Карст и суффозия. Реферат: Образование пещер и карстов

Каков смысл слов "карстовая пещера"? Как образовались эти прекрасные природные объекты? Ответы на эти вопросы вы сможете найти в этой статье. Кроме того, здесь мы перечислим самые длинные в мире (фото этих подземных пустот вы также сможете увидеть). Что любопытно, большинство из них расположено в США.

Пещера - это... Смысл слов "карстовая пещера"

Эти подземные пустоты с самых древних времен служили жилищем для животных, а также первобытных людей. Они скрывали их от холода и диких хищников. Интересно, что пещеры обнаружены не только на Земле, но и на Луне, Марсе. Выясним для начала смысл слов "карстовая пещера".

Данное словосочетание состоит из двух частей: "пещера" и "карст".

• Пещера - это любая подземная полость природного происхождения.
• Карст - это одновременно и процесс, и результат разрушения (растворения) определенных горных пород агрессивными (по химическому составу) подземными водами.

Сам термин "карст" происходит либо от немецкого слова karst, либо от названия плато в Словении (Kras), где эти природные явления проявляются особенно сильно.

Что такое карстовая пещера?

Этот тип пещер наиболее распространен среди всех остальных подземных полостей. Что такое карстовая пещера и как она образуется?

Существует два основных определения. Согласно первому, это природная полость (пустота) в верхней части земной коры, которая соединена с её поверхностью одним или несколькими входами. Согласно второму определению, карстовая пещера - это подземная полость естественного происхождения, которая не освещена Солнцем, однако доступна для проникновения извне.

Изучением пещер занимается специальная наука - спелеология, материал для которой часто добывается так называемыми спелеотуристами.

Как образуются карстовые пещеры?

Пещеры такого типа образуются за счет а именно вследствие растворения горных пород водами. Стоит отметить, что карстовые пещеры присутствуют лишь в тех районах Земли, где залегают неустойчивые породы, которые легко растворяются водой. Среди таковых - гипс, соли, мел (каолин), доломит, мрамор и известняк.

Хуже всех остальных разрушается известняк и мрамор. Пещеры в этих породах образуются очень долго. С другой стороны, они и сохранились лучше остальных. К примеру, гипсовые пещеры очень часто разрушаются и обваливаются.

Важную роль в процессе образования подземных пустот играет не только химический состав воды (в ней должна быть повышенная концентрация углекислого газа), но и наличие в земных недрах трещин и протяженных разломов. Они, как правило, являются теми осевыми линиями, вдоль которых пещеры и формируются.

Большая часть изученных пещер - это системы реликтового типа. Это значит, что вода уже покинула данные подземные полости. Тем не менее именно она выступает тем скульптором, который формирует внутренний "микрорельеф" пещеры. насыщенная сульфатами и карбонатами, откладывает их на стенках, полу и сводах подземных полостей. Именно так и формируется то, что мы называем Очень часто эти наросты приобретают странные и причудливые формы, которые во мраке выглядят еще более необычно.

Основные типы пещер

По механизму генезиса (образования) выделяют, помимо карстовых, еще и тектонические, вулканические, эрозионные, а также ледниковые пещеры.

Подземные полости также классифицируются по размерам (по общей длине и глубине), а также по типу горных пород, в которых они образованы. Так, существуют пещеры:

• известняковые;
• гипсовые;
• меловые;
• солевые;
• пещеры в конгломератах и так далее.

ТОП-5 самых протяженных пещер планеты

Четыре из пяти самых длинных пещер мира расположены в США, еще одна - на Украине.

(около 630 км) - самая длинная пещерная система Земли. Она образована в известняках 10 миллионов лет назад. Каждый год длина пещеры увеличивается, так как спелеологи разведывают новые её коридоры.

Пещера Джевел (257 км) - находится в близ города Кастер. Её уникальной особенностью являются кристаллы кальцита, которые толстым слоем покрывают стены всех подземных коридоров.

Пещера Оптимистическая (231 км) - многоуровневая сеть лабиринтов на Украине (в Тернопольской области), крупнейшая подземная система в Евразии. Образовалась в гипсах.

Пещера Уинд (217 км) - еще одно американское чудо природы, которое известно своими узорами на сводах, напоминающими пчелиные соты.

Пещера Лечугия (207 км) - гипсовая пещера в США (штат Нью-Мексико), визитной карточкой которой являются необычные "люстровые" образования, достигающие до 5-6 метров в диаметре.

Заключение

Что ж, теперь вы знаете смысл слов "карстовая пещера". Это подземная полость природного происхождения, которая имеет один или несколько выходов на поверхность. Все пещеры классифицируются спелеологами по размерам, механизму генезиса, а также по породам, в которых они заложены (образованы).

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.

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».

Работа была представлена

на XXXIII городской научно-практической

конференции школьников "Сибирь",

секция "Краеведение и туризм",

город Новосибирск.

Особенности поиска карстовых пещер

МКОУ ДОД ДТД УМ «Юниор»;

МБОУ СОШ № 195, 5 класс “ Б ” ,

Октябрьский район г. Новосибирска

Научный руководитель: Ершов Михаил Сергеевич

ПДО ДТД УМ «Юниор»

Консультант: Ершова Елена Владимировна

ПДО ДТД УМ «Юниор»

Новосибирск 2014

Введение

Карстовые явления

Первые шаги при поиске пещер

Заключение

Введение

Сегодня на географических картах уже нет белых пятен;

неисследованными остались только недра Земли,

бездны моря да космическое пространство.

Мишель Сифр, французский ученый, спелеолог

Разнообразие карстующихся горных пород, условий их залегания, рельефа, климата, зон движения и состава вод, др. факторы приводят к образованию различных поверхностных и подземных карстовых форм. Карстовые пещеры – это подземные полости, сообщающиеся с земной поверхностью или замкнутые, которые образуются при выщелачивании растворимых горных пород. Они представляют собой естественные полости, шахты, колодцы, имеющие четкие границы и возникающие в покрывающих неводонасыщенных и водонасыщенных карстующихся породах.

Актуальность темы. Многие массивы карстующихся пород, спелеологически, не изучены, и поиск пещер сводится к их планомерному исследованию в благоприятное время года и раскопкам заваленных ходов известных карстовых полостей. Соответсвенно, одним из основных направлений в деятельности нашего клуба является поиск и исследование новых подземных полостей - карстовых пещер и шахт.

Из истории: еще в постановлении президиума Центрального совета по туризму и экскурсиям ВЦСПС, принятом в 1964 году, перед спелеотуристами была поставлена задача: «Разведывание и изучение пещер, с тем чтобы эти замечательные памятники природы стали достоянием широких масс трудящихся нашей страны».

Цель нашей работы заключалась в следующем: - составить план действий, необходимых для поиска карстовых пещер, определить наиболее удобное для поиска карстовых полостей время года и описать когда и почему лучше их выполнять.

Карстовые явления

В основу классификации подземных полостей положен генетический подход: группы полостей выделены по антропогенному признаку (искусственные и естественные), классы – по источнику энергии полостеобразующих процессов (эндо, экзо, антропогенному), подклассы – по характеру перемещения вещества. Типы – по основному процессу полостеобразования. Классификация включает только моногенетические (образованные одним ведущим процессом) полости. В природе имеются и полигенетические, которые относятся к смешенным типам (коррозионно-гравитационный, экскавационно-коррозионный, суффозионно-коррозионно-абразионный и др.). Карстовые полости – всего лишь один из 11 подклассов естественных полостей, но они всё же выделяются: к ним относятся все самые крупные полости мира, наиболее красивые по натечному убранству залы, самые богатые археологическими и прочими находками пещеры.… По количеству их на 1–4 порядка больше, чем остальных. Так что карстовые полости заслуживают отдельного рассмотрения.

Карст-процесс растворения (выщелачивания) трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются отрицательные формы рельефа на земной поверхности и различные полости, каналы и пещеры на глубине. Впервые такие процессы были детально изучены на побережье Адриатического моря, на плато Карст близ Триеста, откуда и получили своё название. Наибольшее разнообразие карстовых форм наблюдается в открытом типе карста (горные районы известнякового плато Крыма, Кавказа, Карпат, Альп и др.). В этих районах развитию карста способствует открытая поверхность растворимых пород и частые ливни. Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты нерастворимыми или слаборастворимыми породами: формы поверхностного выщелачивания здесь отсутствуют, процесс протекает на глубине. На контакте с закарстованными породами происходит перемещение материала покрывающих пород в ниже расположенные карстовые полости, в результате чего образуются блюдцеобразные и воронкообразные формы.

Существует два основных противоположных процесса: с одной стороны, разрушение карстующихся пород химическим и отчасти механическим воздействием подземных и поверхностных внерусловых вод, дающее разнообразные карстовые формы; с другой стороны, отложение продуктов разрушения. Связующим звеном между ними является перенос растворённых и влекомых карстовыми водами веществ.

К поверхностным карстовым формам относятся: карры (шрамы), карстовые желоба и рвы (более глубокие, с крутыми бортами), богазы, карстовые воронки, блюдца и западины (нечётко выраженные мелкие воронки), котловины (на дне которых могут развиваться воронки), суходолы, полья – наиболее крупные карстовые формы. Переходными от поверхностных форм к пещерам типа гротов являются навесы и ниши; естественные мосты и арки возникают чаще всего при обрушении потолка пещерных тоннелей, ниш.

К подземным карстовым формам относят колодцы и шахты, пропасти, пещеры.

Особенности образования карстовых пещер

Большинство карстовых пещер образуется при ведущей роли выщелачивания, часто при совместном действии растворения и размыва горной породы.

Когда карстовый массив пересекает крупная река, образуется несколько гидродинамических зон (рис. 1.1). Вода, стекающая по продуктам выветривания карстующихся пород, образует зону поверхностного движения (І), или зону аэрации, где осуществляется главным образом нисходящее движение инфильтрационных (проникание) и инфлюационных (втекание) вод, с которыми связано формирование поверхностных карстовых форм. Многочисленные трещины и вертикальные карстовые полости отводят воду вглубь карстового массива, где выделяются несколько зон движения карстовых вод.

Рисунок 1.1 – Гидродинамические зоны в карстовом массиве

При высоком стоянии их уровня происходит горизонтальное движение воды, при низком – вертикальное, в соответствии, с чем осуществляется направленное вымывание карстующихся пород. Вначале вода движется вниз примерно по вертикали. Это зона вертикального нисходящего движения карстовых вод (ІІ), её мощность колеблется от 30–100 м на равнине до 100–200 – 2000 м в горах. Ниже, на уровне днищ речных долин, вертикальное нисходящее движение сменяется почти горизонтальным. Это зона горизонтального движения карстовых вод, для которой характерна постоянная обводнённость и наличие слабого уклона водного зеркала к реке (ІV). После весеннего снеготаяния и сильных ливней уровень воды здесь может повышаться на 5–100, в горных районах на 100–200 м. Поэтому выделяется промежуточная зона, лишь периодически насыщенная водой, где в разные сезоны происходит вертикальное или горизонтальное движение карстовых вод. Для всех этих трёх зон характерен свободный контакт воды с воздухом, содержащим до 0, 05–0, 5% углекислоты, поступающей с поверхности, за счёт биохимических процессов, происходящих в почвенном слое, а также формирующейся под землёй при окислении органических веществ и различных минералов (преимущественно пирита). С последними двумя зонами связаны горизонтальные каналы пещер и нисходящие карстовые источники, располагающиеся либо образующиеся несколько этажей, на равнинах часто соответствующих уровням речных террас. Ниже выделяют зону сифонного движения, где вода движется по полностью заполненным водой каналам различной ширины (V). Особенно велики эти каналы в приречной зоне, что даёт основание выделять подзону поддолинной циркуляции. Ниже располагается зона глубинного движения (VІ). Скорость воды здесь невелика (менее 100 м/сут), и она находится под напором. С зоной сифонного движения связаны восходящие карстовые источники, часто имеющие огромный расход.

В зависимости от местных условий – мощности карстующегося массива, однородности карстующихся пород, наличия или отсутствия некарстующихся пластов, движений земной коры, расчленённости массива транзитными магистральными реками, элементов залегания карстующихся пород, геоморфологических, климатических и ряда других – наблюдается различное распределение гидродинамических зон карстовых вод.

Итак, при формировании карстовых полостей происходит взаимное наложение коррозионного, эрозионного и гравитационного процессов в пространстве (в пределах разных гидродинамических зон) и во времени (на разных стадиях развития карста и в различные сезоны).

Самостоятельные исследования спелеотуристов

В любом из карстовых районов страны спелеотуристу обычно приходится решать одну или несколько спортивно-исследовательских задач. В их числе - поиск карстовых полостей, топографическая съемка их, геологические, гидрогеологические и метеорологические наблюдения, подробное описание и фотографирование. Рассмотрим подробно одну из них - поиск карстовых полостей.

Первые шаги при поиске пещер

Как известно прямых поисковых методов для установления пещер с поверхности нет (Дублянский В.Н.). И здесь надо внимательно оценивать косвенные признаки. Такие как: наличие сухостоя в районе нахождение предполагаемого входа в пещеру, «куржево», покрытые пышным мхом камни у входа, выносы временных водотоков, скопления крупных валунов в привходовой части, вытекание воды из под скалы/склона/камня(«Грифон») и так далее; а также ряд геологических признаков, таких как: зоны сгущения трещиноватости, пересечения крупных и не только разломов, контакты карстующихся и некарстующихся пород.

Опыт описанных в литературе поисковых экспедиций показывает, что целесообразная численность отдельно работающего отряда не должна превышать 6 человек при проведении маршрутных выходов группами по 2-3 человека. Выезду в экспедицию предшествует знакомство с литературой, картами, аэрофотоснимками будущего района поиска с целью выяснения его геологических особенностей, наиболее вероятных мест расположения пещер и путей подхода к исследуемому району.

В первую очередь необходимо перенести границы распространения карстующихся пород с геологической карты на топографическую.

Наличие зон тектонических нарушений в карбонатных породах способствует развитию глубинного карста. Геоморфологическим поисковым признаком пещер является наличие замкнутых понижений земной поверхности: воронок, котловин, провалов, а также исчезновение ручьев и рек. Известняки, залегающие среди песков, глин, глинистых сланцев и других некарстующихся пород, часто образуют положительные формы рельефа в виде холмов и гряд.

При отсутствии геологической и топографической карты в процессе поиска пещер составляется схема, на которую наносятся массивы карстующихся пород, ручьи, источники и другие объекты. Следует обратить внимание на топонимику района с такими географическими названиями, как например Карсты, Белый Камень, Воронки, Провал, Известковый, Белая, Пещерный, Сухая.

Тактика поиска карстовых полостей зависит от геологических, геоморфологических, гидрогеологических и климатических особенностей района.

В горных районах карстующиеся породы обнажаются в склонах глубоко врезанных речных долин. Именно здесь и следует искать вход в карстовую полость. На водораздельных пространствах вход в пещеру может находиться на дне или склоне крутой воронки, а также в местах поглощения постоянного или периодического стока в речных долинах и балках.

В районах развития вулканического карста пещеры обнаруживаются по движению воздуха. Обычно температура воздуха пещер стабильна, она равна приблизительно среднегодовой температуре района. Из-за разницы температур наружного и пещерного воздуха возникает движение воздушных масс. Зимой тёплый пещерный воздух по трещинам устремляется на поверхность, а в пещеру попадает наружный холодный. Летом направление движения сменяется на противоположное. Об указанном движение воздуха свидетельствуют поднимающийся над землёй пар, кристаллы инея в небольших гротах и трещинах, проталины в снегу зимой и вырывающиеся из трещин в породе струи холодного воздуха летом.

При организации поиска пещер на скальных обрывах необходимо осмотреть их с помощью бинокля. При поиске карстовых полостей на плато и пологих склонах прокладывается несколько маршрутов, что позволяет разделить район работ на участки.

Цепи воронок указывают на наличие тектонических трещин, по которым возможно развитие карстовых полостей. Вблизи входов в колодцы и шахты часто можно видеть старые сухие деревья. У входов в пещеры встречается более свежая трава, деревья с пышной кроной. Периодически обводняемые пещеры обнаруживают по отложениям известкового туфа или густому мху. Следует принимать во внимание то, что летучие мыши и птицы часто селятся в пещерах, расширениях вертикальных шахт. Входные части пещер иногда начинаются узкими лазами барсуков. Некоторые пещеры служат медведям берлогами, к ним протоптаны тропы.

Методика поиска карстовых пещер

Наш отряд состоял из 10 человек, поисковая группа - 5 человек.

1. Для начала мы выбирали район, исходя из наличия следующих видов информации (Схема карстово-спелеологического районирования, Приложение А):

Топографической - наличие на топооснове того или иного района карстовых форм рельефа: котловин, скоплений воронок, исчезающих рек и ручьев, сухих логов, родников, относительные превышения этих объектов, наконец - просто обозначенных на карте пещер. При этом отсутствие на топооснове каких-либо форм вовсе не означает, что их нет, так как на картах последних десятилетий есть тенденция к упрощению рельефа и сглаживанию объектов, резко выпадающих из общей картины.

Геологической - наличие по материалам геологических карт в этом районе карстующихся пород, геологических контактов с некарстующимися породами, по которым может происходить поглощение поверхностных водотоков, наличие тектонических нарушений, по которым могла развиваться пещера (при этом следует помнить о несоразмеримости масштабов нарушений, по которым развились пещеры, с масштабами указанных даже на самых крупных и подробных геологических картах разломов).

На самом деле нас интересовал лишь сам факт наличия или отсутствия карстующихся пород, при этом необходимо было помнить, что карты составляли люди, которым свойственно при проведении геологических границ как делать обобщения, так и ошибаться. Так как в пользу выбора района может также говорить наличие уже известных пещер или их скоплений - мы, учитывая данные «Базы знаний спелеологии», сайт http://www.krasspeleo.ru , выбрали Восточно-Саянскую область, Манский прогиб.

2. Выбрав район, сузили круг поиска, и выбрали карстово-спелеологический участок Баджейский, на котором сконцентрировали усилия по поиску. Начали наблюдения.

3. В первую очередь требовалось прослеживать динамику тяги воздуха: из-за разности температур в пещере и на поверхности чаще всего возникают движения воздуха. В теплое время года при приближении к месту расположения входа в пещеру наблюдались зоны резкого похолодания и сильный ток холодного воздуха из пещер. По величине такой зоны и силе воздушного потока можно было судить о размерах полости. Нередко вблизи входного отверстия и даже на некотором расстоянии от входа в полость летом сохраняется отрицательная температура, о чем свидетельствует наличие льда, но в нашем случае такого не наблюдалось. Очень часто летом и зимой в районе пещерного входа можно наблюдать легкую дымку (туман), мы наблюдали это явление в зимнее время. Также, в зимнее время, наблюдаемые воздушные потоки подземных полостей имели температуру, которая намного выше температуры наружного воздуха, поэтому о наличии входа в пещеру зимой можно было судить по расположенным рядом кустарникам, отличающаяся обилием инея.

Необходимо помнить, что из-за узкости входного отверстия тяга может быть минимальна, либо ее не быть вообще, в нашем случае входные отверстия пещер были достаточно велики.

При наблюдениях в межсезонье, когда температура на поверхности была близка к температуре в пещере, тяги практически не было, она была очень слабой и менялась по несколько раз на дню. Такие резкие изменения направления тяги в межсезонье, говорили в пользу того, что это тяга именно из системы, а не просто циркуляция вследствие затягивания воздуха где-то по щелям ниже по склону, в этом случае она бы не менялась столь резко, из-за того, что на солнце набежала тучка и температура упала на пол-градуса.

«...я лично предпочитаю доверять тяге (причем - тяге ЗИМНЕЙ, так как летняя может быть вызвана стеканием холодного воздуха из переохлажденной за зиму в результате циркуляции системки с двумя, или несколькими входами), как наиболее наглядному признаку, надо только научиться отличать собственно тягу из системы от обычной циркуляции воздуха, вызванной разницей атмосферного давления в разных точках, возможно, проводить замеры температуры, чтобы убедиться, что она достаточно теплая, и наблюдения за образованием инея (куржака) в морозы, чтобы убедиться в ее влажности. » (Поиск пещер. С.Величко)

4. Так как карстующиеся породы часто обнажаются в склонах глубоко врезанных речных долин, в бортах логов, выходящих к реке и прерывающих линию береговых обрывов, пробовали проводить наблюдения за водотоками, изменениями в работе поноров-воклюзов (По́но́р, рисунок 2.1). В ходе наблюдений новых пещер обнаружено не было, вода уходила либо в землю, либо сливалась с более крупными ручьями и мелкими речками.

Для обводненных пещер входное отверстие обычно является местом непосредственного ухода водного потока под землю или появления его на поверхности. Ручьи и мелкие реки, протекающие в логах, как показывает большое число наблюдений, многократно меняют направление течения, переходя от одной стены лога к другой, уходя глубоко под стену обнажения и покидают прежнее русло, смещаясь в сторону на 10-50 м. И наблюдая русло ручья, проходящего в центре лога, требуется учитывать, что в прошлом ручей мог протекать у бортов и образовывать подземные ходы в основании обнажений.

Осенне-весенний период отличается половодьем и частыми паводками (усиленным весенним таянием снега, ледников или обилием дождей). Уровень воды в ручьях и реках поднимается, открываются пересыхающие водотоки. В пещере Ледяная наблюдался усиленный капеж в весеннее время, вызванный таянием снега.

Сезонное отсутствие снега и летней растительности (трава) облегчает наблюдение за понорами, воклюзами.

Летом о карстовом характере водотоков и наличии подземного русла свидетельствует низкая, даже в самое жаркое время, температура воды в ручьях, вытекающих из-под обнажений. При осмотре карстовых воронок особое внимание уделяется воронкам, на бортах которых явно заметны следы водно-грязевых потоков. Это свидетельствует о том, что воронка служила поглощающим понором, через который можно проникнуть в подземную полость.

4.1. Карстовые полости могут располагаться в местах, лишенных питания дождевыми и снеговыми водами, например на водоразделах или в верхней части склонов (эпикарстовая зона, рисунок 2.2). Найти такую полость можно только по проталинам зимой или случайно натолкнувшись на вход в нее летом в траве. В нашем случае эпикарстовая зона не исследовалась.

«Пусть имеется площадка 50 на 20 м (1000 м2). На ее поверхности, разбитой густой сетью пересекающихся тектонических трещин, расширенных выветриванием, образовалось карровое поле. Прошел ливневый дождь средней интенсивности, давший за один час 20 мм осадков. Вода в объеме 20 м3 (1000 м2 на 0,02 м) полностью поглотилась в пределах площадки. Но как она распределилась? Сперва вода заполнила 20 трещин (по 1 м3 в каждой), затем стеклась в 10 (по 2 м3), затем сосредоточилась в одной (20 м3). Именно здесь, не на поверхности, а под ней, зарождаются полости, которые можно назвать плювиально-коррозионными (лат. pluvialis дождевой). Постепенно они растут, чему способствуют также талые снеговые воды и конденсация влаги. Затем, при провале свода, на поверхности появляется "готовая" карстовая шахта.» (Занимательная спелеология. В.Н.Дублянский)

Важным поисковым признаком во многих случаях служило обнаружение зон «шелопняка» (глыбового карста), тектонических трещин, полей карстовых воронок, приуроченных к бортам логов и береговым обнажениям. Цепи карстовых воронок на поверхности свидетельствуют, как правило, о вероятном существовании крупной подземной полости, которой соответствуют эти поверхностные карстовые формы.

Рисунок 2.2 - Развитие трещин в эпикарстовой зоне (А) и модель развития плювиально-коррозионной полости в ней (Б) (по Р.Вильямсу, 1985,и А.Климчуку, 1995).

5. Огромную помощь при поиске пещер могут оказать местные жители, хорошо знающие местность. Особенно ценным оказываются сведения охотников, лесников, работников рыбоохраны, прекрасно осведомленных о наиболее крупных обнажениях, исчезающих реках и ручьях, больших пещерах.

Заключение

По результатам нашей исследовательской работы можно сделать следующие выводы:

1. Наблюдение за выбранным массивом необходимо производить несколько раз за год, (так как разные признаки карстовых полостей проявляют себя сильнее в определенных погодных и температурных условиях).

2. По тяге воздуха, проявляющийся за счет разницы температур на поверхности и в пещере можно судить о наличие в данном районе карстовой полости (куржево, иней, туман, изменение температуры окружающего воздуха в районе входа в пещеру).

3. Во время осенних паводков можно определить местоположение водотоков (Куда «уходит» вода?).

Список использованной литературы

Методика поиска пещер (опыт работы ленинградских спелеологов). Коврижных Е.В. - [Электронный документ]. - URL: .

Поиск пещер, статья, Величко Сергей. - [Электронный документ]. - URL: .

Дублянский В.Н., Илюхин В.В. ПУТЕШЕСТВИЕ ПОД ЗЕМЛЕЙ. Москва, 1968г. 1-е издание. - [Текстовый документ]. - 80 листов.

Дублянский В.Н.. Занимательная спелеология. научно-популярная книга, Урал LTD 2000 . - [Текстовый документ]. - 205 листов.

Геология. Карстовые породы. - [Электронный документ]. - URL: .

Приложение А - Схема карстово-спелеологического районирования

Схема карстово-спелеологического районирования: 1 - границы областей (I - Горного Алтая, II - Салаирского кряжа, III - Кузнецкой впадины, IV - Томь-Колыванской зоны, V - Кузнецкого Алатау и Горной Шории, VI - Западного Саяна, VII - Тувинской впадины, VIII - Восточной Тувы и Сангилена, IX - Минусинских впадин, X - Восточного Саяна); 2 - границы районов (1 - Чарышского синклинория, 2 - Ануйского синклонория, 3 - Катунского антиклинория, 4 - Чуйского синклинория, 5 - Кадринского антиклинория, 6 - Телецко-Чулышмакской складчато-блоковой зоны, 7 - Западно-Салаирской зоны, 8 - Восточно-Салаирской зоны, 9 - Кийской зоны, 10 - Июсского прогиба, 11 - Батеневского срединного массива, 12 - Верхнетомской зоны, 13 - Мрасского срединного массива, 14 - Обручевского антиклинория, 15 - Сангиленского поднятия, 16 - Северо-Минусинской впадины, 17 - Приенисейской зоны, 18 - Манского прогиба, 19 - Дербинского антиклинория, 20 - Сисимского синклинория, 21 - Казыр-Кизирского синклинория; 3 - спелеоучастки; 4 - одиночные пещеры

Приложение Б - Список используемых терминов

Карстовые пещеры – это подземные полости, сообщающиеся с земной поверхностью или замкнутые, которые образуются при выщелачивании растворимых горных пород. Они представляют собой естественные полости, шахты, колодцы, имеющие четкие границы и возникающие в покрывающих неводонасыщенных и водонасыщенных карстующихся породах.

Воклюз - карстовый источник, так называемый сифон-источник, обладающий большим дебитом и непрекращающимся стоком в периоды маловодья.

По́но́р - отверстие в горной породе, поглощающее постоянный или временный водоток, а также карстовая воронка с таким отверстием.

Полье - карстовая впадина больших размеров (~ 1-10 км), с плоским дном, как правило замкнутая, часто с пересыхающими водотоками и озёрами с внутренним стоком воды через поноры.

Эпикарст - верхняя выветрелая и закарстован на я зона экспонированных на поверхность карбонатных пород, отличающаяся от нижележащей зоны более высокой и равномерно распределенной пористостью и проницаемостью, удерживающая некоторые динамические запасы вод и регулирующая сток в нижележащей зоне.

Карбонатные породы - горные породы, сложенные в основнов Карбонатами природными. К этой группе могут быть отнесены все горные породы, состоящие из кальцита, арагонита, доломита, магнезита, сидерита, анкерита, родохрозита, витерита и др.

Карстовые пещеры

Пеще́ра - 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.

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 , 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 Бо́товская , 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.

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, но 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, но они невелики. Однако, возможно образование и пещер, проработанных по первичным тектоническим трещинам уходящими под землю ручьями. Известны довольно крупные (сотни метров длиной) эрозионные пещеры, образованные в песчаниках и даже гранитах .

Ледниковые пещеры

Ещё 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.

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 (пещера Пещера Казамура, Гавайские острова).

Глубочайшие пещеры мира

Длиннейшие пещеры мира

Крупнейшие пещеры на территории бывшего СССР

Спелеофауна, вопросы экологии

Хотя живой мир пещер, как правило, не очень богат (исключая привходовую часть, куда попадает солнечный свет), тем не менее, некоторые животные обитают в пещерах, причём именно в пещерах. Прежде всего, конечно, это летучие мыши , многие их виды используют пещеры как ежедневное укрытие или для зимовки. Причём, летучие мыши залетают, подчас, в весьма удалённые и труднодоступные уголки, прекрасно ориентируясь в узких лабиринтовых ходах.

Помимо летучих мышей в некоторых пещерах, в районах с тёплым климатом, обитают несколько видов насекомых, пауки (Neoleptoneta myopica ), раки, креветки (Palaemonias alabamae ), саламандры и рыбы (Amblyopsidae ). Причём пещерные виды адаптируются к полной темноте, теряют зрение. Зачастую эти виды очень редкие, эндемики .

Археологическая ценность

Первобытные люди использовали пещеры по всему миру в качестве жилища. Ещё чаще в пещерах селились животные. Множество животных погибло в пещерах-ловушках, начинающихся с отвесных колодцев. Крайне медленная эволюция пещер, постоянный их климат, защищённость от внешнего мира сохранили до нас огромное количество археологических находок. Это пыльца ископаемых растений, кости давно вымерших животных (пещерный медведь , пещерная гиена, мамонт , шерстистый носорог), наскальные рисунки древних людей (пещеры Капова на Южном Урале (рисунки), Дивья на Северном Урале (пещ. медведь) , Тузуксу в Кузнецком Алатау), орудия их труда (пп.Страшная, Окладникова, Каминная на Алтае ), человеческие останки разных культур, в том числе неандертальцев , возрастом до 50-200 тысяч лет (пещера Тешик-Таш в Узбекистане , Денисова пещера на Алтае , Кро-Маньон во Франции и многие другие).

В культуре

Пещера имеет важное символическое значение.

Примечания

Ссылки

• Пещеры Кугитанга (Туркменистан) Система Кап-Кутан. Фотоэкскурсия и немного литературы.
• Б. Мавлюдов. Размышления о льдах в пещерах
• Пещеры Пермского края. Ординская пещера. Кэйв-дайвинг Фотоотчет о визите Джил Хейнет - спелеолога и кинопродюсера («Discovery»)

Wikimedia Foundation . 2010 .