Пещеры: характеристика и виды. Особенности поиска карстовых пещер

Представляет большой научный и прикладной интерес. Спелеологические исследования позволяют глубже познать сложные и противоречивые карстовые процессы, без учета которых невозможно сколько-нибудь успешное решение многих народнохозяйственных задач в районах распространения легкорастворимых карбонатных и галогенных пород.

Без всестороннего изучения особенностей карста значительно затруднено гидротехническое, промышленное, гражданское и транспортное строительство. С карстовыми пещерами связаны многие ценные полезные ископаемые. Нередко карстовые массивы обладают огромными запасами подземных вод, которые могут быть успешно использованы для водоснабжения промышленных и бытовых объектов, а также в сельском и лесном хозяйстве.

Пещеры представляют большой интерес в геоморфологическом, гидрологическом, биоспелеологическом, археологическом и палеозоологическом отношениях. В последние годы они изучаются как особые природные ландшафты, и относятся к . Трудно переоценить значение пещер с точки зрения спелеотуризма.

В этой статье, разумеется, невозможно рассмотреть все стороны научного и прикладного значения пещер . Кратко остановимся лишь на некоторых из них.

Значение пещер для строительства

Наличие подземных полостей и особенно крупных карстовых пещер является серьезным препятствием для гидротехнического строительства , поскольку создает условия для возможной сильной утечки вод из водохранилища. Это осложняет наполнение его до проектной отметки, а также ставит под угрозу разрушения построенную плотину. В практике гидротехнического строительства встречаются подобные явления. Так, в результате провала над карстовыми полостями под действием нагрузки сооружения была разрушена плотина Аустин в Техасе (США).

В Советском Союзе накоплен богатый опыт гидроэнергетического строительства в карстовых районах. Он основан на специальном инженерно-геологическом изучении закарстованных территорий и выявлении основных закономерностей развития карста. В некоторых случаях удается «уйти» от карста, т. е. так разместить гидросооружение (например, Куйбышевская ГЭС на Волге, Братская ГЭС на Ангаре и др.), чтобы карст не мог оказывать на него влияния.

В других случаях приходится создавать плотины на закарстованных участках (Сызранская ГЭС, Павловская ГЭС на Уфе и др.). При этом для защиты от карста создаются сложные противофильтрационные бетонные завесы и проводится искусственный кольматаж карстовых полостей глинистым материалом. Это не только «пломбирует» существующие полости, но и препятствует дальнейшему развитию карста.

Предварительные спелеологические исследования имеют важное значение при выборе строительных площадок под промышленные и бытовые объекты, а также для проведения железных дорог и шоссейных магистралей. Известны случаи, когда здания и различного рода строения разрушались в результате провалов над подземными пустотами. В связи с этим наибольшее внимание уделяется прогнозированию вероятности образования провалов. Особенно большие трудности создаются при прокладке железных дорог на участках распространения растворимых пород.

Карстовые пещеры осложняют проходку различных туннелей. Так, например, при строительстве железной дороги Рим–Неаполь (Италия) был пробит туннель через гору Монте-Орсо, сложенную закарстованными меловыми известняками. В связи с тем что он вошел в кровлю крупной карстовой пещеры (длина 70 м, высота 12 м), трассу пришлось перенести.

Особенный вред приносит карст горнодобывающей промышленности. Подземные карстовые полости способствуют усиленному притоку карстовых вод в горные выработки, что весьма осложняет эксплуатацию месторождений полезных ископаемых. Это отмечается на многих месторождениях Русской равнины, Казахстана и Сибири. Но, Пожалуй, особенно водообильны шахты Кизеловского угленосного бассейна на Урале. Здесь приток карстовых вод в капитальные шахты в отдельных случаях может превышать 2500 м3/час.

Естественно, такой большой приток воды сильно затрудняет эксплуатацию месторождения и требует больших затрат на установление мощных водоотливных средств. Особенно опасны внезапные прорывы воды, приводящие к обрушению кровли и затоплению горных выработок. Они отмечаются обычно в зонах тектонических нарушений, где развиты крупные подземные полости и пещеры. Применение передовых разведочных и дренажных скважин, а также других мероприятий позволяет в настоящее время успешно вести горные работы на месторождениях, расположенных в сильно закарстованных породах.

Минеральное значение пещер

Пещеры представляют большой интерес в минералогическом отношении. В настоящее время в пещерах карбонатного карста найдено 83 вторичных минерала. Из них наиболее многочисленны группы фосфатов (27,71%), карбонатов (16,85%) и сульфатов (13,25%). Процессы аккумуляции минералов происходили или одновременно с формированием пещер (в условиях проникновения гидротермальных и других растворов), или после образования подземных полостей – на участках, где наблюдалась резкая смена факторов миграции химических элементов. В отдельных случаях концентрации рудных и нерудных минералов представляют промышленный интерес.

Иное происхождение имеют так называемые бобовые и карстовые железные руды, приуроченные к глубоким пещерам и естественным шахтам. Они связаны с процессами известняков, содержащих примеси. В Советском Союзе такие руды отмечены на Русской равнине и Урале.

Значение пещер для добычи нефти и газа

Изучение подземных карстовых полостей представляет большой интерес в связи с приуроченностью к ним залежей нефти и газа . К сожалению, долгое время исследователи и эксплуатационники недооценивали роль карста в образовании продуктивных карбонатных коллекторов и не связывали залежи нефти с карстовыми пустотами. Между тем, особенно в последние годы, буровые и геофизические исследования показали сильную кавернозность карбонатных образований и было собрано много данных, подтверждающих связь крупных нефтяных залежей с карстовыми полостями. Так, например, при фонтанировании одной из скважин на нефтяном месторождении Хоббз (США) был выброшен сталактит. На Ромашкинском месторождении в Северной Башкирии в известняках нижнего карбона найдена многоярусная система крупных карстовых полостей.

Подземные полости могут быть использованы для хранения нефти и нефтяных продуктов. В Советском Союзе для этой цели использовалась, в частности, пещера Водяная (объем 1000 м3), расположенная на правом берегу реки Ик (Русская равнина). В марте 1964 г. в ней было отмечено нефтяное озеро площадью около 200 м и глубиной 1 м.

Спелеологические и спелеогидрологические исследования приобретают в последние годы все большее значение при изучении особенностей распределения, режима и запасов подземных карстовых вод, используемых для целей водоснабжения городов и промышленных предприятий. Особенно интересны в этом отношении работы, проведенные в и на , которые сыграли важную роль в решении проблемы водоснабжения питьевой водой курортов Черноморского побережья.

Значение пещер для сельского хозяйства

С наличием подземных карстовых полостей нельзя не считаться при проведении сельско- и лесохозяйственных работ. Карст определяет значительное иссушение поверхности, редкую речную сеть, глубокое залегание подземных вод, что во многих районах наносит большой вред сельскому и лесному хозяйству.

Значение пещер для археологии

Пещеры представляют большой интерес в археологическом отношении, поскольку жизнь наших далеких предков была с ними тесно связана. Здесь было относительно тепло, можно было поддерживать огонь и успешно защищаться от опасных зверей. Значение пещер в этой отрасли довольно велико.

В пещерах зарождалась человеческая культура. Возникали подземные храмы, древнейшие в мире скульптуры, барельефы, целые картинные галереи, созданные хрупким резцом первобытного художника. Впервые рисунки палеолитического человека в Советском Союзе были найдены в Каповой пещере А. Рюминым. К этому же времени относятся и первые строительные работы, связанные с укреплением входа искусственной стеной, выравниванием пола, созданием ниш для хранения продуктов питания и т. д. Следовательно, пещеры – это колыбель человечества.

Археологические исследования пещер позволяют воссоздать историю развития человеческого общества, проникнуть к истокам пашей культуры и искусства, проследить основные этапы их эволюции.

Первый древнепалеолитический памятник (мустьерская стоянка) на территории нашей страны – Волчий грот – был открыт в 1879 г. в Крыму К.С. Мережковским . Позже стоянки древних людей были найдены во многих районах Советского Союза: в Крыму, на Кавказе, Русской равнине, Урале, Средней Азии, Сибири и в других местах. Самая северная в мире стоянка верхнепалеолитического человека открыта на Северном Урале у входа в .

Находимые в пещерах кости древних животных являются интересным материалом для установления фаунистического комплекса прошлых эпох. В пещерах найдены кости мамонта, шерстистого носорога, зубра, северного оленя, лося, волка, лисицы, пещерного медведя, пещерной гиены, пещерного льва и многих других . Эти кости попали в пещеры различными путями. Одни из них были вмыты водными потоками, другие занесены животными, а некоторые накопились в результате гибели пещерных или случайно попавших в подземные полости животных.

Среди ископаемых животных особый интерес представляет пещерный медведь, отличавшийся огромными размерами. Он имел широкий ареал распространения, северная граница которого проходила, по-видимому, в верховьях реки Печоры, где было найдено самое северное местоположение костей пещерного медведя (пещера Медвежья).

Естественные пещеры и горные выработки во многих странах мира широко используются в лечебных целях (спелеотерапия). Чистый воздух, нередко ионизированный радиоактивными изотопами углерода, постоянная температура и различные другие факторы позволяют успешно лечить болезни дыхательных путей, артриты, ревматизм, гипертонию, подагру и некоторые кожные заболевания. Подземные клиники есть и в Советском Союзе. В поселке Солотвино (Закарпатская область) в штреке соляной шахты на глубине 206 м находится лечебная подземная палата областной аллергологической больницы. Здесь лечатся больные, страдающие бронхиальной астмой.

Ежедневно они проводят 7 –10 час. под землей. Курс лечения длится 280–300 час. Специальные исследования показали пригодность калийных шахт Соликамска и Березняков для лечения сердечнососудистых заболеваний. Широкий комплекс спелеотерапевтических наблюдений проведен во многих пещерах Абхазии и Имеретин (Кавказ). В ближайшее время для больных астмой, хроническим бронхитом и коклюшем намечается открытие подземного санатория в Цхалтубской сталактитовой пещере.

Некоторые пещеры, особенно характеризующиеся низкой температурой воздуха, издавна используются как складские помещения для хранения продуктов питания и различных материалов.

Широкие перспективы открываются в использовании подземных термальных карстовых вод. Интересен в этом отношении опыт организации на базе Охурейских источников парниково-тепличного хозяйства в Очамчире на юго-западном склоне Кавказа (Грузия). Разрабатываются проекты использования горячих карстовых вод в коммунальном хозяйстве и в лечебных целях.

Значение пещер для туристов

В настоящее время ведутся большие работы по благоустройству – одной из самых замечательных карстовых пещер Советского Союза. Скоро любители подземной экзотики смогут попасть в эту пещеру по специально созданному 800-метровому туннелю, по которому пойдут комфортабельные электропоезда. Сейчас здесь прокладываются пешеходные дорожки, через глубокие колодцы перебрасываются ажурные мостики, вдоль глыбовых обвалов для лучшего обзора возводятся винтовые лестницы.

Разноцветная подсветка сделает наиболее интересные участки Анакопийской пещеры еще более эффектными. К пещере намечено провести асфальтированную дорогу, а также построить гостиницу и туристическую базу на 500 человек. Начаты проектировочные и изыскательские работы также по благоустройству некоторых других пещер Советского Союза, намечаемых для экскурсионного показа.

Работы по использованию карстовых пещер в туристических целях по существу лишь только начаты. Их следует продолжить и значительно расширить. При этом необходимо не только полностью оборудовать, электрифицировать и телефонизировать пещеры, являющиеся объектами посещения, но и подвести к ним хорошие дороги, построить поблизости современные гостиницы. Разумеется, на это потребуются определенные капиталовложения.

Между тем, как показывает опыт, при разумном и правильном использовании пещер эти затраты не только быстро окупаются, но и дают значительную прибыль. В настоящее время Кунгурскую пещеру, например, ежегодно посещает около 200 тыс. человек. По предварительным подсчетам, Анакопийскую пещеру ежегодно смогут посещать 350–400 тыс. человек. Полученные в результате широкого притока туристов средства можно будет использовать на дальнейшее оборудование пещер, а также на проведение научных спелеологических исследований.

Карстовые пещеры, отличающиеся нередко сложным морфологическим строением, богатством натечных форм и своеобразием подземного мира, являются уникальными памятниками природы и подлежат охране. И это не случайно. Проникновение человека в подземный мир приводит иногда к печальным последствиям. Нередко человек походя уничтожает то, что природа творила многие тысячелетия. Некоторые давно посещаемые пещеры сильно пострадали от «экскурсантов».

г. Владивосток

ВГКС™. 2004 г.

Лекция

Карстовые пещеры - образование и стадии развития.

Пещерами принято называть подземные полости, имеющие выход на поверхность и не освещаемый солнечным светом объем. Пещеры бывают:

Пещеры в не карстующихся породах.

Пещеры вулканического происхождения: тоннели и коридоры в застывших лавовых потоках – сверху лава в контакте с воздухом быстрее остывает и затвердевает, внутри – течет, образуя полости (небольшие полости в Приморском крае известны на Зевском и Шкотовском плато, пещера возле села Кравцовка.)

Подземные полости в некарстующихся породах образованные в результате морской абразии (разрушающее действие волн).

Данные пещеры ввиду своих зачастую небольших размеров редко интересуют спелеологов.

Карстовые пещеры.

Это собственно те пещеры, которые и представляют интерес для спелеологов.

На Дальнем Востоке задокументировано около 200 карстовых пещер.

Слово карст – искаженное слово КРАС (Kräs) – название горного района в Словении, где много пещер. По этому имени стали называть другие пещеры такого типа.

Образование карстующихся пород.

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

В древние времена сотни млн. лет назад (в Приморском крае существуют известняки датированные к Силуру, Карбону, Мелу, Юре, но в большей степени к Перми) 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

2) дно выпячивалось образуя горы, при этом целостность известняковых пластов нарушалась, в них образовывались многочисленные поперечные трещины и разломы. Так образовывался будущий карстовый район.

Условия образования карстовых пещер.

Пещеры распространены на нашей планете не равномерно, на одном массиве их количество может исчисляться десятками, на другом их может не быть вовсе. Это связано с тем, что для существования и образования пещер необходимо выполнение множества условий.

Самые главные из которых:

1. Как уже упоминалось, наличие карстующихся пород , то есть пород подверженных химическому (выщелачивание) и механическому (эрозия) разрушению под действием воды. К таким породам относятся: сульфатные - Гипс –Ca2SO4, Мел (сульфатный карст в Приморье не известен); и карбонатные - Доломит –Mg2CO3, Известняк –Ca2СO3. Последний имеет наибольшее распространение среди прочих. Есть еще различные подвиды карстующихся пород, например конгломераты (окатанная галька или валуны, сцементированные известняком), мрамор (известняк подвергшийся метаморфизации – длительному или кратковременному воздействию высокой температуры и давлению).

2. Наличие разломов и трещин в зоне распространения карстующихся пород, как результата подвижек земной коры.

3. Наличие большого количества осадков и условий для их удержания в определенном месте.

Выполнение всех трех условий для образования пещер обязательно!

Кроме этого на процесс карстообразования в разной степени влияют:

1. Химическая чистота пород – хуже карстуются породы с высоким содержанием магния и окиси кремния.

2. Трещиноватость пород - наличие микротрещин и каверн, чем их больше тем лучше порода карстуется.

3. Рельеф – наличие замкнутых водосборов, наклон поверхности (на горизонтальной поверхности вода дольше удерживается).

4. Наличие почвенного покрова и растений – вода дольше задерживается, происходит образование агрессивных вод, насыщенных углекислотой и гуминовыми кислотами.

5. Климат – при отрицательных температурах зимой поступление воды существенно снижается или прекращается вовсе.

Помимо пещер в карстующихся породах могут существовать поверхностные и подземные формы карста .

Поверхностные – арки, скалы - останцы, карры, воронки, котловины.

Подземные – собственно пещеры, а так же гроты и тоннели.

Стадии образования карстовых пещер.

Трещинная стадия – водозная (воклюзовая) – натечно-осыпная – обвально-цементационная.

Стадии формирования полости идут последовательно, и каждая новая является следствием предыдущей.

Различные авторы выделяют еще дополнительные промежуточные стадии, но мы будем руководствоваться этой достаточно простой схемой. Важно запомнить, что каждая стадия применима не ко всей пещере в целом, а к отдельным ее фрагментам, каждый из которых может находится на своей стадии развития. Особенно это проявляется в полостях, характеризуемых сложным строением (каскадные шахты, многоярусные пещеры).

Трещинная стадия.

Именно с образования разломов и системы трещин (тектонических нарушений) начинается образование каждой пещеры. Нарушения земной поверхности появляются при подвижках земной коры и землетрясениях. Расположение нарушений в пространстве массива (могут быть ориентированы в любой плоскости), а также относительно друг друга (пересекаться или идти параллельно) - все это определяет облик каждой пещеры. Даже в одной пещере встречаются различные «составные» элементы, которые образуются по разному.

В карстовых пещерах могут формироваться следующие различные элементы :

Вертикальные пропасти, щахты и колодцы образуются на пересечении вертикальных или крутонаклонных 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.

Горизонтально-наклонные пещеры, и меандры

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.

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

Бывает, включаются дополнительны механизмы:

Механический вынос обломков породы потоками воды (п. Серафимовская),

- действие напорных термальных вод – гидротермальные полости (п. Холодильник).

Горизонтальные лабиринты .

Процесс выщелачивания происходит по «сетке» тектонических трещин. Характерный пример п. Спасская.

Названные механизмы образования элементов структуры (морфологии) пещер являются общими для всех видов карстующихся пород.

Водозная (воклюзовая) стадия

На данной стадии в пещере появляется свободно текущая или стоячая вода. Вода проникает в трещины либо при наличие поверхностного водосбора, либо в случае если нарушение вскрывает подземный водоносный горизонт. Под воздействием воды трещины начинают расширяться, формируя пещеру.

Выделяют следующие виды процессов образования пещеры :

Корозионный - данный процесс происходит при воздействии на стены трещины стоячих или медленно текущих вод, которые выщелачивают известняк. Чаще всего так формируются лабиринтовые пещеры находящиеся ниже уреза поверхностных водотоков. В последующем происходит врез долины, уровень воды в водоеме понижается и пещера осушается (п. Спасская, Мокрушинская, Николаевская).

Корозионно-разрывной – при этом типе первоначально сформированная трещина имеет достаточно большую ширину (несколько метров) в последующем происходит лишь доработка ее водой (п. Распорная).

Корозионно-нивальный – в зимнее время трещина забивается снегом, в результате его таяния высвобождается огромное количество воды, которое и выщелачивает породу.

Корозионно-эрозионный – формирование пещеры происходит за счет поступления в трещину свободно текущих вод, вода переносит частички абразивного материала , который как бы истирает стены трещины кроме этого кородирующее действие оказывает и сама вода. Так формируется большинство пещер. Как правило это поноры (п. Романтиков), пещеры-источники (п. Сица, п. Географического Общества), шахты (Соляник).

Весьма часто пещеры формируются из частей сформированных разными процессами. Например: п. Белый Дворец состоит из фрагментов сформированных корозионно-эрозионным и корозионно-разрывным способом.

Уже в водозную стадию в пещере начинают формироваться отложения различного материала

Остаточные отложения формируются за счет не растворимого остатка вмещающих пород и представленны в основном красными глинами.

Водно-механические отложения формируются за счет влияния водотоков, они могут быть сформированы, как из сортированного материала пещеры - глина, песок (донная часть пещеры Серафимовская), так и из материала занесенного с поверхности - глина, почва, растительные и животные остатки (привходовая часть пещеры Серафимовская).

Натечно-осыпная стадия.

Зачастую за счет уничтожения склоновой денудацией поверхностных водосборов или вреза речной долины, поступление воды в прежних объемах замедляется или прекращается вовсе, в пещере осушаются целые залы, галереи, колодцы. Начинается натечно-осыпная стадия. На данной стадии в пещерах начинают формироваться разнообразные натечные формы.

Наибольшее развитие в пещерах региона имеют кораллиты . Они имеются в пещерах Приморский Великан, Соляник, Серафимовская. Кораллиты развиваются приемущественно на вертикальных и крутонаклонных поверхностях коренных стен и натечных образований. Имеют сферическую или грибообразную форму. Диаметр сфер варьирует от 5 до 60 мм.

Сталактиты самой различной формы, зависящей во многом от макроклимата полости, количества поступающей воды, распространены во многих пещерах Приморский Великан, Мокрушинская, Соляник. Размеры сталактитов различны от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Под сталактитами сравнительно часто можно наблюдать Сталагмиты . Форма их, как правило, коническая или цилиндрическая. Распространены в пещерах Приморский Великан, Дальняя, Мокрушинская.

Сталагнаты встречаются достаточно редко и как правило имеют не большие размеры. Известны в пещерах Мокрушинская, Дальняя, Приморский Великан, Чертов колодец, Соляник.

Натечные коры встречаются во многих пещерах. Образуются они на стенах и полу пещер, часто создавая живописные каскады (Соляник, Серафимовская).

Относительно широко распространено в пещерах известковое тесто (лунное молоко, мондмильх). В некоторых пещерах оно покрывает не только свод и стены, но и пол пещеры. Толщина его обычно не превышает 10 см. Распространено в пещерах Кабарга, Приморский великан , Белый Дворец, Соляник.

Брчки встречаются достаточно редко, но в некоторых пещерах значительно распространены (Синегорская, Романтиков). Диаметр их не превышает от 5 до 15 мм, длина не более 20 см. Встречаются прозрачные матовые и белые разновидности.

Геликтиты достаточно своеобразные и вместе с тем достаточно редкие натечные формы. Распространены в пещерах Грязная, Приморский Великан, Соляник.

Гуры известны в пещерах Сказка, Дальняя, Близнец, Маленькая. Представляют собой кальцитовые плотинки высотой до 20 см. Часто гуровые ванночки заполнены водой

Обвально-цементационная стадия

Данная стадия является завершающей в процессе существования пещеры. На данном этапе в пещере часто происходят разрушения сводов и стен, с образованием различных обвальных отложений.

Обвально-гравитационные отложения, формируются в различных по своей морфоструктуре частях пещеры. Основные причины – слоистость и трещиноватость пород. А так же стремление гравитации сформировать свод параболической формы, как наиболее устойчивый. Существуют в большинстве полостей нашего края.

Термогравитационные отложения образуются в привходовых частях пещер в зоне сезонных колебаний температур. Теплый влажный воздух, выходящий из пещер в зимний период заполняет поры и трещины в породе, накопленная вода замерзает и расширяясь разрушает породу. Часто перед входом в пещеру можно наблюдать т. н. вал из обрушенной породы (п. Нижняя – вал высотой до 4 метров).

Сейсмогравитационные отложения в малой степени зависят от возраста пещеры и в большей степени определяются особенностями строения пещеры (крупные залы). Формируются во время землятресений.

Провально-гравитационные отложения возникают при провале сводов полостей, при этом происходит разрушение объема первоначальной полости, а на поверхности формируются провальные воронки и котловины. Причинами обрушения могут являться: небольшая мощность кровли , горизонтальная слоистость.

Заключительным результатом этой стадии является разрушение полости.

При создании лекции были исспользованы следующие материалы:

Берсеньев Дальнего Востока.

Берсеньев природы карстового происхождения.

А также информация в интернете с сайтов:

www. cavingclub. *****.

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.

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. Пещеры, в привходовой части, при подходящих морфологии (горизонтальный просторный вход) и расположении (близко к воде) использовались древними людьми в качестве удобных жилищ.

Если смотреть на пещеры с точки зрения геологии, то они представляют собой всего лишь полости в земной коре, но пещеры играли важную роль в развитии человечества, и благодаря страху человека перед неизведанным, многие из пещер на планете еще не изучены досконально. Во многих пещерах сохранились так называемые «наскальные» рисунки первых людей, которые дают возможность понять быт и культуру древних жителей Земли. Многие пещеры представляют интерес своей спелеофауной и разнообразным спелео - интерьером. Горная порода, в которой возникают пещеры, - известняк. Это мягкая порода, она может растворяться слабой кислотой. Кислота, которая разрушает известняк, поступает из дождевой воды. Падающие капли дождя забирают углекислый газ из воздуха и почвы. Этот углекислый газ превращает воду в углекислоту.

Горные пещеры - это не единственный вид пещер. Есть, например, еще и морские пещеры, которые возникли под воздействием плещущихся волн о каменные утесы вдоль побережья. Волны растворяли утесы. Они разрушались, подтачиваемые из года в год также галькой и мелким песком. Типы пещер

Карстовые пещеры

Таких пещер большинство. Именно карстовые пещеры имеют наибольшую протяжённость и глубину. Пещеры образуются вследствие растворения пород водой. Поэтому карстовые пещеры встречаются только там, где залегают растворимые породы: известняк, мрамор, доломит, мел, а также гипс и соль.

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, геликтиты, драпировки и проч.

Длиннейшая в мире Мамонтова пещера в США заложена в известняках. Она имеет суммарную протяжённость ходов более 500 км. Длиннейшая пещера в гипсах - Оптимистическая, на Украине, протяжённостью более 200 км. Образование таких длинных пещер в гипсах связано с особым расположением пород: пласты гипса, вмещающие пещеру, перекрыты сверху известняками, за счёт чего своды не обрушиваются. Длиннейшая пещера России - пещера Бо?товская, свыше 60 км длиной, заложена в известняке, находится в Иркутской области, бассейн р.Лены. Немного уступает ей Большая Орешная - карстовая пещера в конгломератах в Красноярском крае. Глубочайшие пещеры планеты тоже карстовые: Крубера-Воронья (-2191 м), Снежная (-1753 м) в Абхазии. В России глубже всех пещера Горло Барлога (-900 м) в Карачаево-Черкесии. Все эти рекорды непрерывно меняются, неизменно лишь одно: лидируют карстовые пещеры.

Карстовые пещеры – это подземные полости, образовавшиеся и 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 образования 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.

Вода — строитель карстовых пещер

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 каверзности карстующихся толщ, интенсивность и условия развития подземных полостей.

Дождевые и талые снеговые воды

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, нивальнокоррозионное, коррозионно-гравитационное (провальное), гидротермальное и гетерогенное происхождение.

Конденсационные воды

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 , показали, что в в течение года конденсируется 3201,6 м3 воды, а в подземных полостях всей главной гряды в 2500 раз больше (т. е. 0,008004 км3). 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 106л X 300 мг/л) углекислого кальция.

Суммарный вынос карбоната кальция карстовыми источниками Горного Крыма составляет около 45 000 т/год. Следовательно, роль конденсационных вод в формировании подземных полостей сравнительно невелика, причем воздействие их на горную породу как агента денудации ограничивается в основном теплым периодом.

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:

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.
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.
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.