[Главная]                       [Содержание]                         [Информация]

Геологическая экскурсия по Военно-Грузинской дороге

ЧТО СОТВОРИЛИ ВОДА И ВЕТЕР

Наблюдая современную поверхность земли и любуясь ее красотами, мы обычно мало задумываемся над тем, под влиянием каких факторов преобразуется наша планета. Как возникают источники, глубокие подземные пещеры, причудливые формы скал и т.д.? Проезжая по Военно-Грузинской дороге, путешественник невольно обратит внимание и на пещеристые углубления в известняках, и на нарзанные источники у края дороги, и на причудливые скалы, которые напоминают древние башни, крепости. Часто все эти явления не ассоциируются с геологической деятельностью воды и ветра. Но именно вода и ветер творят чудеса, изменяя лик нашей планеты. Мы уже говорили, что речные потоки разрушают горные породы, по которым они текут. Однако геологическую работу производят не только поверхностные потоки, но и подземная вода, движение которой происходит в пластах пород и скрыто от наших глаз. В результате геологической деятельности подземной воды в породах образуются пустоты. Если они достаточно велики, то носят название пещер. Так образовалась, например, пещера Нывджинлагат в известняках нижнего мела в долине реки Фиагдон. Образование пустот в породах называется карстом.

Карст - это совокупность геологических явлений, связанных с деятельностью главным образом подземных вод и выражающихся прежде всего в растворении горных пород с образованием характерных поверхностных и подземных форм. Термин «карст» происходит от географического названия плато Карст, расположенного в Альпах к северо-востоку от города Триеста (Югославия). Именно на этом плато карст впервые был обнаружен и детально описан. Процессам карста чаще всего подвергаются относительно легко растворимые горные породы, известняки, доломиты, гипсы, ангидриты и минеральные соли, а из них легче всего растворяются известняки и гипсы. Развитие карста происходит под совокупным воздействием поверхностных и подземных вод. Атмосферные и талые воды, содержащие свободную углекислоту, активно взаимодействуют с карбонатными породами. В присутствии углекислоты монокарбонат кальция СаСО₃ переходит в растворимое соединение — бикарбонат кальция Са(НСО₃), который выносится текучими водами. Попадая вначале на поверхность известнякового массива, атмосферная вода растекается по ней более или менее равномерно. Проникая при этом в трещины известняков, она растворяет их и образует небольшие углубления и промоины. С появлением направленного стока вод в промоинах значительно усиливаются процессы выщелачивания известняков и образуются системы борозд и желобов, разделенных узкими гребнями. Такой вид рельефа на поверхности известняков получил название карры. Обширные пространства известняков, покрытые каррами, называются карровыми полями.

Карстовые формы рельефа в дальнейшем определяют разрушительную деятельность не только поверхностных, но и подземных текучих вод. Скапливаясь в естественных водосборах (воронках, каррах, колодцах) , атмосферные и талые воды по трещинам проникают в толщу известнякового массива. При своем движении подземные воды постепенно растворяют карбонаты и расширяют трещины и каналы до размера отдельных полостей. В них сосредоточиваются водотоки, которые нередко приводят к образованию систем крупных полостей — карстовых пещер.

Размер и этажность пещер могут быть самыми разными. Например, длина пещеры Нывджинлагат составляет около 13 км, а отдельные залы имеют длину до 20 м при ширине 12 и высоте 15 м. Эта пещера считается небольшой. Одна из самых крупных в мире Мамонтова пещера (США) состоит из пяти ярусов, каналов и гротов общей протяженностью свыше 300 км. У нас в стране наиболее изучена Новоафонская карстовая пещера, расположенная в известняковом массиве на Черноморском побережье Грузии. Здесь выявлено восемь залов длиной от 50 до 275 м и высотой до 97 м. Общая протяженность пещеры достигает 1840 м.

В пещерах и пустотах, образовавшихся в процессе карста, в дальнейшем часто происходит выпадение солей из подземных вод.

В карстовых пещерах появляются разнообразные натечные формы — сталактиты, сталагмиты, колонны, занавеси и т.п., чаще всего состоящие из карбоната кальция.

При своем движении подземные воды, растворяя частично известняки, насыщаются бикарбонатом кальция. Такие воды, попадая в карстовые полости и пещеры, оказываются в условиях более низкого давления, чем в трещинах и порах, что и приводит к выделению избыточной углекислоты, превращению бикарбоната в карбонат кальция и выпадению последнего из  раствора с образованием натечных форм. В частности, собирающиеся около трещин на потолке и в стенах пещер капли воды теряют некоторое количество углекислого кальция, идущего на образование сталактитов. Сталактиты напоминают ледяные сосульки, свисающие с потолка. С них постоянно стекает вода. При падении часть капель разбрызгивается и испаряется, а растворенные в воде соли выпадают и образуют на полу сталагмиты — известковые натеки, напоминающие сталактиты, только растущие наоборот — от пола пещеры кверху. Часто сталактиты и сталагмиты срастаются друг с другом и образуют своеобразные натечные формы в виде колонн, занавесей и перегородок. Многие пещеры состоят из нескольких камер — полостей, соединенных переходами и расположенных на разных уровнях. Такие образования связаны с изменением уровня грунтовых вод.

Подземные воды, просачиваясь через породы, не всегда приводят к образованию карстовых пещер. Такие пещеры образуются только в тех случаях, когда имеются мощные толщи легкорастворимых пород, как правило, слабо наклоненных, а подземные воды в избытке насыщены соединениями кислот и щелочей. Именно такие условия характерны для многометровых толщ меловых и верхнеюрских известняков, обнажающихся в долине Терека вдоль Военно-Грузинской дороги, а также в долинах рек Геналдон (рис. 10), Фиагдон и других.

Рис. 10. Пещеристые углубления в известняках верхней юры в долине реки Геналдон

Двигаясь по Военно-Грузинской дороге к селению Коби (84-й километр), где начинается подъем на Крестовый перевал, нельзя не обратить внимания на желтые натеки известкового туфа в долине Терека. Именно здесь у уреза воды располагаются нарзанные источники. Вообще источником называют естественный выход на поверхность земли подземной воды. Как правило, источники дают хорошую воду, которой путники могут утолить жажду. Нередко вода источников может производить определенную работу по образованию специфической породы, которая в геологии получила название травертин - известковый туф. Это пористая порода светло-желтого, желтого или оранжевого цвета, относительно мягкая в первоначальном залегании. Часто известковые туфы образуют натечные поля довольно больших размеров. Такое поле наблюдается на склоне Военно-Грузинской дороги при подъеме на Крестовый перевал (рис. 11) в Трусовском ущелье и других местах.

Рис. 11. Травертины у Крестового перевала

Выпадение карбоната кальция — основного компонента туфа обусловлено тем, что вода нарзанных источников на глубине находится под давлением и, следовательно, обладает большой растворяющей способностью. В такой воде в значительном количестве растворен бикарбонат кальция. При выходе на поверхность, где давление значительно меньше и равно атмосферному, углекислота улетучивается, а бикарбонат переходит в карбонат кальция, растворимость которого намного меньше, и его избыток выпадает в виде известкового туфа.

Мы рассмотрели геологическую работу текучей воды. Но значительную работу по разрушению пород и переносу их обломков производит замерзшая вода в виде льда.

В природе существует разный лед — почвенный, речной, морской и глетчерный. Первые три разновидности льда образуются при замерзании воды, четвертая — из снега. Именно глетчерный лед слагает ледники. Высота, на которой образуются ледники, в разных районах земного шара неодинакова и зависит от широты местности. Уровень, выше которого снег не успевает растаять за лето, называется снеговой линией, или снеговой границей (рис. 12). В горных областях высота этой линии зависит от климатических условии. В пределах Кавказа снеговая линия с запада на восток меняет уровень в зависимости от количества осадков. Между Эльбрусом и Казбеком она расположена на высоте 3400-3500 м., в западном направлении из-за влажности климата опускается до 3200-2800 м. К востоку число ледников резко сокращается, чему способствует сухость климата. Снеговая линия редко поднимается до высоты 3500 м. 

Рис. 12. Схема образования горного ледника

В горных областях снег, накапливающийся в понижениях рельефа или на вершинах гор, за лето не успевает растаять, из года в год уплотняется и обледеневает под влиянием солнечных лучей. Такой снег называется фирном, а область, где он накапливается, — фирновым полем. Каждый год фирн покрывается снегом, под тяжестью которого он уплотняется, пока со временем не превратится в глетчерный лед. Если масса 1 м³ свежего снега 85 кг, то масса 1 м³ фирна достигает уже 600 кг, а глетчерного льда — 909 кг. Подсчитано, что на образование 1 м глетчерного льда расходуется более 11 м³ снега. По физическим свойствам глетчерный лед отличается от других видов льда: он прозрачен, имеет голубоватый оттенок и накапливается в виде масс значительной толщины, составляющих тело ледника.

Главная особенность глетчерного льда - это способность к перемещению (течению) из фирнового поля в пониженные участки рельефа. Скорость течения зависит от толщины ледника, определяемой климатом, условиями питания и крутизной его ложа. Например, скорость движения ледников Казбека колеблется от 0,03 до 0,1 м/сут. Исключение составляет самый большой Девдоракский ледник, который движется со скоростью от 0,03 до 0,35 м/сут. Иногда эта скорость резко увеличивается. Так, в 1848 г. Девдоракский ледник в течение нескольких летних месяцев продвинулся на 2 — 3 км и перекрыл русло Терека, вызвав наводнение в Дарьяльском ущелье. На земле есть ледники, движущиеся со скоростью до 40 м/сут.

На Кавказе число ледников превышает 2000, и все они относятся к горным (или альпийского типа) — каровым, висячим и долинным. Обычно горными называют сравнительно маломощные ледники, приуроченные к высокогорным районам и покрывающие долины рек, ущелья и впадины. Такими свойствами обладают ледники Кавказа, общая площадь которых составляет 1965 км². Самые крупные ледники расположены на Центральном Кавказе между Эльбрусом и Казбеком. Ледники покрывают Главный и Боковой хребты с их отрогами. Здесь господствуют ледниковые формы рельефа. Удивительный мир застывших снежных вершин открывается с борта самолета, когда пересекаешь Кавказ с севера на юг. Боковой хребет рассечен на несколько горн о ледниковых массивов. Самым большим по высоте и толщине оледенения является Эльбрусский, затем следует Казбекско-Джимарайский, Терско-Архонский и другие. Очень характерно звездообразное расположение ледников на вулканических конусах Эльбруса и Казбека. От фирнового бассейна, расположенного на вершине, радиально спускаются короткие языки ледников. От ледниково-фирнового плато Эльбруса в долины рек спускаются 22 довольно крупных ледника. Другим значительным центром оледенения является Казбекско-Джимарайский массив. От его фирнового поля звездообразно (во все стороны света) спускаются восемь ледников, самый крупный из них - Майлийский, питающий реку Геналдон, достигает в длину 7 км. Область питания горных ледников имеет форму мульды или цирка и окружена амфитеатром высоких гребней. Граница между областью питания и областью стока называется фирн линией (рис. 12). Лед стекает по горным долинам с крутыми склонами и постепенно начинает таять. Подвижная часть ледника, расположенная ниже снеговой линии, называется ледниковым языком.

Способность глетчерного льда к движению объясняется присущей  ему пластичностью. Давление вышележащих слоев увеличивает пластичность льда и понижает температуру его плавления. Поэтому в частях глетчерной массы таяние идет при температуре значительно ниже 0°С. Образующаяся при таянии вода служит смазкой при движении верхних масс льда по нижним. Движение ледника почти всегда сопровождается образованием на его поверхности глубоких трещин, что связано с деформацией ледниковой массы и неровностью ложа, по которому она движется. Неравномерное движение центральных и краевых частей ледника приводит к образованию краевых или боковых трещин, а неровности льда служат причиной образования поперечных трещин.

Геологическая деятельность глетчерного льда обусловлена главным образом его течением. При движении лед производит большую работу по разрушению горных пород, истиранию поверхности, по которой он движется. Эта работа называется ледниковой эрозией. Разрушительная работа ледника значительно усиливается из-за горных пород, захваченных ледником при его движении и вмерзших в него. В результате образуются глубокие борозды, исштрихованные валуны и скалы, «бараньи лбы», «курчавые» скалы и т.д. Долина, по которой движется ледниковый язык, в конце концов приобретает корытообразную форму с плоским дном и отвесными боковыми стенками. Такая долина называется трогом. Обломочный материал, получающийся при ледниковой эрозии и движущийся вместе со льдом, образует морену. По положению на поверхности ледника различают боковые, срединные и конечные морены. Последние образуются при таянии ледникового языка и представляют собой нагромождение обломков пород перед ледником. Здесь же нередко образуются ледниковые гроты (рис. 13).

Рис. 13. Конечная морена и ледяной грот Цейского ледника

В районе Военно-Грузинской дороги наиболее доступными из ледников Казбекско-Джимарайского массива являются Гергетский и Цейский. Области питания этих ледников находятся на высоте 4 — 4,5 км над уровнем моря. Гергетский ледник сползает с юго-восточного склона Казбека в троговую долину. Его талые воды питают реку Чхери, впадающую в Терек. Цейскии ледник находится в ущелье, образованном рекой Цейдон, впадающей в Ардон. Ущелье замыкает система горных вершин, носящая название Цейской подковы. Самая высокая — Уилпата (4646 м), по склону которой спускается ледник. Общая площадь ледника 18,3 км², толщина льда 200 — 300 м. На поверхности ледника много поперечных и продольных трещин, часты мелкие и крупные обломки пород, двигающиеся вместе со льдом и в конце языка образующие конечную морену (рис. 14). В настоящее время ледник отступает примерно со скоростью 16,6 м в год.

Рис. 14. Цейский ледник (ледниковый язык)

Троговые долины ледников могут тысячелетиями сохраняться в рельефе горных областей и служить руслами рек, изменяя характер их течения. На рис. 15 показана долина реки Геналдон, имеющая форму трога и связанная с деятельностью ледников четвертичного оледенения Казбека.

Рис. 15. Долина реки Геналдон

В горных районах, не покрытых растительностью, вместе с поверхностной водой значительную разрушительную работу производит ветер. Геологическую работу ветра принято называть эоловым выветриванием. Такое название дано в честь древнегреческого бога ветров Эола. Ветер выдувает из трещин частицы горных пород, ранее разрушенных атмосферными агентами. Этот процесс называется дефляцией. Подхватывая и перенося обломочные частицы, ветер обтачивает и шлифует горные породы. Процесс шлифовки и полировки пород называется корразией. Корразия и дефляция — два взаимосвязанных процесса. Интенсивность разрушения пород под действием ветра зависит от твердости пород, их структуры, трещиноватости и других факторов. Результатом деятельности ветра является образование пещер и скал причудливой формы, которые наблюдаются в вулканогеннообломочных породах на склоне горы Сиони близ селения Вардисубани, в лавах вулкана Кабарджин и других местах.

Итак, разрушение горных пород происходит в результате деятельности поверхностных и подземных текучих вод, ледников, ветра. Совокупность действия перечисленных агентов называется выветриванием. При выветривании плотных, крепких пород образуются не связанные друг с другом обломки. Если обломки остались на месте своего первоначального залегания, например на вершине возвышенности, они называются элювием (рис. 16). Обломки, перемещенные под действием силы тяжести к подножию возвышенности или горы, носят название коллювия. Как правило, этот материал слагает осыпи на склонах гор и у их подножия. В осыпях отсутствует сортировка обломочного материала - мелкие обломки и крупные глыбы находятся рядом. Осыпи, состоящие в основном из щебенки, рыхлые и при незначительном давлении (даже под тяжестью человека) начинают стремительно двигаться вниз по склонам. Таковы осыпи из обломков песчано-глинистых пород нижней и средней юры вдоль Военно-Грузинской дороги.

Рис. 16. Схема образования и переноса обломков пород

Транспортировка обломков временными водными потоками, например, дождевыми струями, ведет к образованию делювия. Обычно делювий залегаете в виде шлейфа у подножия юр. В его толще часто наблюдается слоистость связанная с сортировкой обломочного материала. Если перенос обломков происходит в значительных масштабах, в короткое отрезки времени и на значительные расстояния, то перемещенный обломочный материал носит название пролювия. При этом образуются своеобразные формы рельефа — конусы выноса. Интенсивные выносы обломочного материала бурными водными потоками, вызываемые ливневыми дождями, называются селями. Такие явления часто бывают на Военно-Грузинской дороге в местах больших скоплений обломочного материала — в районе селения Чми, в Дарьяльском ущелье, близ Казбеги в Бешеной балке. Обломки пород, попадающие в реку, транспортируемые и отложенные ее водами, образуют аллювий. Часть обломков пород в виде мелкого песка, ила доносится рекой до морского бассейна. В этом случае, отлагаясь в море, они составят основу осадочных пород, аналогичных тем, которые слагают хребты Кавказа в настоящее время. Такова общая эволюция процесса осадконакопления на Земле.