Вслед за каплей воды

Еще в 60-е гг., работая на Караби, крымские спелеологи обнаруживали входы в довольно крупные вертикальные полости, лишенные питания дождевыми и снеговыми водами. Они располагались на водоразделах или в верхней части склонов, на карровых полях. Найти такую шахту можно было только случайно натолкнувшись на небольшой вход в нее в густой траве или оступившись на остром известняковом гребешке. И вот тут-то, придавленный рюкзаком и ощупывающий подвернутую ногу, внезапно чувствуешь разгоряченным лицом слабое движение воздуха... Ну а дальше все просто: убрать несколько камней, сбить мешающий выступ или расчистить траву - и открывается зияющая пустота глубиной 30, 50, а то и 100 метров... В Крыму такие "подарки природы" были описаны, занесены в кадастр, но остались непонятыми. Слишком широк был тогда фронт поисковых работ, слишком много нового (до 10-15 полостей) приносили в базовый лагерь съемочные отряды, чтобы разбираться с каким-то десятком находящихся "не на своем месте" шахт...

Второй раз они напомнили о себе на плато Кырк-Тау (Средняя Азия). Прежде чем обнаружить на нем манящую почти километровой глубиной шахту Киевская, украинские спелеологи В. Рогожников и А. Климчук вдоволь налазились по мелким колодцам и небольшим шахтам, многие из которых располагались именно на карровых полях. Тогда появились первые идеи, которые только в 90-е гг. оформились в стройную концепцию эпикарстовой зоны, в которой наиболее активно проходят процессы растворения и образуются различные полости. Справедливости ради надо отметить, что родилась она не на пустом месте. Отдельные ее элементы имеются в работах карстологов (Дж. Ганн), гидрогеологов (А. Манжен), инженеров-геологов (А. Чернышев) и спелеологов (Д. Форд). Александр Климчук удачно свел воедино все эти разнородные представления и снабдил их новыми фактами.

Заглавная идея этой концепции удивительно проста и, вероятно, поэтому долго не воспринималась специалистами.

Речь идет о формировании своеобразной депрессионной воронки в приповерхностной зоне вертикальной циркуляции карстовых вод. Этого было достаточно, чтобы любой уважающий себя гидрогеолог перестал слушать последующие доводы: такая воронка формируется только в полностью обводненных породах при откачке воды из скважин. При этом определение "своеобразная" как-то не воспринималось...

Обратимся к простому рисунку, поясняющему идею А. Б. Климчука (рис. 18). В большинстве карстующихся пород основным проводником воды являются трещины разного происхождения. В самой верхней части эпикарстовой зоны (подзона дробления) развита густая сеть трещин, расширенных выветриванием; в средней части (глыбовая подзона) существует менее густая сеть трещин, имеющих некоторое раскрытие; в нижней части (блоковая подзона) раскрыты лишь единичные крупные тектонические трещины. Соотношения между трещинами разных типов (литогенетические, тектонические, выветривания и пр.) описаны в специальной литературе.

Теперь проделаем мысленный эксперимент. 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. Пройдет несколько лет, дождь и снег оближут острые выступы известняков, на их гранях появятся лишайники, и никто не скажет, что она сформировалась вследствие подземной деятельности капли воды...

Концепция А. Б. Климчука хорошо объясняет особенности заложения многих шахт массива Арабика (Грузия), где в 80-е гг. проводился активный спелеологический поиск. Оставалось проверить ее в Крыму, настоящей Мекке спелеологов бывшего СССР. Все известные карстовые полости были распределены по глубине по трем подзонам: 0-20, 0-40 и 0 - более 40 м. Статистическая обработка данных и их сравнение с помощью критерия Колмогорова-Смирнова подтвердили значимость различий между ними. Полости отличаются друг от друга не только по плотности распределения глубин, но и по направлению заложения. В подзоне дробления представлены все направления (любая трещина может вырасти в пещеру), в глыбовой - выделяется несколько взаимно перпендикулярных направлений, а в блоковой - сохраняется одно из них. Преобладающие для Крыма направления 40-220° и 130-310°.

Предположения о распределении воды в эпикарстовой зоне подтвердились при проведении изотопного анализа. Оказалось, что дождевая вода задерживается в ее пределах довольно значительное время (до 2-3 месяцев), а при увеличении расхода источников из горного массива сперва "выжимается" содержавшаяся в нем вода иного химического и изотопного состава.

Спелеологические исследования показали, что необходимы дальнейшие, более детальные работы по изучению строения эпикарстовой зоны и ее роли в гидрогеологии и инженерной геологии карстовых массивов. Проводить эти исследования должны специалисты, но с обязательным участием спелеологов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: