Карстовые пещеры - подземные полости, сообщающиеся с земной поверхностью или замкнутые, образуются при выщелачивании растворимых горных пород. Карстовые пещеры представляют собой естественные шахты, колодцы, полости, имеющее четкие границы и возникающие в покрывающих неводонасыщенных и водонасыщенных карстующихся породах. Одна из форм подземного карста. Подразделяются (Андрейчук, 1984) на подтипы: коррозионно-эрозионный, нивально-коррозионный, коррозионно-гравитационный, коррозионно-абразионный, травертиновый.

Для поверхности площадей развития карста характерны мелкие борозды и углубления - карры, замкнутые понижения (воронки, котловины, полья, естественные колодцы и шахты, слепые овраги и долины), ниши в обрывах. В известняковом карсте тропиков распространены останцы (моготе). Наиболее типичны воронки (конические, котло-блюдцеобразные либо в виде ям неправильной формы) диаметром от 1 до 200 м. и более и глубиной от 0,5 до 50 м., а иногда значительно больше. На дне воронок и других понижений встречаются водопоглощающие отверстия - поноры, часто являющиеся началом шахт или колодцев, пропастей, иногда достигающих глубины более 1000 м. (максимальная глубина 1410 м. - пропасть Жан-Бернар в Альпах, Франция). Котловины и воронки могут то заполняться водой, то осушаться (периодически исчезающие озёра).

Котловины, имеющие площадь до нескольких десятков и сотен км 2 , с исчезающими водотоками известны под названием польев. В закарстованных массивах образуются различные подземные ходы, полости и карстовые пещеры, которые часто развиваются вдоль трещин. Одна из крупнейших пещер мира Мамонтова с пещерной системой Флинт-Ридж (в Северной Америке на территории США, Кентукки) достигает 341 км. суммарной длины. Самая грандиозная по длине гипсовая пещера в мире - открытая в 1966 году пещера Оптимистическая (Подолия, Тернопольская область, Украина); суммарная длина её закартографированных ходов составляет сейчас около 232 км., а сама пещера имеет площадь ~ 2 гектара, что обусловлено многочисленностью и извилистостью ходов, залегающих на глубине ~ 20 м. Суммарную длину более 100 км. имеют пещеры Хёллох (Швейцария, Альпы), Джуэлл (США, Южная Дакота) и Озёрная (Украина, Тернопольской область, Подолия), 9 пещер мира длиной более 50 км., 14 - более 40 км.

Самая крупная пещера России по объёму подземных пространств и протяжённости внутренних ходов - Большая Орешная. Она относится к категории конгломератовых пещер и образовалась в конгломератах нижнего ордовика; считается самой крупной пещерой этой категории в мире. Пещ. Большая Орешная расположена в 3 км. восточнее села Орешное, в долине Таежного Баджея, в Манском районе Красноярского края.

В регионах с холодным климатом и суровыми зимами в подземные карстовые полости проникает морозный воздух и застаивается там так, что даже летом температура воздуха в них близка к нулю или отрицательна. В таких случаях на потолке и стенах пещеры начинают образовываться лёд в виде корок, кристаллов, ледяных сталактитов и сталагмитов. Из таких ледяных пещер наибольшей известностью пользуется знаменитая Кунгурская ледяная пещера. Кунгурская ледяная пещера находится в Пермской области (Сев. Урал), это одна из самых крупных пещер России (длина ходов пещеры составляет 5,6 км.) и единственная пещера, оборудованная для экскурсий, она находится внутри так называемой Ледяной горы, которая расположена на правом берегу р. Сылвы.

Комплекс поверхностных и подземных карстовых форм наиболее полно выражен в том случае, когда поверхность растворимых горных пород обнажена (голый карст); менее выражен, когда эти горные породы перекрыты слоем почвы и дёрна (задернованный карст), нерастворимыми рыхлыми осадками (покрытый карст), полускальными и скальными образованиями (бронированный карст). В случае глубокого погребения растворимых пород под некарстующимися толщами образуется т.н. погребённый карст.

Чтобы образовалась карстовая пещера необходим массив карстующихся пород (в основном это известняк или гипс) с достаточной площадью водосбора, и перепад высот. Морфологически карстовые пещеры представляют собой системы вертикальных провалов, щахт, колодцев, горизонтально-наклонных проходов и щелей, иногда с меандрами, сифонами, залами и лабиринтами. Во многих карстовых пещерах встречаются натечно-капельные образования (сталактиты, сталагмиты, сталагнаты) и капиллярно-плёночные минеральные агрегаты (кристалликтиты и кораллиты, геликтиты и др.), а по краям застойных подземных водоёмов - забереги. Встречаются подземные реки, ручьи, сифоны, водопады, пещерные озера. Для внутренних частей пещер характерны особый микроклимат, отсутствие солнечных лучей, повышенная концентрация углекислого газа, своеобразная фауна (т.н. спелеофауна). Температура воздуха внутри глубоких протяженных пещер характеризуется постоянством и, за исключением ледниковых пещер, равняется средней годовой температуре прилегающей местности.

Как образуются карстовые пещеры? Сталактиты и сталагмиты — что это такое? Основная порода крымских гор — известняк. Пронизанные трещинами скалы легко вбирают влагу. Сквозь них протекает вглубь горы дождевая и талая вода с растворенным углекислым газом. Это очень слабая угольная кислота взаимодействует с известняком (карбонатом кальция) переводит его в растворимое состояние (гидрокарбонат кальция), долгими тысячелетиями промывает и протачивает себе русло. Так образуется растущая обводненная пещера. Со временем подземная река может найти новую трещину и спустится ещё на один, на два, на три, а то и на все шесть этажей, как в Кизил-Кобе (Красных пещерах). Нижние «мокрые» пещеры продолжают расти, верхние сохраняют принятую форму.

Этапы образования карстовых пещер

1. Дождевая и талая вода просачивается по капиллярам сквозь почву с горными породами, вбирает в себя углекислый газ. Мелкие ручейки по трещинам собираются в подземную речку.
2. Вода (слабая угольная кислота) продолжает промывать себе русло. Известняк переходит в растворимое состояние и вымывается из скал, делая воду жесткой.
3. В середине пещеры вода уходит в трещину, начинает создавать себе другое русло. В покинутой пещере (уже свободной от реки) растут сталактиты.
4. Река промывает совсем новое русло. В пещере вырастают большие сталактиты.

Как образуются сталактиты?

Со сводов пещер капает жесткая вода. Это и преобразованные в каменных породах осадки, которые просочились с поверхности земли сквозь «крышу», и собственный пещерный конденсат. На поверхности камня проходит обратная реакция. Растворенный в воде гидрокарбонат кальция снова превращается в карбонат, отдавая углекислый газ. В быту подобный процесс ведёт к появлению налёта на ванных, накипи в кастрюлях и радиаторах.

Вначале на скале появляется колечко, затем растущая трубочка. Пока отверстие не засорилось, вода капает из него, и постепенно вырастает острая прямая каменная сосулька — сталактит . Если водоток хороший, если нет соседних каплей, сталактит будет одиночным и может вырасти большим. Там, где столетиями идёт постоянный дождик, нарастает целый лес сталактитов, обычно разной длины и толщины, иногда и разной окраски. Если капель совсем мелкая, могут появиться густые заросли «соломки» длиной более метра и толщиной в несколько миллиметров, прозрачной, сияющей в свете фонаря, словно изысканная подземная люстра.

Что такое сезонные кольца сталактитов?

Внешне они похожи на годичные кольца древесины. По ним тоже можно определить возраст, погодные условия во времена, отдаленные от нас на тысячи и даже на миллионы лет. Для этого определяют изотопный и химический состав нужного «кольца». Важно не ошибиться, Ведь колец так много!

Современный ионный масс-спектрометр позволяет отбирать пробы из слоев толщиной в одну сотую миллиметра — это соответствует точности анализа в один год.

Долго ли растут сталактиты?

Скорость роста пещерных сталактитов бывает очень разной. Это зависит от количества и состава стекающей с «потолка» воды, от температуры и влажности воздуха в пещере. Трудно даже говорить о каких-то средних величинах. В одних пещерах метровые сталактиты вырастают за тысячу лет, в других — за пять тысяч лет. Но в любом случае обломанная «каменная сосулька» — невосполнимый ущерб природе. След морального преступления — вроде убийства животного ради забавы.

Сталагмиты, сталагнаты и другие натечные образования

Какой ещё формы бывают натёчные образования в пещерах? В том месте, куда падает капля, сначала появляется пятнышко, затем бугорок из нерастворимых солей (в основном всё того же углекислого кальция). Бугорок растёт, превращается в каменный пенек — иногда заострённый, но чаще плоский или закругленный беспорядочным разбрызгиванием жесткой воды. Так образуется сталагмит . Обычно он крупнее, толще и крепче сталактита, потому что вода стекает по его стенкам и весь освободившийся карбонат идёт на строительство. И ещё потому, что сталактит рано или поздно обрывается под собственной тяжестью, а сталагмит — никогда.

Если движение воды не нарушено, сталактит срастается со сталагмитом. Образуется прочнейшая подземная колонна — сталагнат. Отныне ей не угрожает уже ничто, кроме землетрясений, поэтому сталагнаты могут разрастаться до гигантских размеров.

Стекая по наклонным сводам пещеры, жесткая вода оставляет за собой не пятнышки, а полоски карбоната кальция. Эти полоски растут в толщину и со временем превращаются в тонкие плоские паруса . Они бывают ровными и волнистыми, как края скатерти, могут покрыть всю стену до земли, а могут остаться в форме чебуреков, образовав «карниз» или «люстру», и дальше расти уже как обычные сталактиты. Всё зависит от движения прихотливой, своенравной, «ленивой» водяной капли, которая всегда выбирает себе путь самый лёгкий и самый выгодный. Обычно гребешки позванивают, если постучать по ним палочкой, поэтому обросшие гребешками стены называют ксилофонами или органами .

Самые интересные и необычные из карстовых натёков — геликтиты , или эксцентрики . Начиная расти как сталактиты, они странно и причудливо изгибаются. Иногда это бывают сталактиты второго порядка, они вырастают как ветви на стволе дерева. Почему же сталактиты начинают расти в стороны, словно друзы кристаллов, или даже закручиваются в спираль, превращаясь в геликтиты? Наука не даёт точного ответа. Механика и химизм роста геликтитов — явления пограничные между двумя формами: натёчной и кристаллической. Найдены геликтиты в пещерах «200 лет Симферополю», Нижний Баир.

Геликтиты образуются в местах, где воздух неподвижен; там переходит в твёрдое состояние всё тот же гидрокарбонат кальция, растворенный не в капающей со сводов воде, а во влаге воздуха.

Подземные водопады тоже оставляют после себя следы известняка. Он нарастает плотным природным слоем и останется украшением на десятки и сотни тысяч лет. Даже после того, как непутевая речка покинет верхние этажи пещеры, мы видим застывшие каменные водопады …

Капели и ручейки натекают в ванночки, по краям которых нарастает известняковый валик — гуровая плотина . В гуровых ванночках идёт своя жизнь: растут каменные «кувшинки» и «лотосы» с округлыми «бутонами» и лежащими в воде плоскими «листьями».

В некоторых ванночках созревает пещерный жемчуг . Это не драгоценный камень, но состав морских и пещерных жемчужин один и тот же. Принято считать, что упавшая в ванночку песчинка вращается водным потоком и постепенно обволакивается известняком (который в чистом виде прозрачен, как стекло). Но жемчужины образуются и в совсем тихих заводях…

Влажную, мягкую, бесформенную массу белого цвета, иногда с голубоватым оттенком, назвали лунным молоком . Это всё тот же углекислый кальций. Лунное молоко по-своему украшает пещеры, а высохшее, оно рассыпается при нажиме в тонкий порошок. Как образуется лунное молоко, истинная тайна карстовых пещер, — о том высказывают лишь маловразумительные предположения. Ничто в природе, кроме кальцита, не существует в таком состоянии. Лунное молоко бывает сухим и мокрым, жидким и плотным, вязким и текучим. В действительности это вещество ни твёрдое, ни жидкое, оно вообще непонятно какое… Ученые обходят эту тему, оставляя любителям экзотики чистое поле для размышлений и фантазии.

Арагонитовые кристаллы

Когда уходит вода, рост пещеры прекращается, но её внутреннее убранство продолжает обогащаться новыми украшениями. Влажность воздуха в глубоких каменных полостях приближается к 100%. Водяные пары насыщены ионами гидрокарбоната кальция, и на камнях (чаще вдоль трещин) вырастают кристаллы.

Причудливость, прихотливость фигур аэрозольной кристаллизации несравнима ни с какими натеками: созданные по законам микромира, они зависят от состава и концентрации ионов, от путей перемещения молекул воды, от правил построения кристаллических решеток со всеми их дополнениями и отклонениями. Арагонит — это твёрдая разновидность кальцита. Он образуется при достаточно низких температурах, чаще всего под землёй — в пещерах, рудных месторождениях, в холодных источниках.

В пещерах можно обнаружить мельчайшие кристаллы арагонита. Когда их много, они светятся в луче фонаря, словно небесные звёздочки. Иногда нарастают крупные остроугольные кристаллы, а рядом — мелкие, собранные в «веточки», в «пушинки», в «снежинки». Это могут быть остроиглые «ёжики», различных оттенков «процветшие» сталактиты, отдельные и собранные в соцветия «пещерные цветы» разной окраски и невообразимой формы.

Самые интересные и разнообразные подземные украшения вырастают в результате комбинированного действия жидкой воды и насыщенного ионами аэрозоля. Изящные антропоморфные статуэтки, зверушки, «волосатые Аго», «медузы» с бахромой «щупалец» по краям, «актинии»… Словом, готовь фотоаппарат, раскрывай блокнот, фантазируй! Но всё будет бедно, всё не то: мы простые смертные, а пещеры созданы её величеством Природой. Неравноценно.

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. *****.

Для поверхности площадей развития карста характерны мелкие борозды и углубления - карры , замкнутые понижения (воронки, котловины, полья, естественные колодцы и шахты, слепые овраги и долины), ниши в обрывах. В известняковом карсте тропиков распространены останцы (моготе). Наиболее типичны воронки (конические, котло-блюдцеобразные либо в виде ям неправильной формы) диаметром от 1 до 200 м. и более и глубиной от 0,5 до 50 м., а иногда значительно больше. На дне воронок и других понижений встречаются водопоглощающие отверстия - поноры, часто являющиеся началом шахт или колодцев, пропастей, иногда достигающих глубины более 1000 м. (максимальная глубина 1410 м. - пропасть Жан-Бернар в Альпах, Франция). Котловины и воронки могут то заполняться водой, то осушаться (периодически исчезающие озёра). Котловины, имеющие площадь до нескольких десятков и сотен км 2 , с исчезающими водотоками известны под названием польев. В закарстованных массивах образуются различные подземные ходы, полости и карстовые пещеры , которые часто развиваются вдоль трещин. Одна из крупнейших пещер мира Мамонтова с пещерной системой Флинт-Ридж (в Северной Америке на территории США, Кентукки) достигает 341 км. суммарной длины. Самая грандиозная по длине гипсовая пещера в мире - открытая в 1966 году пещера Оптимистическая (Подолия, Тернопольская область, Украина); суммарная длина её закартографированных ходов составляет сейчас около 232 км., а сама пещера имеет площадь ~ 2 гектара, что обусловлено многочисленностью и извилистостью ходов, залегающих на глубине ~ 20 м. Суммарную длину более 100 км. имеют пещеры Хёллох (Швейцария, Альпы), Джуэлл (США, Южная Дакота) и Озёрная (Украина, Тернопольской область, Подолия), 9 пещер мира длиной более 50 км., 14 - более 40 км.

Самая крупная пещера России по объёму подземных пространств и протяжённости внутренних ходов - Большая Орешная. Она относится к категории конгломератовых пещер и образовалась в конгломератах нижнего ордовика ; считается самой крупной пещерой этой категории в мире. Пещ. Большая Орешная расположена в 3 км. восточнее села Орешное, в долине Таежного Баджея, в Манском районе Красноярского края.

В регионах с холодным климатом и суровыми зимами в подземные карстовые полости проникает морозный воздух и застаивается там так, что даже летом температура воздуха в них близка к нулю или отрицательна. В таких случаях на потолке и стенах пещеры начинают образовываться лёд в виде корок, кристаллов, ледяных сталактитов и сталагмитов. Из таких ледяных пещер наибольшей известностью пользуется знаменитая Кунгурская ледяная пещера . Кунгурская ледяная пещера находится в Пермской области (Сев. Урал), это одна из самых крупных пещер России (длина ходов пещеры составляет 5,6 км.) и единственная пещера, оборудованная для экскурсий, она находится внутри так называемой Ледяной горы, которая расположена на правом берегу р. Сылвы.

Комплекс поверхностных и подземных карстовых форм наиболее полно выражен в том случае, когда поверхность растворимых горных пород обнажена (голый карст); менее выражен, когда эти горные породы перекрыты слоем почвы и дёрна (задернованный карст), нерастворимыми рыхлыми осадками (покрытый карст), полускальными и скальными образованиями (бронированный карст). В случае глубокого погребения растворимых пород под некарстующимися толщами образуется т.н. погребённый карст.

Чтобы образовалась карстовая пещера необходим массив карстующихся пород (в основном это известняк или гипс) с достаточной площадью водосбора , и перепад высот. Морфологически карстовые пещеры представляют собой системы вертикальных провалов, щахт, колодцев, горизонтально-наклонных проходов и щелей, иногда с меандрами, сифонами , залами и лабиринтами. Во многих карстовых пещерах встречаются натечно-капельные образования (сталактиты , сталагмиты , сталагнаты) и капиллярно-плёночные минеральные агрегаты (кристалликтиты и кораллиты , геликтиты и др.), а по краям застойных подземных водоёмов - "забереги ". Встречаются подземные реки , ручьи, сифоны , водопады, пещерные озера . Для внутренних частей пещер характерны особый микроклимат, отсутствие солнечных лучей, повышенная концентрация углекислого газа, своеобразная фауна (т.н. спелеофауна). Температура воздуха внутри глубоких протяженных пещер характеризуется постоянством и, за исключением ледниковых пещер , равняется средней годовой температуре прилегающей местности.

Ссылки

• Мальцев В. А. Наука дилетантов
• Мальцев В. А. Пещеры Кугитанга. Система Кап-Кутан

Литература

• Андрейчук В.Н. Закономерности развития карста на юго-востоке зоны сочленения Русской платформы с Прикарпатским краевым прогибом: Автореф. дисс. на с.у.с. канд. геол.-минерал. наук. Пермь, 1984. 23 с.
• Апродов В.А. Об основных принципах классификации карстовых процессов. - Материалы комиссии по изучению геологии и географии карста: Информ. сб. М.: Изд-во АН СССР, 1960, N 1., с. 67-70
• Апродов В.А. Карст и смежные с ним геологичекие процессы. - Общие вопросы карстоведения. М.: Изд-во АН СССР, 1962, с. 57-69
• Апродов В.А. Рудный карст. - Общие вопросы карстоведения. М.: Изд.-во АН СССР, 1962, с. 116-129
• Арбамович Ю.М. Геохимия и полезные ископаемые карста. - Специальные вопросы карстоведения. М.: Изд-во АН СССР, 1962, с. 54-59
• Гергедава Б.А. Подземный ландшафт. - Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1973, №1, с. 34-42
• Горбунова К.А. Морфология и гидрогеология гипсового карста. Пермь, 1979. 94с.
• Дублянский В.Н. Проблема спелеогенеэа. - Вопросы общего и регионального карстоведения. М.: Изд-во МГУ, 19776, с. 36-57
• Дзенс-Литовский А.И. Соляной карст СССР. Л.: Недра, 1966. 167 с.
• Дублянский В.Н., Илюхин В.В. Крупнейшие карстовые пещеры и шахты СССР. М.: Наука,1982. 137 с.
• Дублянский В.Н., Кикнадзе Т.З. Гидрогеология карста альпийской складчатой области юга СССР. М.: Наука, 1984. 128с.
• Дублянский В.Н., Кропачев А.М. К проблеме эндогенного карста. - Карст Дальнего Востока: Научн. и практ. значение карстол. исслед. Владивосток, 1981, с. 64-71
• Кикнадзе Т.З. Геология, гидрогеология и активность известнякового карста. Тбилиси: Мецниереба, 1979. 232 с.
• Климчук А.Б. Условия и особенности карстообраэования в приповерхностной зоне карбонатных массивов. - Пещеры Грузии. Тбилиси: Мецниереба, 1987, с 54-65
• Климчук А.Б., Рогожников В.Я. Сопряженный анализ истории формирования пещерной системы (на примере пещеры Атлантида): Препр. Киев: ИГН АН УССР, 1982. 56 с.
• Макаренко Ф.А. Гидрогеологические закономерности развития карста. - Тез. Докл. Молотов. карст. конф. Молотов, 1947, с. 8-10.
• Максимович Г.А. Основные стадии развития многоэтажных горизонтальных карстовых пещер в известняках и гипсах. - Пещеры. Пермь, 1962. Вып. 2, с. 3-10
• Максимович Г.А. Генетический ряд натечных отложений пещер. - Пещеры. Пермь, 1965. Вып. 5(6), с. 3-22
• Максимович Г.А. Основы карстоведения. Пермь, 1969. Т. 2. 529 с.
• Максимович Г.А. Карст травертинов, известковых туфов, магнезитов и сидеритов. - Гидрогеология и карстоведение. Пермь, 1975, вып. 7, с. 17-24
• Мальцев В.А. К онтогении минеральных агрегатов пещер: Нитевидные кристаллы сульфатов.Интернет-публикация
• Слётов В. А. К Онтогении кристалликтитовых и геликтитовых агрегатов кальцита и арагонита из карстовых пещер Южной Ферганы. В сб. "Новые данные о минералах". М.,"Наука", 1985, вып.32, с.119-127. Интернет-публикация
• Степанов В. И. Периодичность процессов кристаллизации в карстовых пещерах. Тр. Минер. музея им. А.Е. Ферсмана АН СССР, М., Наука, 1971, вып.20.
• Ступишин А.В. Методика изучения древнего и глубинного карста в областях платформенных структур. - Методика изучения карста. Пермь, 1963. Вып. 4. С. 3-14
• Ступишин А.В. Равнинный карст и закономерности его развития на примере Среднего Поволжья. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1967. 292 с.
• Чикишев А.Г. Карстовые пещеры СССР. М.: Наука, 1973. 136 с.
• Чикишев А.Г. Проблемы изучения карста Русской равнины. М.: Изд-во МГУ, 1979. 304 с.
• Чикишев А.Г. Карстовые формы Русской равнины, особенности их развития и распространения. - Землеведение, 1985, т. 16, с. 78-92.
• Чикишев А.Г. Подземные карстовые ландшафты как особые природные комплексы. - Проблемы изучения, экологии и охраны пещер. Киев, 1987, с. 3-8.
• Якушева А.Ф. Карст и его практическое значение. М.: Географгиз, 1950. 68 с.

• Charles A. Self, Caroll A. Hill. How speleothems growth: An introduction to the ontogeny of cave minerals. Jornal of Cave and Carst Studies of the National Speleological Cociety, Vol.65, №2, 2003. ISSN 1090-6924
• C.Hill, P.Forti. Cave minerals of the world. NSS, 1986, 238 p.
• V.A. Maltsev, C.A. Self. Cupp-Coutunn cave system, Turkmenistan, USSR // Proceedings of Bristol University speleological society, 1992, vol.19, p.117-150.

Пещера - естественная полость в верхней толще земной коры, сообщающаяся с поверхностью земли одним либо несколькими выходными отверстиями, проходимыми для человека. Более большие пещеры - сложные системы проходов и залов, часто суммарной протяженностью до нескольких 10-ов км. Пещеры - объект исследования спелеологии.

Есть возможность поделить пещеры по их происхождению на 5 групп. Это тектонические пещеры, эрозионные пещеры, ледовые пещеры, вулканические пещеры, и, в конце концов, наибольшая группа, карстовые пещеры. Пещеры, в привходовой части, при подходящих морфологии (горизонтальный просторный вход) и расположении (близко к воде) использовались древними людьми в качестве комфортных жилищ.

В том случае глядеть на пещеры исходя из убеждений геологии, то они представляют собой всего только полости в земной коре, однако пещеры игрались важную роль в развитии населения земли, и благодаря ужасу человека перед неизведанным, многие из пещер на планетке еще не исследованы конкретно. В почти всех пещерах сохранились так именуемые «наскальные» картинки первых людей, которые предоставляют возможность осознать быт и культуру древних обитателей Земли. Многие пещеры представляют энтузиазм собственной спелеофауной и различным спелео - интерьером.

Горная порода, в какой появляются пещеры, - известняк. Это мягенькая порода, она может растворяться слабенькой кислотой. Кислота, которая разрушает известняк, поступает из дождевой воды. Падающие капли дождя забирают углекислый газ из воздуха и земли. Этот углекислый газ превращает воду в углекислоту.

Горные пещеры - это не единственный вид пещер. Есть, к примеру, к тому же морские пещеры, которые появились под воздействием плещущихся волн о каменные утесы повдоль побережья. Волны растворяли утесы. Они разрушались, подтачивае-мые из года в год также галькой и маленьким песком.

Типы пещер

Карстовые пещеры

Подобных пещер большая часть. Конкретно карстовые пещеры имеют самую большую протяжённость и глубину. Пещеры образуются вследствие растворения пород водой. Потому карстовые пещеры встречаются только там, где залегают растворимые породы: известняк, мрамор, доломит, мел, также гипс и соль.

Известняк, а тем паче мрамор, растворяются незапятанной дистиллированной водой очень плохо. В пару раз растворимость увеличивается, в том случае в воде находится растворённый углекислый газ (а он всегда растворён в воде, в природе), но всё равно известняк растворяется слабо, по сопоставлению, скажем, с гипсом либо, тем паче, солью. Однако оказывается, что это положительно сказывается на образовании протяжённых пещер, так как гипсовые и соляные пещеры не только лишь стремительно образуются, да и стремительно разрушаются.

Гигантскую роль при образовании пещер играют тектонические трещинкы и разломы. По картам исследованных пещер очень нередко есть возможность видеть, что ходы приурочены к тектоническим нарушениям, которые видны на поверхности. Также, очевидно, для образования пещеры нужно достаточное количество аква осадков, успешная форма рельефа: осадки с большой площади должны попадать в пещеру, вход в пещеру должен размещаться приметно выше того места, куда разгружаются подземные воды и т. п.

Химизм карстовых процессов такой, что нередко вода, растворив породу, через некое время откладывает её назад, образуя т. н. натёчные образования: сосульки, наросты, 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 - Жизнеутверждающая, на Украине, протяжённостью более 200 км. Образование подобных длинноватых пещер в гипсах связано с особенным расположением пород: пласты гипса, вмещающие пещеру, перекрыты сверху известняками, за счёт чего своды не обрушиваются. Длиннейшая пещера Рф - пещера Бо?товская, выше 60 км длиной, заложена в известняке, находится в Иркутской области, бассейн р.Елены. Чуть-чуть уступает ей Большая Орешная - карстовая пещера в конгломератах в Красноярском крае. Глубочайшие пещеры планетки тоже карстовые: Крубера-Воронья (-2191 м), Снежная (-1753 м) в Абхазии. В Рф поглубже всех пещера Горло Барлога (-900 м) в Карачаево-Черкесии. Все эти рекорды безпрерывно изменяются, постоянно только одно: лидируют карстовые пещеры.

Тектонические пещеры

Такие пещеры могут появляться в каких угодно породах в итоге образования тектонических разломов. Чаше всего, такие пещеры встречаются в бортах глубоко врезанных в плоскогорье речных долин, когда большие массивы породы откалываются от бортов, образуя трещинкы отседания (шерлопы). Трещинкы отседания обычно клином сходятся с глубиной. В большинстве случаев они заваливаются рыхловатыми отложениями с поверхности массива, однако время от времени образуют достаточно глубочайшие вертикальные пещеры, до 100 м глубиной. Шерлопы обширно всераспространены в Восточной Сибири. Исследованы они сравнимо слабо, и, возможно, встречаются очень нередко.

Эрозионные пещеры

Пещеры, образуемые в нерастворимых породах за счёт механической эрозии, другими словами проработанные водой, содержащей крупинки твёрдого материала. Нередко такие пещеры образуются на берегу моря под действием прибоя, однако они невелики. Но, может быть образование и пещер, проработанных по первичным тектоническим трещинкам уходящими под землю ручьями. Известны достаточно большие (сотки 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 большим трещинкам либо на скрещении трещинок, образуя хода время от времени проходимые для человека. Соответствующие длины составляют 1-ые сотки метров, глубины - до 100 м и поболее. В 1993 г. в Гренландии был найден и изучен огромный ледниковый колодец «Изортог» глубиной 173 м, приток воды летом в него составлял 30 м³/с и поболее.

Ещё один класс ледниковых пещер - пещеры, образуемые в леднике в месте выхода внутриледниковых и подледниковых вод на краю ледников. Талые воды в подобных пещерах могут течь как по ложу ледника, так и по ледниковому льду.

Особенный класс ледниковых пещер - пещеры, образуемые в леднике в месте выхода подземных термальных вод. Так как вода горячая, она способна проделывать объёмные галереи, но такие пещеры залегают не в самом леднике, а под ним, так как лёд проплавляется снизу. Термальные ледиковые пещеры встречаются в Исландии, Гренландии и добиваются значимых размеров.

Вулканические пещеры

Эти пещеры появляются при извержениях вулканов. Поток лавы, остужаясь, покрывается твёрдой коркой, образуя лавовую трубку, снутри которой как и раньше течёт расплавленная порода. После того как извержение уже, практически, завершилось, лава вытекает из трубки с нижнего конца, а снутри трубки остаётся полость. Понятно, что лавовые пещеры залегают на самой поверхности, и нередко кровля обваливается. Но, как оказывается, лавовые пещеры способны достигать очень огромных размеров, прямо до 65.6 км длины и 1100 м глубины (пещера Пещера Казамура, Гавайские острова).

Первоисточники:

ru.wikipedia.org - пещера, типы пещер, археологическая ценность и т.д.;

caverna.ru - пещеры, типы пещер, пещеры города Крыма и т.д.;

permonline.ru - о Ледяной пещере;

potomy.ru - что такое пещера.