Надо заметить, что за последние годы взгляды учёных на развитие карстовых форм начинают значительно меняться, особенно в сравнении с теми тезисами, какие были сформулированы Грундом и Цвиичем. Эти новые течения научной мысли сведены были в одно целое не так давно Гельмутом Крамером*. О теории развития пещер В. М. Девиса** мы только что уже говорили вкратце. Остановимся теперь на ней несколько подробнее. Девис, как мы говорили, рассматривает образование пещер в залегающих горизонтально известняках, которые отличаются сравнительной чистотой своего химического состава и в которых карстовая гидрография характеризуется наличием водных масс, находящихся частично в движении в системах крутых трещин и плоскостей наслоения. Растворяющее действие воды на известняки ведёт к образованию в них, путём расширения этих трещин и расселин, заполненных водой полостей. Если коренные породы представлены молодыми, кавернозными (например, рифовыми) известняками, и если процесс совершается в подвергшихся недавнему поднятию областях, например, на недавно поднятых морских берегах, то весь процесс образования пещер совершается в один приём (так называемый одноцикловый карст). Прогрессивное расширение полостей может закончиться и заканчивается часто провалом их крыш и образованием таким образом заполненных водой провальных воронок или шахт. Но такого рода образования не так распространены. В других гораздо болеем частых случаях дело происходит сложнее.

В первых стадиях трещиноватые известняки заполнены до определённого уровня сплошной толщей воды, которая состоит из сети неправильных каналов, переплетающихся между собой. Уже в этой стадии под уровнем зеркала грунтовых вод происходит движение воды по некоторым отдельным каналам. Это сосредотачивающееся на отдельных струях движение подземных вод под давлением играет уже в первых стадиях развития карста немалую роль в возникновении пещерных полостей. Чем глубже залегает струя, тем медленнее в ней течение; оно несколько возрастает только в главных артериях. При понижении базиса эрозии, вследствие углубления долины или подъёма закарстованной области, трещины, несколько расширенные в процессе химического растворения, оказываются на уровне дна долины или выше его. Тогда грунтовые воды, заключённые в карстовой области, разделяются на два яруса: выше уровня сплошного заполнения толщ горных пород водами и ниже этого последнего. В нижних горизонтах первого яруса вадозных вод сток концентрируется по определённым системам трещин, вдоль которых и развиваются ряды галерей с боковыми разветвлениями. Прямая эрозия в расширении каналов, по мнению Девиса, существенной роли не играет; тем не менее концентрация течения вдоль таких линий ведёт к быстрому расширению каналов и к тому, что по мере увеличения их вместимости, зеркало грунтовых вод снижается до их уровня. Таким образом совершается понижение базиса эрозии и образование вместо многих местных, выше расположенных зеркал подземных вод один общий уровень, захватывающий большие пространства. Вместе с тем развитие пещер вступает во вторую стадию.

По мере расширения (а следовательно и увеличения вместимости) глубинных артерий стока, поверхностные водотоки начинают просачиваться в "долины", слепые долины, в трещины на дне пойм и пр. Они используют пещеры растворения на уровне зеркала грунтовых вод и выше последнего для стока; таким образом возникает дренажная сеть, залегающая в карстовой области выше сплошного водоносного горизонта; она стекает к краю карстовой области. Пещеры этого яруса уже уже не заполнены сплошь водой, а только прорезываются открытыми пещерными реками. Это стадия "зрелости" карста. Характерно для этой стадии, что подземные потоки, наряду с химической, начинают производить также и механическую эрозионную работу. Но в отличие от эрозионной работы поверхностных рек, в которой существенное участие принимают процессы выветривания, здесь эрозионная работа носит только характер механического изнашивания при помощи содержащихся в воде обломков твёрдых пород. Поэтому Девис предложил для такого рода подземной эрозии применять термин "коррозия", который впрочем применяется в ином смысле, так что в данном случае лучше избегать этого слова.

Иногда в подземных реках, как и в наземных, наблюдается тенденция к меандрированию. Иногда они выдалбливают в ложе глубокие вертикальные колодцы, а в других местах заносят рыхлым материалом углубления в почве. Механическая работа, однако, и в этих реках выражается не только в выдалбливании и заносе рыхлым материалом дна, но и в боковой эрозии, благодаря которой происходит постепенное расширение основных подземных пещерных ходов. Постепенное подтачивание боковых стенок пещер эрозией ведёт к тому, что местами нависшие массы начинают обрушиваться, и это в свою очередь имеет своим следствием выработку сводообразных поперечных профилей пещер. По мере понижения базиса эрозии и вместе с ним уровня грунтовых карстовых вод пещеры осушаются, заполняющий их щебневый материал перестаёт переноситься водой, а в силу этого прекращается и дальнейшее расширение пещер. Карст вступает в третью стадию, заполнения подземных полостей не водой, а воздухом. Начинается заполнение пещер натечными образованиями (сталактитами и сталагмитами), наличие которых свидетельствует о том, что воздух в пещерах уже настолько сух, что известковистые растворы, просачивающиеся сверху в пещеры, могут испаряться и выделять углекислоту.

Таков ход постепенного развития карстового процесса в его наиболее правильной и простой форме, когда он разыгрывается в толще горизонтально наслоенных трещиноватых чистых известняков. В такой толще можно наблюдать одновременно несколько этажей располагающихся друг над другом пещер — причём в нижних этажах имеем подготовительную стадию развития пещер, в средних "зрелые" формы их, а в верхних совершаются уже процессы разрушения развившихся в предыдущие стадии пещер (провалы потолков, возникновение воронок, шахт и пр.).

Такова теория многоциклового развития карста, разработанная В. М. Девисом преимущественно на основании изучения многочисленных более или менее детальных исследований и описаний американских пещер. Не мешает ещё раз оговорить, что выражение "цикл" здесь как и во многих других случаях, носит чисто условный смысл, т. е. просто обозначает известный этап в развитии данных форм, а не замкнутый неизменно повторяющийся круг событий, возвращающихся по своём завершении к исходному положению, как следовало бы в строгом смысле слова трактовать понятие "цикл".

Разработанная на основании изучения пещер преимущественно в толщах горизонтально залегающих известняков, эта теория, однако, применима, повидимому, и к тем районам, где карстовый процесс развивается в претерпевших различные дислокации известняках. И здесь можно наблюдать несколько этажей пещер (галерей), несущих на себе отпечаток типичных черт развития, в каждый данный момент, соответствующий тому или иному стоянию уровня грунтовых вод в связи с положением базиса эрозии.

Отличие современных взглядов на образование пещер от ранее существовавших заключается в следующем. Раньше исследователи карста полагали, что образование пещер совершается выше зеркала грунтовых вод, заполняющих системы трещин и расселин в известняках, и что ниже этого уровня вообще закарстования не происходит, причём мыслилось, что воды в этих нижних горизонтах или неподвижны, или, если стекают, то в плоскости верхней границы этого водного горизонта или выше его (Грунд, Цвиич и др.).

В настоящее же время многие исследователи вместе с Девисом допускают, что уже ниже упомянутого зеркала грунтовых вод совершается движение воды и что в связи с этим первые стадии закарстования начинаются уже здесь. Кроме того, как указывалось, в образовании подземных полостей, по мнению ряда современных исследователей, существенную роль играют не только процессы химического растворения пород, но и механической эрозии. Надо, впрочем, заметить, что удельный вес последнего процесса в развитии пещер ещё вызывает некоторые споры. Таким образом в настоящее время перед исследователями карстовых областей выдвигается ряд новых весьма важных с теоретической и с практической точки зрения проблем, требующих детальный исследований.

Напомним, что в СССР карстовые образования пользуются обширным распространением (Крым, Урал, Кавказ, Сибирь, Средняя Азия и пр.), причём эти образования весьма разнообразны и по своей морфологии и по геологическим и физико-географическим условиям своего проявления. Подавляющее большинство наших карстовых областей изучено весьма недостаточно. А между тем для некоторых районов (например, для Кизеловского района Урала, для некоторых соленосных районов юга СССР и пр.) такие детальные изыскания крайне важны. Будем надеяться, что в ближайшие годы изучению карста наши научно-исследовательские институты будут уделять больше внимания, чем уделяли до сих пор.

_____________

* Helmut Cramer. Hоеhlenbildung und Karsthydrographie Zeitschr. f. Geomorphologie, 1935. B. VIII, H.6, pp. 306-323.
** W. M. Davis. The Origine of limestone caverns. Bul. Geol. Soc. of Аmerica. 41, pp. 475-628. 1930.

_____________

ВНИМАНИЕ: Дискуссию или дополнение по данной теме можно продолжить в специальном блоге ЗДЕСЬ.