Что значит карстовая пещера

КАРСТОВЫЕ ПЕЩЕРЫ

2 гектара, что обусловлено многочисленностью и извилистостью ходов, залегающих на глубине

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

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

Источник

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.

Содержание

Типы пещер

Карстовые пещеры

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

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

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

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

Длиннейшая в мире Мамонтова пещера в США заложена в известняках. Она имеет суммарную протяжённость ходов более 500 км. Длиннейшая пещера в гипсах — Оптимистическая, на Украине, протяжённостью более 200 км. Образование таких длинных пещер в гипсах связано с особым расположением пород: пласты гипса, вмещающие пещеру, перекрыты сверху известняками, за счёт чего своды не обрушиваются. Длиннейшая пещера России — пещера 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 [2]

Длиннейшие пещеры мира [5]

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

В культуре

Пещера имеет важное символическое значение.

Источник

Как образуются карстовые пещеры?

Пещеры вызывают пристальный интерес не только исследователей, но и просто любознательных людей, благо тема эта достаточно многогранна.

Начнем с того, что существуют несколько видов пещер, как то тектонические – образующиеся в местах тектонических разломов, вулканические – которые, образуются, когда остывающий лавовый поток покрывается коркой, в результате чего появляется лавовая трубка. Внутри этой трубки какое-то время продолжает течь лава, что приводит к образованию полости. Но, безусловно, самая многочисленная группа – это карстовые пещеры.

Карстообразование связано с так называемым каскадом углекислого газа. Процесс этот происходит, когда поверхность почвы вокруг трещин разрушается углекислотной водой, особенно активно растворяются карбонатные почвы, такие как известняк и гипс.

Разнообразие и необычность этих творений природы поистине неисчерпаемы. Самая известная и одна из самых крупных карстовых пещер – Мамонтова в США, по сути, это скорее целая система объединенных между собой пещер, образовавшихся в известняковом пласте.

Встречаются здесь и совсем уникальные образования, например, пещера Мовиле в Румынии, образовавшиеся в результате воздействия на горную породу серной кислоты, кроме того в ней возникла абсолютно замкнутая экосистема, изолированная от окружающей среды.

А странная пещера кристаллов в Мексике, в которой находятся гигантские кристаллы селенита – минерала структурной разновидности гипса, самый крупный из которых достигает 11 метров в длину, 4 метра в ширину и весит около 55 тонн. В пещере еще и экстремальные условия: температура 58 градусов при влажности 90 процентов.

Между прочим, карстовыми бывают не только пещеры, существуют также провалы, шахты, колодцы. Последние возникают при выщелачивании горных пород просачивающейся водой и, по сути, являются вертикальными пещерами.

Наверное, самый знаменитый из карстовых колодцев – это священный сенот в Мексике, представляющий собой гигантскую воронку, диаметром 60 метров, с отвесными стенами из известняка, круто обрывающимися вниз к воде. По представлениям майя в нем обитал бог дождя Чак, которому делались различные подношения и приносились жертвы. При исследовании дна археологами было обнаружено огромное количество золотых и нефритовых украшений, которые бросались в эту бездну, чтобы умилостивить бога.

Священный сенот в Мексике .

Интересно, что в результате разрушения пещер появляются карстовые озера. Так, огромные подземные пещеры в Хорватии дали жизнь сразу двум озерам, Голубому и Красному, кстати, если первое получило свое название за цвет воды, то второе из-за цвета прибрежных скал, имеющих красно-коричневый оттенок из-за присутствия в них оксида железа.

Карстовое происхождение имеет широко известное Голубое озеро в Абхазии, причем эффектный синий цвет его воды напрямую зависит от образующего стены водоема известняка.

Стоит еще упомянуть о псевдокарсте. Он делится на термокарст, связанный с таянием мерзлых пород в области вечной мерзлоты, и глинистый карст, возникающий в сильнокарбонатных суглинках при наличии на поверхности трещин.

Уникальность спелеофауны, значение пещер в сохранении и консервации останков древних людей и животных делают их настоящей лабораторией для ученых самых разных направлений, и открытия там еще далеко не закончились.

Источник

Новое в блогах

Кавказ. Пещеры, карстовые пещеры.

Образование карстовых пещер

Карстовые пещеры – это подземные полости, образовавшиеся и толще земной коры, в районах распространения легкорастворимых карбонатных и галогенных горных пород, подвергаясь выщелачиванию и механическому воздействию, эти породы постепенно разрушаются, что приводит к образованию различных карстовых форм. Среди них наибольший интерес вызывают подземные карстовые формы – пещеры, шахты и колодцы, характеризующиеся иногда весьма сложным строением.

Одним из основных условий образования карстовых пещер является наличие карстующихся горных пород, отличающихся значительным литологическим разнообразием. Среди них выделяются карбонатные породы (известняки, доломиты, писчий мел, мраморы), сульфатные (гипсы, ангидриты) и галоидные (каменная, калийная соли). Карстующиеся породы имеют весьма широкое распространение. Во многих местах они перекрываются маломощным чехлом песчано-глинистых отложений или непосредственно выходят на поверхность, что благоприятствует активному развитию карстовых процессов и образованию различных карстовых форм. На интенсивность карстообразования значительное влияние оказывает также мощность пород, их химический состав и особенности залегания.

Как уже говорилось, строителем карстовых пещер является вода. Однако чтобы вода могла растворять горные породы, они должны быть водопроницаемы, т. е. трещиноваты. Трещиноватость пород является одним из основных условий развития карста. Если карбонатный или сульфатный массив монолитен и состоит из твердых разностей пород, лишенных трещиноватости, то он не подвергается воздействию карстовых процессов. Однако такое явление встречается редко, так как известняки, доломиты и гипсы трещиноваты по своей природе. Трещины, рассекающие известняковые массивы, имеют различное происхождение. Выделяют трещины литогенетические, тектонические, механической разгрузки и выветривания. Наиболее распространены тектонические трещины, которые обычно секут различные слои осадочных пород, не преломляясь при переходе из одного слоя в другой и не меняя своей ширины. Тектоническая трещиноватость отличается развитием сложных взаимно перпендикулярных трещин шириной 1–2 мм. Наибольшей раздробленностью и трещиноватостью горные породы характеризуются в зонах тектонических нарушений. Выпадая на поверхность карстующегося массива, атмосферные осадки по трещинам различного происхождения проникают в глубь этого массива. Циркулируя по подземным каналам, вода выщелачивает горную породу, постепенно расширяет подземные проходы и образует иногда громадные гроты. Движущаяся вода является третьим обязательным условием развития карстовых процессов. Без воды, растворяющей и разрушающей горные породы, не было бы карстовых пещер. Вот почему особенности гидрографической сети и своеобразие гидрогеологического режима в значительной мере определяют степень каверзности карстующихся толщ, интенсивность процессов выщелачивания и условия развития подземных полостей.

Дождевые и талые снеговые воды

Основную роль в формировании многих карстовых полостей играют инфильтрационные и инфлюационные дождевые и талые снеговые воды. Такие пещеры – коррозионно-эрозионного происхождения, поскольку разрушение породы происходит как за счет ее химического выщелачивания, так и путем механического размыва. Однако не следует думать, что эти процессы протекают одновременно и непрерывно. На разных стадиях развития пещер и на разных их участках доминирует обычно один из указанных процессов. Образование некоторых пещер целиком связано или с коррозионными, или с эрозионными процессами. Встречаются также нивально-коррозионные пещеры, своим происхождением обязанные деятельности талых снеговых вод в зоне контакта снежной толщи с карстующейся породой. К ним относятся, например, сравнительно неглубокие (до 70 м) вертикальные полости Крыма и Кавказа. Многие пещеры возникли в результате обвала кровли над подземными коррозионно-эрозионными пустотами. Некоторые естественные полости образовались путем выщелачивания горных пород восходящими по трещинам артезианскими, минеральными и термальными водами. Таким образом, карстовые пещеры могут иметь коррозионное, коррозионно-эрозионное, эрозионное, нивальнокоррозионное, коррозионно-гравитационное (провальное), гидротермальное и гетерогенное происхождение.

Конденсационные воды

Помимо инфильтрационных, инфлюационных и напорных вод в образовании пещер определенную роль играют также конденсационные воды, которые, собираясь на стенках и потолке пещер, разъедают их, создавая причудливые узоры. В отличие от подземных ручьев конденсационные воды воздействуют на всю поверхность полости, в связи с чем оказывают наибольшее влияние на морфологию пещер. Особенно благоприятными условиями для конденсации влаги характеризуются небольшие полости, расположенные на значительной глубине от поверхности, поскольку количество конденсационной влаги находится в прямой зависимости от интенсивности воздухообмена и в обратной от объема полости. Наблюдения, проведенные в Горном Крыму, показали, что в исследованных карстовых пещерах в течение года конденсируется 3201,6 м3 воды, а в подземных полостях всей главной гряды в 2500 раз больше (т. е. 0,008004 км3). Эти воды отличаются большой агрессивностью. Жесткость их превышает 6 мг-экв (300 мг/л). Таким образом, за счет инфильтрационных вод пещеры Горного Крыма, как показывают несложные расчеты, увеличиваются по сравнению с общим объемом примерно на 5,3%. Средняя минерализация конденсационных вод около 300 мг/л, следовательно, они выносят в течение года 2401,2 т (8004 • 106л X 300 мг/л) углекислого кальция. Суммарный вынос карбоната кальция карстовыми источниками Горного Крыма составляет около 45 000 т/год. Следовательно, роль конденсационных вод в формировании подземных полостей сравнительно невелика, причем воздействие их на горную породу как агента денудации ограничивается в основном теплым периодом.

Источник

Карстовые пещеры. Как возникает такая роковая красота

Научные термины “карст”, “карстующиеся породы” происходят от названия каменистого плоскогорья Крас в Словении в немецком варианте произношения. Эта местность богата причудливыми геологическими образованиями, возникшими в результате медленного, но непрерывного воздействия воды на горные породы.

Вода камень точит

Водные потоки могут существенно изменять пейзаж не только путем механического размывания почвы, но и химического растворения ряда минералов. Насыщенные углекислым газом дождевые и талые воды действуют как слабая кислота и постепенно растворяют некоторые породы, например мягкий известняк, гипс или каменную соль. Более стойкие к химическим воздействиям минералы остаются в прежнем виде.

Но часто случается, что вода просачивается через труднорастворимые пористые породы, скажем, песчаник, и глубоко под землей встречает на своем пути пласт легкорастворимых минералов. Постепенно под землей образуется полость — карстовая пещера. Как и на поверхности земли, вода в пещере не остается неподвижной, она растекается на рукава, ищет выход, растворяет на своем пути то, что поддается растворению, огибает массивы водостойких пород, расширяет возникшие ранее трещины, просачивается сквозь незначительные щели.

Так под землей возникают огромные лабиринты, вроде того, в котором заблудились когда-то герои Марка твена Том Сойер и Бэкки Тэтчер. Помните? “В одном месте они нашли просторную пещеру, где с потолка спускалось множество блестящих сталактитов длиной и толщиной с человеческую ногу. Они обошли эту пещеру кругом, любуясь и восхищаясь ее красотой. В пещеру вело много коридоров; они пошли по одному из них и вскоре увидели чудесный родник, дно которого было выложено сверкающими, как иней кристаллами. Родник протекал в самом центре какой-то высокой пещеры; ее стены подпирались рядами фантастических колонн, создавшихся благодаря слиянию больших сталактитов со сталагмитами в результате многовекового падения капель воды. Под сводами этой пещеры огромными гирляндами висели летучие мыши, по нескольку тысяч в каждой. Свет вспугнул их, они ринулись вниз — сотни и сотни летучих мышей — и с резким писком стали бешено кидаться на свечи”.

Так вот ты какой, каменный цветок!

Карстовые полости отличаются от других видов пещер (вулканических, ледниковых, возникших вследствие механического размывания) исключительной красотой, потому что с какого то момента влага, прокладывающая себе путь под землей, представляет собой перенасыщенный раствор различных минералов, преимущественно кальцитов.

Даже незначительное изменение физических условий: температуры либо давления, может привести к оседанию и кристаллизации твердого вещества. Капли раствора срываются с каменного свода, и вокруг них образуется тоненькое кальцитовое кольцо. Год за годом кольца наслаиваются друг на друга, с потолка пещеры начинает расти сталактит.

На сравнительно раннем этапе своего развития он может иметь вид тонкой каменной трубки, пустой в середине. Такие образования бывалые спелеологи называют “макаронами”. Но проходят века, а то и тысячелетия, и сталактит превращается в массивный каменный конус. Если трубка внутри сталактита зарастет или забьется глиной, вода прорвется наружу и начнет стекать по поверхности. В этом случае сталактит может принять самые причудливые формы.

Та же самая капля воды, что ответственна за рост сталактита, оставляет частичку твердого вещества и на полу пещеры, поэтому часто можно видеть, как навстречу сталактиту начинает расти сталагмит, такой же каменный конус, но направленный острием вверх. Пройдут века, сталактит и сталагмит встретятся, сольются в единую колонну, подпирающую свод. Такие колонны называются сталагнатами.

Некоторые встречающиеся в подземных галереях минералы при определенных условиях могут испускать голубоватое или бледно-желтое сияние. Это происходит оттого, что в их состав входят ионы марганца, нарушающие правильную кристаллическую решетку кальцита.

В уральских сказах, записанных П. Бажовым, есть описания каменных лесов, спрятанных в недрах земли, сказочных владений Хозяйки Медной горы.

Если вдуматься, это описание не столь уж фантастично, от реальности отличается лишь деталями. К примеру, каменные цветы, которые можно увидеть внутри горы, чаще всего бывают не малахитовые, а гипсовые. Прозрачные кристаллы гипса очень напоминают по форме лепестки и растут по кругу, образуя цветочную чашечку.

Вырастают в пещерах и ажурные хрупкие веточки — геликтиты и кораллиты. Они растут за счет аэрозолей кальция, которые поступают по капиллярам сквозь толщу известняков. А в подземных озерах иногда находят пещерный жемчуг. Как и настоящий, морской, он образуется вокруг попавшего в активную среду чужеродного тела. Это может быть камешек или косточка летучей мыши. Со временем оно обволакивается сотнями тончайших слоев кальцитов. Так возникают жемчужины — молочно-белые или бледно-желтые.

Сходство подземного убранства с живым лесом довершает наличие у пещерных натеков годичных колец, вроде тех, что есть у деревьев. Так, на одном из удаленных участков Красной пещеры в Крыму были найдены естественные плотины, где непрерывно прослеживается почти 10 тысяч годичных слоев. По ним видно, что примерно каждые 1750 лет, как и на поверхности, происходили климатические изменения, которые приводили к частичному размыву плотин. В разрезе этих образований четко прослеживаются 11-13-летние ритмы, кратные циклам солнечной активности.

Роковая красота

Довольно редко бывает так, чтобы все пещерные красоты были легко доступны для случайных путешественников. Чаще всего на поверхность ведет вертикальный колодец либо сырая, малопривлекательная и труднопроходимая, заполненная глиной нора. В карстовых полостях глина вообще встречается в изобилии, так как является остаточным продуктом растворения любой горной породы.

Произведенные расчеты показали, что каждый кубический метр растворенного водой известняка дает в среднем 140 кг остаточной глины. Помимо обычных трудностей, сопровождающих скалолазание, в пещерах могут подстерегать и очень неприятные сюрпризы. Так, например, Бездонный колодец близ Старого Крыма доступен для исследователей зимой, но в летнее время концентрация в нем углекислого газа достигает опасных для жизни пределов.

Движение воздуха в карстовых полостях, вообще, явление сложное, и часто может быть источником нежданной беды. Так, дым от костра, разведенного даже не в самой пещере, а в нескольких метрах от входа, может быть затянут внутрь, и тогда он представляет угрозу для людей, находящихся в ее глубине — иногда в другом ярусе и на расстоянии нескольких километров от костра. Многие пещеры хранят память о драмах далекого прошлого. Так, в дальней части крымской пещеры Сюндюрлю нашли множество человеческих костей. В XIX в. высказывалось предположение, что они “принадлежат генуэзцам, задушенных турками посредством костров, разложенных у входа”.

Сейчас ряд пещер оборудован для посещения туристами, не прошедшими специальную подготовку. В некоторых случаях, чтобы облегчить доступ к спрятанным под землей чудесам, проделывают искусственный тоннель, через который водят экскурсии. Такие пещеры электрифицированы и снабжены специальными дорожками, покидать которые экскурсантам строго запрещено — как ради их собственной безопасности, так и ради сохранности природного памятника.

Судьба легкодоступной и неохраняемой пещеры часто бывает печальна. Например, как судьба крымской пещеры Суук. “К сожалению, сейчас все натечные богатства пещеры покрыты толстым слоем жирной копоти, на которой образовались серые шапки плесневого грибка. Сталактиты разбиты горе-туристами, на натечных колоннах вырезаны имена. Засорено и небольшое озерко — единственный водоем с питьевой водой на плато”, — такое описание Суук можно прочесть в путеводителе 70-х годов. Чтобы погубить красоту подземного чертога иногда даже не требуется орудовать отбойным молотком. Роковым может оказаться попадание в замкнутое пространство со своим уникальным микроклиматом не обитавших там ранее микроорганизмов вместе с мусором, который служит питательной средой.

Источник