Повідомлення про помилку

Warning: ini_set() [function.ini-set]: A session is active. You cannot change the session module's ini settings at this time in drupal_environment_initialize() (line 692 of /home/visnyk-nanu/www/includes/bootstrap.inc).

Вісник НАН України. 2017. № 11. С. 9-28
https://doi.org/10.15407/visn2017.11.009

КЛИМЧУК Олександр Борисович — 
доктор геологічних наук, провідний науковий співробітник відділу гідрогеологічних проблем Інституту геологічних наук НАН України
ORCID: 0000-0001-5230-8814

РОЗВИТОК ТЕОРІЇ ГІПОГЕННОГО КАРСТОГЕНЕЗУ: НАУКОВІ ТА ПРАКТИЧНІ ЗАСТОСУВАННЯ
За матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 27 вересня 2017 року

Теорія гіпогенного (глибинного) карстогенезу розкриває закономірності розвитку та поширення карсту, який пов'язаний з висхідним розвантаженням напірних підземних вод і ендогенних флюїдів. Гіпогенний карст кардинально відрізняється від «традиційного» (епігенного) карсту, який розвивається під дією інфільтрації метеорних вод у приповерхневих умовах, за структурою, морфологією і функціонуванням каналово-порожнинних систем та закономірностями поширення останніх. Відмінними є еволюційні траєкторії цих генетичних типів карсту, їх ролі в геологічних процесах і аспекти практичного значення. Розроблення теорії гіпогенного карстогенезу зумовило зміну загальної парадигми досліджень карсту, реінтерпретацію природи цього феномену в багатьох регіонах світу та заклало нову основу для вирішення пов’язаних з карстом прикладних проблем.
Ключові слова: карст, гіпогенний карст, гідрогеологія карсту, геоморфологія карсту, карстові небезпеки, карстові резервуари вуглеводнів, карстові родовища.

Карст є процесом розвитку макропорожнинності та структур високої флюїдопроникності гірських порід (так званої каналової проникності) під дією підземного водообміну і розчинення, який призводить до різкого зростання неоднорідності властивостей гірськопорідного простору, зміни структури та динаміки водообміну, аномальної концентрації підземного стоку і розвитку деформацій порід. В умовах приповерхневого чи експонованого залягання розчинних порід, карстоутворення зумовлює формування особливого рельєфу та гідрологічних явищ. Природне середовище карстових регіонів відзначається високою специфічною уразливістю до антропогенного впливу та ускладненнями у гідротехнічній, будівельній, гірничодобувній діяльності та охороні підземних вод. Неналежне врахування специфіки карстових територій у природокористуванні призводить до деградації ресурсів, техногенних аварій і катастроф, великих матеріальних збитків, численні приклади чого відомі у багатьох країнах світу, зокрема й в Україні.

Традиційна модель карсту (епігенна, гіпергенна). Традиційні уявлення про карст і загальна модель карстоутворення, сформовані протягом ХХ ст., відповідають умовам експонованого чи приповерхневого залягання розчинних порід, у яких переважає безнапірна низхідна циркуляція підземних вод, а карстові системи виражені у рельєфі та розвиваються в безпосередньому генетичному і функціональному зв’язку з поверхневим живленням (рис. 1). Відповідно, карстові порожнини розглядалися як системи дренування карстового ландшафту, субординовані умовам живлення підземних вод з поверхні. Розкритість розчинних порід сприймалася як необхідна умова для карстоутворення, а вираженість карстопроявів у рельефі — як основна ознака карсту. Породами, в яких можливий розвиток карсту, вважалися породи відносно легкорозчинні в нормальних (приповерхневих) умовах (вапняки, гіпси, солі). Карстопрояви, що виявлялися бурінням чи гірничими виробками на великих глибинах, a priori розглядалися як палеокарст, сформований у попередні епохи експонування і похований молодшими породами.

Така модель карсту була всебічно обґрунтована емпіричними дослідженнями та методами фізичного і чисельного моделювання [1–3]. Механізм формування каналово-порожнинних систем (спелеогенезу) в таких умовах включає сильний позитивний зворотний зв’язок між витратою води у первинних шляхах фільтрації (тріщинах та порах) і їх розширенням внаслідок розчинення. Розвиток каналів супроводжується їх конкуренцією за поверхневе живлення, що зумовлює зростання його концентрованості і тісний генетичний зв’язок між спелеогенезом і поверхневим карстовим морфогенезом (рис. 2). Висока конкурентність в еволюції каналів зумовлює формування деревоподібних і лінійних каналово-порожнинних структур і вкрай високої неоднорідності та анізотропії проникності. Функціональна організація каналово-порожнинних систем забезпечує високу концентрацію підземного стоку та його ефективну латеральну міграцію з великими швидкостями до осередків розвантаження на контурах масивів. Режим джерел відзначається великими варіаціями витрат.

З розвитком спелеологічних досліджень, гірничопромислових робіт на значних глибинах і, особливо, робіт з розвідування та видобування вуглеводневих ресурсів у другій половині ХХ ст. різко зростала кількість емпіричних даних про структуру та поширення карстових систем, що не вкладалися у традиційну модель карсту. Її застосування до практичних проблем гідрогеології, інженерної геології, рудної та нафтогазової геології часто виявлялося малоефективним або приводило до хибних рішень. Традиційна модель карстоутворення наразі називається епігенною (гіпергенною) і розглядається як відповідна одному з генетичних типів карсту, але не як загальна модель.

Повний текст