Жены ивана грозного и их судьба с портетретами. Сын от незаконного брака с Марией Нагой

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%.

Карстовые пещеры, фото которых можно увидеть в данной статье, широко распространены во всём мире. Именно для этого вида характерно образование с наибольшей протяжённостью и глубиной. В большинстве случаев при образовании пещер естественным путём их форма зависит от степени влияния воды на горные породы. Именно поэтому карстовые пещеры встречаются в тех местах, где существуют залежи разнообразных растворимых пород.

Известняк под воздействием чистой воды растворяется очень плохо. При этом, если в воде содержится повышенное количество углекислого газа, растворимость породы может ускориться в несколько раз.

Основные данные

Карстовые пещеры - это подземные полости, которые могут образовать выход на поверхность или формироваться в замкнутом пространстве. По сути, они представляют собой углубления разной длины и протяжённости, созданные естественным путём, без вмешательства человека, в разнообразных карстовых породах. При этом слой карста в каждой пещере имеет свой процент содержания влаги.

Примечательно, что соляные пещеры образуются и разрушаются достаточно быстро, вследствие чего они практически никогда не успевают достичь такой же протяжённости, как известняковые или мраморные, образованные под воздействием воды.

Рельеф пещер

Для ускоренного формирования подобных пещер необходимо обязательное наличие в слоях породы небольших трещин и углублений под названием кары, а также сети таких естественных отверстий, как:

• Воронки. Характерной чертой является неправильная или конусообразная форма углубления. Достигают в диаметре до 250-300 м при глубине от 50 м до 100м. На дне можно обнаружить особые отверстия под названием поноры, в которые постепенно уходит основная масса подземных вод. Данные участки зачастую являются начальными образованиями будущих шахт, колодцев или пропастей, глубина которых в некоторых случаях превышает тысячу метров. Так, например, одна из самых больших пропастей в мире под названием Жан-Бернар находится в Альпийских горах Франции. Её глубина составляет 1410 м.
• Котловины представляют собой полости, периодически заполняющиеся водой (исчезающие озёра).
• Полья - это котловины размером 20-200 км 2 . Для них также характерно периодическое заполнение водой.
• Колодцы.
• Шахты.

Примечательно, что в закарстованных породах изначально образуются подземные ходы и углубления различной протяжённости, а уже из них начинает постепенно формироваться полноценная карстовая пещера, на образование которой может уйти не одна сотня лет.

Образование

Образование карстовых пещер во многом зависит от тектонических трещин и разломов, в которые на протяжении длительного периода стекают большие объёмы водных осадков. Кроме того, для формирования пещеры необходимо, чтобы вход в неё располагался гораздо выше того места, где скапливаются подземные воды. Примечательно, что основной особенностью карстовых процессов является то, что зачастую вода, растворив породу, через некоторое время вымывает её обратно, образуя ряд натёчных образований.

Степень выразительности карстовых форм

По степени выразительности поверхностные и подземные карстовые образования можно разделить на:

• голые - ярко выражены и находятся на поверхности земли;
• задернованные — могут быть прикрыты слоем почвы;
• покрытые - карстовый слой покрыт рыхлыми осадками с нерастворимой структурой;
• бронированные - карстовый слой покрыт полускальными и скальными образованиями.

Внутри подобных пещер в результате отсутствия доступа солнечных лучей и повышенного содержания концентрации углекислого газа на протяжении веков соблюдается особый микроклимат, позволяющий сохранить естественную красоту карстовых образований.

Влияние климата

В регионах, для которых характерно наличие пониженной температуры воздуха, подземные полости карстовых пещер в зимнее время года замерзают настолько, что даже летом температура в них не поднимается выше нуля. В таких пещерах зачастую можно наблюдать образование на потолке и стенах ледяной корки, сталактитов или других форм замёрзшей влаги.

Карстовые пещеры мира

Длиннейшая в мире пещера, образованная в известняках, получила название Мамонтова. Находится она в США (Кентукки) и имеет суммарную протяжённость ходов более 400 км. По ней протекают сразу две реки: Стикс и Эхо.

Длиннейшая пещера в гипсах — Оптимистическая - находится в Украине (Тернопольская область, Подолье). Она была обнаружена ещё в 1966 году. Протяжённость ходов в ней составляет более 230 км. Площадь самой пещеры при этом достигает 2 Га. Такой протяжённости удалось достичь благодаря тому, что пласты гипса, в которых образована пещера, перекрыты сверху слоем известняка, удерживающего своды от обрушения.

Примечательно, что самые глубокие пещеры в мире также являются карстовыми. В качестве примера можно привести Абхазские: Крубера-Воронья и Снежная. Глубина первой составляет 2191 м, а второй - 1753 м.

Большое количество карстовых пещер встречается и в Европе. Самая известная из них - Моравский карст (Чешская республика). Её подземные карстовые оседания из девонского известняка образовались более чем 350 миллионов лет назад. Она представляет собой целую область карстовых оседаний.

При этом одной из самых популярных пещер у туристов остаётся карстовая пещера Постойнска-Яма (Словения). Её общая протяжённость составляет не более 20 км, однако по её подземной территории протекает река Пойка, в водах которой можно увидеть необычных белесых рыб без глаз.

Карстовые пещеры в России

Несмотря на многообразие карстовых пещер по всему миру, самая крупная и длинная из них - Большая Орешная - расположена в Красноярском крае.

Одна из самых длинных известняковых пещер России — Ботовская (Иркутская область). Её протяжённость составляет около 60 км.

Самая глубокая карстовая пещера, Горло Барлога, находится в Карачаево-Черкесии и уходит вглубь на 900 м.

Пещеры Крымского полуострова

Отдельное внимание следует уделить Крыму, который издавна знаменит своими карстовыми полостями.

Несмотря на то, что их образования занимают внушительную часть полуострова, наибольшую известность среди туристов завоевали такие карстовые пещеры, как:

1. Красная. Лабиринты её ходов занимают 6 этажей при высоте сводов около 30 м и протяжённости залов до 80 м. На её долю приходятся 1/3 площади всех образований этого типа на полуострове. По дну пещеры протекает подземная река Су-Учхан, своды которой украшены чрезвычайно красивыми колоннами, сталагмитами и сталактитами.
2. Мраморная находится на высоте 1000 м над уровнем моря. Своё название получила в результате образования в мраморированном известняке. В ней присутствуют красивейшие каскады озёр, россыпи пещерного жемчуга и каменные водопады.
3. Эмине-Баир-Хосар занимает одно из первых мест среди мировых природных феноменов. Представляет собой более 1500 галерей и залов, малая толика которых оборудована для посещений туристами. В данной пещере можно увидеть уникальную коллекцию останков представителей дикой фауны, населявшей Крымский полуостров несколько миллионов лет назад.

Особенности исследования

Подземные воды постепенно вымывают и расширяют отверстия трещин в породе и начинают формировать галереи и гроты. Примечательно, что те карстовые пещеры, где потоки воды прокладывают себе более внушительные пути, постепенно расширяются и формируют запутанную систему подземных ходов, которые могут располагаться на различных уровнях и соединяться шахтами и колодцами различной глубины.

Любому человеку, который решит совершить путешествие по подземной реке, необходимо обязательно помнить о том, что это весьма опасное занятие. Несмотря на то, что большая часть туннелей достаточно широкая, на определённых участках они постепенно сужаются. При этом под воздействием течения лодка может попросту разбиться о стены пещеры. Кроме того, туристов в подобных мастах подстерегают ещё и многочисленные пороги и водопады, а также неожиданно возникающие глубокие пропасти. Также получить серьёзные травмы можно, натолкнувшись на естественные наросты породы: как выступающие из воды, так и свисающие с потолка. В результате чего можно оказаться сбитым с лодки в ледяную воду, что черевато не только ушибами, но и переохлаждением. Именно поэтому, исследуя карстовые пещеры, необходимо соблюдать предельную внимательность и осторожность для того, чтобы сохранить только приятные впечатления от незабываемого путешествия по этим чудесным местам.

Пеще́ра - естественная подземная полость в верхней толще земной коры , сообщающаяся с поверхностью земли одним или несколькими выходными отверстиями, проходимыми для человека.

Пещеры могут быть заполнены воздухом или другим газом, водой, частично твёрдыми отложениями. По происхождению пещеры подразделяются на первичные и вторичные. Первичные пещеры сингенетичны тектоническим породам: газовые пузыри и тоннели в лавах, полости в рифах и известковых туфах, пещеры гидратации в гипсо-ангидритах; вторичные пещеры - результат геологических процессов, проявляющихся в сформировавшейся породе или леднике : пещеры выветривания, выщелачивания, выдувания, суффозионные, абразионные на берегах морей, карстовые , гидротермальные, гляциальные в ледниках . Наиболее распространены карстовые пещеры . Искусственными пещерами называются заброшенные горные выработки, сходные с естественными, а также высеченные в породах помещения, главным образом средневековые пещерные города (например, Вардзиа в Грузии и Чуфут-Кале в Крыму).

Наиболее крупные пещеры - сложные системы проходов и залов, нередко суммарной протяженностью до нескольких десятков километров.

В своём развитии пещеры проходят ряд этапов. На современном этапе они могут находиться выше уровня карстовых вод (сухие пещеры) или в зоне их формирования (пещеры с озёрами, реками, пещеры-источники). В некоторых пещерах текут мощные водотоки, например расход подземной реки в пещере Шкопианской (Югославия) достигает 200 м/с, а колебания уровня воды - 114 м. На побережьях морей и островах известны пещеры, погружённые ниже уровня моря и заполненные водой, например Блу-Холс на острове Андрос (Багамские острова) на глубине до 60 м.

Пещеры - особая среда обитания организмов. Видовой состав фауны и флоры пещеры беден, показатель биомассы низкий. Фауна представлена беспозвоночными (около 460 видов), некоторыми земноводными (протей), пещерными рыбами. Для постоянных обитателей пещеры - троглобионтов, - характерны депигментация, слепота, иногда гигантизм, замедленный обмен веществ. В некоторых пещерах сезонно живут стаи летучих мышей (рукокрылых), например в Бахарденской пещере (Копетдаг, Туркмения) летом поселяется около 40 тысяч особей. В связи со стабильностью условий существования уцелели представители древних фаун. В пещеры одновременно протекают геологические процессы разрушения (коррозия, эрозия, выветривание, обрушение) пород, осадконакопления и минералообразования. Отложения пещеры представлены подземными элювием, делювием, обвально-осыпными (гравитационными) осадками, отложениями рек и озёр, вторичными водными хемогенными образованиями, льдом, органическими и антропогенными (культурные слои). В большей части пещер господствуют низкотемпературные условия минералообразования, в некоторые пещеры проникают рудообразующие гидротермальные растворы. Наиболее распространены кальцит, арагонит, гипс. Вторичные хемогенные формы представлены кальцитовыми , арагонитовыми или гипсовыми минеральными агрегатами - сталактитами , сталагмитами , драпировками, колоннами, кристалликтитами и кораллитами и т.п.

В Гаурдакской пещере (Чарджоуская обл., Туркмения), расположенной в известняках, гипсоангидритах и серных рудах юры частично ниже подошвы серной залежи, описаны гипсовые сталактиты, сталагмиты, коры; в зоне окисления серных пород - ярозит, галлуазит, сера в виде "горного молока". В некоторых галереях выявлена ртутная сульфидная минерализация. В пещерах встречается мраморный оникс : так, в двенадцати пещерах Алтае-Саянской складчатой области запасы оникса в осыпях оцениваются в 300 т. Охра в известняковых и конгломератовых пещерах местами образует скопления в десятки тысяч тонн.

Можно разделить пещеры по их происхождению на пять групп. Это тектонические пещеры, эрозионные пещеры, ледовые пещеры, вулканические пещеры, и, наконец, самая большая группа, - карстовые пещеры .

Типы пещер

Карстовые пещеры

Известняк, а тем более мрамор, растворяются чистой дистиллированной водой очень плохо. В несколько раз растворимость повышается, если в воде присутствует растворённый углекислый газ (а он всегда растворён в воде, в природе), однако всё равно известняк растворяется слабо, по сравнению, скажем, с гипсом или, тем более, солью. Но оказывается, что это положительно сказывается на образовании протяжённых пещер, поскольку гипсовые и соляные пещеры не только быстро образуются, но и быстро разрушаются.

Огромную роль при образовании пещер играют тектонические трещины и разломы. По картам исследованных пещер очень часто можно видеть, что ходы приурочены к тектоническим нарушениям, которые видны на поверхности. Также, разумеется, для образования пещеры необходимо достаточное количество водных осадков, удачная форма рельефа : осадки с большой площади должны попадать в пещеру, вход в пещеру должен располагаться заметно выше того места, куда разгружаются подземные воды и т. п.

Химизм карстовых процессов таков, что часто вода, растворив породу, через некоторое время откладывает её обратно, образуя т. н. "натёчные" образования: сталактиты , сталагмиты , сталагнаты , драпировки , а также экзотические геликтиты и проч.

Тектонические пещеры

Такие пещеры могут возникать в любых породах в результате образования тектонических разломов. Как правило, такие пещеры встречаются в бортах глубоко врезанных в плоскогорье речных долин, когда огромные массивы породы откалываются от бортов, образуя трещины отседания (шерлопы). Трещины отседания обычно клином сходятся с глубиной. Чаще всего они заваливаются рыхлыми отложениями с поверхности массива, однако иногда образуют довольно глубокие вертикальные пещеры, до 100 м глубиной. Шерлопы широко распространены в Восточной Сибири. Изучены они сравнительно слабо, и, вероятно, встречаются весьма часто.

Эрозионные пещеры

Пещеры, образуемые в нерастворимых породах за счёт механической эрозии, то есть проработанные водой, содержащей крупинки твёрдого материала. Часто такие пещеры образуются на берегу моря под действием прибоя. Однако, возможно образование и пещер, проработанных по первичным тектоническим трещинам уходящими под землю ручьями. Известны довольно крупные (сотни метров длиной) эрозионные пещеры, заложенные в песчаниках и даже гранитах .

Ледниковые пещеры

Пещеры, образуемые в теле ледников талой водой. Такие пещеры встречаются на многих ледниках. Талые ледниковые воды поглощаются телом ледника по крупным трещинам или на пересечении трещин, образуя хода иногда проходимые для человека.

Вид со дна 55 метрового активного входного колодца на леднике Альдегонда в 2002 г. (Шпицберген). Видно округлое сечение колодца. В верхней части виден силуэт человека для масштаба

Характерные длины составляют первые сотни метров, глубины - до 100 м и более. В 1993 г. в Гренландии был обнаружен и исследован гигантский ледниковый колодец «Изортог» глубиной 173 м, приток воды летом в него составлял 30 м 3 /см и более Еще один тип ледниковых пещер - пещеры, образуемые в леднике в месте выхода внутриледниковых и подледниковых вод на краю ледников. Талые воды в таких пещерах могут течь как по ложу ледника, так и по ледниковому льду .

Ледниковая пещера на краю ледника Фолл (Fallbreeen), Шпицберген

Особый тип ледниковых пещер - пещеры, образуемые в леднике в месте выхода подземных термальных вод. Поскольку вода горячая, она способна проделывать объёмные галереи, однако такие пещеры залегают не в самом леднике, а под ним, поскольку лёд проплавляется снизу. Термальные ледиковые пещеры встречаются в Исландии, Гренландии и достигают значительных размеров.

Вулканические пещеры

Эти пещеры возникают при извержениях вулканов. Поток лавы, остывая, покрывается твёрдой коркой, образуя лавовую трубку, внутри которой по-прежнему течёт расплавленная порода. После того как извержение уже, фактически, закончилось, лава вытекает из трубки с нижнего конца, а внутри трубки остаётся полость. Понятно, что лавовые пещеры залегают на самой поверхности, и часто кровля обваливается. Однако, как оказалось, лавовые пещеры могут достигать очень больших размеров, вплоть до 65.6 км длины и 1100 м глубины (Kazumura cave, Гавайские острова).

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):

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.