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).
