Тасеевского района проявлена солянокупольная и приразломная тектоника и на уровень эрозионного среза выведены сульфатно-карбонатные породы нижнего кембрия. Поисково-разведочные работы показали интенсивную закарстованность гипсоносной толщи, из-за чего месторождений гипсового камня, пригодных для открытой разработки, не было обнаружено. В этом районе фиксируются разные типы гипсового неокарста. На выходах почти горизонтально залегающих пластов гипса значительной мощности встречен задернованный тип карста, представленный полями воронок плотностью до 70 на 1 кв. км, суходолами, понорами (рис. 7). В толще переслаивания гипса, доломита, алевролита развит кольматированный карст. Формы его (ячеисто расположенные в плане), очевидно, образовались по линиям пересечения вертикальных трещин. Коэффициент закарстованности в приповерхностной части разреза составляет 60-100% и снижается вглубь до 20-30% (Рыжсковская площадь).

Местами развивается скрытый тип карста. Он возникает при далеко зашедшем растворении пластов гипса, вследствие чего в разрезе остаются спрессованные пласты известкового доломита и алевролита, раздробленные в различной степени. Глубина полного растворения пластов гипса 60-120 м, что на 20-80 м превосходит глубину залегания подземных вод. Видимо, этот процесс интенсивно идет в зоне насыщения.

Рис. 7. Геологический план и разрез Рыжсковской площади (по данным Ивановской геологоразведочной экспедиции Красноярского геологического управления):

1 - чередование гипсов, алевролитов, песчаников и доломитов (рыжсковская и мурминская пачки ангарской свиты нерасчлененные); 2 - брекчированные известковые доломиты с прослоями гипсов (тынысская пачка); 3 - чередование алевролитов и песчаников, прослои гипсов (троицкая пачка); 4 - красноцветные алевролиты эвенкийской свиты; 5 - брекчии известковых доломитов и известняков; 6 - десульфатизированная толща; 7 - пласты гипсов (сверху порядковый номер); 8 - линза песчано-глинистых отложений с обломками; 9 - воронки; 10 - делювиально-элювиальные отложения.

(Цыкин, 1990)

О современной карстификации каменной соли в низах зоны гипергенеза свидетельствуют источники соленых вод и данные нефтепоискового бурения. Так, в Тубинской опорной скважине брекчирование и дезинтеграция слоев доломита, разделяющих пласты соли, проявлены на глубине 2785-2822 м. Здесь есть интервалы катастрофического поглощения промывочной жидкости, отмечены каверны в каменной соли (Вологодский, 1975; Цыкин, 1990).

Карстовая область Восточного Саяна охватывает обширную горную систему, представленную высокими, средними и низкими хребтами, обрамленными полосой предгорий. Здесь хорошо проявлены реликты поверхности выравнивания позднего мела-палеогена. В низкогорной и предгорной частях территории выработан придолинный педимент неогена. В высокогорье развита ледниковая морфоскульптура, имеются вулканические плато.

Карбонатные породы распространены относительно широко. В комплексе догеосинклинального основания встречаются пачки и линзы кальцитовых и доломитовых мраморов архея, а в протоплатформенных отложениях нижнего - среднего протерозоя есть толщи кристаллических доломитов и известняков. В отложениях байкальского геосинклинального комплекса (рифей) имеются слоистые и массивные известняки. Относительно много карбонатных отложений в разрезе протоорогенных прогибов байкалид. В западной части области в геосинклинальном комплексе салаирид обнажены карбонатные отложения нижнего и среднего кембрия. В целом при общей площади карстовой области 122,6 тыс. кв. км карбонатные породы распространены на площади 14 тыс. кв. км (11,4 проц.).

Область в пределах Красноярского края подразделяется на 7 карстовых районов: Приенисейскую складчато-блоковую зону, Манский прогиб, Дербинский антиклинорий, Сисимский и Казыр-Кизирский синклинории, Канский, Бирюсинский выступы фундамента. Кроме того, к данной области отнесен карстовый участок Солгонского кряжа, где на небольшой площади обнажены известняки и доломиты кембрия, включающие воронки, суходолы и две небольшие пещеры (Беляк, 1969).

Неокарст обнаружен на многих площадях, сосредоточен преимущественно в низкогорной части области. Отдельные его формы - воронки, останцы, гроты, карры - фиксируются и в высокогорье, где они наложены на ледниковую морфоскульптуру. Неокарст локализован в массивных известняках, а в ряде районов - в кальцитовых мраморах. В Манском прогибе крупнейшие в Сибири пещеры образованы в глыбово-галечниковых конгломератах (Цыкин, Цыкина, 1977). Карстовая морфоскульптура наложена на разные формы эрозионного и денудационного рельефа. Повышенная плотность воронок отмечается на междуречьях, а пещер, останцов, арок и других форм обычно особенно много в бортах долин. Под реками иногда фиксируются подрусловые депрессии, заполненные аллювием. Плотность воронок для районов составляет 0,13-0,28 на 1 кв. км, а в пределах карстовых участков доходит до 85. Полигоны голого карста локализованы в бортах долин (левый борт долины р. Енисея выше Красноярска, его притоки Бирюса и Базаиха, долины рек Балахтисон, Сисим).

В области относительно развиты пещеры. Исследовано 95 спелеоформ общей длиной 45000 м, в том числе 8 объектов длиной более 1 км и 5 глубиной более 100 м. По морфологии пещеры разнообразны. Преобладают малые галерейные, галерейно-гротовые, колодезно-гротовые полости. Входы в них находятся на склонах речных долин и реже на междуречьях, где развиты также формы внешнего карста. Некоторые крупные пещеры (Кубинская, Ледопадная) пересекают зону аэрации и заканчиваются озерами, которые связаны с подводными карстовыми объемами (емкостями) зоны насыщения. Плотность пещер 6,6, густота - около 3200 м.

Кубинская пещера долгое время оставалась самой глубокой (274 м) в Сибири. Она расположена в левом борту долины Бирюсинского залива Красноярского водохранилища, в 2,5 км западнее устья залива на одном из самых интересных карстово-спелеологических участков юга Сибири. Входной колодец открывается в средней части скального останца. Сначала пещера пересекает массивные известняки нижнего кембрия, затем проходит по зоне тектонической брекчии (рис. 8). Нижние ее горизонты выработаны в тех же известняках.

Рис. 8. План и разрез пещеры Кубинская (по данным Красноярского спелеоклуба):

1 - колодцы; 2 - уступы, отвесы; 3 - озера постоянные; 4 - озера периодические; 5 - периодические водотоки; 6 - сталактиты; 7 - сталагмиты; 8 - натечная кора; 9 - натечный покров; 10 - гуры; 11 - глыбы и глина; 12 - крупные глыбы; 13 - уклоны дна; 14 - прослеженная зона брекчирования известняка.

(Цыкин, 1990)

Пещера представляет собой каскадную систему. Группа из трех колодцев выводит в среднюю почти горизонтальную часть, состоящую из ряда крупных гротов (Фиделя, Грандиозный, Летучих Мышей и др.), соединенных галереями. Здесь есть много ответвлений, гроты и галереи красиво орнаментированы натечными формами. В восточной части расположены небольшие подвешенные озера. Под ними находится каскад колодцев, приводящих к наклонному руслу периодического ручья, имеющему небольшие притоки. Далее следует очередной каскад, который подтоплен при образовании водохранилища. Общая протяженность ходов составляет более 3000 м.

Специфичным видом карстующихся пород являются среднепалеозойские конгломераты карстового района Манского прогиба, в которых заключены крупные (Большая Орешная, Баджейская) и ряд значительных пещер. Конгломераты с большим содержанием известняковых и доломитовых галек, валунов и с гравелитовым кварц-кальцит-доломитовым заполнителем развиты на площади 132 кв. км, но пещеры локализованы на участке площадью всего 36 кв. км, за счет чего получаются очень высокие значения их плотности и густоты (рис. 9).

Рис. 9. Карстологическая схема и разрез Баджейского участка Манского прогиба: 1 - доломиты крольской свиты нижнего кембрия; 2 - мергели, алевролиты и глинистые доломиты той же свиты; 3 - конгломераты нарвской свиты ордовика; 4 - песчаники и гравелиты баджейской свиты ордовика; 5 - граниты; 6 - современный аллювий; 7 - геологические границы: тектонические (а) и несогласного залегания (б); 8 - пещеры крупные, значительные и малые; 9 - контуры пещер в разрезе; 10 - уровень карстовых вод; 11 - вершинные ребра рельефа на конгломератах; 12 - низинные ребра.

(Цыкин, 1990)

Пещера Большая Орешная является крупнейшей по протяженности и объему в азиатской части России, причем длина ее ходов постоянно наращивается, поэтому приводимые морфометрические данные не являются окончательными. Пещера расположена в левом борту долины р. Таежного Баджея, в 3 км восточнее пос. Орешное. Она выработана в красновато-буровато-коричневых конгломератах нарвской свиты ордовика, имеющих мощность 1200 м и выдержанное моноклинальное залегание. По строению пещера лабиринтная. Преобладают наклонные и горизонтальные галерейные ходы на разных уровнях (рис. 10). Выраженных этажей, отмечающих устойчивые уровни стояния подземных вод, нет. Гроты преимущественно обвальные.

Ввиду высокого содержания в конгломерате песчано-алеврито-глинистых частиц при карстификации образуется большое количество обломочного материала, который накапливается на полу. В нем местами вкраплены глыбы и гальки, высвобожденные из цемента коренной породы. Натечные образования очагово распространены в отдельных зонах. Встречаются небольшие подвешенные озера и конечный сифон, за которым обнаружена подводная часть пещеры протяженностью более 100 м и глубиной до 35 м. Закартографированная протяженность пещеры более 21000 м, глубина до конечного сифона 155 м, а с учетом подводной части - 190 м, объем свыше 250000 куб. м.

Рис. 10. План и разрез пещеры Большая Орешная (по материалам Красноярского спелеоклуба):

1 - скальные перемычки; 2 - обрывы, отвесы; 3 - наклонные стенки; 4 - разломы; 5 - озера, сифоны; 6 - истоки ручьев; 7 - зоны аккумуляции пещерного кальцита; 8 - скопления лунного молока.

(Цыкин, 1990)

Близкие по составу конгломераты известны во многих складчатых областях, но развития карста в них не отмечается. Конгломератовые пещеры есть также в Центрально-Мегрельском районе Западного Кавказа, Горном Крыму, в Южных Альпах на территории Италии. Здесь в конгломератах плиоцена развиты разнообразные внешние карстовые формы и галерейные полости. Крупные полости известны в силикатных отложениях протерозоя, в том числе и в конгломератах Венесуэлы и Бразилии.

Причиной редкой, очаговой карстификации нарвских конгломератов остаются во многом непознанными. Ведущую роль играют пористость и трещиноватость породы, геоморфологическое положение участка, благоприятное для инфильтрации и движения подземных вод. Карст в конгломератах Манского прогиба является дочетвертичным гипергенным, связанным предположительно с олигоцен-миоценовой зоной насыщения карстового водоносного горизонта и последующим морфогенезом в зоне аэрации в плиоцене и четвертичном периоде.

Многие реки поглощаются понорами или постепенно теряют сток. Гидрогеологические скважины вскрывали карстовые воды в междуречьях на глубинах 40-150 м и в долинах на глубинах 2-40 м. Удельные дебиты скважин на междуречьях обычно невелики, а в долинах достигают больших значений. На материалах спелеологических исследований показано, что сильно закарстованные площади сдренированы до глубины 220-270 м. Имеющиеся данные свидетельствуют о резко неравномерной водопроницаемости карстующихся пород, возрастающей под долинами рек и логами.

В области фрагментарно развиты подрусловые карстовые депрессии. Формы четвертичного возраста, заполненные аллювием верхнего плейстоцена - голоцена, выявлены под долинами рек Сисима в верхнем течении. Неогеновые депрессии известны в карстовых районах Сисимского и Кизир-Казырского синклинориев, где с ними связаны глинистые пигменты, содержащие гнезда боксита, и ложковые россыпи золота. Предположительно неогеновый возраст имеют воронкообразные депрессии, выявленные при изучении карбонатитовых массивов Дербинского антиклинория. Палеогеновые депрессии относительно развиты в западных предгорьях. Они содержат залежи боксита и фосфоритов (Цыкин, 1990). На Сейбинском месторождении фосфоритов во вмещающих рыхлых отложениях обнаружена пыльца растительности средней юры. Это пока единственный в Алтае-Саянской карстовой провинции объект, включающий палеокарст юры (Бабак, Смирнова, 1978).

Досреднедевонский карст отмечен в Приенисейской складчато-блоковой зоне (Торгашинский участок). Здесь отложения девона ложатся на неровную поверхность известняков кембрия. В западинах последних имеются гнезда брекчий с прочным красно-коричневым мергелистым цементом. Известняки секутся жилообразными телами (кластическими дайками) известковых красновато-бурых, бурых песчаников. Эти породы связаны с кольматацией трещин и полостей. В восточной части области известен бокситоносный карст нижнего кембрия (Боксонское месторождение). Линзы аллитов, связанные с внутриформационными перерывами в карбонатных толщах нижнего кембрия, обнаружены также в Сисимском синклинории и Приенисейской складчато-блоковой зоне.

В целом в данной области, как и в других областях Алтае-Саянской карстовой провинции, выявлено несколько генераций палеокарста, которые нередко сочетаются с различными формами неокарста. В качестве примера сошлемся на Павловский участок (рис. 11). Он связан с полем распространения известняков и подчиненных им пачек сланцев, занимающим верхнюю часть бассейнов рек Сисим и Павловка в низкогорной интенсивно расчлененной области. В западной части участка выявлены палеокарстовые депрессии, в отложениях которых разведаны залежи фосфоритов. По долинам второго - третьего порядка выявлены ложковые россыпи золота на неровном карбонатном плотике. Неокарст в этой части площади развит незначительно, представлен воронками и останцами в долинах рек.

В восточной части участка палеокарст неизвестен (размыт), а неокарст представлен воронками, понорами, безводными участками долин рек, пещерами. Здесь выявлена крупная пещера - источник Лысанская протяженностью 2500 м, амплитудой 66 м. Она двухэтажная. Нижний этаж - это русло подземной реки, прерываемое рядом сифонов. Вода поступает из системы подводных каналов, которые исследованы спелеологами-подводниками на расстояние около 200 м. Вода поглощается в средней части долины реки Павловки и проходит под землей несколько километров. Верхний этаж пещеры галерейно-гротового строения содержит аккумулятивные озера и представляет эстетическую ценность благодаря обильному развитию живописных натечных отложений (Цыкин, 1990).

Рис. 11. Карстологическая схема и разрезы Павловского участка района Сисимского синклинория (Цыкин, 1990):

1 - светлые массивные известняки; 2 - диабазы; 3 - карбонатные отложения, не расчлененные по составу; 4 - графитистые мраморы; 5 - темные слоистые известняки; 6 - кремнистые и кремнисто-глинистые сланцы; 7 - известняковые конгломераты; 8 - андезиты, андезитовые и диабазовые порфириты; 9 - некарстующиеся отложения; 10 - малые интрузии (габброиды и гранитоиды); 11 - рыхлые фосфатные отложения; 12 - покровные отложения; 13 - воронки междуречий (а), воронки-поноры логов (б); 14 - останцы; 15 - пещеры; 16 - источники; 17 - карстовые палеодепрессии с фосфоритами; 18 - подрусловые седиментационные коллекторы с россыпным золотом; 19 - восточная граница карстового района; 20 - уровень карстовых вод; 21 - контуры Лысанской пещеры.

Карстовая область Енисейского кряжа представляет собой низкогорное и предгорное сооружение с абсолютными отметками водоразделов от 250 до 500-1100 м. Из-за густого эрозионного расчленения территории орографически четко выраженные хребты почти отсутствуют. Обнаженность области слабая, так как сильно развиты Элювиально-делювиальные отложения. В северной предгорной части кряжа имеются отложения подпрудных бассейнов плейстоцена. Карстующиеся породы относительно широко распространены в разрезах байкальской миогеосинклинали и позднедокембрийских - нижнепалеозойских протоорогенных прогибов. Мраморы и мраморизованные известняки преобладают в составе пенченгинской свиты протерозоя. Известняки, доломиты, переходные разности слагают сосновскую свиту нижнего кембрия. Суммарная площадь выходов карбонатных пород составляет 6,4 тыс. кв. км, или 9,5 проц. территории Заангарской части кряжа. В этой части кряжа выделяются карстовые районы Вороговско-Тисского, Кордо-Лебяжинского, Большепитского и Ангаро-Питского синклинориев, Центрального антиклинория (Цыкин, 1990)

В Ангаро-Питском синклинории установлены 2 основные полосы развития контактово-карстовых депрессий и несколько второстепенных. Одна из них связана с кровельной частью доломитов, перекрытой сланцами. К этой полосе приурочены комплексные месторождения боксита, каолина и глинистых пигментов Киргитейской группы, имеющие позднемеловой - эоценовый возраст. Вторая полоса приурочена к контакту доломитов и сланцев. В южной части района она вмещает аналогичное Верхотуровское месторождение. Рядом расположенное Быковское месторождение магнезита сильно закарстовано (Цыкин, 1975).

В Вороговском прогибе система контактово-карстовых депрессий выработана в доломитах, перекрытых туфогенно-кремнисто-сланцевыми отложениями. В отложениях этих депрессий выявлены месторождения марганцевых руд Порожинской группы. На месторождении Моховое палеокарстовая депрессия охватывает всю ширину выходов доломитов и тыльной частью заходит на более древние песчанистые известняки. Рельеф дна депрессии очень неровный, с выступами и глубокими западинами (Цыкин, 1990).

Карстовая область Минусинского прогиба - это сочетание пластовых денудационных равнин, осложненных куэстами, мелкосопочника и аккумулятивных равнин. Абсолютные отметки междуречий составляют 500-600 м в южной и окраинных частях впадины и снижаются до 280-350 м в северной части. Котловины дренируются рекой Енисей и ее крупными притоками Абаканом, Тубой. Относительно распространены пресные и соленые озера, некоторым из которых приписывалось кластокарстовое происхождение. Геологические наблюдения показывают, что озера либо приурочены к ядрам мульд, либо занимают межкуэстовые понижения и с избирательным растворением пород не связаны.

Карстующиеся породы распространены незначительно, слагают пачки и слои в отложениях среднего девона. В известняках и мергелях заключены линзы и прослои гипса мощностью до 6 м.

Общая площадь области 77 тыс. кв. км, площадь выходов карбонатных отложений 1,25 тыс. кв. км, что составляет 1,6% территории. Карстовые районы отвечают отдельным прогибам сложного строения - Южно-Минусинскому, Сыда-Ербинскому, Чебаково-Балахтинскому, Назаровскому. Вследствие ограниченного распространения карстующихся пород и климатических условий степной зоны неокарст в области известен на отдельных небольших участках. Воронки расположены изолировано, цепью и реже небольшими группами. На известняках наблюдались также суходолы, потеря стока ручьев и рек.

Карстовые водоносные коллекторы установлены по данным гидрогеологических исследований, показавшим развитие в известняках напорных и безнапорных вод, которые до глубины 200-300 м являются пресными, реже солоноватыми. Карстовые воды разгружаются в долинах, дебиты источников обычно невелики. Суммарный родниковый сток в Южно-Минусинском районе определяется 0,14 куб. м/с.

Гипсоносные отложения девона интенсивно поражены карстом. Вблизи от земной поверхности гипс нередко полностью растворен, в связи с чем произошли дробление и просадки известняков и мергелей кровли. В залежах гипса встречается глинисто-гипсо-карбонатная брекчия. Карстовые явления отмечались на всех разведанных месторождениях гипса. Некоторые залежи пригодны лишь для подземной отработки (Цыкин, 1990).

3.3 Хозяйственное значение карста

Значение карста двойственное - положительное и отрицательное. Положительная роль выражается прежде всего в том, что карст обеспечивал фиксацию в геологической летописи континентальных отложений последовательных фаз карстификации, что создало предпосылки палеогеографических и палеотектонических реконструкций.

В палеокарстовых депрессиях размещаются месторождения различных рудных и нерудных полезных ископаемых, из которых ведущая роль на ранних этапах освоения недр Сибири принадлежала золоту. В связи с отработкой большей части россыпей основное значение приобрели месторождения огнеупорного сырья. Также осваивается ряд месторождений фосфоритов и углеводородов, бокситов и глинистых пигментов. Эксплуатируются месторождения карстовых вод, в связи с усиливающимся загрязнением поверхностных водотоков и ростом водопотребления количество водозаборов, каптирующих водоносные коллекторы, будет увеличиваться. С учетом распространенности карбонатных пород можно полагать, что ресурсы карстовых вод составят для отдельных районов от нескольких процентов до 60-70 проц. от общих извлекаемых ресурсов подземных вод (Цыкин, 1990)

Как положительный фактор с позиций физической географии и краеведения можно оценить специфику карстовых ландшафтов, расширяющих разнообразие природных условий территории и используемых для туризма. Так, из Красноярска выполняется однодневный маршрут на теплоходах по водохранилищу ГЭС, наиболее зрелищной частью которого является Бирюсинский залив, по берегам залива представлен карстовый рельеф (Цыкин, Цыкина, 1978).

В южной части края на закарстованных площадях обычно отсутствуют многолетняя мерзлота и болота, в связи с чем улучшаются условия развития леса и землепользования (при невысокой плотности карстовых воронок). Ценными объектами для туризма, краеведения, медицины и для ряда научных дисциплин является ряд крупных пещер. Известно о благоприятном влиянии подземной атмосферы на больных бронхиальной астмой. Аллергологические лечебницы могут быть созданы в некоторых крупных пещерах Восточного Саяна. Особые природные условия пещер позволяют использовать их как естественные биотропы для медико-биологических исследований (Цыкин, 1990).

Пещеры имеют большое значение для познания палеолита и неолита. В нескольких пещерах выявлены культурные слои позднего палеолита. Богатая коллекция изделий из кости и бронзы собрана в Айдашинской пещере около г. Ачинска. Исследования показали, что она была культовым местом начиная с неолита и до средних веков (Молодин, Бобров, Равнушкин, 1980). Изучение пещерных грунтов позволило уточнить списки млекопитающих, обитавших на карстово-спелеологических участках в позднем плейстоцене - раннем голоцене. Среди костных останков млекопитающих встречаются и вымершие виды фауны. Изучение фаунистических остатков входов пещер дает информацию об изменении ландшафтно-климатических условий местности (Цыкин, 1990).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4. Применение материала дипломной работы в школе

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

План-конспект урока

«Понятие карста»

Цели:

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

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

3. Воспитать бережное отношение к природе.

Оборудование: атласы.

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

Ход урока

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

План-конспект урока

«Карстовые области Красноярского края»

Цели:

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

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

3. Воспитание любви и бережного отношения к природе.

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

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

Ход урока

Заключение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Библиографический список

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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