Образование пещер и карстов

     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

     Пещеры, образуемые в теле ледников талой  водой. Такие пещеры встречаются  на многих ледниках. Талые ледниковые воды поглощаются телом ледника по крупным трещинам или на пересечении трещин, образуя хода иногда проходимые для человека. Характерные длины составляют первые сотни метров, глубины — до 100 м и более. В 1993 г. в Гренландии был обнаружен и исследован гигантский ледниковый колодец «Изортог» глубиной 173 м, приток воды летом в него составлял 30 м³/с и более [1].

     Ледниковая  пещера на краю ледника Фолл (Fallbreeen), Шпицберген.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.

     Лавовая пещера, Гаваи. 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).

      Пещеры на территории Прибайкалья

     На  территории Прибайкалья пещеры встречаются  в различных породах и происхождение  их весьма разнообразно.

     Одни  пещеры произошли в результате очень  продолжительного растворения известняка, гипса, доломита, каменной соли и других легко растворяемых пород дождевой или талой снеговой водой, просачивающейся мелкими струйками через трещины в пластах горных пород.

     Другие  пещеры встречаются в гранитах, песчаниках, траппах, конгломератах и иных твердых породах и образовались вследствие процессов выветривания, резких колебаний температур и других причин.

На территории Прибайкалья наиболее широкое распространение  получили пещеры первого вида.

     Явления, возникающие благодаря растворению горных пород водой, в географической и геологической литературе принято называть карстовыми. Слово «карст» происходит от названия известнякового плато Карста, расположенного в Восточных Альпах около Адриатического моря, к востоку от города Триеста, где карстовые явления наиболее ярко выражены и раньше всего были изучены.

     Основной  особенностью карста является проницаемость  пород, связанная со способностью их растворяться в воде.

     Довольно  быстро растворяется в воде гипс. Известняк  растворяется медленнее и только в воде, содержащей углекислый газ. Просачивающаяся через трещины известняка дождевая и талая снеговая вода содержит кроме углекислого газа еще органические кислоты, образующиеся в почве при гниении листьев и стеблей. Вода медленно разъедает известняк, расширяя и углубляя трещины в нем.

     Так, в течение многих тысячелетии  подземные и поверхностные воды своим размывающим и растворяющим действием способствуют образованию  воронкообразных углублений, колодцев, провалов и подземных пещер со многими залами и коридорами.

     Расположенные глубоко под землей карстовые  пещеры часто состоят из нескольких этажей на различных уровнях друг над другом. Коридоры таких пещер, соединенные узкими проходами-лазейками, иногда тянутся на большое расстояние, образуя сложные лабиринты. По некоторым пещерам, повидимому, когда-то протекали подземные реки, имеющие связь с поверхностными водотоками.

     Карстовые явления часто наносят большой  ущерб народному хозяйству. В  результате тщательного изучения карстовых  явлений установлено, что основную опасность представляет не столько процесс растворения известняков, который происходит чрезвычайно медленно, сколько созданные в прежние геологические периоды карстовые пустоты, в которые ухолит с поверхности вода. Это вызывает безводье края или резкие колебания уровня грунтовых вод, затрудняет добычу полезных ископаемых и является серьезной помехой при строительстве различных гидросооружений, прокладке железных дорог, изыскании трасс для шоссейных и грунтовых дорог, при проведении лесоэксплуатационных мероприятий и т. д.

     В некоторых карстовых пещерах  иногда можно видеть известковые  натечные образования. С потолка  пещеры свисают узкие и длинные  сосульки — сталактиты, навстречу  им с пола нарастают столбчатые сталагмиты.

     Ф. Д. Бублейников так объясняет происхождение сталактитов и сталагмитов: «На поверхности капли, повиснувшей на потолке пещеры, выделяется твердый известковый осадок. Раствор продолжает поступать и, наконец. капля под собственной тяжестью отрывается и падает, оставляя на потолке пещеры кольцеобразный осадок твердого вещества. Так постепенно образуется тоненькая известковая трубочка, внутри которой продолжает стекать просачивающаяся вода. Трубочка обычно скоро заполняется осадком, н притекающий раствор спускается по ее поверхности. Слой за слоем отлагается известь и подобно тому, как весной по краям крыш образуются сосульки льда, с потолка пещеры, медленно нарастая, спускается сталактит. Не успевшая испариться с поверхности сталактита вода падает на дно пещеры, и на этом месте постепенно наращивается известковый столбик — «сталагмит».

     Из  года в год сталактиты и сталагмиты становятся все толще и длиннее. Нередко можно наблюдать причудливое  срастание сталактитов и сталагмитов  друг с другом в виде высоких стройных колонн, занавесей, ширм, грибов, статуй и т. п. натечных образований, эффектно украшающих пещеру.

     В больших холодных пещерах посетителя поражают непроглядная тьма, глубокая тишина и необычайно причудливые  формы сводов и стен, покрытые красиво  свисающими гирляндами кристаллов льда и инея, сверкающих бриллиантами. Только изредка тишина пещеры нарушается мелодичными звуками падающих с потолка водяных капель, стуком свалившегося где-то камня или легким порывом ветра, дующего откуда-то издалека.

     Пещеры, встречающиеся в гранитах, песчаниках, конгломератах (горная порода, состоящая из сцементированных окатанных валунов и галек различного происхождения и разных размеров), траппах (древняя изверженная горная порода) и других породах, имеют вид небольших открытых ниш, навесов, арок, щелей, иногда далеко уходящих вглубь скал. Такие пещеры и ниши обычно бывают светлыми, сухими и удобными убежищами от дождя и ветра. Наружные отверстия пещер и ниш обыкновенно встречаются на склонах гор, в береговых скалах или на террасах рек и иногда на значительной высоте над рекой или озером.

     В многочисленных скалах побережья озера  Байкал пещеры а гроты возникли под  действием прибоя соли, которые своей  огромной разрушительной силой способствовали расширению трещин и пустот в горных породах. Разрушительное действие прибоя увеличивается частыми ударами обломков скал, бросаемых волнами и бьющихся об уступы берега. В создании гротов известную роль играли и процессы выветривания. В некоторых местах от прибоя волн на побережье Байкала образовались высокие арки и ворота. Большой известностью пользуются живописнейшие гроты в бухтах Песчаной, Бабушки, Сенной, в скалах острова Ольхой, на островах Малого моря, в скалах вблизи поселка Коты в 18 километрах к северу от истока р. Ангары. Эти гроты бывают исключительно живописны поздней осенью, когда со стен и потолка гротов красивыми гирляндами свисают ледяные натеки льда.

     Пещера  Кызылъяровская им. Г.А. Максимовича.

     Одна  из крупнейших пещер Южного Урала - классический пример лабиринтовых пещер  решетчатого типа, самая крупная  пещера Урала в докембрийских отложениях, самая протяженная переточная пещера Башкортостана. Входит в состав Южно-уральского заповедника. Расположена в Белорецком районе в 1,2 км к север-северо-востоку от быв. д. Кызылъярово.

     Небольшой (0,8х0,4 м) овальный вход в пещеру находится в средней части правого склона долины р. Бол. Инзер на абсолютной отметке 362 м с превышением над руслом реки - 13 м. Заложена в карстовом массиве, образованным U-образной излучиной реки. В его геологическом строении принимают участие известняки миньярской свиты верхнего рифея.

     Привходовый коридор заложен по тектонической  трещине и ориентирован по аз. 320 град.. Основная лабиринтово-решетчатая часть пещеры представлена системой наклонно-горизонтальных относительно узких и высоких коридоров и галерей, простирающихся по аз. 285-310 град.. Они пересекаются ходами северо-восточного направления. Образование лабиринта связано с системой взаимопересекающихся трещин бортового отпора, развитой во внутренней части излучины реки. При этом наиболее протяженные коридоры лабиринтовой части пещеры параллельны водораздельной линии на излучине, а короткие ходы - ориентированы перпендикулярно ей. Именно образование пещеры в коренной излучине реки по системе взаимопересекающихся трещин и обусловило ее значительные размеры, поскольку на Южном Урале для верхнепротерозойских карбонатных пород крупные (по длине) пещеры вообще не характерны.

     Пещера  богата разнообразными натечными образованиями. В ней имеются относительно редко  встречающиеся в пещерах Южного Урала геликтиты и кальцитовые кристаллы.

     Наиболее  пониженные части пещеры заняты озерами, имеющими гидравлическую связь с  речными водами. Через карстовый  массив с пещерой осуществляется переток речных вод с частичной  потерей расхода реки на входе  в излучину.

     Заложение пещеры произошло, по-видимому, в нижнем плейстоцене, а наиболее активное ее формирование происходило в среднечетвертичное время (300-400 тыс. лет тому назад).

     Общая протяженность пещеры - 2217 м, площадь  пола - 6,8 тыс. кв. м, объем - 30,6 тыс. куб. м, глубина - 13 м, амплитуда - 25 м.