Территория Пинежья является областью распространения как унаследованного древнего, так и молодого карста. В природной среде проявления карста весьма разнообразны по морфологическому строению, размерам, составу вмещающих осадков, состоянию активности. Плотность карстопроявлений на дневной поверхности может изменяться на один-два порядка. Основные видимые различия в закарстовании конкретных районов обусловлены не только особенностями последнего этапа развития рельефа, но и предшествующей геологической историей.

Для развития широкого поверхностного и масштабного подземного закарстования благоприятны следующие условия:

• близкое к дневной поверхности залегание карстолитов;
• незначительные мощности рыхлого покрова (до 10 м);
• проницаемость рыхлого покрова;
• открытость кровли карстолитов;
• расчленённость эрозионно-денудационными врезами;
• устойчивые восходящие либо слабоинверсионные нисходящие новейшие тектонические движения;
• наличие циркуляции карстовых вод;
• концентрированный подземный сток.

По климатическим условиям ограничения для развития карста существуют только в гляциальной и перигляциальной обстановках. В то же время установлено, что интенсивность карстовой денудации, а значит и её морфологический эффект за продолжительный период времени, напрямую зависит от количества осадков. Например, при увеличении осадков в 1,5 раза интенсивность денудации возрастает в 1,5-1,8 раза (Pulina, 1971). Помимо величины атмосферного питания на развитие закарстования большое влияние оказывает их сезонное распределение, которое в конкретных ландшафтных условиях определяет величину поверхностного стока, подземного питания и особенности формирования агрессивности карстовых вод (Крубер, 1915; Щукин, 1926; Гвоздецкий 1972).

Закарстование рассматриваемой территории подготовлено длительной общей денудацией и происходило в течение всего периода формирования современного рельефа. Период общей денудации продолжался с мезозоя до середины неогена.

В истории развития карста Пинежья можно выделить четыре этапа.

Первый этап начался во второй половине неогена, когда территория представляла собой пенепленизированную равнину с абсолютными высотами до 100 м (Спиридонов, 1978). Затем, в позднем плиоцене, произошли поднятия территории с одновременной регрессией Полярного бассейна и осушением рельефа. Эти события способствовали формированию протяжённой сети ложбин и долинных врезов глубиной более 100 м (Зархидзе и др., 1984). Для Пинежья данный этап континентального развития, вероятно, был особенно благоприятен для общего масштабного закарстования территории. По времени первый этап охватывает около 1,5 млн. лет и заканчивается в середине раннего плейстоцена.

Второй этап карстогенеза происходил в среднеплейстоценовую эпоху в условиях чередования похолоданий и потеплений. Начался этап с раннеплейстоценового опускания территории и заполнения долинных врезов озёрно-аллювиальными осадками (Ласточкин, Сафонов, 1984). В связи с воздействием трёх материковых оледенений, общим сглаженным характером рельефа, карстовые процессы протекали в целом в неблагоприятных условиях. Тем не менее, при деградации ледников, действии изостатических поднятий могли интенсивно формироваться отдельные группы крупных поверхностных форм и подземные карстовые пустоты. Продолжительность второго этапа около 300 тыс. лет, при этом 170 тыс. лет были безледниковыми и рельеф развивался в режиме нарастающего эрозионно-денудационного расчленения.

Третий этап карстогенеза состоялся в позднем плейстоцене и продолжался 110 тыс. лет. Он включает в себя микулинскую трансгрессию – 30 тыс. лет, холодный ранний и средний валдай – 69 тыс. лет, поздневалдайское материковое оледенение – 11 тыс. лет. Начало этапа совпадает с климатическим оптимумом и проникновением бореального морского бассейна (Девятова, 1982). Орографический облик рельефа был подобен современному рельефу. Речная сеть в плане соответствовала современным долинам крупных и средних рек. Микулинское море было мелководным и покрывало Нижнепинежскую и Верхнекулойскую низины. В юго-восточной части Беломорско-Кулойского плато на левобережьи Пинеги существовала островная суша. В её пределы море заходило узкими заливами по речным долинам (Малков и др., 1983).

На суше происходило относительно интенсивное развитие эрозионных врезов, а также поверхностного и подземного карста. Наиболее благоприятной для закарстования была возвышенная часть Беломорско-Кулойского плато. Здесь, кроме типичных воронок и котловин, формировалась сеть крупных котловин и депрессий, сохранившаяся в современном рельефе.

В микулинское время шла проработка ярусных пещер, расположенных на высоком гипсометрическом уровне.

После регрессии микулинского моря (в валдайское время) большая часть Пинежья представляла собой сушу (Девятова, 1982). Климатические условия ухудшились, поэтому темпы эрозионных и карстовых процессов несколько замедлились. Однако за счёт длительного периода карстообразования и малоамплитудного поднятия западной части территории общая закарстованность Пинежья должна быть более широкой, чем в современном рельефе.

В раннем и среднем валдае была образована и частично закарстована сеть долинных форм, формировался обширный воронковый и котловинный рельеф. В глубине массивов развивались спелеоводоносные системы.

В эпоху поздневалдайского оледенения поверхностное карстообразование прекратилось до начала таяния ледника и распада его на отдельные языки и шапки мёртвого льда. Частичное освобождение от материкового льда произошло 13 тыс. лет назад, полное – 9,8 тыс. лет назад (Малков, 1983). При таянии остатков ледникового покрова, долинном стоке талых вод, образовании и сработки подпрудных бассейнов существовали и реализовывались условия для интенсивного площадного поверхностного и подземного закарстования. Во всех карстовых районах Пинежья поверхностный карст имеет чёткие следы унаследованного развития с позднеледникового времени. Параллельно с новообразованием шло расширение, углубление и переработка существующих доледниковых проявлений. В это время часть старых котловин и депрессий была приоткрыта, выполнена отложениями, но при этом сохранила расчленённое закарстованое днище. Другая часть этих форм оказалась полностью раскрыта и включена в состав долинного рельефа. Многие небольшие и мелкие проявления карста были саккумулированы и перешли в погребённое либо полупогребённое состояние.

На этом фоне выделяются три морфогенетические особенности карста Пинежья. Первая особенность связана с внешней динамикой оледенения, наличием Северодвинско-Пинежского и Кулойского ледниковых языков, максимумы которых были смещены во времени на 10 тыс. лет. Поэтому в среднем течении р. Сотки существовала нунатаковая островная возвышенность, не перекрывавшаяся материковым льдом. В её пределах ослабленные карстовые и эрозионно-денудационные процессы не прекращались и в прогрессивную фазу оледенения (Малков и др., 1983, Структура и динамика природных компонентов..., 2000).

Вторая особенность карстогенеза была обусловлена внутренней динамикой ледника. В частности, в его периферической зоне с экзарационным рельефом установлены субгляциальные рытвины и долины, врезанные в кровлю карстолитов. Долины и прилегающая полоса рельефа имеют чёткие признаки закарстования до распада ледникового покрова (Структура и динамика природных…, 2000).

Третья особенность карстогенеза проявилась в наличии экзарационных участков рельефа, сложенных гипсовыми породами и прикрытых сверху шапками мёртвого льда. При их таянии и закарстовании трещиноватого основания произошло образование уникальных полей шелопняков.

Благодаря обильному подледниковому и талому стоку послевалдайское оледенение оказало мощное воздействие на подземное карстообразование. Этот сток, протекая по существующей и новообразованной сети карстово-денудационных долин, обеспечил концентрированное питание и интенсивный рост существующих пещер. (Малков и др., 1983, Структура и динамика природных…, 2000).

Некоторые пещеры под действием ледниковой нагрузки и прибортовой подрезки были раскрыты и в различной степени разрушены. Другие пещеры после стаивания льда прекратили свой рост. Ряд крупных пещер развивался с максимальной проработкой и слиянием нескольких гипсометрических ярусов. Формирование большинства пещер шло в напорных условиях (наведённая фреатика). Это было обусловлено как общим подледниковым положением полостей, так и реакцией земной коры на распространение материкового оледенения.

Действие ледниковой нагрузки вызвало неравномерное опускание массивов, раскрытие тектонических трещин из карбонатного комплекса в сульфатную толщу и раскрытие трещин внутри сульфатной толщи. Под действием изостатической нагрузки произошёл подъём карстовых вод из карбонатов в сульфатную толщу, а также смещение вверх уровней проработки в пределах пещерных блоков.

Таким образом, существовали пещеры, в которых скульптурный рельеф создавался на основе тектонических трещин одновременно с их раскрытием. Элементы модели восходящего спелеогенеза впервые были обоснованы и подробно рассмотрены на примере подольских пещерных лабиринтов (Климчук, 1990). Ускоренное развитие поздневалдайских пещер продолжалось до поясной деградации оледенения и изостатического поднятия территории, вызвавших перестройку водного питания и нарастающее осушение полостей.

Таким образом, третий этап является наиболее важным для раскрытия закономерностей развития поверхностного и подземного карста Пинежья.

Четвёртый этап карстогенеза – голоценовый. В его рамках произошли следующие события: деградация зоны многолетней мерзлоты, становление речного стока, врез эрозионной сети, сработка послеледниковых водораздельных озёр и их практически полное заболачивание, развитие лесов, ритмическое чередование потеплений и похолоданий. Современные ландшафтные и климатические условия установились две тысячи лет назад.

На Пинежье в начале голоцена (10,3 тыс. лет назад) были разные природные условия. Западная часть территории полностью освободилась от материкового льда. Здесь ещё сохранилась зона островной мерзлоты и обширные озёрные водоёмы в междуречных пространствах. В восточной части происходило таяние остаточных сегментов Кулойского ледникового покрова (Малков и др., 1983). В гипсометрическом отношении территория занимала более низкое положение, чем современное. В долинах рек Пинеги и Кулоя существовал остаточный озёрно-ледниковый бассейн, который севернее, видимо, переходил в опреснённый залив раннеголоценового моря (Станковский и др., 1980). Вскоре бассейн деградировал, а морской залив расширился к югу и занял примерно ту же площадь, что и ушедший бассейн. Продолжительность существования раннего бассейна и позднего водоёма около 1,0-1,3 тыс. лет. В это время, за счет ингрессии моря шло расширение нижних отрезков долин рек Полты, Келды, Сотки, Сояны, Сии, Белой, а также карстово-денудационных долин на участках Кулогоры, Вонга, Голубино. Расположенные в прибрежной полосе пещеры прошли фазу развития в подпрудно-колебательном режиме.

Наиболее благоприятными для карстообразования были бореальный и атлантический периоды голоцена, когда происходило повышение температуры воздуха и увлажнение территории (Хотинский, 1977). В связи с поднятием территории, врезом рек до уровня современных пойм, понизился базис эрозии и одновременно активизировались карстово-эрозионные процессы во всех элементах поверхностного и подземного стока. Параллельно шло уменьшение водности озёр в котловинах и депрессиях, а затем – их заболачивание.

Примечательным был процесс отложения пресноводных карбонатных илов (гажи) в карстовых озёрах, примыкающих к полосе регионального Беломорско-Кулойского уступа. Абсолютный возраст гажи в оз. Родничном (междуречье Сотки и Келды) определен от 8,7±0,12 тыс. лет до 6,95±0,13 тыс. лет (Гатауллин, Кокаровцев, 1986).

В позднем голоцене (4500 лет назад) климатические условия ухудшились, произошло смещение ландшафтных зон к югу (Проблемы геологии и истории 1982). Далее происходили кратковременные потепления и похолодания при общей аридизации климата. Особенно заметные похолодания отмечались 2100-2000 и 700-600 лет назад. Существенное потепление имело место 1500 лет назад. Вследствие понижения режима увлажнения и стока, периодического усиления сезонно-мерзлотных процессов относительные темпы карстообразования также должны были замедлиться.

Таким образом, последний этап при общей благоприятности условий развития карста, характеризуется значительными колебаниями физико-географической обстановки: температурного режима, увлажнения, стока. В свою очередь эти факторы влияли на ход развития карстовых, карстово-эрозионных, карстово-обвальных криогенных и других связанных с карстом процессов. При этом проявились разные тенденции карстообразования. В поверхностном рельефе линейные и площадные макроформы перешли в стадию торможения и деградации. Часть мезоформ, унаследованных от позднеледниковья, активизировались в своём развитии. Другая часть мезоформ была саккумулирована и стала существовать в пассивном виде.

На рассматриваемом этапе появились линейные мезоформы и микроформы, а также большое число очаговых мезоформ. Благодаря своей молодости они характеризуются активным протеканием карстового процесса.

В подземном карсте проявилось общее снижение водоносности, концентрация действующих процессов в карстово-эрозионных звеньях водоносных систем, образование молодых вадозных полостей, деструкция верхних ярусов подземного рельефа.

На Беломорско-Кулойском плато отмечаются современные восходящие движения. Они обусловливают усиление карстово-эрозионных и эрозионных процессов на поверхности и в глубине массивов, раскрытие литогенетических и тектонических трещин, рост инфильтрационных и инфлюационных процессов. Благодаря потеплению последнего десятилетия, вытаиванию ледниковых пробок, жил, улучшению проницаемости и трещиноватости наблюдается активизация карстового и сопряжённых с ним экзогенных процессов (Структура и динамика природных…, 2000).

Рис. 1.7.1. Палеокарстовый воронковидный рельеф в кровле кулогорской свитына борту лога Тараканья Щелья.

Фото В.Н. Малкова

Помимо карстопроявлений, обусловленных изложенной выше историей развития, на Пинежье выявлены палеокарстовые и очень древние карстовые образования, не изученные в палеогеографическом отношении. Палеокарст нижнепермского возраста связан с континентальным периодом артинско-кунгурского времени. Его проявления приурочены к кровле сакмарской карбонатно-сульфатной толщи (Рис. 1.7.1). Другие палеокарстовые проявления (отложения) описаны в главе "Вторичные образования пещер".

Карстовые формы

Районирование карста