ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

ЧАСТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“Ставропольский многопрофильный колледж”

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Естествознание

На тему: Карстовые пещеры в России

Автор работы: Турунова Лада Романовна

Специальность: Технология Эстетических услуг

Группа: КТЭУ2119

Руководитель работы: Солянник Екатерина Николаевна

Работа защищена с оценкой _____________

Ставрополь, 2022г.

Содержание

План:

Введение………………………………………………………………3

Глава 1. Общие сведения о пещерах и карстов……………….. ……4

1. 1. Гипотеза о происхождении карстовых районов…….. ………4-6

1. 2. Условие образования пещер………………………………... …7-8

Глава 2. Типы пещер…………………………………………………. 9

2. 1. Карстовые пещеры……………………………………….. ….. 9-11

2. 2. Пещеры на территории Прибайкалья……………………... 12-13

Заключение………………………………………………………14-15

Источники и использованная литература………………………... 16

Введение

Пещера-естественная полость в верхней толще земной коры, общающаяся с поверхностью земли одним или несколькими выходными отверстиями, проходимыми для человека. Наиболее крупные пещеры- сложные системы проходов и залов, нередко суммарной протяженностью до нескольких десятков километров. Пещеры- объект изучения спелеологии. Немалый вклад в изучение пещер делают спелеотуристы. Можно разделить пещеры по их происхождению на пять групп. Это тектонические пещеры, эрозионные пещеры, ледовые пещеры, вулканические пещеры, и, наконец, самая большая группа, карстовые пещеры. Пещеры, в привходовой части, при подходящих морфологии и расположений использовались древними людьми в качестве удобных жилищ.

Карстовых пещер большенство. Именно карстовые пещеры имеют наибольшую протяженность и глубину. Пещеры образуются вследствии растворения пород водой. Поэтому карстовые пещеры встречаются только там, где залегают растворимые породы: известняк, мрамор, доломит, мел, а также гипс и соль.

Известняк, а тем более мрамор, растворяются чистой дистиллированной водой очень плохо. В несколько раз растворимость повышается, если в воде присутствует растворенный углекислый газ, однако все равно известняк растворяется слабо, по сравнению с гипсом или, тем более солью. Но оказывается, что это положительно сказывается на образовании протяженных пещер, поскольку гипсовые и солянные пещеры не только быстро образуются, но и быстро разрушаются.

Цель проекта: изучение карстовых пещер.

Для достижения цели, были поставлены следующие задачи.

Задачи: дать определение понятия “Карстовые пещеры”, рассмотреть их строение.

Объект: карстовые пещеры.

Методы исследования: в работе используется общенаучные методы

На защиту выносится положение о том, что карстовые пещеры – это удивительные творения природы.

Глава 1. Общие сведения о пещерах и карстов.

1. 1 Гипотеза о происхождении карстовых районов.

По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова (например, Горный Крым), и «покрытый» или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.
Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, кары, желоба, котловины, каверны и др. ) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами — неглубокие (до 20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты или провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры.
КАРСТ, известняковые плато - комплекс неровностей, выпуклых выходов горных пород, впадин, пещер, исчезнувших потоков и подземных стоков. Возникает в растворимых водой и выветриваемых горных породах. Процесс типичен для известняка, а также для тех мест, где вымываются горные породы. Много рек находится под землей, там же существует много пещер и крупных каверн. Самые крупные пещеры могут разрушиться и образовать ущелье или теснину. Постепенно весь известняк может быть вымыт. Явление названо по названию плато «Карст» в бывшей Югославии. Характерные карстовые системы широко представлены в Крымских горах инаУрале.
Карст можно наблюдать в Западных Альпах, в Аппалачах (США) и на юге Китая потому, что пласты известняковых пород, сначала состоявшие из слоя кальцита (углекислого кальция), толщиной до 200 м, который был частично размыт водой. Углекислый газ из атмосферы растворялся в дожде и способствовал образованию слабой угольной кислоты, которая в свою очередь способствовала размыванию горных пород, особенно вдоль линий кливажа и пластов, увеличивая их до образования карстовых пещер, долин, возникших вследствие обрушения стенок пещер, которые при дальнейшем развитии процесса могут превратиться в ущелья, и, наконец, остаются характерные для карстового ландшафта останцы известняка, не подвергшегося эрозии.
Пещера — естественная полость в верхней толще земной коры, сообщающаяся с поверхностью земли одним или несколькими выходными отверстиями, проходимыми для человека. Наиболее крупные пещеры — сложные системы проходов и залов, нередко суммарной протяженностью до нескольких десятков километров. Пещеры — объект изучения спелеологии.
Можно разделить пещеры по их происхождению на пять групп. Это тектонические пещеры, эрозионные пещеры, ледовые пещеры, вулканические пещеры, и, наконец, самая большая группа, карстовые пещеры. Пещеры, в привходовой части, при подходящих морфологии (горизонтальный просторный вход) и расположении (близко к воде) использовались древними людьми в качестве удобных жилищ.

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия: а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам; б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность; в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод.

А именно, есть гипотеза, что:
- в древние времена 300-400 млн лет назад в морской воде происходил процесс разрастания и отмирания живых организмов, интенсивно использующих для строительства своих оболочек кальций. Вода при этом представляла собой насыщенный раствор углекислого кальция. Отмершие оболочки опускались на дно и накапливались вместе с отложениями, выпадающими в осадок из раствора в результате климатических изменений;
- за млн лет на дне пластами накапливалась известняковая масса;
- под давлением известняковый осадок менял структуру, превращаясь в лежащий горизонтальными пластами камень;
- в момент подвижек земной коры море отходило, и бывшее дно становилось сушей;
- Были возможны два сценария развития событий: 1) пласты оставались почти горизонтальными и неторнутыми (как под Москвой); 2) дно выпячивалось образуя горы, при этом целостность известняковых пластов нарушалась, в них образовывались многочисленные поперечные трещины и разломы. Так образовывался будущий карстовый район.
Эта гипотеза подтверждается находками остатков древних раковин и других бывших живых организмов в толще известняков. Как бы то ни было, очевидно, что пещеры и породы, где они образуются, тесно связаны с древней жизнью на Земле.

1. 2. Условие образования пещер

Есть три основных условия образования карстовых пещер:
1. Наличие карстующихся пород.
2. Наличие процессов горообразования, подвижек земной коры в зоне распространения карстующихся пород, в результате - наличие трещин в толще массива.
3. Наличие агрессивных циркулирующих вод.
Без любого из этих условий образование пещер происходить не будет. Однако, на эти необходимые условия могут накладываться локальные особенности климата, строения рельефа, наличия других пород. Все это приводит к появлению пещер различного вида. Даже в одной пещере встречаются различные " составные" элементы, которые образуются по разному. Основные морфологические элементы карстовых пещер и их происхождение.

Как уже говорилось, строителем карстовых пещер является вода. Однако чтобы вода могла растворять горные породы, они должны быть водопроницаемы, т. е. трещиноваты. Трещиноватость пород является одним из основных условий развития карста. Если карбонатный или сульфатный массив монолитен и состоит из твердых разностей пород, лишенных трещиноватости, то он не подвергается воздействию карстовых процессов. Однако такое явление встречается редко, так как известняки, доломиты и гипсы трещиноваты по своей природе. Трещины, рассекающие известняковые массивы, имеют различное происхождение. Выделяют трещины литогенетические, тектонические, механической разгрузки и выветривания. Наиболее распространены тектонические трещины, которые обычно секут различные слои осадочных пород, не преломляясь при переходе из одного слоя в другой и не меняя своей ширины. Тектоническая трещиноватость отличается развитием сложных взаимно перпендикулярных трещин шириной 1–2 мм. Наибольшей раздробленностью и трещиноватостью горные породы характеризуются в зонах тектонических нарушений. Выпадая на поверхность карстующегося массива, атмосферные осадки по трещинам различного происхождения проникают в глубь этого массива. Циркулируя по подземным каналам, вода выщелачивает горную породу, постепенно расширяет подземные проходы и образует иногда громадные гроты. Движущаяся вода является третьим обязательным условием развития карстовых процессов. Без воды, растворяющей и разрушающей горные породы, не было бы карстовых пещер. Вот почему особенности гидрографической сети и своеобразие гидрогеологического режима в значительной мере определяют степень каверзности карстующихся толщ, интенсивность и условия развития подземных полостей.

Основную роль в формировании многих карстовых полостей играют инфильтрационные и инфлюационные дождевые и талые снеговые воды. Такие пещеры – коррозионно-эрозионного происхождения, поскольку разрушение породы происходит как за счет ее химического выщелачивания, так и путем механического размыва. Однако не следует думать, что эти процессы протекают одновременно и непрерывно. На разных стадиях развития пещер и на разных их участках доминирует обычно один из указанных процессов. Образование некоторых пещер целиком связано или с коррозионными, или с эрозионными процессами. Встречаются также нивально-коррозионные пещеры, своим происхождением обязанные деятельности талых снеговых вод в зоне контакта снежной толщи с карстующейся породой. К ним относятся, например, сравнительно неглубокие (до 70 м) вертикальные полости Крыма и Кавказа. Многие пещеры возникли в результате обвала кровли над подземными коррозионно-эрозионными пустотами. Некоторые естественные полости образовались путем выщелачивания горных пород восходящими по трещинам артезианскими, минеральными и термальными водами. Таким образом, карстовые пещеры могут иметь коррозионное, коррозионно-эрозионное, эрозионное, нивальнокоррозионное, коррозионно-гравитационное (провальное), гидротермальное и гетерогенное происхождение.

Помимо инфильтрационных, инфлюационных и напорных вод в образовании пещер определенную роль играют также конденсационные воды, которые, собираясь на стенках и потолке пещер, разъедают их, создавая причудливые узоры. В отличие от подземных ручьев конденсационные воды воздействуют на всю поверхность полости, в связи с чем оказывают наибольшее влияние на морфологию пещер. Особенно благоприятными условиями для конденсации влаги характеризуются небольшие полости, расположенные на значительной глубине от поверхности, поскольку количество конденсационной влаги находится в прямой зависимости от интенсивности воздухообмена и в обратной от объема полости. Наблюдения, проведенные показали, что
прежде чем ответить на вопрос «Как образуются пещеры? », нужно уяснить, что же такое пещеры, и какими они бывают. Глава2. Типы пещер.

2. 1. Карстовые пещеры.

Карстовые пещеры - подземные полости, сообщающиеся с земной поверхностью или замкнутые, образуются при выщелачивании растворимых горных пород. Карстовые пещеры представляют собой естественные шахты, колодцы, полости, имеющее четкие границы и возникающие в покрывающих неводонасыщенных и водонасыщенных карстующихся породах. Одна из форм подземного карста. Подразделяются (Андрейчук, 1984) на подтипы: коррозионно-эрозионный, нивально-коррозионный, коррозионно-гравитационный, коррозионно-абразионный, травертиновый.
Для поверхности площадей развития карста характерны мелкие борозды и углубления - карры, замкнутые понижения (воронки, котловины, полья, естественные колодцы и шахты, слепые овраги и долины), ниши в обрывах. В известняковом карсте тропиков распространены останцы (моготе). Наиболее типичны воронки (конические, котло-блюдцеобразные либо в виде ям неправильной формы) диаметром от 1 до 200 м. и более и глубиной от 0, 5 до 50 м., а иногда значительно больше. На дне воронок и других понижений встречаются водопоглощающие отверстия - поноры, часто являющиеся началом шахт или колодцев, пропастей, иногда достигающих глубины более 1000 м. (максимальная глубина 1410 м. - пропасть Жан-Бернар в Альпах, Франция). Котловины и воронки могут то заполняться водой, то осушаться (периодически исчезающие озёра). Котловины, имеющие площадь до нескольких десятков и сотен км2, с исчезающими водотоками известны под названием польев. В закарстованных массивах образуются различные подземные ходы, полости и карстовые пещеры, которые часто развиваются вдоль трещин. Одна из крупнейших пещер мира Мамонтова с пещерной системой Флинт-Ридж (в Северной Америке на территории США, Кентукки) достигает 341 км. суммарной длины. Самая грандиозная по длине гипсовая пещера в мире - открытая в 1966 году пещера Оптимистическая (Подолия, Тернопольская область, Украина); суммарная длина её закартографированных ходов составляет сейчас около 232 км., а сама пещера имеет площадь ~ 2 гектара, что обусловлено многочисленностью и извилистостью ходов, залегающих на глубине ~ 20 м. Суммарную длину более 100 км. имеют пещеры Хёллох (Швейцария, Альпы), Джуэлл (США, Южная Дакота) и Озёрная (Украина, Тернопольской область, Подолия), 9 пещер мира длиной более 50 км., 14 - более 40 км.
Самая крупная пещера России по объёму подземных пространств и протяжённости внутренних ходов - Большая Орешная. Она относится к категории конгломератовых пещер и образовалась в конгломератах нижнего ордовика; считается самой крупной пещерой этой категории в мире. Пещ. Большая Орешная расположена в 3 км. восточнее села Орешное, в долине Таежного Баджея, в Манском районе Красноярского края.
В регионах с холодным климатом и суровыми зимами в подземные карстовые полости проникает морозный воздух и застаивается там так, что даже летом температура воздуха в них близка к нулю или отрицательна. В таких случаях на потолке и стенах пещеры начинают образовываться лёд в виде корок, кристаллов, ледяных сталактитов и сталагмитов. Из таких ледяных пещер наибольшей известностью пользуется знаменитая Кунгурская ледяная пещера. Кунгурская ледяная пещера находится в Пермской области (Сев. Урал), это одна из самых крупных пещер России (длина ходов пещеры составляет 5, 6 км. ) и единственная пещера, оборудованная для экскурсий, она находится внутри так называемой Ледяной горы, которая расположена на правом берегу р. Сылвы.

Комплекс поверхностных и подземных карстовых форм наиболее полно выражен в том случае, когда поверхность растворимых горных пород обнажена (голый карст); менее выражен, когда эти горные породы перекрыты слоем почвы и дёрна (задернованный карст), нерастворимыми рыхлыми осадками (покрытый карст), полускальными и скальными образованиями (бронированный карст). В случае глубокого погребения растворимых пород под некарстующимися толщами образуется т. н. погребённый карст.
Чтобы образовалась карстовая пещера необходим массив карстующихся пород (в основном это известняк или гипс) с достаточной площадью водосбора, и перепад высот. Морфологически карстовые пещеры представляют собой системы вертикальных провалов, щахт, колодцев, горизонтально-наклонных проходов и щелей, иногда с меандрами, сифонами, залами и лабиринтами. Во многих карстовых пещерах встречаются натечно-капельные образования (сталактиты, сталагмиты, сталагнаты) и капиллярно-плёночные минеральные агрегаты (кристалликтиты и кораллиты, геликтиты и др. ), а по краям застойных подземных водоёмов - " забереги". Встречаются подземные реки, ручьи, сифоны, водопады, пещерные озера. Для внутренних частей пещер характерны особый микроклимат, отсутствие солнечных лучей, повышенная концентрация углекислого газа, своеобразная фауна (т. н. спелеофауна). Температура воздуха внутри глубоких протяженных пещер характеризуется постоянством и, за исключением ледниковых пещер, равняется средней годовой температуре прилегающей местности.

2. 2. Пещера на территории Прибайкалья.

Пещера находится на западном побережье Байкала, в 3 километрах к северу от села Лиственичного, у подножья высокой скалы. К пещере лучше всего доехать на лодке из села Лиственичного. Длина пещеры 7, 5 метра, ширина от 1 до 3, 5 метров, высота от 1 до 2, 5 метров. Вход в пещеру обращен на юго-восток, т. е. в сторону озера Байкал. Пещера сухая и была удобна для обитания в древнее время. В 1928 г. П. П. Хороших и И. И. Веселев обнаружили в слое, накопившемся на дне пещеры, на глубине 38 сантиметров очаг, сложенный из четырех камней округлой формы, и около него плиты, служившие сиденьями древним обитателям пещеры. В культурном слое пещеры найдены каменные и костяные орудия охоты и рыболовства (наконечники стрел, грузила, ножи, скребки и др. предметы), фрагменты глиняной посуды новокаменного века, костяная фигурка рыбки, украшения из резцов марала с просверленными отверстиями и кости животных, съеденных охотниками каменного века. Вблизи пещеры, на террасах в бухте Обухеихе и на Березовом мысу, находятся стоянки новокаменного века.

Пещера на горе Скрипер

Пещера находится вблизи берега Байкала, на горе Скрипер, примерно в 7 километрах к северу от поселка Коты и в 25 километрах к северу от села Лиственичного. К пещере лучше всего подойти горной тропой из поселка Коты через падь Сенную и далee через перевал Скрипер спуститься в падь Скрипер. Пещера расположена в труднодоступной скале, сложенной из конгломератов, на высоте около 200 метров над уровнем озера. Большое отверстие пещеры хорошо видно налево от тропы, идущей с перевала Скрипер к Байкалу.

Широкий вход в пещеру обращен на юго-восток, т. е. в сторону озера. Часть входа завалена обвалившимися с потолка пещеры глыбами конгломерата. Внутри пещера имеет два ответвления длиной 6 и 8 метров, шириной до 3, 5 метра и высотой до 4 метров. Общая площадь ее около 60 метров2. Ранее пещера имела второй вход, который сейчас завален конгломератами.

В культурных слоях пещеры, на различных глубинах, были обнаружены остатки двух культур: новокаменного и железного веков. В нижних слоях пещеры, на глубине 45-48 сантиметров, в плотном буром слое земли были найдены каменные орудия (наконечники стрел, ножевидные пластинки, скребки для очистки шкур животных и др. орудия), фрагменты глиняной посуды с разнообразным орнаментом и следы кострища. В верхнем слое, на глубине 28 сантиметров от поверхности, найдены железные наконечники стрел, костяные шилья, бруски из мелкозернистого песчаника, фрагменты глиняной посуды серого цвета (курыканское время), а также кости лошади, зубы кулана-джегетая, челюсти нерпы и кости птиц. Среди фрагментов посуды железного века оказалась уникальная находка - днище сосуда с древнетюркскими знаками. Это уже вторая находка сосуда с такими знаками на побережье озера Байкал.

По словам местного населения, в пещере Скрипер в старину находили скелеты человека и около них железные стрелы. Повидимому, в железный век пещера на горе Скрипер была также и местом для захоронения умерших.

Так как пещера находится на высокой скале, она служила прекрасным наблюдательным и сторожевым пунктом. С площадки у пещеры древними обитателями подавались огневые и дымовые сигналы па ближайшие городища. Такая сигнализация, как известно, находила широкое применение в начале нашей эры у народностей тюркского происхождения. Возможно, что эту сигнализацию использовали и курыканы, жившие на побережье озера Байкал.

Вблизи пещеры Скрипер на невысокой террасе озера Байкал находится стоянка новокаменпого века, обитатели которой, повидимому, находили временный приют в пещере зимой или во время непогоды. Фрагменты глиняной посуды новокаменного века, найденные в пещере и на данной стоянке, имеют полное сходство.

Заключение

Карстовые пещеры – это удивительные творения природы. Красота многих карстовых пещер поражает, и бывает трудно поверить, что всё это великолепие создала обыкновенная вода, растворяющая горные породы.

Слово «карст» обозначает процесс растворения горных пород водой. Следовательно, карстовые пещеры – это подземные полости, образовавшиеся вследствие такого растворения. Горные породы неодинаковы по своей растворимости. Одной из хорошо растворимых пород, в которой активно протекают карстовые процессы, является известняк, с точки зрения химии представляющий собой карбонат кальция. Пещеры в известняках в большом количестве известны в Крыму, на Кавказе, в Западной Европе, в Юго-Восточной Азии и во многих других местах земного шара. Другой хорошо растворимой породой является гипс. Крупные гипсовые пещеры, достигающие 200 км в длину, находятся на Подольской возвышенности (Украина, Тернопольская область). Под карстом понимают геологический процесс и связанные с ним явления, развивающиеся в результате взаимодействия воды с растворимыми горными породами. К ним относятся зоны, в которых изменяются свойства горных пород, поверхностные и подземные карстовые формы, карстовые отложения.

В зонах изменений водно-физических и физико-механических свойств горных пород происходит дезинтеграция, брекчирование, кавернозность и разуплотнение пород. На поверхности растворимых горных пород образуются отрицательные коррозионные формы — ниши, карры, воронки, котловины, полья, рвы, карстовые лога, овраги, долины и каньоны. Ниши представляют собой углубления разной формы и генезиса на склонах карстовых массивов. Каррами называются микроформы в виде борозд, желобов, лунок на горизонтальных или вертикальных поверхностях горных пород. Замкнутые, расширяющиеся кверху углубления округлой, овальной или неправильной формы диаметром до 100 м образуют воронки, а диаметром более 100 м — котловины. Полья представляют собой замкнутые или полузамкнутые формы разных размеров (площадью до 500 км2), имеющие плоское дно и периодически подтапливаемые карстовыми водами. Карстовые лога, овраги, долины и каньоны отличаются одни от других крутизной склона и характером поглощения стока (от частичного до полного). Рвы — это вытянутые коррозионно-гравитационные углубления с крутыми бортами, обычно ориентированные параллельно бровке склона. При избирательном растворении изредка возникают положительные формы — останцы (башни, конусы и др. ).

К подземным карстовым формам относятся отрицательные коррозионные, коррозионно-эрозионные или коррозионно-гравитационные формы, имеющие ширину или высоту у входа меньшую, чем длина или глубина (пещеры, колодцы, шахты). Пещеры представляют собой горизонтальные, наклонные или сложные (лабиринтовые) полости в карстующихся породах с сечением более 30 см. Вертикальные полости в карстующихся породах конусовидной, цилиндрической, щелевидной или другой сложной формы глубиной до 20 м называются колодцами; а глубиной более 20 м — шахтами.

Источники и использованная литература

1. Источник интернета

2. Книга “Знание” В. Н. Дублянский

3. Горелов А. А. Концепции современного естествознания: учебное пособие, -М.: 0-Издат, 2019. -335 с. -(Основы наук).

4. Рассказ преподователяя о карстовых пещерах в России

5. Маркин, В. А. Я познаю мир. Детская инциклопедия: география. -М.: ООО “ Издательство АСТ”, 2013. -500 c.