Районы развития гипсового карста совпадают с выходами на поверхность или участками неглубокого залегания под плащом рыхлых отложений гипсово-ангидритовой толщи. Полосой протяженностью около 600 км и шириной 10-40 км они пересекают с севера на юг почти всю Архангельскую область, начинаясь у берегов белого моря, проходя через Беломорско-Кулойское плато, целиком занимая его юго-восточную часть и прилегающую к нему песчаную древнеаллювиальную равнину, затем идут на юг вдоль долины р. Пинеги, пересекают низменную, перекрытую плащом четвертичных суглинков равнину и выходят к Двине в районе Звоза, а потом постепенно выклиниваются в Двинской ложбине по среднему течению правого притока Емцы – р. Мехреньги (рис. 1.1).

Физико-географическими условиями, общими для всей карстовой области, являются следующие.

1. Карстующимися породами является верхняя толща гипсов и ангидритов верхнекулойской свиты нижней Перми суммарной мощностью от 105 до 320 м, состоящая из чистых, почти лишенных примесей гипсов и ангидритов с подчиненными прослоями доломитов (мощностью от 0,3 до 3 м) и тонкими прослойками (0,2-1,0 м) красноцветных мергелей (Едемский, 1930а, 1931; Богачев, 1934, Зеккель, 1934). Залегание пород почти горизонтальное с незначительным падением (несколько минут) на восток – северо-восток. Местами встречаются широкие пологие складки, крупнейшей из которых является флексура, ограничивающая с востока Беломорско-Кулойское плато, с расстоянием между крыльями порядка 150 м. Гипсово-ангидритовая толща разбита трещинами планетарной трещиноватости (Шульц, 1962) и тектоническими трещинами в направлении 340 и 87°. Этому направлению следуют ходы большинства пещер и гидрографическая сеть исследуемой территории.

Карстующиеся породы подняты над уровнем эрозии от 7 до 25 м в пределах равнин и до 50-90 м на территории Беломорско-Кулойского плато. Монолитность карстующихся пород и их достаточная приподнятость над уровнем эрозии создают предпосылки для образования значительных по размерам пещер.

2. Гипсово-ангидритовая пачка подстилается серыми и желтовато-серыми огипсованными доломитами нижней толщи верхнекулойской свиты, выходящими на поверхность по западной границе районов развития гипсового карста. Перекрывающими гипсы породами являются красноцветные и пестроцветные алевролиты и песчаники фихтовской свиты уфимского яруса верхней перми. На большей части карстовых районов красноцветные алевролиты снесены дедудацией. Они выходят на поверхность по восточной границе полосы развития гипсового карста, а в пределах этой полосы занимают наиболее возвышенные части Беломорско-Кулойского плато по правому и левому берегу среднего течения р. Сотки. Здесь мощность слоя алевролитов, перекрывающих гипсы, составляет 50-70 м. Вся территория карстовых районов в голоцене была перекрыта сравнительно маломощным (3-10 м) плащом ледниковых, морских и водно-ледниковых отложений. В долине рек Кулоя и Пинеги отлагались преимущественно песчаные древнеаллювиальные, морские и флювиогляциальные пески. В пределах низменной равнины и Беломорско-Кулойского плато четвертичные отложения представлены в основном моренными и возможно морскими суглинками и супесями, а также супесчаным аллювием и делювием пермских алевролитов.

3. Районы гипсового карста Архангельской области расположены в таежной зоне Русской равнины с умерено-континентальным климатом. Зима продолжительная, сравнительно среднеморозная (средняя температура января – 9-13°), лето прохладное и влажное (средняя температура за июль 13-20°). Продолжительность безморозного периода 70-95 дней. Осадки (400-500 мм) резко преобладают над суммарным испарением (100-200 мм), что вызывает избыточную увлажненность территории. В карстовых районах с густо расположенными воронками подавляющая часть стока идет через подземные полости, вызывая их интенсивное развитие. Гипсово-ангидритовая толща подвергается также с поверхности коррозии подземными и поверхностными водами.

Территории развития гипсового карста совершенно лишены приуроченных к ним поверхностных водотоков. Реки и ручьи, начинающиеся на незакарстованных водоразделах, транзитом проходят через районы, сложенные гипсами, разрабатывая ящикообразные долины растворения с отвесными скалистыми берегами. У подножья обрывов в реки впадают многочисленные карстовые источники и подземные водотоки пещер. Воды карстовых районов отличаются исключительно высокой минерализацией, достигающей 2000 мг/л.

4. Растительность карстовых районов резко отличается от окружающих таежных территорий, покрытых серыми еловыми лесами кустарничково-сфагновых и кустарничково-зеленомошных типов, чередующихся с обширными верховыми болотами.

Местообитания на карсте отличаются дренированностью и повышенным содержанием элементов минерального питания в распространенных здесь подзолистых и дерново-карбонатных оподзоленных почвах. Для растительности карстовых районов характерны повышенная продуктивность лесов (до 250-300 м³ в сравнении со 100-150 м³ на незакарстованных территориях), участие в их составе сибирской лиственницы, находящейся здесь на границе своего распространения, а также большое число реликтовых сибирских и аркто-альпийских видов растений (более 40 видов). Более 90% территории покрыто елово-лиственничными (на суглинках) и сосново-лиственничными (на песках) зеленомошными и разнотравными лесами. На задернованном карсте распространены лиственничники разнотравные. После рубок и пожаров хвойные леса сменяются разнотравными березняками. Заболоченность карстовых районов ничтожна – менее 10%. Преобладают эвтрофные, реже – мезотрофные болота на дне карстовых воронок и логов. По поймам рек и дну логов и ложбин распространены разнотравные луга.

При выделении карстовых районов мы следовали принципам ландшафтного районирования, опираясь на ведущие компоненты ландшафта – климат, рельеф, геологическое строение (Солнцев, 1948; Исаченко, 1962, 1965) (табл. 3).

Территория распространения гипсового карста в пределах Архангельской области по принципам карстового районирования, выдвинутым Г.А. Максимовичем (1958, 1962), выделяется как Пинего-Северодвинская карстовая область, что соответствует подокругу Двинско-Мезенского округа провинции западного и северо-западного крыла московской синеклизы Московско-Двинской карстовой области (Гвоздецкий, Чикишев, 1966).

Результаты спелеологических и ландшафтных исследований, проведенных в 1966-1973 гг., позволяют уточнить схему карстового районирования Беломорско-Кулойского плато, предложенную А.Г. Чикишевым (1966).

Полоса развития карста, протянувшаяся на 600 км с севера на юг, неоднородна по климатическим условиям. По водоразделу нижнего течения рек Пинеги и Сев. Двины проходит климатическая граница средней и северной тайги, являющаяся рубежом между Звозским среднетаежным карстовым ландшафтом и расположенными севернее северотаежными районами. По показателям рельефа можно провести геоморфологическую границу, проходящую по уступу Беломорско-Кулойского плато и отделяющую Соткинский карстовый ландшафт от карстовых ландшафтов низменных равнин. Соткинский ландшафт отличается от равнинных ландшафтов более мощным (до 70-80 м) уровнем горизонтальной циркуляции, более интенсивным развитием карстовых процессов. Как видно из табл. 3, закарстованность плато намного выше, чем равнинных карстовых районов. Сильнее развит и подземный карст. В пределах равнинных северо-таежных карстовых территорий следует выделить Верхнекулойский ландшафт по древней долине р. Кулой и району Пинежской излучины, где на перекрывающих гипсы песках развиваются в основном воронки просасывания, и Сия-Гбачинский ландшафт, где гипсы перекрыты суглинками, на которых развиваются преимущественно формы суффозионно-просадочного карста.

Вследствие того, что в Верхнекулойском ландшафте на большей его части гипсы находятся ниже уровни грунтовых вод, на его территории наблюдается наименьшая закарстованность и сравнительно небольшая плотность пещер. В пределах Сия-Гбачинского ландшафта гипсы повсеместно подняты над уровнем эрозии. Поэтому, несмотря на сравнительно небольшую закарстованность этой территории, плотность и густота пещер находятся на достаточно высоком уровне.

Таким образом, карстовый район соответствует ландшафту – основной единице физико-географического районирования. В этом случае карстовый район выделяется не только по показателям развития карста, но и по всему комплексу природных факторов, влияющих на карстовые процессы (Сабуров, 1972). Однако при выделении единиц более высокого ранга ландшафтное и карстовое районирование расходятся. В пределах ландшафтов участки, на территории которых обнаружены пещеры, выделяются как пещерные районы.

В Пинего-Северодвинской карстовой области лучше всего изучены Соткинский и Верхнекулойский ландшафты, в меньшей степени – Сия-Гбачинский. Звозский ландшафт пройден лишь немногочисленными рекогносцировочными маршрутами.

Соткинский ландшафт занимает юго-восточную часть Беломорско-Кулойского плато. Здесь полоса гипсов имеет наибольшую ширину – до 40 км. С востока и севера к Соткинскому ландшафту примыкает заболоченная моренная равнина. Южная и восточная граница – крутой уступ плато. Абсолютные высоты – 100-190 м. Глубина вреза гидрографической сети – 70-150 м.

В пределах ландшафта можно проследить интересную закономерность в строении рельефа, отражающую гидрогеологические особенности процессов образования подземного и поверхностного карста (рис. 3.1). С запада с перекрытой плащом суглинков водораздельной равнины на закарстованную территорию по слабо врезанным ложбинам поступают воды, стекающие из верховых болот. Они замыкаются в карстовых озерах, окаймляющих карстовый ландшафт по границе с моренной равниной. На покрытых воронками территориях встречаются участки и полосы, занятые карстовыми котловинами. Как правило, они примыкают к верховьям карстовых логов. Вероятно, участки развития котловин соответствуют подземным водосборным воронкам, где концентрируется подземный сток как с закарстованных территорий, так и с примыкающих к ним незакарстованных пространств. На этих участках растворение гипсов идет ускоренно, в связи с чем формы поверхностного карста находятся в более развитой стадии (воронки слились в вытянутые по направлению стока котловины). Карстовые лога образовались при обрушении сводов подземных водотоков – коллекторов карстового стока. В настоящее время подземные потоки текут под бортами логов, изредка пересекая их дно. Пещерные водотоки логов выходят на поверхность по уступу плато, образуя речки Насониху (лог Железные Ворота), Карьялу (Карьяловский лог) и другие.

Рис. 3.1. Схема развития поверхностного карста юго-восточной части Беломорско-Кулойского плато. 1 - озера; 2 - уступ, сложенный гипсами; 3 - уступ, сложенный алевролитами; 4 - песчаная закарстованная равнина; 5 - моренная заболоченная равнина; 6 - слабо или средне развитый карст (конические суффозионно-просадочные воронки); 7 - сильно развитый карст (задернованный карст, густо расположенные мелкие суффозионно-просадочные воронки); 8 - карстовые котловины; 9 - возвышенность, сложенная алевролитами; 10 - карстовые лога.

Воды поверхностного стока поступают на закарстованную территорию также с участков перекрывающих гипсы красноцветных алевритов, слагающих глубоко расчлененные возвышенности. Сток отсюда идет по глубоко врезанным логам. Крупные ручьи (Падров, Котбой, Еловый и др.) прорезают в гипсовом массиве скалистые долины растворения. Мелкие ручьи замыкаются в воронках, реже – в провалах (Балуновский провал). Их путь под землей прослеживается по цепочкам провальных воронок, ниже по течению сливающихся в сухие лога. Такого рода небольшие по протяженности карстовые лога пересекают склоны плато и долину р. Сотки и примыкают со стороны возвышенности к крупным карстовым логам – Карьяле, Железным воротам и Мосееву, обрамляющим перекрытую алевролитами возвышенную часть плато с севера, юга и юго-запада по линиям перехода поверхностного стока в подземный.

Вся поверхность ландшафта покрыта карстовыми воронками. Их размеры и форма изменяются по мере уменьшения слоя рыхлых отложений, перекрывающих гипсы, по направлению от местных водоразделов к долинам рек и карстовым логам. Редко расположенные крупные воронки сменяются полями примыкающих друг к другу воронок средней величины, а затем, вблизи от бортов логов и долин – задернованным карстом (Сабуров, 1972), называемым местными жителями "шелопняком".

В пределах ландшафта обнаружена 71 пещера (табл. 3). Все они являются руслами действующих водотоков (подземных ручьев, впадающих в реки Сотку и Пинегу или же выходящих в борта карстовых логов), а также участками подземных рек, текущих под бортами крупных логов.

В Соткинском ландшафте расположено два пещерных района – Соткинский, включающий пещеры по долине р. Сотки и логу Железные ворота, и Голубинский, в который входят пещеры по южному склону плато у берегов р. Пинеги.

Верхнекулойский ландшафт представляет собой закарстованную древнеаллювиальную равнину, сложенную песками, подстилаемыми гипсами. С запада он ограничен уступом Беломорско-Кулойского плато, с востока и юга к нему примыкает заболоченная моренная равнина.

В пределах древнеаллювиальной равнины насчитывается 4 террасы. Самая верхняя – IV терраса – прилегает к склонам Беломорско-Кулойского плато. В ее пределах расположены цепочки крупных карстовых озер, питаемых подземными карстовыми водами, выклинивающимися у подножья уступа.

Расположенная ниже III терраса, сложенная песками, подстилаемыми гипсами, покрыта густой россыпью конических воронок просасывания. II терраса и пойма рек Кулоя и Пинеги не закарстованы, так как в их пределах гипсы расположены ниже уровня грунтовых вод. Пещеры обнаружены там, где современные долины врезаны в III террасу – по правому берегу Кулоя и по левому берегу Пинеги в окрестностях дер. Вонги. Здесь расположен Кулогорский пещерный район. Он включает 15 пещер в невысоких обнажениях гипсов, слагающих основание III террасы.

Сия-Гбачинский ландшафт карстовой равнины, перекрытый четвертичными суглинками, совпадает с полосой распространения гипсов, идущей вдоль нижнего течения р. Пинеги от дер. Березник до дер. Кузомень. Формы поверхностного карста здесь не занимают всей территории, а тянутся неширокими полосами вдоль врезанных в гипсово-ангидритовый массив долин рек Сии, Гбача, Чуги, Белой. Сильно закарстованы полосы вдоль гипсовых обрывов, выходящих на берег Пинеги между дер. Березник и устьем Белой, и по левому берегу Пинеги от Устья Гбача до Вонячьих озер.

Такая картина характерна для северной части ландшафта. На юге, в верховьях р. Портюги, возвышаются плосковершинные гипсовые останцы с сильно развитыми формами поверхностного выщелачивания. Леса здесь вырублены и выгорели в 20-30-х гг. этого столетия. За немногие десятилетия, прошедшие с той поры, на больших площадях слой мелкозема был сметы в карстовые полости и теперь поверхность многих останцов занимает скальная плита серых выветривших гипсов, разбитых глубокими трещинами. В пределах Сия-Гбачинского ландшафта выделено 2 пещерных района – Березниковский по правому берегу Пинеги и Сия-Гбачинский – по левому берегу.

Исследование пещер Сия-Гбачинского ландшафта еще только начинается. Наиболее исследован Березниковский пещерный район, включающий береговые обрывы Пинеги у дер. Березник и по р. Белой. Этот участок отличается далеко зашедшей эрозией гипсового массива, разделенного на отдельные останцы, сильной его трещиноватостью, благодаря чему здесь развиваются в основном пещеры лабиринтного типа.

В прибрежном обнажении вдоль Пинеги у дер. Березник встречены пещеры, сформированные под влиянием размыва паводковыми водами – узкие вертикальные щели, уходящие в глубь гипсового массива.

Пещеры Сия-Гбачинского пещерного района, обнаруженные в береговых обрывах притоков Пинеги, относятся к типичному для карстовой области туннельно-обвальному типу.

Звозский ландшафт исследован лишь в пределах неширокой полосы вдоль обнажений гипса по Северной Двине в районе дер. Звоз. Здесь отмечено интенсивное развитие форм поверхностного карста – задернованный карст, провальные воронки, карстовые лога, карстовые цирки, провалы. Пещеры в обнажениях гипса вдоль Северной Двины объединены в Звозский пещерный район.

Импульсные лампы

Соткинский район