Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Количественная оценка условий развития карста в различных ландшафтных ярусах горных стран

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Количественная оценка условий развития карста в различных ландшафтных ярусах горных стран"

ТВ' Г. 7 . /

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА II ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ пмепп В. И. ЛЕНИНА

Специализированный Совет К 053.01.18

На правах рукописи

МИХАИЛОВ Александр Николаевич

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА УСЛОВИИ РАЗВИТИЯ КАРСТА В РАЗЛИЧНЫХ ЛАНДШАФТНЫХ ЯРУСАХ ГОРНЫХ СТРАН (на примере Горного Крыла н Западного Кавказа)

11.00.01 — физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 1992

Работа выполнена в лаборатории карстоведешш п спелеологии Симферопольского государственного университета им. М. В. Фрунзе.

Научный руководитель:

доктор геолого-мннералогическнх наук, профессор В. Н. ДУБЛЯНОКИЙ

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор А. Г. ЧИКИШЕВ

кандидат географических наук С. М. ЗЕНГИНА

Ведущая организации: Всесоюзный институт карстоведешш и спелеологии (г. Пермь).

Защита диссертации состоится 14 сентября 1992 г. в 17 часов па заседании специализированного Совета К 053.01.18 по присуждению ученой степени кандидата наук в Московском государственном педагогическом университете им. В. И. Ленина по адресу: г. Москва, ул. Кибальчича, 0, кори. А, географический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного педагогического университета по адресу: г. Москва, ул. М. Пироговская, 1.

Автореферат разослан года.

Ученый секретарь специализированного Совета

/ ' И. В. ДУШИНА

V.'J,"'! ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В качестве объекта исследований выбраны карстовые массивы Горного Крыма и Западного Кавказа, пространственно связанные с курортно-рекреационными зонами России, Украины и Абхазии. Недоучет их природных особенностей, обусловленных закарстованием, часто сдерживает курортное, сельскохозяйственное и промышленное строительство. В то же время закарстованные массивы являются перспективными районами для рекреационного использования, в частности для экскурсий с посещением спелеологических объектов. Все это обусловливает важность комплексной оценки карста для решения различных географических и инженерно-геологических задач, в том числе - прогноз его развития и поведения вследствие увеличивающееся антропогенной нагрузки.

В географических, в том числе - карстологических, исследованиях для получения нового знания широко используется сравнительный метод (З.К. Тинтилозов, А.Г. Мусин, Ж. Кор- • бель, Л. Пико и др.). Но сравнение о*:!чно проводится на качественном уровне, без подтверждения количественной информацией. Выход на количественный уровень обеспечивает оценка физико-географических факторов карстообразования, в связи с чем необходима разработка соответствующих подходов и математического аппарата.

Цель работы - осуществление сравнительного анализа и количественной оценки основных условий развития карста Горного Крыма и Западного Кавказа с помощью специально разработанной методики. В соответствии с поставленной целью решены следующие задачи:

- проанализированы основные условия развития карста и комплексы поверхностных карстовых форм, характерные для различных ландшафтных ярусов Горного Крыма и Западного Кавказа ;

- уточнено смысловое содержание некоторых основных карстологических терминов, касающихся темы исследования ;

- проведено ранжирование факторов развития карста с выделением группы ведущих ;

- проанализированы имеющиеся в карстологии количествен-

ные методы оценки факторов карстообразования ;' ^ ■ - разработана методика балльной оценки факторов развития карста ;

- проведена апробация методики в Горном Крыму и на Западном Кавказе ;

- определены возможности методики для оценки антропогенной активизации карста.

Фактический материал. В основу диссертации положены материалы, полученные в результате семилетних (I985-I99I гг.) полевых и камеральных исследований, проведенных автором в лаборатории карстоведения Симферопольского госуниверситета, • а также обширные литературные материалы. Ссылки на них приведены в тексте и в списке цитированной литературы.

Теоретическую основу карстологической части исследований составили работы H.A. Гвоздецкого, В.Н. Дублянского, Б.Н. Иванова, Г.Л. Максимовича, Д.С. Соколова, Л.Г. Чшсипе-ва и других известных ученых-каретоведов.

Научная новизна. В результате проведенных исследований разработана оригинальная методика оценки основных условий развития карста, с помощью которой осуществлено сравнение степени интенсивности карстообразования в Горном Крыму и на Западном Кавказе.

Основные защищаемые положения:

1. Принципы выделения ведущих факторов развития карсуа ;

2. Методика балльной оценки основных условий развития естественно-исторического карста;

3. Выводы, полученные в результате балльной оценки условий развития карста в разных ландшафтных ярусах Горного Крыма и Западного Кавказа ;

4. Возможность применения разработанной методики для оценки антропогенной активизации карста.

Практическое значение работы. Результаты проведенных исследований использованы:

-Адлерской комплексной лабораторией ПВДИИС Госстроя России при комплексной оценке интенсивности экзогенных про-, цессов Черноморского побережья Кавказа (Клименко В.И. и др., 1991) ;

- Карстовой комиссией Научного Совета по проблемам гидрогеологии и инженерной геологии АН Украины при инженерно-геологической' оценке карста Украины и Молдавии (Дублянский, Дублянскал, 1991) ;

- Вильнюсской гидрогеологической экспедицией при комплексной оценке карста Прибалтики (Паукштис, 1991).

Универсальность предложенных критериев позволяет проводить оценку и сравнительный анализ закарстованных территорий при любых видах их хозяйственного освоения.

Публикации и апробация работы. Материалы и выводы диссертации обсуждались на П региональном совещании "Карстоло-го-спелеологические исследования, использование и охрана закарстованных территорий и пещер Западного Кавказа", Сочи,

1988 ; региональном совещании "Проблемы изучения техногенного карста", Кунгур, 1988 ; всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы горного природопользования", Барнаул,

1989 ; региональной школе-семинаре "Проблемы моделирования в геоморфологии", Новосибирск, 1990; Ш региональном совещании "Изучение и использование карста Западного Кавказа", Сочи, 1991, а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Симферопольского госуниверситета, Симферополь, 1991, 1992. Основные итоги исследований изложены в II опубликованных работах.

Объем и структура. Диссертация состоит из введения, пяти глав и з&ключения. Она содержит 155 страниц машинописного текста, в том числе 10 рисунков и 19 таблиц. Список литературы включает 145 наименований.

Автор выражает искреннюю признательность за постоянную поддержку и помощь научному руководителю, профессору В.Н. Дуб-лянскому, а также доценту Б.А. Вахрушеву, аспирантам Г.Н. Аые-личеву, А.И. Лычаку и другим коллегам, способствовавшим выполнению исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе I рассматриваются физико-географические условия .развития карста Горного Крыла и Западного Кавказа. В основу анализа и сравнительных характеристик легли материалы, при-

веденные в сводных работах "Атлас...Грузинской, Украинской ССР", Теология СССР" (тт. 8, 9, 10), "Ресурсы поверхностных вод СССР (тт. 6,9), "Справочник по климату СССР", "Физическая география УССР", разномасштабные картографические материалы (тектонические, геологическде , геоморфологические, климатические, почвенные, ландшафтные карты), а такжб многочисленные научные публикации. Лавдшафтные особенности, закарстованных территорий анализировались с учетом теоретических разработок H.A. Гвоздецкого (1972, 1988 и др.) и А.Г. Чикишева (1979 и др.).

Анализ физико-географических условий карстовых районов Горного Крыма и Западного Кавказа'позволил сделать предварительный вывод о том. что они имеют различную степень благоприятности для карстообразования как в пределах самих регионов, так и по различным лавдлафтным ярусам. В геологическом отношении все массивы можно разделить на две группы. К первой, с более благоприятными условиями, относятся сложенные хорошо карстующимися юрскими и нгашемеловыми известняками массивы среднегорного и высокогорного ярусов - Алек, Ахцу, Арабика, Бэыбский на Кавказе и Ай-Петринский, Ялтинский, Никитский, Бабуганский, Чатырдагский, Долгоруковский, Карабийский в Крыму. Ко второй - сложенные слабокарстующимисл породами верхнемелового, палеогенового и неогенового возрас*а низкогорные Внутренняя и Внешняя гряды в Крыму и Ахун, Ахштырь на Кавказе.

В климатическом отношении массивы по степени благоприятности для процесса делятся на три группы. Наиболее благоприятна ситуация на всех карстовых массивах Западного Кавказа, где сумма эффективных осадков (осадки минус испарение) превышает 1100 им. Хуке условия «а Главной гряде Горного Крипа (от 160 до 540 мм) и, наконец, условия фактически неблагоприятны - на Внутренней и Внешней грядах Крша, где эта сукма ■ стремится к нулю. Более дифференцированная оценка является затруднительной, поскольку проводится на качественной уровне, без должного математического обоснования.

В главе 2 обстановка карстообразования исследуемых ре- • гионов рассматривается через систему основных условий развития кпрста Д.С. Соколова (1962). В основу главы легли исследова- <

ния Б.Л. Вахрушева, Н.Р. Гвоздецкого, Г.Н. Гигинейшвили, В.Н. Дублянского, В.П. Душевского, И.К. Зайцева, С.М. Зенгиной, В.Н. Иванова,'Т.3. Кикнадзе, Г.А. Максимовича, Л.И. Маруашви-ли, Н.И. Николаева, Д.С. Соколова, З.К. Тинтилозова, М.В. Чуринова, Ю.И. Шутова и других исследователей, а также данные лич1!ых наблюдений автора.

Основные условия развития карста, так,же, как и природное условия вообще, определяющие возможность развития карста и его интенсивность, характеризуются различной степенью благоприятности. Это выражается в количестве и генетическом разнообразии комплекса поверхностных и подземных карстовых форы..

Наиболее благоприятны для процесса основные условия в высокогорном ландшафтном ярусе. Здесь развито большое количество форм карстового рельефа, они достигают значительных размеров и высокой плотности размещения. Среднегорный ярус обеих регионов также характеризуется благоприятностью основных условий. Но анализ карста Крьма и Кавказа показывает, .что их размеры, плотность размещения и генетическое разнообразие уступают висотсогорному/ярусу. Значительно слабее основные условия проявляются в низкогорном ярусе, что выражается в сравнительно небольшом количестве карстовых форм, их небольших размерах и неполном'развитии, а также- в: отсутствии форм карстового макрорельефа.

Приведенный в первых двух главах материал позволил автору: во-первых, составить описание физико-географических обстановок и условий развития карста, рассмотреть комплексы поверхностных и подземных.карстовых форм Горного Крыма и Западного Кавказа; во-вторых, сравнить особенности закарстова-ния этих регионов и горных ландшафтных ярусов, в них встречающихся. На сегодняшнем уровне развития географии такое сравнение, проведенное на качественном уровне, нельзя приз- • иать достаточным. Автор приходит к.выводу, что анализ условий карстообразования и того, насколько они более благоприятны в одном регионе по сравнению с другим, должны подкрепляться математически обоснованными выводами. То-есть, необходим выход на количественный уровень географического анализа.

В главе 3 рассматриваются вопросы, связанные с количественной оценкой условий и факторов развития карста. Для количественной оценки пространственно-временной изменчивости карстового процесса обычно используются понятия "активность" и "интенсивность". В карстологии эти понятия не определены (Андрейчук и др., 1990). Специальный анализ Показал, что нет их определений и в философско-энциклопедической литературе. В инженерной геологии под активностью процесса понимают его состояние, меняющееся во времени и в пространстве (Пиотровская, 1988). Активность характеризуется через интенсивность (энергетический потенциал процессов, определяемый физическими показателями - скоростью проявления, объемом смещенных масс и др.) и экстенсивность (степень пораженности территории в долях единицы или процентах). Автор разделяет такой подход.

В современной карстологии используется более 30 показателей активности карста. Интенсивность характеризуют 55 % показателей, экстенсивность - 45 %. 85 % показателей применяется при локальных (масштаб 25000-50000), 15 % - при региональных (масштаб 100000-500000) оценках.

При региональной оценке активности карста используется четыре показателя: карстовая денудация (интенсивность), показатель активности, густота и плотность карстовых форм (экстенсивность).

■ Особенностью показателей, применяемых при локальных , исследованиях, является то, что они не универсальны в использовании. Под универсальностью понимается объективная оценка карста, развивающегося в разных физико-географических обста-новках ; карста разных литологических типов и условий обнаженности. Эти показатели разрабатывались для конкретных участков исследования и в других условиях не "работают". Ряд недостатков характерен и для региональных показателей.

По мнению автора методологической основой для решения проблемы количественной оценки карста с географических позиций должны стать представления Д.С» Соколова (1962) об основных условиях развития карста. Эти условия являются частью природных условий вообще, но частью, которая определяет возможность существования и развития процесса. Оценка

основных условий позволит оценить энергетический потенциал карстового процесса, то есть - его интенсивность.

Основные'условия развития карста, выступая как абстрактные понятия, объективизируются природной обстановкой изучаемых территорий и определяются конкретными сочетаниями геолого-структурных, литологических, климатических, гидрогеологических и других факторов карстообразования (Чикишев, 1979; Вахрушев, 1983 и др.). Факторы природной среды могут измеряться количественно, а полученные значения - обрабатываться математическими методами. Таким образом условие может быть оценено посредством оценки факторов, его определяющих.

Широкое употребление выражений "условия развития карста" и "факторы развития карста", привело к тому, что вкарстоло-гии различия между ними постепенно стерлись и- они превратились ь термины свободного пользования. Анализ справочной литературы (Философский словарь, 1963; Философский энциклопедический словарь, 1983 ; Логический словарь, 1971; БСЭ, 1975 ; Словарь русского языка, 1961 ; Словарь иностранных . слов, 1989 ; Словарь синонимов, 1С76) показал, что основным признаком "условия" является его необходимость для существования данного явления или процесса. Фактор - это причина, обусловленная свойством явления или взаимодействия, которая влияет на ход процесса, но не определяет его существования.

Под количественной оценкой факторов развития карста понимается получение численной информации о природных факторах карстообразования, ее обработка и осуществление на этой основе оценки развития карстового процесса. Этому вопросу посвящено много работ, авторы которых рассматривают те или иные его аспекты. Основной объем количественной информации по факторам карстообразования получают в ходе геологических, геоморфологических, климатических, гидрологических, ботанических, ландшафтоведческих исследованиях закарстованных территорий, а также в процессе моделирования. Моделирование влияния различных факторов на карст делает доступной ту часть информации, которую невозможно получить путем прямых замеров. Разнообразные типы моделей, используемые в карстологии, рассмотрены автором в специально подготовленном обзоре (Дуб-

лянский, Михайлов, 1990).

Полученная информация по факторам развития карста обрабатывается различными методами, среди которых доминируют вероятностно-статистические методы. Они ориентированы на осуществление прогноза развития карста на основе математического анализа связи, существующей между теми или иными факторами и активностью карстового процесса. С этой целью применяются: метод оценки качественных признаков (Толмачев, 1980), формула вероятностных гипотез Байеса (Блоцкий, 1982), факторный анализ (Пасечный, Шаров, 1984), корреляционный анализ (Миронов, 1964), полихорический коэффициент связи (Баранник, 1986). Тем не менее, йетодов региональной оценки карста, имеющих в своей основе статистический подход, пока не предложено.

Автор полагает, что наиболее перспективным для этой цели является метод баллов, который позволяет оценивать и сравнивать мевду собой комплексы факторов, выражающихся в разных размерностях. Результаты, получаемые методом баллов, легко отражаются картографическим способом и удобны в обработке, что создает перспективы для прогнозных решений.

Методика построения балльных шкал до сих пор является предметом дискуссии. Применительно к географии наиболее полно этог вопрос рассмотрен Д.Л, Армандом (1975). При использовании метода баллов на практике возникают две сложности. Пер-г вая - распределение баллов по градациям опорной величины. В зависимости от потребности исследования шкала баллов может быть равномерной, сгущающейся к одному концу или к центру. Выбор той или иной шкалы субъективен и зависит от исследователя. Предпочтительнее использование равномерных шкал. "Сгущающиеся" шкалы более сложны в своем обосновании. Если распределение баллов не равномерно, они должны возрастать или убывать по закону той или иной математической функции. Вторая и основная сложность заключается в субъективности оценок и выборе балльных шкал. По этому поводу имеется большая, но довольно противоречивая литература. Одни исследователи считают, что • можно использовать "первичные" баллы (суммируя или перемно-

жая их), устраняя раэнозначность их влияния подбором шкал (Клименко и др., 1978). Другие исследователи (Торсуев, Левин, 1980 и др.) категорически против этого и предлагают различные методы получения взвешенных баллов. Практика показывает, что стремление повысить объективность часто оборачивается ее снижением (субъективно назначенные баллы "для объективности" умножаются на субъективно подобранные коэффициенты взвешивания). Применительно к ландшафтоведению это убедительно показал Д.Л. Арманд (1975).

В карстологии примеров применения метода баллов немного. Пользуясь методом взвешенных баллов Н.П. Торсуев и С.Л. Левин (1980) оценили воздействие карста на важнейшие элементы природы таежной зоны Русской равнины и выделили пять типов районов с разнозначным его влиянием. В.И. Клименко и В.Ф. Безруков (1978) оценили методом баллов сложность инженерно-геологических условий'Черноморского побережья Кавказа. Предложешые шкалы учитывают и влияние карста, но, к сожалению, их возможности невелики. По литогенной основе закарсто-ванные территории набирают +3...+2 балла (скальные или полускальные породы), по рельефу -5....-8 (весьма сложные и исключительно сложный рельеф), по гидрогеологии +1...0 (глубина подземных вод более 10 м), по инженерной геологии -5...-15 (сложные и'весьма сложные условия). Суммарный балл закарстованных территорий составляет -б...-21 балла, что соответствует сложным, весьма сложным и исключительно сложным условиям. Более дифференцированная оценка карста на основе предлагаемых шкал невозможна. Тем не менее это перспективный подход к решению проблемы количественной оценки инженерно-геологических условий, который автор развил в своей работе. .

В главе 4 рассматривается проблема выделения ведущих факторов (в географическую литературу термин ввел Д.Л. Арманд, 1975) развития карста и их оценка методом баллов. Отмечено, что общих подходов к ввделению главных и неглавных, основных и неосновных, первостепенных и второстепенных (по разным авторам) факторов пока нет. Большинство исследователей исходят из задач, стоящих перед ними, и условий конкрет-

ных карстовых районов. Факторы, определенные в качестве наиболее важных для карста в условиях одного региона, могут не оказаться таковыми в условиях другого. Кроме того, в существующих разработках, которые преследуют разные цели, не чувствуются преемственности, каждая последующая не учитывает сделанно-.го ранее.

Автор предлагает использовать для выделения ведущих факторов развития карста следующие требования, имеющие универсальный характер. Они должны:

- однозначно характеризовать особенности проявления того или иного условия развития карста; , ■

- быть универсальными, то есгть пригодными для характеристики условий развития карста любого типа ;

- легко определяться по топографической, геологической, гидрогеологической карте (разрезу) либо выводиться на основании обработки опытных данных (полевых наблюдений, лабораторных анализов,-моделирования) ;

- должны выражаться конкретными числовыми значениями, поддающимися в дальнейшем математической оценке.

В процессе анализа всех имеющихся в распоряжении автора материалов, было определено 20 факторов, квалифицируемых в качестве ведущих, характеризующих основные условия развития карста. Первое условие характеризуют б факторов: степень относительной карстуемости, количество нераствори-, мого остатка, мощность карстующихся пород и перекрывающих пород, доля карстующихся пород по площади и в разрезе. Второе условие характеризуют 5 факторов: геологическая структура, залегание пород, расстояние от крупных тектонических нарушений, характер коллекторов, неотектонический режим. Третье - 5 факторов: количество эффективных осадков, количество конденсационных вод, поверхностный сток, подземный сток, уклон водоносного горизонта. Четвертое - 4 фактора: температура воды, рН воды, прирост минерализации, увеличение растворяющей способности. Каждый из этих факторов при- ■ меним для характеристики условий развития карста одинадцати • разных типов, выделяемых по наличию или отсутствию покрывающих отложений, высоте над уровнем моря, климатическим и литологическим признакам (Максимович, 1963Гвоздецкий,

1972 и др.).

Для кгвдого ведущего фактора разработана частная оценочная шкала (в баллах), что позволило составить систему оценки основных условий развития карста, которая выглядит следующим образом: I. Наличие растворимых пород. I. Степень относительной карстуемости: галоидные породы - 5 ; сульфатные породы, чередование их с галоидными - 4 ; чистые карбб- • натные породы, их переслаивание между собой, с галоидными и сульфатными - 3; глинистые, песчанистые карбонатные породы, их переслаивание между собой и с некарстующимися породами - 2 ; прослои карстующихся пород среди пекаретующихся -

1 балл. 2. Содержание нерастворимого остатка. {%)'. менее 3,5; 3...5-4; ó...B-З; 9...II-2; более II - I балл. 3. Мощность карстующихся пород (м ; в скобках - для сульфатных и галоидных пород): более 500 (50) - 5 ; 500...100

(50...30) - 4 ; 100...50- (30...I0) - 3 ; 50...10 (10...5) -

2 ; менее 10 (5) - I балл. 4. Мощность перекрывающих пород (м): менее I - 5 ; I...I0-4; II.. .30 - 3 ; 3I...50-2; более 50-1 балл. 5. Развитие карстующихся пород в .разрезе (доли единицы): менее 0,2 - I ; 0,2...0,3 - 2; 0,4...0,5 -3; 0,6...0,7 - 4; более 0,7 - 5 баллов. 6. Развитие карстующихся пород по площади (доли единицы): менее 0,2 - I ;

0,2...0,3 - 2 ; 0,4...0,5 - 3 ; 0,6...0,7 - 4 ; более 0,7 -5 баллов. П. Наличие водопроницаемости. 7. Геологическая структура: складчатые сооружения - 5 ; синклинории на щите -

4 ; впадины и прогибы - 3 ; склоны щита - 2 ; блоки щита и антеклизы - I балл. 8. Залегание пород (в градусах): 0...5 -3; 6...I0-4; II...30-5; 3I...50-5; 5I...70-4; более 70-3 балла. 9. Расстояние от крупных тектонических нарушений (доли радиуса окружности вписанной в OTE): менее 0,3-5; 0,3.. .0,4 - 4 ; 0,5...0,6-3; 0,7.. .0,8 - 2 ; более 0,8 - I балл. 10. Характер коллекторов: поровый - I ; • каверновый - 2 ; трещинный - 3 ; смешанный двойней - 4; смешанный тройной - 5 баллов.'II. Неотектонический режим (м ; в скобках - для платформенных условий): свыше +1000 (+200) -

5 ; +1000...+500 (+200...+100) - 4 ; +500...-500 (+100... -100) - 3; -500...-1000 (-100...-200) - 2; свше -1000 .

(-200) - I- балл. Ш. Наличие движущихся вод. 12. Количество эффективных осадков (мм): более 800 - 5 ; 800...600 - 4 ; 600.-.. 400 - 3 ; 400...200 - 2 ; менее 200 - I балл. 13. Количество конденсационные вод (в % от эффективных осадков): более 15 -5 ; 15...II - 4 ; 10...6 - 3 ; 5..Л - 2 ; менее I - I балл. 14. Поверхностный сток (л/с'км^; в скобках - для платформенных областей): более 20 (4) - 5 ; 20...16 (4,0...3,1) - 4; . 15...II (3,0...2,1) - 3; 10...6 (2,0...1,1) - 2; менее б (1,1) - I балл. 15. Подземный сток (л/с'км*"): более 8 (3,5) -. 5; 8...7 (3,5...2,6) - 4; 6.. .5 (2,5...1,6) - 3 ; 4...3 (1,5...0,6) - 2; менее 3 (0,6) - I балл. 16. Уклон водоносного горизонта (доли единицы): менее 0,05 - I ; 0,05...0,10 -.2; 0,II...0,20 - 3; 0,21...0,30 - 4 ; более 0,31 - 5 баллов. 1У. Наличие агрессивных свойств. 17. (°С ; в скобках -для сульфатов и солей): менее 5 - 5 (I) ; 5...9 - 4 (2) ; II...14 - 3 (3) ; 16...19 - 2 (4) ; более 19 - I (5) баллов. 18. Величина рН: очень кислые (менее 5) - 5 ; кислые (5,- 7) -4; нейтральные (7) - 3; щелочные (7...9) - 2; высокощелочные (более 9) - I балл. 19. Минерализация (мг/л): менее 0,2 -

5; 0,2.. .0,4 - 4 ; 0,5...1,0-3; 1,1___1,5 - 2 ; 1,6...

2,0-1 балл. 20. Увеличение растворяющей способности воды вследствие: формирования COg почвой, наличия органических кислот, наличия в растворе одноименных ионов, подтока сухих струй COg, окисления сульфидов, коррозии смешивания - оценивается дополнительным баллом (при наличии нескольких - их суммой).

Оценка условий развития карста производится путем сум -мирования баллов по кавдой группе ведущих факторов, а оценка интенсивности развития карста - по итоговому баллу, набранному при оценке всех основных условий.

В главе 5 посредством оценки ведущих факторов карстооб-разования оцениваются основные условия развития карста в различных ландшафтных ярусах Горного Крыма и Западного Кавказа, ана-' лизируются результаты и возможности использования предложенной методики для оценки антропогенной активизации карста.

Картографической основой для исследования послужили геологическая карта Крша масштаба 1:200000 (1984) и геолого-карстологическая карта западной части Кавказа масштаба

1:100000 (Вахрушев, 1983). Фактический материал, положенный в основу оценочных исследований, собран автором в процессе семилетнего изучения карста Горного Крыла и Западного Кавказа. За указанный период пройдено более 1200 погонных километров полевых маршрутов с инструментальной плановой и высотной привязкой точек наблюдения, описано более 500 поверхностных форм, составлены планы и разрезы 30 карстовых полостей, отобрано ' более 700 проб горных пород на химический, спектральный, гранулометрический, микрофаунистический и палинологический анализы, произведено более 150 определений рН, отобрано.около ■ 250 проб воды на химический анализ, выполнено более 800 замеров температуры и влажности воздуха в полостях, около 160- ■ инструментальных определений расходов воды поверхностных и подземных водотоков, а также другие наблюдения.'Дополнительная информация снималась с карстологических, геологических, гидрогеологических, климатических и других карт и разрезов, а также при дешифрировании аэрофотоснимков.

Закарстованные территории разбивались на равновеликие квадраты (операционно-территориальные единицы, OTE)-площадью 4 гаг, для которых собиралась информация по каждому из 20 ведущих факторов карстообразования с последующей их оценкой в баллах по частным шкалам. Баллы, присвоенные каждому из факторов, суммируются. Суммирование по группам позволяет получить балл, соответствующий степени проявления каждого цз основных условий. Итоговый показатель (по всем четырем группам) характеризует собой интенсивность карстообразования в данном квадрате. Среднее по всем OTE показывает интенсивность развития карста на массиве в целом.

В результате оценки ведущих факторов карстообразования выяснилось, что наиболее высокими интегральными показателями интенсивности карстообразования характеризуются высокогорные карстовые массивы Бзыбский и Арабика .(62 и 60 баллов соответственно). Среднегоркыэ массивы Горного Крыма (без Дбмерд-жи) и Западного Кавказа тлеют примерно одинаковые значения -от 72 до 7о баллов. Из общего ряда выпадает показатель Де-мерджинского массива (относящегося к среднегорному ярусу) -64 балла, который соответствует значениям низкогорных массивов Ахун (65) и Ахштырь (63 балла). Это объясняется нахожде-

нием массива в обстановке фациального замещения известняков конгломератами с карбонатным цементом, которые также карстуют-ся, но значительно слабее. Низкогорные гряды Горного Крыма имеют наиболее низкие показатели: Внутренняя гряда - 53 и Внешняя - 46 баллов.

Таким образом, наблюдается зависимость интенсивности

• карстообразования от высоты местности над уровнем моря, которая выражается в виде уравнения линейной связи У = 0,2?Х + 42,5 (коэффициент корреляции 0,89 - 0,04) - для Горного Крыма и У = 0,012Х + 61,3 (коэффициент корреляции 0,96 + 0,02) -для Западного Кавказа, где У - интенсивность развития карста в баллах, а X - средняя высота карстового массива в метрах. Применение ^-критерия показало существование статистически достоверных различий между интенсивностью развития карста в разных ландшафтных ярусах. Этим подчеркивается проявление

* высотной поясности в карстообразовании.

Большой разброс баллов (36 единиц) позволяет подразделить исследуемые карстовые массивы на несколько групп ао степени благоприятности условий для развития карста. К группе неблагоприятных относятся территории с суммой баллов менее 50 (Внешняя гряда), к слабоблагоприятным с суммой баллов от 50 до 59 (Внутренняя гряда), к среднеблагоприятным - от 60 до 69 баллов (Ахун, Ахштырь и Демерджинский массив), к благоприятным - от 70 до 79 баллов (все среднегорные массивы Западного Кавказа и Горного Крыма) и к весьма благоприятным с суммой баллов более 80 (массивы Бзыбский и Арабика). \

Предлагаемая '»етодика позволяет производить дифференциальную оценку интенсивности развития карста в пределах отдельного массива (на локальном уровне). Такая оценка била осуществлена для массива Алек (Михайлов, Дублянский, 1989), по доработанным оценочным шкалам - для Бзыбского массива. При дифференциальной оценке разброс значений меяду минимальными и максимальными показателями оказался ниже, чем при интегральной. Это объясняется меньшей изменчивостью природных факторов в пределах одного массива, чем в исследуемых регионах в целом. Но разброс значений достаточен для уверенного вьщеления участков с различной степенью интенсивности развития карста. Для Бзыбского массива общей

р

площадью 550 км выделены территории с очень слабой йденее 72 баллов - 2 % площади); слабой (72...75 - 19 %) ; средней (76...79 - 43 %) ; сильной (80...83 - 26 55) ; и очень сильной (более 83 баллов - 10 %) эакарстованностью.

Анализ построенных по результатам оценки карт-схем массивов Алек и Бзыбский показал, что на первом из них входы в карстовые полости коррозионно-эрозионного класса тяготеют' не к участкам с повышенной эакарстованностью, а к участкам, где имеется сток с водосборов, сложенных некарстующимися отложениями. Их подземные части, напротив тяготеют к.участкам с повышенной эакарстованностью, в пределах которых находится один из выходных каналов системы - пещера Соколова и периодический источник. Поля с повышенной плотностью поверхностных карстовых форм соответствуют участкам с сильной и очень сильной степенью зпкарстованности. На Бзыбском массиве входные части коррозионно-эроэионных полостей и поля с повышенной плотностью поверхностных форм четко совпадают с участками со средней, сильной и очень сильной зэкарстованностью. Отличия в распределении подземных форм относительно 'участков с повышенной эакарстованностью у этих двух массивов связаны с их геологическим строением и историей геологического развития.

Методика балльной оценки ведущих факторов карстообра-зования позволила оценить также и антропогенную активизацию, карста. Одинадиать из двадцати ведущих факторов реагируют на хозяйственную деятельность человека, что отражается в конечной сумме баллов. Вмешательство человека в природу обычно избирательно в пространстве (оно редко распространяется на весь массив, локализуясь в какой-либо его части). Поэто -му различие сумм баллов средней по массиву и определенной в данном'квадрате будет представлять собой степень антропогенной активизации карста. В качестве.примера рассмотрен один из операционных квадратов массива Ахштырь. В результате оценки выяснилось, что итоговый балл данного квадрата (70) на семь единиц выше, чем средний по массиву (63). Если Ахштырский массив в целом относится к территориям со средне-благоприятнкми условиями для развития карста, то в рассмот-

ренном квадрате возникают условия, относимые к благоприятным.

Таким образом, предлагаемая методика оценки основных • условий карстообразования по ведущим факторам позволяет производить количественную оценку карста ках на региональном (масштаб 1:100000 и мельче), так и на локальном (1:50000 -1:25000, Голодковская, Елисеев, 1989; Печсркин, 1989) уровне исследований, а также учитывать его антропогенную активизацию. Точность и информативность получаемых результатов зависит от качества заложенной информации. Последняя определяется уровнем и детальностью карстолого-геологических, гидрогеологических, климатических, ландшафтных исследований изучаемого региона или объекта. Методика является достаточно гибким инструментом оценки карста, поскольку набор ведущих факторов, описывающих конкретное условие, мояет быть сокращен или дополнен исследователем, исходя из специфики изучаемого "объекта. Единственны).! критерием при выборо такого' фактора должна служить удовлетворяемоеть требованиям, предъявляемым к ведущим факторам развития карста, сформулированным ранее.

Заключение. На основании выполненных исследований обобщен опыт количественной оценки карста, предложена методика оценки основных условий его развития, впервые выполнена нх . оценка в различных ландшафтных ярусах Горного Крыма и Западного Кавказа. На основе этой оценки определены пространственные закономерности распределения интенсивности карстообразования в соответствии со средней высотой карстовых ыассиврв и по площади этих регионов в целом, впервые выполнено сравнение интенсивности развития карста в различных ландоафтных ярусах Крыма и Западного Кавказа, Определены возможности методики в определении антропогенной активизации карста.

Основные научные выводы работы следующие:

1, Физико-географические условия- различных ла»щшафтных ярусов горных областей Крыма н Западного Кавказа.имеют неодинаковую степень благоприятности для развития карста, Это

• выражается в наличии хорошо и слабокарстующихся пород, разной -количестве эффективных осадков и др.

2. Ранжирование и классификация условий развития карста по степени их благоприятности требует их комплексной коли-

чественной оценки; Методика такой оценки в литературе отсутствует.

3. Автор предлагает оценивать основные условия развития карста (по Д.С. Соколову, 1962) через систему связанных с ними двадцати ведущих факторов. Игл присущи: детерминированность (однозначность при характеристике особенностей проявления того или иного основного условия развития карста), уни-' версальнссть (пригодность для' характеристика карста любого

типа), легкая определимость (по опытным данным, эмпирическим зависимостям, специальным картам, разрезал и пр.).

4.-Обработка и анализ количественной информации по ведущим факторам производится балльным методом. Для сравнения и оценки условий развития карста используются три уровня • оценок: по какому ведущему фактору; по их сумме, характе-ризущеП основное условие ; по совокупной величине. При этом используется интегральная (для всего массива) и дифференциальная (по операционно-территориальным единицам) оценки.

5. Выполнение исследования показали, что наиболее благоприятные условия для развития карста (более 80 баллов) существуют на массивах Арабика и Бзыбском (Кавказ) ; благоприят-1Ш (79-70) - на Алеке, Ахцу (Кавказ), Ай-Петрннсксм, Ял-- . тннспом, Никитском, Бабуганском, Чатырдагском, Долгоруковском и Карабийском (Крым) ; среднеблагоприятные (69-60) - на Ахуне, Ахптырз (Кавказ), Демердгзшском (Крым) ; слабоблагоприятнкз. (59-50) - на Внутренней гряде (Крым) и неблагоприятные (менее 50 баллов) - на Внешней гряде (Крыл).

6. Установлено, что интенсивность развития карста (У, баллы) связана со средней высотой массива (X, метры) математической зависгасстью ЕИда У =» АХ + В. Параметры А и В для ■ разных карстовых регионов различны.

7. Для Горного Крша и Западного Кавказа выявлен разный характер распределения условий развития карста по их благоприятности. В первом регионе в кизкогорнсм ярусе условия'неблагоприятны и слабобдагоприяГны для прохождения процесса, во втсрсм - среднзблагоприятиы. В среднегорном ярусе эти условия являются благоприятными в обоих регионах, а в высокогорном ярусе (Кавказ) они становятся весьма благоприятными. То-есть, посылка о разном характере условий развития карста в раэлич-

ных ландшафтных ярусах, сделанная на основе качественной оценки, получила количественное подтверждение.

В. Дифференциальная оценка условий развития карста, выполненная на массивах Алек и Бзыбский, позволила выделить в их пределах участки с очень сильной, сильной, средней, слабой и очень слабой закарстованностью. Проведенное по это-• му принципу районирование возволяет оценить не только сегодняшнюю ситуацию, но имеет и прогнозное значение при поиске обводненных зон и новых карстовых полостей.

9. Предлагаемая методика позволяет оценивать антропогенную активизацию карста. Например, в результате активного хозяйственного освоения одного из участков массива Ахштцрь (селитебное и дорожное строительство, работа карьера) на нем среднеблагоприятние условия развития карста сменились благоприятными (прирост 7 баллов или 12 % от фоновой * величины).

Методика балльной оценки основных условий развития карста по ведущим факторам карстообразования может быть рекомендована для комплексной количественной оценки закарсто-ванных территорий, поиска подземных карстовых полостей и водоносных систем, проведения районирования по степени интенсивности^ развития карста и различных геоэкологических мероприятий, принятия прогнозных решений по рациональному использованию и охране природной среды карстовых регионов.

Методика оценки основных условий развития карста апробирована в различных регионах:

- при разработке методических рекомендаций по инженерно-геологическому районированию территорий развития горного известнякового карста для обоснования защитных мероприятий

и при комплексной оценке интенсивности экзогенных процессов. Черноморского побережья Кавказа Адлерской комплексной лабораторией ПНИИИС Госстроя России (Клименко и др., 1991) ;

- при инженерно-геологической оценке карста Украины и Молдавии Карстовой комиссией Научного Совета по проблемам гидрогеологии и инженерной геологин АН Украины (Дублянский, Дублянская, 1991) ;

- при комплексной оценке карста Прибалтики Вильнюсской Гидрогеологической экспедицией (Паукштис, 1991).

По теме диссертации опубликовано: <

1. Принципы балльной оценки техногенного карста//Пробле-мы изучения техногенного карста.- Кунгур, 1988,- С. 8 (в соавторстве с Дублянским В.Н., Клименко В.И.) ;

2. Интенсивность развития карста горных массивов района Большого Сочи//Карстолого-спелеологические исследования, использование и охрана закарстованных территорий и пещер Западного Кавказа.- Сочи, 1988.- С. II ; '3. Количественный анализ ресурсного потенциала карстовых

районов Кавказа//Природно-ресурсный потенциал горных .районов Кавказа. - Грозный - Сочи, I9b9.- С. 72 (в соавторстве с'Дублянским В.Н., Вахрушевьм Б.А.) ;

4. Использование картографических методов оценки динамики развития карста горных областей//Карст Алтае-Саянской горной области и сопредельных горных стран,- Барнаул, 1989.-С. 7-9 (в соавторстве с Дублянским В.Н., Вахрушевым Б.А.) ;

5. Основные условия и ведущие факторы развития карста (опыт количественной оценки).- Симферополь, 1989.- 43с.-Рукоп.деп. в Укр.НИИНТИ 20.09.89, № 2060 - Ук. 69 (в соавторстве с Дублянским В.Н.) ;

6. Ведущие факторы развития карста и балльная оценка_ его интенсивности//Инженерная геология, № 2, 1990,- С. 5258 (в соавторстве с Дублянским В.Н., Клименко В.И.) ;

7. Моделирование в карстологии.- Симферополь, 1990,-63с.- Рукоп.деп. в Укр.НИИНТИ 21.05.90, № 691 - Ук.' 90 (в соавторстве с Дублянским В.Н.) ;

8. Амткельская карстовая система как модель - аналог водохранилищ, сооружаемых в карстовых районах//Проблемы моделирования в геоморфологии.- Новосибирск, 1990.- С. 137138 (в соавторстве с Амеличевым Т.Н.) ;

9. Причинно-следственные связи карстовых систем и их моделирование//Проблемы моделирования в геоморфологии. Подходы и методы.- Новосибирск, 1990.- С. 138-139 (в соавторстве с Вахрушевым Б.А.) ;

10. Карст Бзыбского пассива (Западная Абхазия)- Симферополь, 1991.- 265с.- Рукоп.деп. в Укр.НИИНТИ 24.07.91,

№ 1074 .- Ук. 91 (в соавторстве с Дублянским В.Н., Лыеличе-вым Г.Н., Вахруаевым Б.А., Фербеем Г.Г.) ;

II. Карта карстующихся пород СССР. Лист "Кавкаэ"//Иэуче-ние и использование карста Западного Кавказа.- Сочи, 1991,— С. 3-5 (в соавторстве с Дублянским В.Н., Дублянской Г.Н.).

т.....