С пещерами всегда связано большое количество тайн и загадок, ведь это - целый мир волшебства, тишины и безмолвия. Еще в древние времена пещеры использовались для укрытия человека и животных, а некоторые даже считались обителями богов. В природе нет двух одинаковых пещер, ведь одни имеют озера, другие - залы с гротами, колодцами, ледниками и водопадами. Многие тысячи лет дождевая вода разрушала камень, образуя сталактиты и сталагмиты причудливой формы. В некоторых пещерах кальцит образуется в виде жемчужин, цветов, тонких веточек, рассыпающихся от малейшего прикосновения. Представляем вашему вниманию рейтинг самых удивительных и красивых пещер мира.
1. Пещера гигантских кристаллов, Мексика
Пещера гигантских кристаллов в Мексике была обнаружена обычными шахтерами, проводившими работы на юге страны. На глубине трехсотметровой шахты они обнаружили пещеру, изнутри буквально усыпанную огромными кристаллами. Кристаллы в пещеры полупрозрачные, а их цвет варьируется от ярко белого до золотистого. Кристаллы имеют прямоугольную или цилиндрическую форму, а их длина достигает нескольких метров. Основание пещеры каменное, что говорит о ее древнем происхождении. Находящиеся в ней огромные кристаллы были сформированы природой за несколько миллионов лет. Судя по всему, помещение Кристальной пещеры раньше было заполнено горной породой, которая постепенно вымывались подземными водами, после чего оставались такие необычные образования.
2. Пещера побережья На Пали в Кауаи, Гавайи
Гавайский остров Кауаи возник более 5 миллионов лет назад в результате вулканической активности в этом районе. Одной из самых эффектных достопримечательностей острова является побережье На Пали. Здесь скалы практически нависают над морем, а на их поверхности растут экзотические растения и гнездятся различные птицы. Помимо живописных вулканических гор и вечнозеленых пляжей, туристов привлекают сюда загадочные пещеры. В течении многих столетий морские волны методично вытачивали вулканические породы, образовывая таким образом пещеры Гавайев. В пещерах можно насладиться девственной природой и морскими пейзажами.
3. Пещера Мелиссани, Греция
О расположенной на греческом острове Кефалония, пещере Мелиссани, забыли на несколько столетий и вспомнили лишь в 1951 году, когда грек Гианнис Петрохелиос снова нашел и открыл ее. Ведь еще в греческой мифологии эта пещера упоминалась как жилище нимф. Причина такой бурной фантазии древних греков вполне понятна - пещера с ее бирюзовым озером, окруженным густым лесом, выглядит по-настоящему сказочной. Пещера Мелиссани имеет каменное основание, на котором находятся неглубокие лазурные воды, наверху огромный каменный купол с громадной дырой, через которую вглубь пещеры попадает солнечный свет, создавая удивительные блики на ее стенах. Вход в пещеру Мелиссани тоже очень живописный - он зарос зеленью, а "дверь" украшена природной коричневатой каменной "штукатуркой".
4. Шкоцянские пещеры, Словения
Одними из самых известных на нашей планете карстовых пещерных систем являются Шкоцянские пещеры. На прекрасном плато Крас, расположенном на юго - западе Словении находятся эти чудесные пещеры, официально признанные заповедником и объектом Всемирного наследия. Своим появлением Шкоцянские пещеры обязаны протекающей через нее местной речке с названием "Река", которая на протяжении столетий и "вырубила" пещеры в карстовых отложениях. Однако в результате водной эрозии, несколько сводов пещеры обвалились, образовав карстовые провалы "Мала-Долина" и "Велика-Долина", разделенные естественным мостом. На территории "Велика-Долины" Река уходит под землю, появляясь на поверхности через 34 километра уже на территории Италии. Кроме того, на территории Шкоцянских пещер находится множество опасных воронок, провалов и небольших водопадов. В пещерах располагается и самый большой европейский грот - зал Мартеля.
5. Мраморные пещеры в Чили Чико, Чили
Высоко в Андах находится одно из самых глубоких в мире озер - Lago General Carrera (чилийское название) или Lago Buenos Aires (аргентинское название), поскольку озеро располагается на границе Чили и Аргентины. Недалеко от чилийского города Чиле-Чико находятся знаменитые Мраморные пещеры. Хотя стены пещер состоят вовсе не из мрамора, а из известняка, но на фоне бирюзовой воды его своды, имеющие белые и голубые тона окраски, смотрятся очень эффектно. Благодаря этой природной красоте, посмотреть Мраморные пещеры ежегодно приезжают тысячи туристов. Доставляют сюда туристов небольшие прогулочные катера, позволяя увидеть все великолепие оттенков пещеры, а так же заглянуть в природные окна, как будто протаявшие в стенах лабиринта Мраморных пещер - проехать туда катера уже не могут. Помимо удивительные Мраморных пещер, приезжают на озеро и любители рыбной ловли, ведь его воды богаты форелью и лососем, а так же некоторыми другими видами рыб.
6. Мамонтова пещера в Кентуки, США
Мамонтова пещера находится в американском штате Кентукки. Эта уникальная карстовая пещера имеет неповторимый микроклимат. Открыта пещера была около 4000 лет назад, до сих пор в ней находят остатки древних факелов. Пещера использовалась местными племенами для разных целей. Американские ученые обнаружили мумию человека, умершего в этой пещере более 2000 лет назад. После многочисленных исследований, ученые пришли к выводу, что человек занимался в здесь добычей гипса. В подземной реке был обнаружен редкий вид креветок, раки и слепые рыбы. Кроме того, в пещере живут стаи летучих мышей. Уже с конца 19 века Мамонтова пещера стала туристическим объектом, для чего на всем ее протяжении провели электрическое освещение. Однако при желании, можно пройти по пещере как в древние времена - с парафиновой лампой.
7. Ценоты полуострова Юкатан, Мексика
Ценоты - своеобразные образования в пещерах, появляющиеся в скалах под воздействием воды. К югу от мексиканского курорта Канкун, расположенного на полуострове Юкатан, находится один из самых красивейших ценотов. Согласно некоторым данным, в древности Юкатан был подводным рифом. После ухода воды, остались громадные пещеры. Пещеры и гроты Юкатана полностью находятся под землей. Наземных рек на полуострове нет - они все протекают под землей. Когда-то народы майя считали ценоты священными и во время религиозных церемоний пили из них воду. Туристы со всего мира приезжают на Юкатан чтобы поплавать, понырять и полюбоваться подземными пейзажами. А древние сталактиты и сталагмиты делают подводный мир по-настоящему сказочным. Через трещины пещер в ценоты проникает солнечный свет, придавая им особую красоту.
8. Голубые пещеры, Греция, остров Закинф
На Закинфе, одном из самых больших греческих островов, находятся удивительные Голубые пещеры. Среди туристов остров приобрел популярность благодаря своей живописной местности, в том числе пляжам и деревням. В деревушке Волаймс располагается Голубая пещера, добраться до которой можно только через море, впрочем, как и до большей части острова. Если посетить Голубую пещеру на закате солнца или на его восходе, можно насладиться отражающимся в ней синим цветом неба и океана. За много лет водных эрозий, скалы приобрели вид удивительных естественных арок. Благодаря необычности световых эффектов Голубых пещер, это место является одним из самых посещаемых в Греции. Помимо прекрасных пещер, на Закинфе находится знаменитый пляж, считающийся одним из лучших в мире.
9. Поющая пещера Фингала, Шотландия
За многие века на острове Стаффа (остров принадлежит группе Внутренних Гебридских островов) в Шотландии, дожди и море образовали одну из самых крупных в мире пещер - Поющую пещеру Фингала. Своим названием пещера обязаны известному шотландскому поэту Джеймсу Макферсону. Согласно легенде, великан Фингал с целью соединения Шотландии и Ирландии построил дамбу, по которой в его жилище прошел огромный великан, в то время как Фингал прилег отдохнуть перед боем с ним. Однако его жена оказалась находчивой и сказала что это спит младенец, сын Фингала. Огромный великан представил размеры отца этого "младенца" и в страхе убежал, разрушив за собой дамбу. По легенде, частью этой дамбы и является остров Стафф. Вторая причина подобного названия пещеры - гельтское значение фразы «Пещера Мелодий». Название дано пещере из-за того, что во время прибоя зал пещеры неоднократно повторяет звуки моря, как будто поет!
10. Ледяная пещера Скафтафелл, Исландия
На краю ледников часто образовываются удивительно красивые структуры - ледяные пещеры. В Исландии на лагуне ледника Свинафелльсьёкулл находится знаменитая пещера Скафтафелл. За прошедшие столетия ледник спрессовался настолько, что почти не имеет пузырьков воздуха, благодаря чему солнечный свет поглощается почти весь, кроме синей фракции, видной внутри пещеры невооруженным глазом. Хотя такой синий лед можно только когда смыт верхний слой ледника, например, зимой. Впрочем, подобный свет бывает в плавающих айсбергах и других ледяных пещерах. Пещера Скафтафелл имеет семи метровый вход на берегу. В конце пещера сужается до одного метра. Однако посещать ледяные пещеры небезопасно, так как оно постоянно трансформируются и в любой момент могут разрушиться. Лишь зимой посещение таких пещер относительно безопасно. Поскольку ледяные пещеры перемещаются вместе с ледником, внутри них частенько можно слышать потрескивания.
«Пещера – полость в верхней части земной коры, сообщающаяся с поверхностью одним или несколькими входными отверстиями», – такое определение дает Википедия. По сути все верно, но эти слова даже отдаленно не передают всю завораживающую красоту, всю неповторимость этих природных объектов, которые сотни тысяч лет назад дали кров первым людям, а сейчас поражают их потомков своей мощью, разнообразием и, не побоимся этого слова, великолепием.
Краткая информация по пещерам:
Начнем с того, что они могут иметь просто гигантские размеры. Например, общая протяженность Мамонтовой пещеры (штат Кентукки, США) – более 678 километров, она считается самой длиной в мире.
Самая глубокая расположена в Абхазии – Крубера-Воронья (- 2196). А вот самая большая по объему пещера находится во Вьетнаме – Ханг Сон Дунг. Размеры ее главного зала поражают – 5000 метров в длину, 150 в ширину и 200 в высоту. Этого объема хватит, чтобы вместить 40 небоскребов! Кстати, открыта она была лишь в 2009 году.
Так что на нашей, казалось бы, вдоль и поперек исхоженной планете, есть еще места для удивительных географических открытий.
Виды пещер:
- Карстовые пещеры
– самая многочисленная и, пожалуй, самая красивая группа. Именно пещеры этой группы поражают нас своей глубиной, протяженностью и объемами. Образуются вследствие растворения в воде различных пород – известняка, гипса, мела, соли и даже мрамора. А в тропическом климате в воде может растворяться даже кварцит. Примером тому могут служить сравнительно недавно открытые пещеры Абисмо Гай Коллет (протяженность – 671 м) и Куэва Охос де Кристал (протяженность 16 км).
В карстовых пещерах, вследствие протекающих там физико-химических процессов, образуются сталактиты, сталагмиты, геликтиты, а также такое удивительное натечное образование, как пещерный оникс, который может быть до метра толщиной. - Тектонические пещеры – образуются вследствие тектонических разломов в земной коре. Наиболее часто встречаются по бокам речных долин, врезанных в плоскогорье.
- Эрозионные пещеры – по механизму образования несколько сходны с образованием карстовых пещер. Только если последние появляются вследствие растворения пород, то эти – из-за эрозии горных пород под воздействием воды, содержащей твердые частицы. Как правило, такие пещеры невелики, но изредка встречаются довольно крупные. Например, Bat Cave (длина 1.7 км) в штате Колорадо (США).
- Ледниковые пещеры образуются под воздействием талой воды в ледниках. Обычно они имеют длину до нескольких сотен метров. Особый вид ледниковых пещер – термальные пещеры, образовавшиеся под воздействием подземных термальных вод. Встречаются в Гренландии и Исландии.
- Вулканические пещеры – образуются при извержениях вулканов. Самые молодые из всех видов пещер. Механизм их образования следующий. При извержении поток лавы, постепенно остывая, сверху покрывается твердой корочкой. Образуется лавовая трубка, внутри которой движется все еще жидкая лава. В конце концов, не успевшая застыть часть лавы вытекает из нижнего конца такой трубки, и внутри образуется полость. Также пещерами этого типа следует считать жерла вулканов.
Любопытные факты о пещерах
Эти интересные и во многом таинственные объекты всегда волновали людей. Можно сказать, что человечество вышло из пещер. За тысячелетия накоплено огромное количество фактов «сотрудничества» людей с ними. Приведем наиболее поразительные из них.
- В испанской пещере Альтамира найдены наскальные рисунки древнего человека, созданные в эпоху верхнего палеолита (10 тыс. лет назад). Нарисованные лошади, бизоны, кабаны, выполнены в нескольких цветах. Более того, древний художник сумел, используя неровности стены, добиться объемного эффекта для своих изображений!
- В маленьком австралийском городке Кубер-Педи, расположенном в очень жаркой местности, почти все население (около 2 тыс. человек) живет в пещерах. Там же расположены и городские объекты, в т.ч. кладбище.
- В Лурейской пещере (штат Вирджиния, США) установлен орган, включающий в свою конструкцию сталактиты. Получается необычное, интересное звучание.
Со временем мы разместим на сайте все собранные нами интересные факты и вынесем их в отдельный раздел!
Пятерка самых интересных пещер мира, открытых для осмотра
- Пещеры Ваитомо (Новая Зеландия, остров Северный).
- Пещеры Джейта (Ливан).
- Куевас-дель-Драк (Испания, Майорка).
- Кунгурская ледяная пещера (Россия, Пермский край).
- Пещеры Мулу (Малайзия, Борнео).
Пещеры – одни из самых интересных объектов Земли для изучения и осмотра. Древние люди создание пещер благоговейно приписывали великанам и населяли их бессмертными чудовищами, охраняющими Царство Мертвых. Теперь мы сами стали великанами, но не перестали восхищаться этими удивительными созданиями природы.
Ежегодно тысячи спелеологов и спелеотуристов проникают в этот таинственную и захватывающую подземную вселенную, чтобы услышать звенящее безмолвие, увидеть мир, тысячелетиями погруженный во тьму, узнать его и… замереть от восторга.
Этот репортаж доступен в высоком разрешении.
Люди очень редко исследуют обширные и неизведанные , но только не фотограф National Geographic Стивен Альварес, который на протяжении всей своей карьеры изучает и фотографирует самые большие и глубокие пещеры в мире.
Исследование пещер Стивеном Альваресом.
Пещерой называют полость в земле, сообщающуюся с поверхностью одним или несколькими входными отверстиями. (Фото Стивен Альварес):
Наиболее крупные пещеры представляют собой сложные системы проходов и залов, нередко общей протяженностью до нескольких десятков километров. (Фото Стивен Альварес):
Пещеры по их происхождению можно разделить на 5 групп: тектонические, эрозионные, ледовые, вулканические и, наконец, самая большая группа - карстовые. Поговорим о них поподробнее. (Фото Стивен Альварес):
(Фото Стивен Альварес):
Как уже говорилось, подавляющее большинство пещер - карстовые . Именно эти пещеры имеют наибольшую протяженность и глубину. (Фото Стивен Альварес):
Карстовые пещеры образуются из-за растворения пород водой, поэтому они встречаются только там, где есть растворимые породы: известняк, мрамор, мел, гипс или соль. (Фото Стивен Альварес):
Тектонические пещеры могут возникать в любых породах в результате образования тектонических разломов. Они встречаются в бортах глубоко врезанных в плоскогорье речных долин, когда огромные массивы породы откалываются от бортов, образуя трещины. (Фото Стивен Альварес):
Эти трещины иногда образуют довольно глубокие вертикальные пещеры глубиной до 100 метров. (Фото Стивен Альварес):
3-й тип пещер - эрозионные. Они образуются в породах за счет механической, то есть «проточенные» водой, содержащей крупинки твердого материала. Часто такие пещеры образуются на берегу моря под действием прибоя, но они небольшие. (Фото Стивен Альварес):
Эффектные ледниковые пещеры образуются в теле ледников талой водой. (Фото Стивен Альварес):
Талая вода образует ходы, иногда проходимые для человека. Длина таких пещер может составлять несколько сот метров, глубина - до 100 метров и более. (Фото Стивен Альварес):
Также, ледниковые пещеры могут образовываться в леднике в месте выхода расположенных под ледником подземных термальных источников. Горячая вода может проделывать во льду объемные галереи. Термальные ледниковые пещеры встречаются в Исландии, Гренландии и достигают довольно больших размеров. (Фото Стивен Альварес):
Последний тип - вулканический пещеры. Они возникают при извержениях вулканов. Поток лавы, остывая, покрывается твердой коркой, образуя лавовую трубку. После окончания извержения лава вытекает из трубки с нижнего конца, а внутри трубки остается полость. (Фото Стивен Альварес):
Лавовые пещеры могут достигать очень больших размеров, вплоть до 65.6 км длины и 1 100 м глубины. (Фото Стивен Альварес):
Кроме лавовых трубок существуют вертикальные вулканические пещеры - жерла вулканов. (Фото Стивен Альварес):
Живой мир пещер не очень богат, тем не менее, некоторые животные здесь встречаются. Во-первых, это летучие мыши, которые используют пещеры как укрытие или для зимовки. Причем летучие мыши часто залетают в удаленные и труднодоступные места пещер, хорошо ориентируясь в узких лабиринтовых ходах. (Фото Стивен Альварес):
Помимо летучих мышей, в некоторых пещерах обитают насекомые, пауки, креветки, саламандры и рыбы. Все пещерные виды адаптируются к полной темноте, причем многие из них утрачивают органы зрения. (Фото Стивен Альварес):
Как известно из истории, первобытные люди использовали пещеры по всему миру в качестве жилища. Еще чаще в пещерах селились животные. (Фото Стивен Альварес):
Обычно вода находится во многих пещерах, а карстовые пещеры обязаны ей своим происхождением. Нередко встречаются и красивые . О них мы уже подробно рассказывали. (Фото Стивен Альварес):
(Фото Стивен Альварес):
В большинстве пещер воздух пригоден для дыхания, хотя встречаются пещеры, где можно находиться только в противогазах. (Фото Стивен Альварес):
Кроме пещер, имеющих по определению выход на поверхность, в земной коре есть замкнутые подземные полости. Самая глубокая подземная полость протяженностью 2 950 метров была обнаружена бурением на побережье Кубы. (Фото Стивен Альварес):
В , кроме Земли, пещеры обнаружены на и . (Фото Стивен Альварес):
(Фото Стивен Альварес):
(Фото Стивен Альварес):
(Фото Стивен Альварес):
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).
Карстовые пещеры - это подземные полости, образовавшиеся в толще земной коры, в районах распространения легкорастворимых карбонатных и галогенных горных пород. Подвергаясь выщелачиванию и механическому воздействию, эти породы постепенно разрушаются, что приводит к образованию различных карстовых форм. Среди них наибольший интерес вызывают подземные карстовые формы - пещеры, шахты и колодцы, характеризующиеся иногда весьма сложным строением.
Одним из основных условий развития карстовых пещер является наличие карстующихся горных пород, отличающихся значительным литологическим разнообразием. Среди них выделяются карбонатные породы (известняки, доломиты, писчий мел, мраморы), сульфатные (гипсы, ангидриты) и галоидные (каменная, калийная соли). Карстующиеся породы имеют весьма широкое распространение. Во многих местах они перекрываются маломощным чехлом песчано-глинистых отложений или непосредственно выходят на поверхность, что благоприятствует активному развитию карстовых процессов и образованию различных карстовых форм. На интенсивность карстообразования значительное влияние оказывает также мощность пород, их химический состав и особенности залегания.
Как уже говорилось, строителем карстовых пещер является вода. Однако чтобы вода могла растворять горные породы, они должны быть водопроницаемы, т. е. трещиноваты. Трещиноватость пород является одним из основных условий развития карста. Если карбонатный или сульфатный массив монолитен и состоит из твердых разностей пород, лишенных трещиноватости, то он не подвергается воздействию карстовых процессов. Однако такое явление встречается редко, так как известняки, доломиты и гипсы трещиноваты по своей природе. Трещины, рассекающие известняковые массивы, имеют различное происхождение. Выделяют трещины литогенетические, тектонические, механической разгрузки и выветривания. Наиболее распространены тектонические трещины, которые обычно секут различные слои осадочных пород, не преломляясь при переходе из одного слоя в другой и не меняя своей ширины. Тектоническая трещиноватость отличается развитием сложных взаимно перпендикулярных трещин шириной 1-2 мм. Наибольшей раздробленностью и трещиноватостью горные породы характеризуются в зонах тектонических нарушений.
Выпадая на поверхность карстующегося массива, атмосферные осадки по трещинам различного происхождения проникают в глубь этого массива. Циркулируя по подземным каналам, вода выщелачивает горную породу, постепенно расширяет подземные проходы и образует иногда громадные гроты. Движущаяся вода является третьим обязательным условием развития карстовых процессов. Без воды, растворяющей и разрушающей горные породы, не было бы карстовых пещер. Вот почему особенности гидрографической сети и своеобразие гидрогеологического режима в значительной мере определяют степень кавернозности карстующихся толщ, интенсивность процессов выщелачивания и условия развития подземных полостей.
Основную роль в формировании многих карстовых полостей играют инфильтрационные и инфлюационные дождевые и талые снеговые воды. Такие пещеры - коррозионно-эрозионного происхождения, поскольку разрушение породы происходит как за счет ее химического выщелачивания, так и путем механического размыва. Однако не следует думать, что эти процессы протекают одновременно и непрерывно. На разных стадиях развития пещер и на разных их участках доминирует обычно один из указанных процессов. Образование некоторых пещер целиком связано или с коррозионными, или с эрозионными процессами. Встречаются также нивально-коррозионные пещеры, своим происхождением обязанные деятельности талых снеговых вод в зоне контакта снежной толщи с карстующейся породой. К ним относятся, например, сравнительно неглубокие (до 70 м) вертикальные полости Крыма и Кавказа. Многие пещеры возникли в результате обвала кровли над подземными коррозионно-эрозионными пустотами. Некоторые естественные полости образовались путем выщелачивания горных пород восходящими по трещинам артезианскими, минеральными и термальными водами. Таким образом, карстовые пещеры могут иметь коррозионное, коррозионно-эрозионное, эрозионное, нивально-коррозионное, коррозионно-гравитационное (провальное), гидротермальное и гетерогенное происхождение.
Помимо инфильтрационных, инфлюационных и напорных вод в образовании пещер определенную роль играют также конденсационные воды, которые, собираясь на стенках и потолке пещер, разъедают их, создавая причудливые узоры. В отличие от подземных ручьев конденсационные воды воздействуют на всю поверхность полости, в связи с чем оказывают наибольшее влияние на морфологию пещер. Особенно благоприятными условиями для конденсации влаги характеризуются небольшие полости, расположенные на значительной глубине от поверхности, поскольку количество конденсационной влаги находится в прямой зависимости от интенсивности воздухообмена и в обратной от объема полости. Наблюдения, проведенные в Горном Крыму, показали, что в исследованных карстовых пещерах в течение года конденсируется 3201,6 м 3 воды (Дублянский, Илюхин, 1971), а в подземных полостях всей главной гряды в 2500 раз больше (т. е. 0,008004 км 3). Эти воды отличаются большой агрессивностью. Жесткость их превышает 6 мг-экв (300 мг/л). Таким образом, за счет инфильтрационных вод пещеры Горного Крыма, как показывают несложные расчеты, увеличиваются по сравнению с общим объемом примерно на 5,3%. Средняя минерализация конденсационных вод около 300 мг/л, следовательно, они выносят в течение года 2401,2 т (8004 10 6 л X 300 мг/л) углекислого кальция. Суммарный вынос карбоната кальция карстовыми источниками Горного Крыма составляет около 45 000 т/год (Родионов, 1958). Следовательно, роль конденсационных вод в формировании подземных полостей сравнительно невелика, причем воздействие их на горную породу как агента денудации ограничивается в основном теплым периодом.
Как же идет процесс выщелачивания карстующихся пород? Рассмотрим этот вопрос в общем плане на примере карбонатных образований. Природные воды всегда содержат углекислоту, а также различные органические кислоты, которыми они обогащаются при контакте с растительностью и просачивании через почвенный покров. Под действием углекислоты карбонат кальция переходит в бикарбонат, который значительно легче растворяется в воде, чем карбонат
Эта реакция обратима. Увеличение содержания углекислоты в воде вызывает переход кальцита в раствор, а при уменьшении ее происходит выпадение из водного раствора бикарбоната кальция (известкового осадка), который накапливается в некоторых местах в значительном количестве. Между содержанием углекислоты и температурой воды существует обратная связь.
Резко возрастает растворимость известняков, когда подземные воды обогащены кислотами и солями. Так, при обогащении подземных вод серной кислотой реакция идет по уравнению
Выделившаяся в результате этой реакции углекислота оказывается дополнительным источником образования гидрокарбонатов.
Степень растворимости гипса и ангидрита также зависит от наличия тех или иных кислот и солей. Так, например, присутствие в воде СаCl 2 значительно снижает растворимость гипса, напротив, наличие в воде NCl и MgCl 2 увеличивает растворимость сульфата кальция. Растворение гипса в принципе может происходить и в химически чистой воде.
Хотя мы и называем карбонатные и сульфатные породы легкорастворимыми, однако растворяются они чрезвычайно медленно. Для образования подземных пустот требуются многие и многие тысячи лет. При этом карстующиеся породы растворяются и разрушаются только по трещинам, вне трещин они остаются по-прежнему очень прочными и твердыми.
Проникающие в карстовые массивы по трещинам и тектоническим нарушениям атмосферные воды характеризуются сначала преимущественно вертикальным движением. Достигнув водоупора или местного базиса эрозии, они приобретают горизонтальное движение и текут обычно по падению пластов горных пород. Часть воды просачивается в глубокие горизонты и формирует региональный сток. В этой связи в карстующемся массиве выделяется несколько гидродинамических зон, а именно - зона поверхностной, вертикальной, сезонной, горизонтальной, сифонной и глубинной циркуляции карстовых вод (рис. 1). Каждая из указанных гидродинамических зон характеризуется определенным набором карстовых форм. Так, к зоне вертикальной циркуляции вод или к зоне аэрации приурочены в основном вертикальные подземные полости - карстовые колодцы и шахты. Они развиваются вдоль вертикальных или пологонаклонных трещин в результате периодического выщелачивания горных пород талыми снеговыми и дождевыми водами. В зоне горизонтальной циркуляции, где происходит свободный сток безнапорных вод к речным долинам или периферии карстующегося массива, формируются горизонтальные пещеры. Наклонные и горизонтальные полости отмечаются в зоне сифонной циркуляции, характеризующейся напорными водами, которые движутся в подрусловых каналах нередко ниже местного базиса эрозии.
На развитие пещер, кроме морфоструктурных и гидрогеологических особенностей, существенно влияют также климат, почвы, растительность, животный мир, а также хозяйственная деятельность человека. К сожалению, роль этих факторов в пещерообразовании изучена в настоящее время далеко не достаточно. Хочется надеяться, что этот пробел в ближайшем будущем будет ликвидирован.
Теория происхождения известняковых карстовых пещер, развивающихся в породах с горизонтальным залеганием слоев, была разработана У. М. Девисом (1930). В эволюции так называемых двуцикловых пещер, образовавшихся при двукратном поднятии известнякового массива, он различал пять основных этапов: а) зачаточные каналы, формирующиеся в зоне полного насыщения медленно движущихся фреатических вод, находящихся под давлением; б) зрелые галереи, когда в условиях распространения безнапорных вадозных потоков начинает доминировать механический размыв (корразия); в) сухие галереи, возникшие в результате ухода воды в глубь массива вследствие местного поднятия территория; г) натечно-аккумулятивная, характеризующаяся заполнением галерей натечно-капельными и другими пещерными отложениями; д) разрушение подземных галерей (пенепленизация).
На основе развития взглядов Девиса было создано представление о фреатической (пещерные галереи разрабатываются грунтовыми водами, находящимися под давлением) и вадозной (подземные воды свободно, не под напором, движутся по галереям в сторону дренирующих систем) стадиях развития пещер (Бретц, 1942).
Наиболее полно вопросы эволюции подземных полостей разработаны советскими исследователями Г. А. Максимовичем (1963, 1969) и Л. И. Маруашвили (1969), которые выделили несколько стадий формирования горизонтальных карстовых пещер. Первая стадия - трещинная, затем щелевая. По мере увеличения ширины трещин и щелей в них проникает все большее количество воды. Это активизирует карстовые процессы особенно на участках чистых разностей пород. Пещера переходит в каналовую стадию. При расширении каналов подземные потоки приобретают турбулентное движение, что благоприятствует еще большему усилению процессов коррозии и эрозии. Это стадия подземной реки, или воклюзовая. Она характеризуется значительным заполнением подземного канала водным потоком и выходом его в виде воклюзного источника на дневную поверхность, а также образованием органных труб, обвалом сводов, ростом гротов.
В связи с размывом дна подземного канала вода просачивается по трещинам в глубь карбонатных и галогенных толщ, где на более низком уровне разрабатывает новые полости, формируя более низкий этаж пещеры (рис. 2). Постепенно подземные каналы расширяются. Водный поток частично, а затем полностью уходит в нижние горизонты массива, и пещера становится сухой. В нее проникают по трещинам в кровле лишь инфильтрационные воды. Это коридорно-гротовая натечно-осыпная (водно-галерейная, по Л. И. Маруашвили) стадия развития пещеры. Она отличается широким распространением химической и механической аккумуляции (в гипсовых пещерах стадия натечной аккумуляции отсутствует). Потолок и стены пещеры покрываются разнообразными кальцитовыми натеками. Образуются каменные и земляные «осыпи, последние располагаются преимущественно под органными трубами. Накапливаются также отложения рек и озер. С уходом водотока дальнейшее увеличение подземной полости резко замедляется, хотя коррозионная деятельность продолжается за счет инфильтрационных и конденсационных вод.
По мере развития пещеры она переходит в коридорно-гротовую обвально-цементационную (сухо-галерейную, по Л. И. Маруашвили) стадию. На этой стадии в результате обрушения кровли над подземными полостями возможно вскрытие некоторых частей пещеры. Постепенное обрушение свода пещеры приводит к полному ее уничтожению, что особенно характерно для верхних частей с небольшой мощностью кровли. На уцелевших участках остаются лишь карстовые мосты и узкие арки. При полном разрушении пещеры образуется карстовая долина.
Если толща кровли превышает 100-200 м, то провалов в ней, как правило, не образуется, а подземные полости заполняются обрушившимися с потолка глыбами породы и принесенными песчано-глинистыми отложениями, которые разбивают пещеру на отдельные изолированные полости. В этом случае развитие пещеры заканчивается коридорно-гротовой обвально-цементационной стадией (грото-камерная стадия, по Л. И. Маруашвили).
Продолжительность отдельных стадий пещерообразо-вательного цикла, отличающихся своими гидродинамическими и морфологическими особенностями, спецификой физико-химических процессов и своеобразием биоклиматических условий, измеряется десятками и сотнями тысячелетий. Так, сухо-галерейная стадия пещеры Кударо на Кавказе продолжается уже 200-300 тыс. лет (Маруашвили, 1969). Что касается ранних стадий развития пещер (трещинная, щелевая, каналовая и воклюзовая), то их продолжительность значительно короче. Пещеры «могут достигать зрелого водно-галерейного состояния за несколько тысячелетий от начального момента своего развития». В этом отношении интересны экспериментальные исследования Е. М. Абашидзе (1967) по растворению стенок трещин глауконитовых известняков Шаорского водохранилища (Кавказ). Опыты показали, что за 25 лет непрерывной фильтрации в зависимости от скорости потока волосные трещины размером 0,1-0,25 мм могут увеличиваться до 5-23 мм.
Таким образом, карстовые пещеры характеризуются сложной эволюцией, особенности которой зависят от сочетания самых различных факторов, определяющих нередко значительные отклонения от рассмотренной схемы. Развитие пещер в силу тех или иных причин может прекратиться или вновь начаться на любой морфолого-гидрологической стадии. Сложные пещерные системы состоят обычно из участков, находящихся на разных стадиях развития. Так, в Ищеевской пещере на Южном Урале в настоящее время встречаются участки от каналовой стадии до карстовой долины.
Особенностью многих пещер является их многоярусность, причем верхние ярусы всегда значительно старше нижележащих. Количество этажей у разных пещер изменяется от 2 до 11.
Расстояние между двумя смежными уровнями многоэтажных пещер колеблется от нескольких метров до нескольких десятков. Обрушение сводов, разделяющих пещерные этажи, приводит к образованию гигантских гротов, достигающих иногда высоты 50-60 м (пещеры Красная и Анакопийская).
Появление нового этажа Г. А. Максимович связывает с тектоническим поднятием района, где находится пещера. Н. А. Гвоздецкий основную роль в развитии многоэтажных пещер в условиях большой мощности карстующихся пород отводит восходящим движениям, которые рассматривает не как нарушающий фактор, а как общий фон эволюции карста. По мнению Л. И. Маруашвили, многоярусность пещер может быть определена не только тектоническим поднятием карстового массива, но и общим понижением уровня океана (эвстазия), что вызывает интенсивное углубление речных долин и быстрое снижение уровня горизонтальной циркуляции карстовых вод.
Ярусность лучше всего выражена у пещер равнинных и предгорных территорий, отличающихся сравнительно медленными тектоническими поднятиями. В процессе формирования пещер иногда наблюдается смещение оси пещерных галерей от первоначальной вертикальной плоскости. Интересна в этом отношении пещера Цуцхватская. Каждый более молодой (из четырех нижних) ярус этой пещеры сдвинут по отношению к предыдущему к востоку, в связи с чем подземный отрезок реки Шапатагеле в настоящее время находится значительно восточнее, чем в период формирования более высоких зтажей пещеры. Смещение оси пещерных галерей связано с наклоном тектонических трещин, к которым приурочены подземные полости.
Каков же возраст карстовых пещер и по каким признакам можно судить о начале формирования пещеры? По мнению Л. И. Маруашвили, за начало формирования пещеры следует принимать период перехода ее в натечно-осыпную (водно-галерейную) стадию, поскольку на более ранних стадиях своего развития пещера еще не является в обычном понимании пещерой: она плохо разработана, полностью заполнена водой и совершенно непроходима.
Для определения возраста пещер применяются различные методы исследования, в том числе палеозоологический, археологический, радиоуглеродный и геоморфологический. В последнем случае сопоставляется гипсометрический уровень пещер с уровнями поверхностных форм. К сожалению, многие из этих методов позволяют определить лишь верхний предел возраста пещеры. Прямыми и косвенными данными доказывается весьма длительное существование карстовых пещер, определяемое иногда многими миллионами лет. Разумеется, возраст пещер в значительной мере зависит от литологического состава пород, в которых они формируются, и общей физико-географической обстановки. Однако даже в легкорастворимых сульфатных (гипс, ангидрит) образованиях пещеры сохраняются весьма длительное время. Интересны в этом отношении гипсовые пещеры Подолии, начало формирования которых относится к верхнему миоцену. И. М. Гуневский, исходя из особенностей геологического строения территории, степени трещиноватости пород, характера рельефа, морфологии подземных полостей и строения натечных образований, выделяет следующие этапы формирования подольских пещер: верхнесарматский (начало интенсивной глубинной эрозии), раннеплиоценовый (характеризующийся интенсификацией процессов вертикального направления), позднеплиоценовый (процессы горизонтальной циркуляции подземных вод преобладают над вертикальными), раннеплейстоценовый (процессы образования пещер достигают максимальной интенсивности), среднеплейстоценовый (процессы подземного карстообразования начинают затухать), позднеплейстоценовый (аккумуляция минеральных и хемогенных образований), голоценовый (аккумуляция глыбовых отложений). Таким образом, возраст самых крупных в мире гипсовых пещер Оптимистической, Озерной и Крывченской в Подолии превышает, по-видимому, 10 млн. лет. Возраст известняковых пещер может быть еще более значительным. Так, некоторые древние карстовые пещеры Алайского хребта (Средняя Азия), имеющие гидротермальное происхождение, по мнению 3. С. Султанова, образовались в верхнепалеозойское время, т. е. более 200 млн. лет назад.
Древние пещеры встречаются, однако, сравнительно редко, сохраняясь длительное время лишь в наиболее благоприятных природных условиях. Большинство карстовых пещер, особенно в сильно обводненных сульфатных породах, имеет молодой, преимущественно четвертичный или даже голоценовый возраст. Разумеется, отдельные галереи сложно построенных многоярусных пещер образовались в разное время и возраст их может изменяться в значительных пределах.
Для количественной оценки карстовых полостей Г. А. Максимович (1963) предлагает два показателя: плотность и густоту карстовых пещер. Под плотностью понимается количество пещер, отнесенных к площади 1000 км 2 , а под густотой - общая протяженность всех полостей в пределах той же условной площади.
Ж. Корбель предложил характеризовать величину карстовых пещер показателем пустотности, вычисляемым по формуле
где V - объем растворимой породы, в которой развита пещера, в 0,1 км 3 ; L - расстояние (на плане) между крайними точками по основной оси системы полостей - 0,1 км; J - расстояние между двумя наиболее удаленными точками по перпендикуляру к основной оси - 0,1 км; Н - разница отметок между самой высокой и самой низкой точками пещерной системы - 0,1 км.
Для определения крупности пещер существует также и другой способ, который связан с подсчетом объема полостей. Если полость имеет сложную форму, то ее следует представить в виде совокупности различных геометрических фигур (призмы, цилиндра, полного и усеченного конуса, полной и усеченной пирамиды с любым по форме основанием, шара и т. д), объем которых вычисляется по формуле Симпсона
где v - объем геометрической фигуры, м 3 ; h - высота фигуры, м; s 1 , s 2 , s 3 - площади нижнего, среднего и верхнего сечения фигуры, м 2 . Проверка этого метода крымскими спелеологами показала, что ошибки при подсчете объема полостей по формуле Симпсона не превышают 5-6%.