Русский Север богат не только лесными и минеральными ресурсами, но и уникальными природными ландшафтами, сохранности которых придается важное значение. Особый интерес имеют ландшафты, сформированные на карстующихся породах: известняках, доломитах, гипсах, ангидритах в области развития материковых оледенений. Такие ландшафты содержат реликтовые, полуреликтовые, современные карстовые и ледниково-карстовые Формы рельефа, карстовые и карстово-ледниковые озера, элювиально-карстовые, карстовые, элювиально-карстово-ледниковые отложения, исчезающие реки, мощные субаэральные и субаквальные источники, а также подземные карстовые формы: провалы, пещерные полости, колодцы, пещеры. В карстовых районах произрастают леса, отличающиеся повышенным биоразнообразием, особо ценные в генотипическом отношении. Этому способствуют улучшенные условия дренирования, повышенная карбонатность почвенного покрова, благоприятный газовый и бактериальный состав почв и другие факторы.

Поэтому ПТК карстовых районов присущи в целом редкие и уникальные объекты во всех компонентах ландшафта: рельефе, скальном субстрате, почвах, растительности, подземных и поверхностных водах. Ценность степень богатства ландшафта разных карстовых районов может определяться на основе универсальных методик или сравнительным методом. Наиболее разнообразны и богаты ландшафты районов сульфатного (гипсового) и карбонатно-сульфатного (доломито-гипсового) карста. В географическом плане они приурочены к северной, восточной, юго-восточной частям Беломорско-Кулойского плато, Верхнекулойской, Нижнепинежской, Угзеньго-Пукшеньгской равнинам. Ряд ландшафтов и карстовых памятников уже входит в охраняемые природные территории в пределах Пинежского района (Пинежский заповедник, заказник Железные Ворота).

Новым значительным территориальным комплексом, подлежащим охране, является участок междуречья Чуги-Позеры (рис. 1, 2). В административном отношении рассматриваемая площадь относится к Холмогорскому району Архангельской области.

Рис. 1. Чугский заказник

Изучение карста бассейна р. Чуги ведется с 1977 года. Полевые исследования проводились геологами ПГО "Архангельскгеология" и архангельскими спелеологами. Ряд пещер обнаружен и картирован при участии спелеологов Ленинграда.

Уникальность чугского карстового рельефа обусловлена большой площадью вскрытия гипсового цоколя под действием ледниковой экзарации, наличием крупных образований расчлененного доледникового рельефа, малой и незначительной мощностью четвертичного покрова, ингрессионной долинной сетью, развитием закарстованных пластовых выходов гипсов. Здесь широко представлены такие уникальные формы как шелопняковые поля, провальные цирки и лога, исчезающие озера, останцы, башни, пещеры.

В настоящий момент на территории планируемого заказника зарегистрировано 100 пещер, что составляет ≈ 20% от всех известных пещер Архангельской области. По плотности пещер чугский рельеф занимает первое место на Севере России. Изученность пещер соответствует предварительному этапу исследований. Значительная часть пещер не изучена. Ряд средних и крупных пещер имеет разведанные продолжения. Десять пещер превышают длину в 500 м, крупнейшие пещеры Лунные Горы (1233), Пограничная (1092), Апрельский узел (1069). Общая протяженность пещер превышает 15 км.

Геологическое строение

В районе Чугского заказника покров четвертичных отложений в заметной степени изменчив по составу и мощности, так как поверхность коренных пород весьма неровная из-за активных карстовых процессов. Обычно, мощность четвертичного покрова от 2 до 10 метров, а в районах развития шелопняков - менее 1 метра. Отложения представлены ледниковыми валунными суглинками и водно-ледниковыми песчаными образованиями. В долинах рек Чуги и Позеры развиты аллювиальные супеси, пески и глины. Нередко встречаются древние карстовые воронки и котловины, где мощность четвертичных отложений достигает 30 метров.

Рис. 2. Карта геологических формаций района Чуги (Карст и пещеры Пинежья)

Под покровом четвертичных отложений на всей территории заказника развиты гипсы и ангидриты соткинской свиты сакмарского яруса верхней перми. В верхней части разреза преобладают белые гипсы, а в нижней - голубые ангидриты. По всей толще встречаются маломощные прослои (0,1 -0,5 м) алевролитов и доломитов, по которым отмечаются внутрипластовые зоны дробления. В районе заказника полная мощность гипсо-ангидритовой толщи около 70-90 метров. В юго-западной части заказника разведано месторождение гипсов.

Под гипсово-ангидритовой толщей залегают карбонатные отложения сакмарского яруса верхней перми, которые обнажаются в устье р. Чуги. Перекрывающие гипсовую толщу красноцветные алевролиты и песчаники вихтовской свиты уфимского яруса верхней перми отмечаются в виде небольших фрагментов в южной части территории.

Поверхностный карст

Рельеф территории бассейна р. Чуги образован под воздействием последнего оледенения. Дневную поверхность слагают морфоскульптуры экзарационного и аккумулятивного типа, содержащие комплексы форм карстового и смешанного происхождения (рис. 3). Долинная сеть сформирована на доледниковом и ледниковом этапах развития рельефа, своеобразием долин рек Позеры, Чуги является отсутствие надпойменных террас; чередование заливообразных каньонообразных участков. Глубина врезов речных долин от 15м до 30м.

Рис. 3. Схема распространения поверхностного карста Чугского заказника

Карстовые явления представлены в поверхностном и подземном ярусах рельефа.

Поверхностный карст включает в себя поверхностный и переходный комплексы форм трех уровней организации: макро-, мезо- и микро-.

К макроформам относятся карстовые лога, котловины, ванны карстовых озер. Карстовые лога распространены редко. Уникальный характер имеют так называемые шелопо-провальные лога. Они фиксируют стадии вскрытия крупных подземных пустот по узким векторным коридорам в условиях открытого карста.

Котловины менее изучены. Ряд котловин содержит провально-обвальные участки с полигональным микрорельефом. Крупные озера имеют сложное происхождение. По аналогии с Карасьозерами они могут относиться к категории исчезающих.

Мезоформы включают в себя воронки, мелкие котловины и чаши карстовых озер, а также цирки, останцы, башни. Воронки являются массовой карстовой формой; диаметр воронок меняется от 1м до 50м, глубина – от 0,5м до 10-12м. В морфологическом отношении характерны конусообразные и чашеобразные формы, в бортах которых часто вскрываются гипсы. Плотность размещения воронок варьирует от нескольких сот до нескольких тысяч форм на 1км, что соответствует высокой, очень высокой и предельной степеням закарстованности. В центральной части Позеро-Чугского воводораздела происходит общее уменьшение плотности форм с чередованием участков средней и высокой степени закарстованности.

Котловины мезоуровня имеют поперечник менее 100м. Обычно это молодые формы, образовавшиеся при сопряженном росте и слиянии воронковидных первичных форм. Такие формы характеризуются активными понорами, просадками, провальными элементами.

Мелкие озера образуются на водоразделах при торможении карстовых процессов в зоне вертикальной нисходящей циркуляции. Здесь озера имеют подвешенный, временный характер. Чаши озер соответствуют частично саккумулированным воронкам и котловинам. Более редко карстовые озера образуются в области разгрузки на поверхности пойм. В зависимости от интенсивности подземного питания они могут иметь сточный и проточный характер.

Цирки, останцы, башни являются очень редкими и уникальными формами. Цирки отражают очаги высокой активности карстового процесса, связующего поверхностный и подземный ярусы рельефа. Цирки на границах массива, как правило, обвально-провальные с поглощением или выходом карстовых вод. Цирки во внутренней части массива провальные, замкнутые с устойчивыми бортами. Под днищем залегают пещеры обводненные или с многолетними (вековыми) наледями.

Останцы, как правило, связаны с заливообразными расширениями речных долин. Они являются отчлененными остатками массива, осложненными мелкими карстовыми формами. Башни образованы (рис. 4) при более глубоком расчленении и разрушении массива. Они имеют иногда причудливые очертания и служат эталоном конечных форм карстового процесса. К останцам и башням приурочены уникальные почвенные дериваты и зернисто-сотовые коры выветривания.

Рис. 4. Карстовый останец на оз. Боровое

Наиболее впечатляющими являются полигональные мезошелопняковые поля (рис. 5). Они содержат ассоциации поверхностных, переходных и нередко подземных форм, развивающихся по схеме сопряженного многоочагового процесса. Мезошелопняковые поля связаны с тектоническими зонами повышенной трещиноватости, отражающими разрывные зоны в осадочном плитном чехле. В геоморфологическом плане шелопняковые поля являются индикаторами субгляциального воздействия материкового ледника с последующей деградацией в виде шапок мертвого льда.

Рис. 5. Шелопняковое поле - участок открытого карста в Чугском заказнике

Среди подобных ледниково-карстовых образований Позеро-Чугские шелопняковые поля выделяются наибольшей полнотой морфологических образований, максимальными площадями распространения.

Карстовые микроформы развиваются как наложенные элементы в пределах более крупных форм, реже они встречаются как самостоятельные формы рельефа, Микроформы представлены каррами, понорами, нишами, мелкими остаточными выступами (зубьями, головами). Карры образуются непосредственно на оголенной поверхности гипсов, различаются стенные (рис.6) и пластовые карры. По условиям образования это редкие формы (долгое время в научной литературе они не были описаны).

Рис. 6. Карры на входе в пещеру

К понорам относят поглощающий аппарат активных воронок, котловин, логов. Реже поноры присутствуют в руслах водных потоков.

Ниши - это относительно редкие переходные формы. Известны они в долине р. Позеры, а также в бортах некоторых котловин и озер.

Мелкие остаточные выступы (зубья, головы) развиты на границе гипсовых массивов, а также на некоторых участках открытого карста внутри массивов. В последнем случае они соседствуют с башнями или небольшими останцами (рис. 7). Мелкие остаточные выступы фиксируют процессы химического и отчасти физического выветривания, сменившие более ранние процессы карстования и локальной денудации.

Рис. 7. Останец с карстовой аркой

В пределах Чугского заказника и на смежной территории описанные комплексы поверхностных и переходных карстовых форм обладают заметным своеобразием на площади холмистых выступов гипсового основания. Имеется в виду сочетание обширных мезошелопняковых полей, полей воронок, провальных цирков, провальных логов. При этом в глубине массивов развито большое количество пещер.

Указанные местные особенности закарстования закреплены в понятиях: шелопняковый массив, позерский тип открытого карста.

Подземный карст

Включает в себя серии пустот, полостей, образованных во внутреннем объеме карстовых массивов, а также проницаемые водоносные зоны с карстовыми водами. По условиям залегания и обнаружения различают слепые и вскрытые проявления подземного карста.

На территории заказника известны и изучены вскрытые проявления подземного карста. К ним относятся полости, доступные для человека – спелеообъекты (рис.8), а также элементы вскрытия карстовых водоносных зон или путей: очаги инфлюации и очаги разгрузки.

Рис. 8. Схема развития пещер Чугского заказника, красным - реальные границы заказника

Спелеообъекты по параметру протяженности подразделяются на допещерные полости (до 10м) и пещерные полости (более 10м). Первые называются также мелкими полостями, а вторые - пещерами. Пещеры делятся по протяженности на три группы: мелкие (10-100м), средние (100-500м), крупные (более 500м).

По морфологическому строению спелеообъекты состоят из полостей трех порядков или уровней организации: микро-, мезо-, макро-. Микроспелеообъекты состоят из микрополостей образованных в пределах одной гидродинамической зоны, то есть содержат скульптурные ходовые ячейки одного типа. Мезоспелеообъекты сформированы на двух ярусах или состоят из полостей разных гидродинамических зон. При этом подземный рельеф имеет выдержанный скульптурный характер.

Макроспелеообъекты развиты на трех и более гипсометрических ярусах в разных гидродинамических зонах. Подземный рельеф разнообразен по строению ходовых ячеек мезоформ, микроформ и включает в себя новообразованные обвально-гравитационные участки.

В подземном рельефе микроформами являются: каналы, простые лазы, камины, колодцы, туннели, расщелины. Другие формы имеющие многофазное развитие, признаки заполнения и размыва относятся к мезоформам. Участки обрушения и размыва, обвально-гравитационные участки являются макроформами.

Подземная галерея с озером в пещере Синеглазка. Фото Е.И. Гуркало

Зал Белых Роз в пещере Апрельский Узел. Фото Е.И. Гуркало

По особенностям режима проработки, степени изотропности субстрата выделяются ходовые ячейки различного типа. На уровне микроформ они имеют устойчивый облик, выражаемый в очертаниях поперечного сечения. В изотропном субстрате развиты ячейки круглого, овального, уплощенного овального, колокольчикового, секториального сечения. В анизотропном субстрате с бронирующим слоем возникают ячейки с арочными или кардиальными (сердцевидными) сечениями. В анизотропном субстрате с раскрытыми трещинами связаны клинообразные и щелевидные ячейки. При зиянии межпластовых поверхностей в пликативных структурах проявляются ячейки линзовидного и полудискового сечения.

На уровне мезоформ ходовые ячейки имеют обычно сложное строение. Облик ранних матричных ячеек меняется под воздействием моделирующих процессов. Происходит изменение контура граней боковых поверхностей, расчленение и углубление пола, расчленение или уплощение свода. В изотропном субстрате упрощенный облик имеют ячейки следующих сечений: чечевидного, дискообразного, трапецевидного, арковидного. В анизотропном субстрате с раскрытыми осевыми трещинами присутствуют ячейки треугольного, готического, каплевидного, луковицеобразного сечений.

Большинство кодовых ячеек имеет сложный облик, который выражается понятиями: изометрического типа, уплощенного типа, удлиненного типа для относительно изотропного субстрата. В сильно анизотропной среде с раскрытием, зиянием трещин спелеоинициирующего характера возникают диаклазовые ячейки удлиненного или уплощенного типов.