Эрозионные объекты — карстового, суффозионного или кавитационно-эворзионного генезиса
Н.А. Натальин, ЛООО "Сохранение природы и культурного наследия"
Аннотация: Эрозионные природные объекты имеют гибридный генезис, связанный со многими геологическими процессами. На примере "Святой" пещеры в п. Рождественно показана возможность распознавания участвующих в её создании процессов.
Ключевыеслова: карст, суффозия, эворзия.
Erosion objects — karst, suffosion or cavitation — evorsion genesis?
Natalyin N.А. LRSO " Preservation of nature and cultural heritage", Saint-Petersburg.
Abstract: Erosion of natural objects have a hybrid genesis associated with many geological processes. On the example of the Holy cave in the village Rozhdestvenno the possibility of recognition involved in its creation processes.
Key words: karst, suffusion, evorsion.
Следует сразу оговориться, что автор придерживается понятия эрозия, принятого в зарубежной литературе, где под эрозией понимают любую разрушительную деятельность геологических сил, а не только разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром.
Перечисленные в заголовке статьи термины, казалось бы, характеризуют совершенно различающиеся по генезису эрозионные процессы. Но в природе, пожалуй, нет, ни одного объекта генезис, которого был бы обязан исключительно только одному процессу. Как правило, происхождение природных объектов чрезвычайно сложно и обусловлено проявлением нескольких, а иногда и множества известных, на данный момент, науке, процессов.
Например, принято считать, что в Ленинградской области в п.Рождественно находится самая крупная природная пещера — "Святая", и она имеет суффозионное происхождение, то есть, образованна исключительно за счет механического разрушения водными потоками "песков девона"с последующим выносом дезинтегрированных зерен кварца и других минералов вниз по течению, с образованием эрозионных полостей. Ну, во-первых, если порода рыхлая, то это пески, а если порода держит форму, а не рассыпается, то это уже не пески, а песчаники, в которых сплошность зерен обусловлена наличием цемента того или иного состава. От того, что происходит с цементом под воздействием грунтовых вод — механическое разрушение или химическое (растворение), зависит и характер генезиса того или иного природного объекта.
Так, например, к объектам исключительно карстового происхождения относят Жихаревскую пещеру в каньоне р.Лава. Считается, что и происхождение подземных русел р.Рагуши в Бокситогорском районе Ленинградской области и р.Панеретки в Боровичском районе Новгородской области, чисто карстовое. Но все эти природные объекты имеют сложное гибридное происхождение, связанное с различными эрозионными процессами. Следует отметить, что в геологии, помимо понятия механической суффозии, есть такое понятие как химическая суффозия, когда нарушение сплошности горных пород происходит за счет растворения пород и минералов. И примером химической суффозии является обычный карст. Вот и получается, что любой карстовый объект обязан своим происхождением химической суффозии. Это лишний раз подчеркивает, что в природе все процессы взаимосвязаны и между ними нет тех отчетливых границ, искусственно возведенных человеком в многочисленных классификациях. Но эта методология научного анализа необходима, и хоть как-то, позволяет разбираться в сложностях мироздания. И все-таки, такие понятия как карст и суффозия, "загнанные" в классификационные рамки, принято различать при изучении тех или иных природных объектов.
Рассмотрим гибридную совокупность эрозионных процессов, на примере генезиса "Святой" пещеры в п.Рождественно. "Святая" пещера локализована в среднедевонских (живетский ярус) породах арукюлаского горизонта и одноименной свиты, представленных красноцветными олигомиктовыми(в составе преобладают кварцевые зерна, покрытые пленками лимонита) песчаниками с линзами разнозернистых песков. Песчаники и пески состоят из зерен кварца, полевых шпатов, чешуек слюды и незначительного количества других минералов (лейкоксена, рутила, сфена, турмалина, апатита и эпидота). Цемент песчаников кремнистый, железистый, но чаще карбонатный или глинистый. Железистый цемент, имеет очаговое распространение и встречается в местах скопления железистых минералов (пирит, марказит, и др.), по которым развиваются оксиды и гидроксиды железа. Глинистый цемент в песчаниках встречается вблизи тонких прослоев и линз глин подчеркивая постепенную смену обстановки осадконакопления - накопление песков постепенно сменяется глинами. Это обусловлено прибрежной регрессивно-трансгрессивной цикличностью осадконакопления приливно-отливной равнины, характеризующейся наличием лагунных и дельтовых фаций так характерных для обстановок девонского времени. Карбонатный цемент в песчаниках арукюлаской свиты является преобладающим, что подчеркивается присутствием в породах многочисленных карбонатных стяжений причудливой формы, а также мергелистых участков в глинистых прослоях и наличия в разрезе известковистых песчаников. В песчаниках наблюдается либо горизонтальная, либо косая слоистость. Горизонтальная слоистость обычно подчеркнута тонкими прослоями или линзами глин темно-коричневой, голубовато-серой или красно-бурой окраски, которые ограничивают косые серии песчаниковых пород. Эти прослои глин, являясь локальными водоупорами, делают эту толщу песчаников водоносной по всей её мощности. Водоносность пород характеризуется наличием многочисленных родников развитых на разных стратиграфических уровнях этой толщи и имеющих общий для всех родников местный базис эрозии — уровень р. Грязны. Повышенная водоносность (водообильность) этой толщи, связанная с вышеотмеченными особенностями геологического строения и явилась причиной развития здесь карстовых и суффозионных процессов.
Грунтовые воды, циркулирующие в среднедевонских песчаниках, разрушают слабосцементированные песчаники с глинистым цементом, либо линзовидные тела несцементированных песков — механически вымывая глинистый цемент из породы. Зерна минералов, теряя связь, друг с другом выносятся водным потоком, образуя эрозионную полость. В этом случае формирующаяся эрозионная форма рельефа имеет суффозионное происхождение. Если на пути водного потока встречаются кварцевые песчаники с карбонатным цементом, то карбонатный цемент растворяется, сплошность породы нарушается, и зерна кварца и других, устойчивых к растворению минералов также удаляются механическим путем. В этом случае эрозионный процесс карстово-суффозионный. Сначала процесс растворения карбонатного цемента - карстовый, а затем механический вынос кварцевых зерен - суффозия.
Участки наиболее плотных пород с кремнистым или железистым цементом могут разрушаться только вращающимися струями водного потока, несущего абразивный материал (кварцевые зерна, галька) и оказывающего кавитационное воздействие на твердое каменистое ложе. В этом случае, это кавитационно — эворзионный процесс. Пока следов кавитационно — эворзионных процессов в "Святой" пещере не выявлено, но они могут быть встречены, если исключить дальнейшее рукотворное вмешательство, безвозвратно изменяющее первоначальный природный облик "Святой" пещеры.
Таким образом, "Святая" пещера в п.Рождественно, с учетом уровня современных исследований - карстово- суффозионного происхождения с элементами нежелательного, мешающего научным исследованиям рукотворного вмешательства. Последнее значительно усложняет понимание соотношение объемов рукотворных пустот и пустот, обязанных своим происхождением сложным природным эрозионным процессам. С учетом генетической уникальности объекта и того, что "Святая" самая крупная природная пещера в Ленинградской области, она, безусловно, заслуживает охранного статуса. Генезис "Святой" пещеры в п.Рождественно одновременно и карстовый и суффозионный, поэтому происхождение её карстово — суффозионное.
Подземные русла рек Рагуша и Панеретка образовались также благодаря смешанным эрозионным процессам карстовому и кавитационно — эворзионному. В каменноугольных известняках устья р. Панеретка и р.Мсты встречаются кавитационно-эворзионные чаши и многочисленные эворзионные стаканы. Возможно, что подземные русла рек обязаны своим происхождением не только обычному закарстованию каменноугольных известняков, но и голоценовым катастрофическим паводкам, связанным с таянием последнего оледенения, и другими гидросферными катастрофами, происходившими в периоды потепления в голоцене.
С момента появления искусственных рукотворных пещер (старинных горных выработок) в Ленинградской области (Саблино, Старая Ладога, Реброво, Борщево и др.), в них продолжали происходить природные процессы — карстовые и суффозионные, связанные с циркуляцией в палеозойских породах грунтовых вод, а также присутствующих там водных объектов (ручьев, озер). Происходило и происходит растворение карбонатного цемента песчаниковых пород и механическое разрушение глинистого и других цементов в песчаниках кембрия, ордовика и девона, что приводит к механическому выносу дезинтегрированных зерен устойчивых к растворению минералов. Когда водные потоки встречают на своем пути твердые горные породы, они вынуждены высверливать в них эворзионные полости за счет вращения водных струй с использованием природного абразивного материала и кавитационного воздействия на твердое каменистое ложе. Необходимо тщательно изучать геологические процессы не только природных, но и рукотворных объектов, тем более что последние, порой изменены природой до неузнаваемости.
Из сб.: "Геология в школе и вузе: Науки о Земле и цивилизация: Материалы X Международной конференции" / Под общ. ред. Е. М. Нестерова, В. А. Снытко. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2017. – 428 с., 8 с. ил.