ЛИТЕРАТУРА

КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕЩЕР, КАРСТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ОБРАЗОВАНИЕ ПЕЩЕР

ВИДЫ ПЕЩЕР

Пещеры бывают (с точки зрения происхождения - спелеогенезиса):

- естественные (карстовые и др.),

- искусственные (антропогенные - катакомбы, каменоломни; примеры: под Москвой: Силикаты, Сьяны, Кисели, Володары, Никиты; в Крыму: Севастопольские, Керченские; в Одессе: Одесские). Бывают подземные города и храмы: Чуфут-Кале (Бахчисарай, Крым), Киевская Печерская лавра, и пр. Есть и современные подземные сооружения и коммуникации - ими занимаются "диггеры" - они не спелеологи.

Естественные пещеры бывают:

- карстовые (в карстующихся породах),

- подземные полости в некарстующихся породах, связанные с процессами горообразования (тектоническими процессами).

Полости в некарстующихся породах :

- скрытые или имеющие доступ на поверхность ниши, трещины, разломы и сбросы в гранитах, базальтах, диоритах и прочих не растворимых в воде горных породах, которые образовались в период подвижек земной коры. Это очень редко наблюдаемые небольшие полости, как правило, заполненные водой.

- пещеры вулканического происхождения: тоннели и коридоры в застывших лавовых потоках - сверху лава в контакте с воздухом быстрее остывает и затвердевает, внутри - течет, образуя полости. Cпелеология, в основном, занимается карстовыми пещерами.

КАРСТОВЫЕ ПЕЩЕРЫ

Слово карст - искаженное словенское (и словацкое) слово КРАС - имя собственное - название горного района в Словении, где много пещер. По этому имени стали называть другие пещеры такого типа. Карстующиеся породы - это слагающие верхнюю часть земной коры породы, которые в той или иной степени могут растворяться в воде (подвергаются выщелачиванию).

Основные карстующиеся породы:

- Известняк - углекислый кальций Ca2СO3,

- Доломит - смесь известняка с углекислым магнием Mg2CO3,

- Гипс - сернокислый кальций Ca2SO4,

- Каменная соль NaCl,

Лед H2O.

Есть еще различные подвиды карстующихся пород, которые упоминаются в литературе (и, естественно, встречаются на практике):

- мергелистые известняки (включают алюмо-силикатные отложения, глиноземы),

- конгломераты (смеси карстующихся и некарстующихся пород) и пр.

Об известняках, как наиболее часто встречающейся карстующейся породе:

Они бывают различного возраста: кембрий, пермь, юра, мел и пр.

Кроме того, известняки бывают:

- массивные (чистые) - эти хорошо карстуются,

- слоистые (крупно и мелко) - эти карстуются тем хуже, чем мельче слой,

- мраморизованные (перекристаллизованные) - карстуются хуже.

Две классические карстующиеся породы - известняк и гипс. Эти породы часто называют осадочными, что подчеркивает их предположительное происхождение: результат биогенного осадка в водах древних морей.

ГИПОТЕЗА О ПРОИСХОЖДЕНИИ КАРСТОВЫХ РАЙОНОВ

А именно, есть гипотеза, что:

- в древние времена 300-400 млн лет назад в морской воде происходил процесс разрастания и отмирания живых организмов, интенсивно использующих для строительства своих оболочек кальций. Вода при этом представляла собой насыщенный раствор углекислого кальция. Отмершие оболочки опускались на дно и накапливались вместе с отложениями, выпадающими в осадок из раствора в результате климатических изменений;

- за млн лет на дне пластами накапливалась известняковая масса;

- под давлением известняковый осадок менял структуру, превращаясь в лежащий горизонтальными пластами камень;

- в момент подвижек земной коры море отходило, и бывшее дно становилось сушей;

- Были возможны два сценария развития событий: 1) пласты оставались почти горизонтальными и неторнутыми (как под Москвой) КАРТИНКА 5.и 2) дно выпячивалось образуя горы, при этом целостность известняковых пластов нарушалась, в них образовывались многочисленные поперечные трещины и разломы. КАРТИНКА 6.Так образовывался будущий карстовый район.

Эта гипотеза подтверждается находками остатков древних раковин и других бывших живых организмов в толще известняков. Как бы то ни было, очевидно, что пещеры и породы, где они образуются, тесно связаны с древней жизнью на Земле.

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕЩЕР.

Есть три основных условия образования карстовых пещер:

- Наличие карстующихся пород.

- Наличие процессов горообразования, подвижек земной коры в зоне распространения карстующихся пород, в результате - наличие трещин в толще массива.

- Наличие агрессивных циркулирующих вод.

Без любого из этих условий образование пещер происходить не будет. Однако, на эти необходимые условия могут накладываться локальные особенности климата, строения рельефа, наличия других пород. Все это приводит к появлению пещер различного вида. Даже в одной пещере встречаются различные "составные" элементы, которые образуются по разному. Основные морфологические элементы карстовых пещер и их происхождение.

Морфологические элементы карстовых пещер:

- вертикальные пропасти, щахты и колодцы,

- горизонтально-наклонные пещеры, и меандры,

Залы,

Лабиринты.

Эти элементы возникают в зависимости от вида нарушений в толще карстующегося массива.

Виды нарушений:

1. Разломы и сбросы,

2. Трещины:

Напластования,

- на границе карстующейся и некарстующейся породы,

- тектонические (как правило, поперечные),

- так называемые трещины бокового отпора.

Схема образование вертикальных элементов пещер (колодцев, шахт, пропастей):

Выщелачивание.

Колодцы образуются на пересечении тектонических трещин - в самом мехинически слабом месте массива. Туда поглощается вода атмосферных осадков. И медленно растворяет известняк; за миллионы лет вода расширяет трещины, превращая их в колодцы. Это зона вертикальной циркуляции подземных вод.

Нивальные колодцы (с поверхности массива):

Зимой трещины забиваются снегом, затем он медленно тает, это - агрессивная вода, она интенсивно размывает и расширяет трещины, образуя колодцы с поверхности земли.

Образование горизонтально-наклонных ходов :

Вода, проникнув сквозь пласт (слой) карстующейся породы доходит до трещины напластования и начинает распространяться по ней вдоль плоскости "падения" пластов. Происходит процесс выщалачивания, образуется субгоризонтальный ход. Потом вода дойдет до очередного пересечения тектонических трещин и снова будет образовываться вертикальный колодец или уступ. Наконец, вода дойдет до границы карстующейся и некарстующейся пород и далее распространяться только вдоль этой границы. Обычно здесь уже течет подземная река, там есть сифоны. Это зона горизонтальной циркуляции подземных вод.

Образование залов.

Залы встречаются в зонах разломов - больших механических нарушениях массива. Залы - результат чередующихся процессов горообразования, выщелачивания, снова горообразования (землетрясения, обвалы).

Бывает, включаются дополнительны механизмы:

- механический вынос обломков породы потоками воды,

- действие напорных термальных вод (Новоафонская пещера).

Образование горизонтальных лабиринтов .

Процесс выщелачивания происходит по "сетке" тектонических трещин. Характерный пример - гипсовые пещеры Западной Украины. Названные механизмы образования элементов структуры (морфологии) пещер являются общими для всех видов карстующихся пород.

В целом можно сказать, что карстовый массив является "ситом" просеивающим осадки и текущие воды. Все карстовые пещеры - и вертикальные и горизонтальные - являются каналами естесвенного дренирования вод в карстовом массиве. Результатом этой циркуляции является непременный выход подземных вод на поверхность - в виде явных или скрытых источников, в том числе, субмаринных.

Пещера - естественная полость в верхней толще земной коры, сообщающаяся с поверхностью земли одним или несколькими выходными отверстиями, проходимыми для человека. Наиболее крупные пещеры - сложные системы проходов и залов, нередко суммарной протяженностью до нескольких десятков километров. Пещеры - объект изучения спелеологии.Немалый вклад в изучение пещер делают спелеотуристы.

Почти во всех приключенческих романах встречаются пещеры, это незаменимый атрибут таких произведений. Ведь тут царит таинственная темнота, гулкое и обманчивое эхо, а свет от факелов и фонариков не способен полностью разогнать тьму. В пещерах раньше прятались разбойники, в них скрывали свои клады пираты, через них проходили подземные хода, связывавшие между собой удаленные места. Народные же поверья наделяли эти места всевозможной нечистью - от античных нимф, до скандинавских троллей.

По-настоящему же, в пещерах редко кипит такая увлекательная жизнь - здесь обычно тихо и спокойно, а главными сокровищами являются сталактиты. Их причудливые формы придают особый колорит подземным пустотам. Расскажем о тех пещерах, которые выделяются среди всех других своими объемами и красотой, что вызывает нешуточный интерес у туристов.

Пещера Мелиссина, Греция. Уединенный остров Кефаллония является крупнейшим в Ионическом море. Здесь подобающая атмосфера - роскошные пейзажи с чистыми пляжами, вкусное вино и древние монастыри. Славится остров и своими пещерами, Мелиссина - самая красивая из них. Только вот неумолимые время и природа сделали пещеру дырявой - после землетрясения купол частично обрушился и теперь внутрь проникает солнечный свет. Однако это только приукрасило подземное убранство. Теперь озеро в пещере просвечивается насквозь солнечными лучами, посетители могут полюбоваться прозрачной водой изумительно голубого оттенка. Но пить ее нельзя - она соленая, так как прибывает из моря по скрытым каналам. Это место задолго до туристов облюбовали древнегреческие жрецы, устроившие тут святилище бога Пана. Немало вокруг пещеры и легенд, а разве можно в Греции обойтись без них? Сказывают, что в подземном озере утопилась нимфа Мелисса. Причиной ее гибели называют то ли холодность к ней Пана, то ли его измены, а может и наоборот, настойчивые домогательства. Попав в это место, лучше всего будет покататься по озеру на лодке. Ближайший к пещере город - Сами, а добраться сюда можно на автобусе, следующем от столицы Кефаллонии, города Аргостоли.

Постойна Яма, Словения. Название "постойна" в переводе со словенского означает "Постоялый двор", а "яма" и переводить не надо. "Постойна Яма" - это самая большая пещера всей Словении и одна из самых крупных в Европе вообще. Здесь подземные галереи раскинуты на 20 километров. Природа создала такую красоту в недрах известнякового плато Красе с помощью речки Пивки. Однако, несмотря на свое название, пещера никогда не выступала в качестве постоялого двора. Зато уже в XIX веке ее благоустроили специально для посещения туристов. Здесь появилось электричество и первая в мире пещерная железная дорога. Поезд преодолевает 7 километров пути мимо необычных сталактитов и сталагмитов, дальнейший путь приходится совершать пешком. Самый большой зал в пещере называют Концертным, неудивительно, что именно тут когда-то состоялась даже целая конференция спелеологов. Интересны и местные водоемы, ведь тут водятся даже живые существа - протеи. У них нет глаз, они похожи на смесь ящерицы-альбиноса и червяка. Протеи являются дальними родственниками саламандр. Побывав тут, постойте на Русском мостике, построенным после Первой мировой войны руками русских военнопленных специально для австрийцев. Неподалеку отсюда находится город Постойна, но доехать будет от Любляны - автобус сюда доберется за час.

Мраморная пещера, Украина. Плато крымской горы Чатыр-Даг буквально усыпано колодцами, шахтами и пещерами. Самое известное тут место - Мраморная пещера. Популярность ей принесли большие размеры (длина - боле двух километров) и привлекательный антураж. Посетители сначала попадают в зал, именуемый "Галереей сказок". Здесь возвышаются сталагмиты, которые напоминают своим видом фантастических существ. Можно увидеть Деда Мороза, Мамонтенка и Царевну-Лягушку. В следующем зале - Дворцовом, располагается созданная природой нерукотворная королевская чета вместе со свитой. Также в пещере есть Зал Перестройки. Не совсем понятно, почему он получил такое название, ведь его главная достопримечательность - огромный сталагмит "Башня, которая упала". Туристы могут заглянуть в галерею "Тигрового хода", в которой когда-то были найдены кости пещерного медведя. Всю здешнюю красоту можно обойти за час, для людей здесь оборудованы специальные тропинки среди натечных образований. В пещере можно найти даже жемчуг, который образуется от упавших в лужи воды маленьких сталактитов. Хотя от жемчуга никакой ценности и нет, но выглядит он интересно. Ближе всего от пещеры находится село Мраморное, а добраться сюда можно на маршрутном такси от Ялты.

Новоафонская пещера, Россия. Это образование в Абхазии является одним из крупнейших в мире. Пещера находится внутри Апсарской горы близ Новоафонского монастыря, этим она и обязана свои названием. В подземелье находятся девять огромных залов, высота потолка достигает до 100 метров. Внутри пещеры помимо озер есть и масса сталактитов в форме медуз, оленей и фантастических существ. Это необычное место было открыто в середине XX века. В пещеру ведет провал, прозванный Бездонной ямой. Хотя он и был известен местным жителям довольно давно, но только в 1961 году спелеолог Гиви Смыр решил исследовать это место. Сегодня попасть в пещеру намного легче, чем тогда. Летом здесь курсирует подземная железная дорога, туристы даже зовут ее в шутку абхазским метро. Поезд ходит между тремя станциями, а вот дальше надо будет пройтись пешком, по специально выложенным дорожкам. Недавно залы были переименованы по политическим причинам - Зал грузинских спелеологов стал Залом спелеологов, а Зал Сухуми - Залом имени Гиви Смыра. Многие туристы любят громко покричать в центре зала Апхярца - ведь тут отличное и громкое эхо. Ближе всего к пещере распложен город Новый Афон, а добраться сюда лучше будет из Сочи или Адлера на маршрутном такси. По пути в районе реки Псоу будет пересечена граница с Абхазией.

Кунгурская пещера, Россия. Это место является гордостью Урала, сам пещера скрыта в глубинах Ледяной горы. Здесь довольно прохладно, в некоторых удаленных гротах температура вообще не поднимается выше 0, зимой же тут все -30°С. Такой уникальный климат стал причиной появления довольно редких украшений - кристаллов из многолетнего льда. Для того чтобы придать им еще более завораживающий вид, здесь присутствует лазерная подсветка, в частности под сводами Полярного и Бриллиантового гротов. Для туристов в пещере располагаются и ледовые скульптуры, созданные уже человеком. Но не тока наледями славится это место, здесь присутствуют и вполне традиционные красоты - сталагмиты, сталактиты, а озер тут около 70. Самое большое из них, Большое озеро, занимает почти полтора квадратных километра. Однако холод не мешает присутствовать в пещере живым существам, когда-то здесь жил и человек. Говорят, что в Крестовом гроте когда-то была избушка отшельника. В пользу этой теории свидетельствует и выкопанный тут колодец, да и нашли тут недавно чей-то лапоть. В Коралловом гроте тут устроен бар, в котором можно отметить спуск. Ближайший к пещере город - Кунгур, а добраться сюда можно на автобусе из Екатеринбурга, дорога займет 5 часов.

Пещера тростниковой флейты, Китай. В центре района Гуанси располагается древний город Гуйлинь. Местность тут очень живописная, вокруг теснятся известняковые скалы причудливой формы. Их спутниками традиционно являются карстовые пещеры, коих вокруг Гуйлиня множество. Самая красивая из них - Пещера тростниковой флейты. Свое имя она получила благодаря разросшемуся около ее входа тростнику. Считается, что именно из стеблей этого растения получаются в Китае самые мелодичные флейты. Пусть подземелье и не огромное - его длина всего 500 метров, зато природа здесь вдоволь поработала над дизайном интерьеров. Да и сами китайцы решили дополнить впечатления красочной подсветкой. В результате гроты напоминают дворцовые сады и залы, только места деревьев и колонн тут заняли сталагмиты и сталактиты. В одном из залов туристов привлекает подземное озеро, а в другом поражает воображение гигантский сталактит Посох Царя драконов. Он подпирает свод зала Хрустальный дворец, тут может одновременно разместиться почти 1000 человек. Гиды уверяют, что заблудившиеся туристы могут потеряться по времени. Рассказывают, что один зевака провел тут три года, хотя ему показалось, что прошло несколько часов. Ближе всего к пещере располагается город Гуйлинь, путь же от Пекина займет полтора дня.

Мамонтова пещера, США. Смешно, но в пещере как раз таки мамонтов никогда и не водилось. Просто английское слово mammoth также означает и "громадный". Еще в XIX веке в штате Кентукки под хребтом Флинта была обнаружена эта пещера. Сначала в ней добывали селитру, но однажды залежи истощились и некий предприниматель выкупил то место. Он с помощью слуг пытался исследоваться глубину подземелья, однако так и не сумел. К началу XX века в пещере было обнаружено целых 5 ярусов и более 200 гротов, галерей и переходов. Общая их протяженность составила целых 500 километров! Конец этой подземной страны так до сих пор и не найден. Вот только не может похвастаться Мамонтовая пещера особыми красотами или чудесами. Ее своды состоят из красного известняка, который практически не образует натеков, так что здесь меньше фигурных сталактитов, чем в других пещерах, много скромнее по размерам. Визуальный ряд хоть и беден, зато места зовутся дольно звучно - один из коридоров именуется Бродвеем, а подземная река - Стиксом. Впрочем, есть нечто, что гиды рады продемонстрировать гостям - каменное изваяние, напоминающее профиль матери президента Джорджа Вашингтона. Чтобы туристы не оставляли на стенах свои автографы им выделен специальный Зал записей Солидные гости могут оставить не настенную надпись, а почтенную визитку. От крупнейшего города Кентукки, Луисвилла сюда можно добраться на автомобиле за 4-5 часов, а ближе всего в пещере располагается город Браунсвилл.

«Пещера – полость в верхней части земной коры, сообщающаяся с поверхностью одним или несколькими входными отверстиями», – такое определение дает Википедия. По сути все верно, но эти слова даже отдаленно не передают всю завораживающую красоту, всю неповторимость этих природных объектов, которые сотни тысяч лет назад дали кров первым людям, а сейчас поражают их потомков своей мощью, разнообразием и, не побоимся этого слова, великолепием.

Краткая информация по пещерам:

Начнем с того, что они могут иметь просто гигантские размеры. Например, общая протяженность Мамонтовой пещеры (штат Кентукки, США) – более 678 километров, она считается самой длиной в мире.

Самая глубокая расположена в Абхазии – Крубера-Воронья (- 2196). А вот самая большая по объему пещера находится во Вьетнаме – Ханг Сон Дунг. Размеры ее главного зала поражают – 5000 метров в длину, 150 в ширину и 200 в высоту. Этого объема хватит, чтобы вместить 40 небоскребов! Кстати, открыта она была лишь в 2009 году.

Так что на нашей, казалось бы, вдоль и поперек исхоженной планете, есть еще места для удивительных географических открытий.

Виды пещер:

1. Карстовые пещеры – самая многочисленная и, пожалуй, самая красивая группа. Именно пещеры этой группы поражают нас своей глубиной, протяженностью и объемами. Образуются вследствие растворения в воде различных пород – известняка, гипса, мела, соли и даже мрамора. А в тропическом климате в воде может растворяться даже кварцит. Примером тому могут служить сравнительно недавно открытые пещеры Абисмо Гай Коллет (протяженность – 671 м) и Куэва Охос де Кристал (протяженность 16 км).
   В карстовых пещерах, вследствие протекающих там физико-химических процессов, образуются сталактиты, сталагмиты, геликтиты, а также такое удивительное натечное образование, как пещерный оникс, который может быть до метра толщиной.
2. Тектонические пещеры – образуются вследствие тектонических разломов в земной коре. Наиболее часто встречаются по бокам речных долин, врезанных в плоскогорье.
3. Эрозионные пещеры – по механизму образования несколько сходны с образованием карстовых пещер. Только если последние появляются вследствие растворения пород, то эти – из-за эрозии горных пород под воздействием воды, содержащей твердые частицы. Как правило, такие пещеры невелики, но изредка встречаются довольно крупные. Например, Bat Cave (длина 1.7 км) в штате Колорадо (США).
4. Ледниковые пещеры образуются под воздействием талой воды в ледниках. Обычно они имеют длину до нескольких сотен метров. Особый вид ледниковых пещер – термальные пещеры, образовавшиеся под воздействием подземных термальных вод. Встречаются в Гренландии и Исландии.
5. Вулканические пещеры – образуются при извержениях вулканов. Самые молодые из всех видов пещер. Механизм их образования следующий. При извержении поток лавы, постепенно остывая, сверху покрывается твердой корочкой. Образуется лавовая трубка, внутри которой движется все еще жидкая лава. В конце концов, не успевшая застыть часть лавы вытекает из нижнего конца такой трубки, и внутри образуется полость. Также пещерами этого типа следует считать жерла вулканов.

Любопытные факты о пещерах

Эти интересные и во многом таинственные объекты всегда волновали людей. Можно сказать, что человечество вышло из пещер. За тысячелетия накоплено огромное количество фактов «сотрудничества» людей с ними. Приведем наиболее поразительные из них.

• В испанской пещере Альтамира найдены наскальные рисунки древнего человека, созданные в эпоху верхнего палеолита (10 тыс. лет назад). Нарисованные лошади, бизоны, кабаны, выполнены в нескольких цветах. Более того, древний художник сумел, используя неровности стены, добиться объемного эффекта для своих изображений!
• В маленьком австралийском городке Кубер-Педи, расположенном в очень жаркой местности, почти все население (около 2 тыс. человек) живет в пещерах. Там же расположены и городские объекты, в т.ч. кладбище.
• В Лурейской пещере (штат Вирджиния, США) установлен орган, включающий в свою конструкцию сталактиты. Получается необычное, интересное звучание.

Со временем мы разместим на сайте все собранные нами интересные факты и вынесем их в отдельный раздел!

Пятерка самых интересных пещер мира, открытых для осмотра

1. Пещеры Ваитомо (Новая Зеландия, остров Северный).
2. Пещеры Джейта (Ливан).
3. Куевас-дель-Драк (Испания, Майорка).
4. Кунгурская ледяная пещера (Россия, Пермский край).
5. Пещеры Мулу (Малайзия, Борнео).

Пещеры – одни из самых интересных объектов Земли для изучения и осмотра. Древние люди создание пещер благоговейно приписывали великанам и населяли их бессмертными чудовищами, охраняющими Царство Мертвых. Теперь мы сами стали великанами, но не перестали восхищаться этими удивительными созданиями природы.

Ежегодно тысячи спелеологов и спелеотуристов проникают в этот таинственную и захватывающую подземную вселенную, чтобы услышать звенящее безмолвие, увидеть мир, тысячелетиями погруженный во тьму, узнать его и… замереть от восторга.

Карстовые пещеры - это подземные полости, образовав­шиеся в толще земной коры, в районах распространения легкорастворимых карбонатных и галогенных горных по­род. Подвергаясь выщелачиванию и механическому воз­действию, эти породы постепенно разрушаются, что при­водит к образованию различных карстовых форм. Среди них наибольший интерес вызывают подземные карстовые формы - пещеры, шахты и колодцы, характеризующиеся иногда весьма сложным строением.

Одним из основных условий развития карстовых пе­щер является наличие карстующихся горных пород, от­личающихся значительным литологическим разнообрази­ем. Среди них выделяются карбонатные породы (извест­няки, доломиты, писчий мел, мраморы), сульфатные (гипсы, ангидриты) и галоидные (каменная, калийная соли). Карстующиеся породы имеют весьма широкое рас­пространение. Во многих местах они перекрываются ма­ломощным чехлом песчано-глинистых отложений или не­посредственно выходят на поверхность, что благоприят­ствует активному развитию карстовых процессов и обра­зованию различных карстовых форм. На интенсивность карстообразования значительное влияние оказывает также мощность пород, их химический состав и особенности залегания.

Как уже говорилось, строителем карстовых пещер яв­ляется вода. Однако чтобы вода могла растворять гор­ные породы, они должны быть водопроницаемы, т. е. трещиноваты. Трещиноватость пород является одним из основных условий развития карста. Если карбонатный или сульфатный массив монолитен и состоит из твердых раз­ностей пород, лишенных трещиноватости, то он не под­вергается воздействию карстовых процессов. Однако такое явление встречается редко, так как известняки, доломиты и гипсы трещиноваты по своей природе. Трещины, рассе­кающие известняковые массивы, имеют различное проис­хождение. Выделяют трещины литогенетические, текто­нические, механической разгрузки и выветривания. Наи­более распространены тектонические трещины, которые обычно секут различные слои осадочных пород, не пре­ломляясь при переходе из одного слоя в другой и не меняя своей ширины. Тектоническая трещиноватость от­личается развитием сложных взаимно перпендикулярных трещин шириной 1-2 мм. Наибольшей раздробленностью и трещиноватостью горные породы характеризуются в зонах тектонических нарушений.

Выпадая на поверхность карстующегося массива, ат­мосферные осадки по трещинам различного происхожде­ния проникают в глубь этого массива. Циркулируя по подземным каналам, вода выщелачивает горную породу, постепенно расширяет подземные проходы и образует иногда громадные гроты. Движущаяся вода является третьим обязательным условием развития карстовых про­цессов. Без воды, растворяющей и разрушающей горные породы, не было бы карстовых пещер. Вот почему осо­бенности гидрографической сети и своеобразие гидрогео­логического режима в значительной мере определяют степень кавернозности карстующихся толщ, интенсивность процессов выщелачивания и условия развития подземных полостей.

Основную роль в формировании многих карстовых полостей играют инфильтрационные и инфлюационные дождевые и талые снеговые воды. Такие пещеры - корро­зионно-эрозионного происхождения, поскольку разрушение породы происходит как за счет ее химического выщела­чивания, так и путем механического размыва. Однако не следует думать, что эти процессы протекают одновре­менно и непрерывно. На разных стадиях развития пе­щер и на разных их участках доминирует обычно один из указанных процессов. Образование некоторых пещер целиком связано или с коррозионными, или с эрозионны­ми процессами. Встречаются также нивально-коррозионные пещеры, своим происхождением обязанные деятель­ности талых снеговых вод в зоне контакта снежной тол­щи с карстующейся породой. К ним относятся, например, сравнительно неглубокие (до 70 м) вертикальные поло­сти Крыма и Кавказа. Многие пещеры возникли в результате обвала кровли над подземными коррозионно-эро­зионными пустотами. Некоторые естественные полости образовались путем выщелачивания горных пород восходя­щими по трещинам артезианскими, минеральными и тер­мальными водами. Таким образом, карстовые пещеры мо­гут иметь коррозионное, коррозионно-эрозионное, эрозион­ное, нивально-коррозионное, коррозионно-гравитационное (провальное), гидротермальное и гетерогенное происхож­дение.

Помимо инфильтрационных, инфлюационных и напор­ных вод в образовании пещер определенную роль иг­рают также конденсационные воды, которые, собираясь на стенках и потолке пещер, разъедают их, создавая при­чудливые узоры. В отличие от подземных ручьев кон­денсационные воды воздействуют на всю поверхность полости, в связи с чем оказывают наибольшее влияние на морфологию пещер. Особенно благоприятными усло­виями для конденсации влаги характеризуются неболь­шие полости, расположенные на значительной глубине от поверхности, поскольку количество конденсационной вла­ги находится в прямой зависимости от интенсивности воздухообмена и в обратной от объема полости. Наблю­дения, проведенные в Горном Крыму, показали, что в исследованных карстовых пещерах в течение года кон­денсируется 3201,6 м 3 воды (Дублянский, Илюхин, 1971), а в подземных полостях всей главной гряды в 2500 раз больше (т. е. 0,008004 км 3). Эти воды отли­чаются большой агрессивностью. Жесткость их превышает 6 мг-экв (300 мг/л). Таким образом, за счет инфильтра­ционных вод пещеры Горного Крыма, как показывают не­сложные расчеты, увеличиваются по сравнению с общим объемом примерно на 5,3%. Средняя минерализация кон­денсационных вод около 300 мг/л, следовательно, они выносят в течение года 2401,2 т (8004 10 6 л X 300 мг/л) углекислого кальция. Суммарный вынос карбоната каль­ция карстовыми источниками Горного Крыма составляет около 45 000 т/год (Родионов, 1958). Следовательно, роль конденсационных вод в формировании подземных поло­стей сравнительно невелика, причем воздействие их на горную породу как агента денудации ограничивается в основном теплым периодом.

Как же идет процесс выщелачивания карстующихся пород? Рассмотрим этот вопрос в общем плане на примере карбонатных образований. Природные воды всегда со­держат углекислоту, а также различные органические кислоты, которыми они обогащаются при контакте с рас­тительностью и просачивании через почвенный покров. Под действием углекислоты карбонат кальция переходит в бикарбонат, который значительно легче растворяется в воде, чем карбонат

Эта реакция обратима. Увеличение содержания углеки­слоты в воде вызывает переход кальцита в раствор, а при уменьшении ее происходит выпадение из водного раство­ра бикарбоната кальция (известкового осадка), который накапливается в некоторых местах в значительном коли­честве. Между содержанием углекислоты и температурой воды существует обратная связь.

Резко возрастает растворимость известняков, когда под­земные воды обогащены кислотами и солями. Так, при обогащении подземных вод серной кислотой реакция идет по уравнению

Выделившаяся в результате этой реакции углекисло­та оказывается дополнительным источником образования гидрокарбонатов.

Степень растворимости гипса и ангидрита также зави­сит от наличия тех или иных кислот и солей. Так, на­пример, присутствие в воде СаCl 2 значительно снижает растворимость гипса, напротив, наличие в воде NCl и MgCl 2 увеличивает растворимость сульфата кальция. Рас­творение гипса в принципе может происходить и в хими­чески чистой воде.

Хотя мы и называем карбонатные и сульфатные по­роды легкорастворимыми, однако растворяются они чрез­вычайно медленно. Для образования подземных пустот требуются многие и многие тысячи лет. При этом карстующиеся породы растворяются и разрушаются только по трещинам, вне трещин они остаются по-прежнему очень прочными и твердыми.

Проникающие в карстовые массивы по трещинам и тектоническим нарушениям атмосферные воды харак­теризуются сначала преимущественно вертикальным дви­жением. Достигнув водоупора или местного базиса эрозии, они приобретают горизонтальное движение и текут обычно по падению пластов горных пород. Часть воды просачивается в глубокие горизонты и формирует регио­нальный сток. В этой связи в карстующемся массиве выделяется несколько гидродинамических зон, а именно - зона поверхностной, вертикальной, сезонной, горизонталь­ной, сифонной и глубинной циркуляции карстовых вод (рис. 1). Каждая из указанных гидродинамических зон характеризуется определенным набором карстовых форм. Так, к зоне вертикальной циркуляции вод или к зоне аэрации приурочены в основном вертикальные подземные полости - карстовые колодцы и шахты. Они развиваются вдоль вертикальных или пологонаклонных трещин в ре­зультате периодического выщелачивания горных пород талыми снеговыми и дождевыми водами. В зоне горизон­тальной циркуляции, где происходит свободный сток без­напорных вод к речным долинам или периферии карстующегося массива, формируются горизонтальные пещеры. Наклонные и горизонтальные полости отмечаются в зоне сифонной циркуляции, характеризующейся напорными во­дами, которые движутся в подрусловых каналах нередко ниже местного базиса эрозии.

На развитие пещер, кроме морфоструктурных и гид­рогеологических особенностей, существенно влияют также климат, почвы, растительность, животный мир, а также хозяйственная деятельность человека. К сожалению, роль этих факторов в пещерообразовании изучена в настоящее время далеко не достаточно. Хочется надеяться, что этот пробел в ближайшем будущем будет ликвидирован.

Теория происхождения известняковых карстовых пе­щер, развивающихся в породах с горизонтальным залега­нием слоев, была разработана У. М. Девисом (1930). В эволюции так называемых двуцикловых пещер, обра­зовавшихся при двукратном поднятии известнякового мас­сива, он различал пять основных этапов: а) зачаточные каналы, формирующиеся в зоне полного насыщения мед­ленно движущихся фреатических вод, находящихся под давлением; б) зрелые галереи, когда в условиях распро­странения безнапорных вадозных потоков начинает доми­нировать механический размыв (корразия); в) сухие га­лереи, возникшие в результате ухода воды в глубь мас­сива вследствие местного поднятия территория; г) натеч­но-аккумулятивная, характеризующаяся заполнением галерей натечно-капельными и другими пещерными от­ложениями; д) разрушение подземных галерей (пенепле­низация).

На основе развития взглядов Девиса было создано представление о фреатической (пещерные галереи разра­батываются грунтовыми водами, находящимися под давле­нием) и вадозной (подземные воды свободно, не под на­пором, движутся по галереям в сторону дренирующих систем) стадиях развития пещер (Бретц, 1942).

Наиболее полно вопросы эволюции подземных полос­тей разработаны советскими исследователями Г. А. Мак­симовичем (1963, 1969) и Л. И. Маруашвили (1969), которые выделили несколько стадий формирования гори­зонтальных карстовых пещер. Первая стадия - трещинная, затем щелевая. По мере увеличения ширины трещин и щелей в них проникает все большее количество воды. Это активизирует карстовые процессы особенно на участ­ках чистых разностей пород. Пещера переходит в кана­ловую стадию. При расширении каналов подземные пото­ки приобретают турбулентное движение, что благоприят­ствует еще большему усилению процессов коррозии и эро­зии. Это стадия подземной реки, или воклюзовая. Она характеризуется значительным заполнением подземного канала водным потоком и выходом его в виде воклюз­ного источника на дневную поверхность, а также обра­зованием органных труб, обвалом сводов, ростом гротов.

В связи с размывом дна подземного канала вода просачивается по трещинам в глубь карбонатных и га­логенных толщ, где на более низком уровне разрабаты­вает новые полости, формируя более низкий этаж пеще­ры (рис. 2). Постепенно подземные каналы расширя­ются. Водный поток частично, а затем полностью уходит в нижние горизонты массива, и пещера становится сухой. В нее проникают по трещинам в кровле лишь инфиль­трационные воды. Это коридорно-гротовая натечно-осып­ная (водно-галерейная, по Л. И. Маруашвили) стадия развития пещеры. Она отличается широким распрост­ранением химической и механической аккумуляции (в гипсовых пещерах стадия натечной аккумуляции от­сутствует). Потолок и стены пещеры покрываются раз­нообразными кальцитовыми натеками. Образуются камен­ные и земляные «осыпи, последние располагаются пре­имущественно под органными трубами. Накапливаются также отложения рек и озер. С уходом водотока даль­нейшее увеличение подземной полости резко замедляется, хотя коррозионная деятельность продолжается за счет инфильтрационных и конденсационных вод.

По мере развития пещеры она переходит в коридор­но-гротовую обвально-цементационную (сухо-галерейную, по Л. И. Маруашвили) стадию. На этой стадии в ре­зультате обрушения кровли над подземными полостями возможно вскрытие некоторых частей пещеры. Постепен­ное обрушение свода пещеры приводит к полному ее унич­тожению, что особенно характерно для верхних частей с небольшой мощностью кровли. На уцелевших участках остаются лишь карстовые мосты и узкие арки. При полном разрушении пещеры образуется карстовая долина.

Если толща кровли превышает 100-200 м, то провалов в ней, как правило, не образуется, а подземные полости заполняются обрушившимися с потолка глыбами породы и принесенными песчано-глинистыми отложениями, которые разбивают пещеру на отдельные изолированные полости. В этом случае развитие пещеры заканчивается коридор­но-гротовой обвально-цементационной стадией (грото-камерная стадия, по Л. И. Маруашвили).

Продолжительность отдельных стадий пещерообразо-вательного цикла, отличающихся своими гидродинамиче­скими и морфологическими особенностями, спецификой физико-химических процессов и своеобразием биоклимати­ческих условий, измеряется десятками и сотнями тысячелетий. Так, сухо-галерейная стадия пещеры Кударо на Кавказе продолжается уже 200-300 тыс. лет (Маруашви­ли, 1969). Что касается ранних стадий развития пещер (трещинная, щелевая, каналовая и воклюзовая), то их продолжительность значительно короче. Пещеры «могут достигать зрелого водно-галерейного состояния за не­сколько тысячелетий от начального момента своего раз­вития». В этом отношении интересны эксперименталь­ные исследования Е. М. Абашидзе (1967) по растворению стенок трещин глауконитовых известняков Шаорского во­дохранилища (Кавказ). Опыты показали, что за 25 лет непрерывной фильтрации в зависимости от скорости по­тока волосные трещины размером 0,1-0,25 мм могут уве­личиваться до 5-23 мм.

Таким образом, карстовые пещеры характеризуются сложной эволюцией, особенности которой зависят от со­четания самых различных факторов, определяющих не­редко значительные отклонения от рассмотренной схемы. Развитие пещер в силу тех или иных причин может пре­кратиться или вновь начаться на любой морфолого-гид­рологической стадии. Сложные пещерные системы состоят обычно из участков, находящихся на разных стадиях раз­вития. Так, в Ищеевской пещере на Южном Урале в на­стоящее время встречаются участки от каналовой стадии до карстовой долины.

Особенностью многих пещер является их многоярусность, причем верхние ярусы всегда значительно старше нижележащих. Количество этажей у разных пещер изме­няется от 2 до 11.

Расстояние между двумя смежными уровнями много­этажных пещер колеблется от нескольких метров до не­скольких десятков. Обрушение сводов, разделяющих пе­щерные этажи, приводит к образованию гигантских гро­тов, достигающих иногда высоты 50-60 м (пещеры Крас­ная и Анакопийская).

Появление нового этажа Г. А. Максимович связывает с тектоническим поднятием района, где находится пеще­ра. Н. А. Гвоздецкий основную роль в развитии много­этажных пещер в условиях большой мощности карстую­щихся пород отводит восходящим движениям, которые рассматривает не как нарушающий фактор, а как общий фон эволюции карста. По мнению Л. И. Маруашвили, многоярусность пещер может быть определена не только тектоническим поднятием карстового массива, но и общим понижением уровня океана (эвстазия), что вызывает ин­тенсивное углубление речных долин и быстрое снижение уровня горизонтальной циркуляции карстовых вод.

Ярусность лучше всего выражена у пещер равнин­ных и предгорных территорий, отличающихся сравни­тельно медленными тектоническими поднятиями. В про­цессе формирования пещер иногда наблюдается смеще­ние оси пещерных галерей от первоначальной верти­кальной плоскости. Интересна в этом отношении пещера Цуцхватская. Каждый более молодой (из четырех ниж­них) ярус этой пещеры сдвинут по отношению к предыдущему к востоку, в связи с чем подземный отрезок реки Шапатагеле в настоящее время находится значительно восточнее, чем в период формирования более высоких зтажей пещеры. Смещение оси пещерных галерей свя­зано с наклоном тектонических трещин, к которым при­урочены подземные полости.

Каков же возраст карстовых пещер и по каким при­знакам можно судить о начале формирования пещеры? По мнению Л. И. Маруашвили, за начало формирова­ния пещеры следует принимать период перехода ее в натечно-осыпную (водно-галерейную) стадию, поскольку на более ранних стадиях своего развития пещера еще не является в обычном понимании пещерой: она плохо раз­работана, полностью заполнена водой и совершенно не­проходима.

Для определения возраста пещер применяются раз­личные методы исследования, в том числе палеозоологи­ческий, археологический, радиоуглеродный и геоморфоло­гический. В последнем случае сопоставляется гипсомет­рический уровень пещер с уровнями поверхностных форм. К сожалению, многие из этих методов позволяют опре­делить лишь верхний предел возраста пещеры. Прямыми и косвенными данными доказывается весьма длитель­ное существование карстовых пещер, определяемое иног­да многими миллионами лет. Разумеется, возраст пещер в значительной мере зависит от литологического состава пород, в которых они формируются, и общей физико-географической обстановки. Однако даже в легкораство­римых сульфатных (гипс, ангидрит) образованиях пещеры сохраняются весьма длительное время. Интересны в этом отношении гипсовые пещеры Подолии, начало формиро­вания которых относится к верхнему миоцену. И. М. Гу­невский, исходя из особенностей геологического строения территории, степени трещиноватости пород, характера рельефа, морфологии подземных полостей и строения на­течных образований, выделяет следующие этапы формиро­вания подольских пещер: верхнесарматский (начало ин­тенсивной глубинной эрозии), раннеплиоценовый (харак­теризующийся интенсификацией процессов вертикального направления), позднеплиоценовый (процессы горизонталь­ной циркуляции подземных вод преобладают над верти­кальными), раннеплейстоценовый (процессы образования пещер достигают максимальной интенсивности), среднеплейстоценовый (процессы подземного карстообразования начинают затухать), позднеплейстоценовый (аккумуляция минеральных и хемогенных образований), голоценовый (аккумуляция глыбовых отложений). Таким образом, воз­раст самых крупных в мире гипсовых пещер Оптими­стической, Озерной и Крывченской в Подолии превыша­ет, по-видимому, 10 млн. лет. Возраст известняковых пещер может быть еще более значительным. Так, некото­рые древние карстовые пещеры Алайского хребта (Средняя Азия), имеющие гидротермальное происхожде­ние, по мнению 3. С. Султанова, образовались в верхне­палеозойское время, т. е. более 200 млн. лет назад.

Древние пещеры встречаются, однако, сравнительно редко, сохраняясь длительное время лишь в наиболее благоприятных природных условиях. Большинство карсто­вых пещер, особенно в сильно обводненных сульфатных породах, имеет молодой, преимущественно четвертичный или даже голоценовый возраст. Разумеется, отдельные галереи сложно построенных многоярусных пещер обра­зовались в разное время и возраст их может изменять­ся в значительных пределах.

Для количественной оценки карстовых полостей Г. А. Максимович (1963) предлагает два показателя: плотность и густоту карстовых пещер. Под плотностью понимается количество пещер, отнесенных к площади 1000 км 2 , а под густотой - общая протяженность всех по­лостей в пределах той же условной площади.

Ж. Корбель предложил характеризовать величину кар­стовых пещер показателем пустотности, вычисляемым по формуле

где V - объем растворимой породы, в которой развита пе­щера, в 0,1 км 3 ; L - расстояние (на плане) между край­ними точками по основной оси системы полостей - 0,1 км; J - расстояние между двумя наиболее удаленными точка­ми по перпендикуляру к основной оси - 0,1 км; Н - раз­ница отметок между самой высокой и самой низкой точ­ками пещерной системы - 0,1 км.

Для определения крупности пещер существует также и другой способ, который связан с подсчетом объема по­лостей. Если полость имеет сложную форму, то ее сле­дует представить в виде совокупности различных геометрических фигур (призмы, цилиндра, полного и усеченного конуса, полной и усеченной пирамиды с любым по форме основанием, шара и т. д), объем которых вычисляется по формуле Симпсона

где v - объем геометрической фигуры, м 3 ; h - высота фи­гуры, м; s 1 , s 2 , s 3 - площади нижнего, среднего и верх­него сечения фигуры, м 2 . Проверка этого метода крым­скими спелеологами показала, что ошибки при подсчете объема полостей по формуле Симпсона не превышают 5-6%.

Этот репортаж доступен в высоком разрешении.

Люди очень редко исследуют обширные и неизведанные , но только не фотограф National Geographic Стивен Альварес, который на протяжении всей своей карьеры изучает и фотографирует самые большие и глубокие пещеры в мире.

Исследование пещер Стивеном Альваресом.

Пещерой называют полость в земле, сообщающуюся с поверхностью одним или несколькими входными отверстиями. (Фото Стивен Альварес):

Наиболее крупные пещеры представляют собой сложные системы проходов и залов, нередко общей протяженностью до нескольких десятков километров. (Фото Стивен Альварес):

Пещеры по их происхождению можно разделить на 5 групп: тектонические, эрозионные, ледовые, вулканические и, наконец, самая большая группа - карстовые. Поговорим о них поподробнее. (Фото Стивен Альварес):

(Фото Стивен Альварес):

Как уже говорилось, подавляющее большинство пещер - карстовые . Именно эти пещеры имеют наибольшую протяженность и глубину. (Фото Стивен Альварес):

Карстовые пещеры образуются из-за растворения пород водой, поэтому они встречаются только там, где есть растворимые породы: известняк, мрамор, мел, гипс или соль. (Фото Стивен Альварес):

Тектонические пещеры могут возникать в любых породах в результате образования тектонических разломов. Они встречаются в бортах глубоко врезанных в плоскогорье речных долин, когда огромные массивы породы откалываются от бортов, образуя трещины. (Фото Стивен Альварес):

Эти трещины иногда образуют довольно глубокие вертикальные пещеры глубиной до 100 метров. (Фото Стивен Альварес):

3-й тип пещер - эрозионные. Они образуются в породах за счет механической, то есть «проточенные» водой, содержащей крупинки твердого материала. Часто такие пещеры образуются на берегу моря под действием прибоя, но они небольшие. (Фото Стивен Альварес):

Эффектные ледниковые пещеры образуются в теле ледников талой водой. (Фото Стивен Альварес):

Талая вода образует ходы, иногда проходимые для человека. Длина таких пещер может составлять несколько сот метров, глубина - до 100 метров и более. (Фото Стивен Альварес):

Также, ледниковые пещеры могут образовываться в леднике в месте выхода расположенных под ледником подземных термальных источников. Горячая вода может проделывать во льду объемные галереи. Термальные ледниковые пещеры встречаются в Исландии, Гренландии и достигают довольно больших размеров. (Фото Стивен Альварес):

Последний тип - вулканический пещеры. Они возникают при извержениях вулканов. Поток лавы, остывая, покрывается твердой коркой, образуя лавовую трубку. После окончания извержения лава вытекает из трубки с нижнего конца, а внутри трубки остается полость. (Фото Стивен Альварес):

Лавовые пещеры могут достигать очень больших размеров, вплоть до 65.6 км длины и 1 100 м глубины. (Фото Стивен Альварес):

Кроме лавовых трубок существуют вертикальные вулканические пещеры - жерла вулканов. (Фото Стивен Альварес):

Живой мир пещер не очень богат, тем не менее, некоторые животные здесь встречаются. Во-первых, это летучие мыши, которые используют пещеры как укрытие или для зимовки. Причем летучие мыши часто залетают в удаленные и труднодоступные места пещер, хорошо ориентируясь в узких лабиринтовых ходах. (Фото Стивен Альварес):

Помимо летучих мышей, в некоторых пещерах обитают насекомые, пауки, креветки, саламандры и рыбы. Все пещерные виды адаптируются к полной темноте, причем многие из них утрачивают органы зрения. (Фото Стивен Альварес):

Как известно из истории, первобытные люди использовали пещеры по всему миру в качестве жилища. Еще чаще в пещерах селились животные. (Фото Стивен Альварес):

Обычно вода находится во многих пещерах, а карстовые пещеры обязаны ей своим происхождением. Нередко встречаются и красивые . О них мы уже подробно рассказывали. (Фото Стивен Альварес):

(Фото Стивен Альварес):

В большинстве пещер воздух пригоден для дыхания, хотя встречаются пещеры, где можно находиться только в противогазах. (Фото Стивен Альварес):

Кроме пещер, имеющих по определению выход на поверхность, в земной коре есть замкнутые подземные полости. Самая глубокая подземная полость протяженностью 2 950 метров была обнаружена бурением на побережье Кубы. (Фото Стивен Альварес):

В , кроме Земли, пещеры обнаружены на и . (Фото Стивен Альварес):

(Фото Стивен Альварес):

(Фото Стивен Альварес):

(Фото Стивен Альварес):