Тріщинні води. Карстові води

Тріщинні води

Тріщинні води — підземні води, які містяться в тріщинуватій зоні скельних порід найрізноманітнішого складу і віку. Це різні кристалічні породи магматичного походження (граніти, базальти тощо), і метаморфічні, головним чином різні сланці. Досить численною є група скельних порід осадового походження (кварцити, щільні пісковики, деякі категорії перекристалізованих вапняків).

Кристалічні породи докембрійського і молодшого віку поширені на Україні, в Карельській АРСР, а також в азіатській частині СРСР. Скельні породи осадового і магматичного походження — складові більшості гірських складчатих областей.

Наявність горизонтів підземних вод у скельних породах пояснюється тріщинуватістю, спричиненою різними процесами літогенетичного і тектонічного порядку, а також процесами вивітрювання.

Загальноприйнятої класифікації, основаної на умовах залягання тріщинних вод, немає. Але в практиці гідрогеологічних досліджень розрізняють такі основні групи тріщинних вод:

• власне тріщинні, приурочені до масивів кристалічних порід типу Балтійського та Українського щитів;
• пластово-тріщинні, зв'язані з тріщинуватими скельними породами осадового походження, наприклад, з шаром тріщинуватого пісковику, який підстелюється і перекривається водотривкими глинистими сланцями;
• карстово-тріщинні — проміжна ланка між тріщинними і карстовими водами (утворюються, коли первинною тріщинуватістю виявляються порушені розчинні або частково розчинні породи; циркуляція їх приводить до того, що поряд з дрібними первинними тріщинами утворюються грубіші карстові порожнини та канали).

Карстові води

Вода розчиняє багато мінералів і гірських порід — вапняки, доломіти, гіпс, різноманітні соленосні відклади, поширені в земній корі. Так, за Г. А. Максимовичем, в межах всієї суші карбонатні породи займають близько 40 млн. км кв, гіпс і ангідрити — 7 млн. км кв, соленосні породи — до 4 млн. км кв.

Підземна вода, циркулюючи складними шляхами в гірських породах і взаємодіючи з розчинними утвореннями літосфери, розчиняє і руйнує їх. В результаті формуються каверни — складні канали і порожнини, які називаються карстом. Процеси розчинення і вилуговування гірських порід текучими водами дістали назву від провінції Карст, розташованої на березі Адріатичиого моря в прикордонній зоні між Югославією та Італією. Тут на плоскогір'ї, складеному з крейдяних вапняків, карст характеризується різноманітними формами, які сприяють поглинанню не тільки атмосферних опадів, а й річок.

В районах поширення закарстованих порід виникають численні досить характерні форми рельєфу: лійки, провали, кари, понори, карстові колодязі, зникаючі річки і т. д. Однією з первинних форм карстового рельєфу є кари — довгі примхливої форми борозноподібні заглиблення на поверхні легкорозчинних порід. Причиною їх утворення є сильна первинна тріщинуватість порід, що карстуються, головним чином вапняку. Атмосферні опади, стікаючи по такій поверхні і поступово розширюючи, поглиблюючи тріщини, утворюють карові поля. Глибина таких борозен не перевищує кількох-десятків сантиметрів, але іноді вона досягає 1-2 м.

При певних умовах на ділянці карового поля можуть утворитися понори — складні форми рельєфу. Понори — це вхідні отвори вертикальних і похилих каналів, які поглинають поверхневу воду і відводять її на глибину. Найчастіше вони утворюються на місці великих тектонічних тріщин і іноді досягають великої глибини. Як правило, ці утворення не зустрічаються самостійно, а поєднуються з іншими карстовими формами: лійками, колодязями.

Лійки — поширені поверхневі карстові форми. Діаметр їх коливається від 1 до 50 м (рідко досягає 100 м і більше). Глибина їх у вапнякових породах перевищує 10-15 м.

На дні карстових лійок формуються понори, які відводять у глибину поверхневі води, що збираються в лійках. Здебільшого останні утворюються внаслідок дальшого розвитку й розширення понор або обвалу підземних карстових порожнин і печер.

Одні карстові лійки сухі, другі, якщо понори надійно закальматовані глинистим матеріалом, заповнюються водою й утворюють озера. Карстові обвали, що призводять до утворення на поверхні лійок, часто супроводжуються слабкими, так званими денудаційними землетрусами.
Карстові колодязі також виникають у результаті розчинної і вилужувальної дії вод. Глибина їх значно перевищує ширину. Такі природні колодязі — прямовисні стінки, які на певній глибині часто переходять у систему тріщин.

В карстових лійках, колодязях і понорах інтенсивно збирається поверхнева вода, звідси вона просочується на велику глибину. Тому райони, в яких спостерігається багато перелічених карстових форм, бідні на поверхневі води.

Зникаючі річки і озера. Повна чи майже повна відсутність, або тимчасове зникнення поверхневих водотоків і басейнів характерна для районів, де дуже активні карстові процеси і де на поверхні багато поглинаючих лійок та понорів. Зникаючих річок чимало в Криму, у верхів'ях Дунаю, в Тихвінському районі Ленінградської області тощо.

Карстовим районам притаманні різні утворення оригінальних форм на денній поверхні. Тут зустрічаються підземні порожнини найрізноманітніших форм і орієнтацій. На рис. 11 зображено утворення карстових порожнин і каналів при різному заляганні шарів.

Рис. 11. Карстові канали, пов'язані з вертикальними тріщинами (а). Канали, пов'язані з тріщинами між верствами порід (б).

Підземні пустоти і порожнини, поширюючись, іноді перетворюються на печери — складно розгалужені системи ходів значної протяжності. Однією з найбільших карстових печер на території СРСР є знаменита Кунгурська печера, розташована на околиці Кунгура, у Пермській області. Загальна протяжність її галерей — складних лабіринтів — становить близько 4,6 км. В ній налічується понад 30 озер різної величини, які сполучаються з річкою Силвою. Рівні води в печерних озерах протягом року періодично підвищуються і знижуються внаслідок зміни рівнів річкових вод. Площа найбільшого озера 200 м кв, глибина від 4 до 6 м.

В останні роки лише на території України відкрито і досліджено майже 800 карстових печер, колодязів і шахт загальною довжиною понад 146 км і сумарною глибиною близько 14 км.
В Подільсько-Буковинській карстовій області виявлені найбільші в світі печери в гіпсах. Наприклад, печера Оптимістична має загальну довжину ходів 109 300 м. В Криму розташована найбільша печера в СРСР — Красна, яка приурочена до вапняків. Загальна її довжина понад 12 515 м. Тут же виявлено карстові шахти глибиною від 100 до 246 м (шахта Каскадна).

В Радянському Союзі печери поширені в гірських, областях — на Кавказі, в Криму, на Уралі, Алтаї тощо.

Найглибша карстова шахта в СРСР, третя за глибиною у світі (720 м) — шахта КіЛСІ, в Узбекистані. На території нашої країни є чимало печер великих за розміром. Карстові пустоти бувають сухими, але частіше вони заповнені підземними водами.

Підземні води, які циркулюють по каналах, тріщинах і пустотах, утворених внаслідок розчинної і агресивної дії підземних вод, називаються карстовими водами. У великих каналах і пустотах підземні води рухаються із значною швидкістю І, отже, сильно розширюють пустоти за рахунок механічного руйнування стінок каналів і винесення частинок зруйнованих порід (рис. 11).