Крупнейшие полости отдельных континентов 4 страница

Но стены пещер далеки от абсолютно гладкой поверхности. Они обладают шероховатостью, которая меняет угол скатывания капель. Наличие продольных и поперечных бороздок способствует растеканию воды. Она объединяется в струйки, которые движутся не прямолинейно, а по извилистому пути, "выбирая" наиболее подходящую дорогу. Порой, кажется, что вода движется случайно. На самом деле процесс закономерен: выступы препятствуют, а выемки и борозды способствуют растеканию воды. Если вода движется не отдельными струйками, а тонким слоем, ее поверхность как бы покрыта муаром интерферирующих волн.

Движение воды в виде капель и струй под землей изучено слабо. Это "ничейная зона", не попадающая в поле зрения гидрогеолога, карстолога и минералога. А между тем именно с ней связано образование многих форм микрорельефа пещер, являющихся великолепной иллюстрацией самоорганизации неживой материи, изучением которой начала заниматься новая наука - синергетика. Переход от порядка к хаосу и от хаоса к порядку в пещерах осуществляется в самых разных формах: если движение воды - это динамический процесс, то осаждение карбонатного материала с образованием различных отложений - спелеотем - это переход к статике. Об их особенностях мы поговорим позже.

8.4. Обманчивая гладь

Поверхность озер породила ряд поэтических сравнений: зеркальная, гладкая, спокойная, вечная... Ни один из этих эпитетов не применим к карстовым озерам. Много интересного можно рассказать об исчезающих озерах севера России или о польях Словении, днища которых за несколько часов затапливаются водой и столь же быстро осушаются.

Но вернемся под землю... Капель и струйки гравитационной воды, стекая по стенам, образуют на дне пещер подземные озера. Согласно классификации Г. А. Максимовича они могут иметь коррозионно-котловинное, аккумулятивно-котловинное, плотинное или сифонное происхождение. Котловинные озера в основном "подвешенные", располагающиеся выше уровня подземных вод. Образуются они за счет растворяющей деятельности воды или в результате накопления на дне пещеры песчано-глинистых отложений. Пополняются они во время паводков и, так как под землей почти нет испарения, имеют слабо меняющиеся уровни, которые иногда фиксируются красивыми оторочками кальцита. Они могут терять воду, которая уходит в трещины, открывающиеся после землетрясений (пещера Домбровского в Крыму), или прорывают пробку глины на дне (шахта Эмине-Баир-Хосар). Тогда только по остаткам оторочек на стенах залов можно сказать, что здесь некогда была вода. Объем таких озер невелик и редко превышает первые сотни кубических метров.

Подвешенные озера часто являются существенным препятствием для спелеологов. Яркое описание борьбы с таким озером в шахте В. Пантюхина на Бзыбском массиве дал И. Вольский /6/: " Ход расширяется и заканчивается небольшим озерком на дне. В него втекает тонкая струйка воды. Ага! Значит, она должна вытекать где-то там, за стеной. Сажусь в озеро, которое мгновенно мутнеет, так как чистой воды в нем тонкий слой - ниже мягкая глина. Толкаю ноги под стену. Получается засунуть только до колен. Пробую прокопать для себя канаву в этом месиве. Понемногу выходит. Свод, под который я пытаюсь проникнуть, примерно на полметра ниже уровня озера. Через четверть часа подобной возни я уже почти весь залез ногами вперед под свод. Жижа подступила к лицу, набираю воздуха, закрыл рот и снова вперед, вперед... Решающий рывок - и я отфыркиваюсь на той стороне глиняного сифона ". Отважное прохождение Игоря Вольского позволило преодолеть рубеж 600 м, а затем выйти на максимальную в бывшем СССР отметку - 1508 м.

Плотинные озера возникают в руслах подземных рек у скоплений обрушившихся со сводов камней или у натечных плотин, вырастающих в потоке при ритмичном отложении карбоната кальция. С серией из нескольких десятков таких озер, разделенных двухметровыми плотинами, в 60-е гг. мы столкнулись при исследовании Красной пещеры. Такие озера обычно существуют довольно долго и исчезают, только если река пропиливает или прорывает плотину. Их объемы также невелики (100-500 м³).

Самые удивительные и опасные для спелеолога - сифонные озера, заполняющие U-образные каналы неизвестной глубины и протяженности. Встретив сифонное озеро, спелеолог решает нелегкую задачу: что за ним? Вариантов здесь два: или это "подвешенный" сифон, преодолев который можно вести исследование дальше (именно так были открыты продолжения в сотнях пещер и шахт мира); или это "люк", ведущий в подвальные этажи карстовой системы, полностью заполненные водой и никогда от нее не освобождающиеся (тогда единственный шанс продолжить работу - использовать акваланг, о чем мы рассказывали в гл. 4).

Решить эту проблему иногда помогают наблюдения за поведением сифонного озера. В ближней части Красной пещеры, в каких-то 50 м от входа, есть удивительный канал, резко выделяющийся чистотой своих стенок от покрытых глиной каналов в стенах второго этажа пещеры. Было ясно, что в паводок из этого канала вытекает вода. Но действительность оказалась более загадочной: вода заполняет канал только в первый (не обязательно самый большой) паводок... Разливаясь по полу галереи, она образует временное озеро, которое частью стекает на первый этаж, частью с бульканьем уходит обратно. Разгадка оказалась простой: метрах в пяти ниже, зажатый между двумя водяными пробками, находится небольшой зал. В начале первого в этом году паводка воздух в нем сжимается и "выстреливает" водой, как стреляет пробкой детский пистолет-пугач. Вторично воздух попадает в зал только в летнюю межень. Такое периодическое подтопление - довольно редкий и сравнительно безопасный случай.

Значительно опаснее подъем уровня карстовых вод, при котором затапливаются все (или почти все) ходы пещер. Исследования Скельской пещеры (Крым, рис. 9) показали, что при наложении дождей на снеготаяние уровень подземных озер в ней поднимается на 45 м и из входа в пещеру вырывается бурный поток. Классическим стал пример подтопления карстовой системы Шкоциан-Тимаво в Словении. Река Нотранська поглощается провальными воронками и поступает в Шкоцианску пещеру. Пройдя по ней 2,5 км, она уходит в сифон, а затем прослеживается во вскрытой пещере Качна Яма и в шахте Лабодница, выходя через 50 км в подводном источнике Тимаво близ Триеста. Вследствие ограниченной пропускной способности сифонов уровень воды во всех трех полостях испытывает резкие колебания: в Шкоциане до 94 м (1826 г.), в Качной Яме и Лабоднице - до 117 м (1965 г.). Паводок 1965 года прошел во время IV Международного спелеологического конгресса, и его участники, посетив Шкоциан через 10 дней, могли оценить последствия - размытые и занесенные илом пешеходные дорожки, бревна, застрявшие в 30-40 метрах над ними, разбитые прожектора... Горе тем, кто находится в это время под землей.

Именно в такой ситуации оказалась в августе 1988 г. группа крымских спелеологов в шахте Пантюхина. Спустившись до дна, они при подъеме оказались запертыми водой в тупиковом Крымском ходе. Подъем воды продолжался 12 часов, тремя волнами со скоростью от 0,22 м/мин (в начале) до 0,02 м/мин (в конце паводка); затем ее уровень на протяжении 23 часов оставался практически постоянным (колебания 1-2 см). Все это время спелеологи провели в куполе последнего, самого верхнего зала... Это был как бы водолазный колокол, избыточное давление в котором, по ощущениям Е. Сандрова, работавшего водолазом, достигало 5 атмосфер. Позднее это подтвердилось и данными основной группы: пещера была затоплена на 50 м выше кровли зала... В эти тяжелые часы характер каждого проявлялся по-разному. Евгений Очкин как руководитель группы подбадривал ребят, а как врач - контролировал их состояние; флегматичный Евгений Сандров дремал; обычно жизнерадостная Галина Шемонаева грустила, думая о своей маленькой дочери; Василий Ерастов вел наблюдения, фиксируя время и высоту подъема воды, а также все сопутствующие ему явления ("вжимание" небольшого сифонного озера, звуки переливающейся где-то в недрах гигантской системы воды, свист воздуха, уходящего в немедленно заделанные глиной щели...). К счастью, воздуха им хватило. Еще около суток спелеологи спускались до развилки вслед за отступающей водой, пока не вырвались из заключения. Быстро поднявшись по главному ходу, они успели отменить по телефону (а с поверхности - по радио) вылет спасательного отряда, сформированного из лучших спелеологов Крыма. Этот уникальный случай свидетельствует, как опасны исследования сложных карстовых систем и какой непомерно высокой может быть цена спортивных достижений и научных открытий...

Еще более удивительная пещера известна во Франции. Это знаменитая Луир на массиве Веркор, сложенном меловыми известняками, смятыми в пологую синклинальную складку. Вход в пещеру расположен в борту долины, выработанной по оси складки. Она начинается стометровой галереей, в конце которой располагается каскад колодцев общей глубиной 200 м. Из них можно попасть в два объемных лабиринта (рис. 59).

Рис. 59. Затопление пещеры Луир, Франция (по П. Гарнье, 1990).
А - план, Б - разрез, В - положение системы в массиве Веркор. А - галереи пещеры, Б - направления движения воды в межень; уровни воды: В - в межень, Г - в паводок; постоянные источники: 1 - Арбуа; периодические источники: 2 - Бурнийон, 3 - сифон Арбуа, 4 – Луир

Протяженность пещеры 20,6 км, амплитуда 547 м (+25... -451 м). Ее питание осуществляется с бортов синклинали, представляющих собой горные хребты высотой 800-1800 м. В межень в пещере известны только отдельные, не связанные между собой потоки с расходами до 3 м³/с. В паводок вся система постепенно затапливается (темп подъема воды 12-22 м/час); нижняя часть (-200...-451 м от входа) - ежегодно, верхняя (-40...-200 м) - один раз в два-три года. Во время весеннего или зимнего снеготаяния происходит излияние воды из входа. За 100 лет оно наблюдалось 18 раз: в 1887, 1892, 1896, 1902, 1935, 1951, 1956, 1959, 1968, 1969 (три раза!), 1973, 1982, 1983, 1984, 1986 и 1990 гг. Продолжительность излияния составляла 2-6, реже - 20-48 часов. Разгрузка подземных вод происходит в 15 км от входа, на склоне массива, через пещеры-источники Бурнийон и Арбуа. Между пещерой и источниками имеются связи, доказанные опытами с окрашиванием воды. Об очень хорошей проницаемости массива свидетельствует высокая скорость движения красителя (до 9,5 км/сут) и быстрое увеличение расхода источников (от 0 до 50 м³/с за 15 минут!).

Исследования системы Луир-Бурнийон - это своеобразная "спелеологическая рулетка". Чтобы хоть немного обезопасить работы в объемных лабиринтах, входные колодцы пещеры оборудованы постоянными лестницами. Но надо еще успеть добраться до них... Особенно опасны спелеоподводные исследования источников на склонах. Несмотря на это, и здесь пройдены довольно крупные сифоны (в Бурнийоне 200/-40 и 270/-17, в Арбуа - 605/-10). Емкость системы в паводок превышает 12 миллионов м³. На основании ее исследований А. Манжен предложил новый расчетный метод определения расхода турбулентного потока в закарстованных известняках.

Пещерные озера, возникающие на уровне карстовых вод, иногда имеют огромные размеры, достигая 1-2 гектаров (рис. 35).

8.5. Мир без форм

В своем стремлении проникнуть как можно глубже в недра земли спелеолог неизбежно выходит к подземным водотокам, которые свободно текут между каменными стенами или полностью заполняют округлые каналы-сифоны. Знание их особенностей необходимо и карстологу, и спортсмену. Без него не ответить на бесчисленные "почему", возникающие при изучении карста.

Прежде всего, каковы параметры подземных потоков? На заре спелеологии своеобразным порогом был расход в десятки литров в секунду. Если он превышал два ведра (примерно 20 л/с), то исследования считались невозможными. Шли годы. Менялись снаряжение, техника и тактика, и в конце XX в. зародилось новое направление: работа при расходах подземных потоков сотни м³/с... Именно такие расходы имеют в малую воду подземные реки, обнаруженные в Индонезии, Малайзии, Папуа-Новой Гвинее.

Второй параметр - скорость течения. Следует различать среднюю и местную скорости. Средняя скорость характеризует подземный водоток на всем его протяжении и определяется с помощью запуска красителя или использования других способов индикации. По данным более тысячи экспериментов, в разных районах мира она составляет 2,5 км/сут (0,03 м/с). Максимальная средняя скорость, полученная в массиве Пинаргезю в Турции, почти на два порядка выше - 155 км/сут. (1,3 м/с). Отдельные замеры, выполненные в основном в пещерах Европы, дают максимальные значения местной скорости до 10 м/с (по правилам горного туризма преодолевать водные преграды можно только при скоростях движения воды до 1 м/с...). Но спелеологу надо не просто преодолеть поток, но работать в нем.

Скорости, рассмотренные выше, это те, с которыми движется отдельная частица воды, проходящая путь от точки А до точки Б. Но ведь в воде могут возникать и волны... Проделаем простой мысленный эксперимент: возьмем заполненную водой 600-метровую трубу с двумя закрытыми вентилями на концах. Откроем их и посмотрим, как скоро придет в движение вода у вентиля Б. Это произойдет после "добегания" звуковой волны, которая распространяется в воде со скоростью примерно 1,5 км/с. Проделав простой расчет (t = 0,6/1,5), получим, что это произойдет практически мгновенно (через 0,4 с). А вот краска, запущенная у вентиля А, при средней скорости движения воды в трубе 0,03 м/с появится у вентиля Б через 20 тыс. секунд (5,5 часа). Именно комбинация этих двух процессов, осложненных местными условиями (пещера - это не труба), определяет удивительное поведение карстовых источников, связанных с сифонными системами.

Следующий очень важный вопрос: как движется вода. Давно известно, что имеются ламинарные и турбулентные потоки. При ламинарном движении струйки жидкости движутся строго в одном направлении, очень экономно расходуя свою энергию; при турбулентном - они пересекаются, быстро теряя энергию. Английский гидродинамик О. Рейнольдс еще в 60-е гг. XIX в. предложил специальный критерий для их разделения. Он дал им такую образную характеристику: " Жидкость можно уподобить отряду воинов, ламинарное течение - монолитному походному строю, турбулентное - беспорядочному движению. Скорость жидкости и диаметр трубы - это скорость и величина отряда, вязкость - дисциплина, а плотность - вооружение. Чем больше отряд, быстрее его движение и тяжелее вооружение, тем раньше распадется строй. Турбулентное движение возникает в жидкости тем быстрее, чем выше ее плотность, меньше вязкость, больше скорость и диаметр трубы ". В карстовых полостях происходит непрерывная смена видов движения: и в пространстве (вниз по течению реки), и во времени (в высокую и малую воду). Это создает большие трудности при практических расчетах, так как ламинарное и турбулентное движения описывают разные уравнения гидродинамики.

Следующая особенность движения подземных вод - неразрывность потока, обоснованная еще в XVIII в. Д. Бернулли. Генеральная идея очень проста: если какой-то неизменный объем жидкости перемещается по трубе с расширениями или сужениями, то он должен двигаться с разной скоростью: быстрее - в сужениях, медленнее - в расширениях. Облеченный в строгую математическую форму (сумма энергий давления, положения и кинетической в любом поперечном сечении постоянна), он стал мощным оружием в руках гидрологов и гидрогеологов. С его помощью удалось объяснить множество прихотей движущейся воды, этого "мира без форм".

В спелеологии критерий Рейнольдса и уравнение Бернулли определяют морфологию образующихся полостей, характер их поверхностей, особенности размыва стенок, переноса и отложения твердых частиц и многое-многое другое. Далеко не все загадки подземного мира еще разгаданы. Одна из них - "холодное кипение".

...Весной 1915 г. в Атлантический океан вышел новый английский миноносец "Деринг". По проекту скорость его должна была вдвое превышать достигнутую ранее. Машины работали на максимальных оборотах, корабль дрожал, вода за кормой кипела, а скорость не увеличивалась. На базу он вернулся с изуродованными непонятными углублениями гребными винтами. Так ученые впервые столкнулись с кавитацией (от латинского - пустота). Если спросить специалиста-гидравлика, возможна ли кавитация в пещерах, он уверенно ответит "нет", так как там не бывает достаточно высоких скоростей движения воды. И ошибется.

Физика процесса кавитации довольно проста. Вода при обычном давлении (1 атм.) кипит при 100 °С. Но если понизить давление до 0,006-0,043 атм., то кипение возможно в диапазоне температур 0-30 °С. На поверхности обтекаемых движущейся водой или движущихся в ней предметов образуются каверны - пузырьки, наполненные парами воды. Образуясь в зоне пониженного давления и исчезая (конденсируясь, растворяясь) там, где давление выше, пузырьки меняют характер течения, вызывая большие потери энергии, шум и кавитационную эрозию обтекаемых поверхностей. Особенно агрессивны пузырьки в момент исчезновения ("схлопывания"), которое происходит практически мгновенно. Частицы жидкости, окружающей пузырек, с огромной скоростью устремляются в освободившееся пространство, ударяясь друг о друга. На этих участках давление повышается до 100 тысяч атм. Исчезновение пузырьков напоминает взрыв микроскопической мины. Если обтекаемые поверхности могут растворяться, то возникает кавитационная коррозия: парциальное давление СО₂ в пузырьках воздуха, растворенных в воде, выше, чем в атмосфере.

Кавитация наблюдается на лопастях быстро вращающихся гребных винтов, турбин, насосов, в водоводных тоннелях электростанций. Опыты показали, что для ее возникновения нужны скорости потока более 6 м/с. Но ведь в пещерах отмечены местные скорости до 10 м/с! Так возникает самовозбуждающийся процесс: сперва начинается кавитационная коррозия, затем зарождаются микровпадины и гребешки, усиливающие ее. Возможна кавитация и при падении капель воды. Фотосъемка со скоростью 1000 кадров в секунду показала, что в момент "приземления" капля сперва сплющивается, а затем растекается со скоростью, достаточной для возникновения кавитации.

В последние годы выяснилось, что кавитация может возникать и при отсутствии движения. Если в жидкости, омывающей неподвижные поверхности, вследствие сейсмических или иных причин возникают ультразвуковые волны, то во впадинах формируются пузырьки газа, исчезающие на гребнях. Сильная кавитация отмечена также в морских пещерах, находящихся в зоне прибоя, а также - во фреатических полостях при движении воды через каналы, разделенные перемычками. Так что спелеолог, не подозревая об этом, не раз сталкивается с проявлениями кавитации.

Итак, мы кратко рассмотрели некоторые особенности поведения парообразной и капельно-жидкой воды под землей. О воде в твердой фазе (лед) поговорим дальше. А сейчас попробуем подвести некоторые итоги.

Гидрогеология как самостоятельная наука сложилась в начале XX в., в основном на основе изучения закономерностей ламинарного движения в поровых средах (песок). В середине XX в. в ней выделилось направление, посвященное трещинным коллекторам, в которых часто наблюдается турбулентное движение. В конце XX в., в связи с хозяйственным освоением закарстованных территорий и развитием спелеологии, начала складываться гидрогеология карста. По аналогии хотелось бы сказать, что это раздел, посвященный каверновым коллекторам с турбулентным движением, но это будет ошибкой. В природе все много сложнее.

На рис. 60 объединены две треугольные диаграммы, предложенные американским геологом Т. Аткинсоном. Принципы их построения очень просты: основания равностороннего треугольника отвечают 0%, жирные линии - 25%, вершины - 100% количеств данного признака. Так выделяются поля поровых (П), трещинных (Т), каверновых (К), смешанных двойных (ТП, КП, КТ) и тройных (КТП) коллекторов. Штриховка соответствует трем формам движения воды в них: турбулентной (1), ламинарной (2) и смешанной (3). Следовательно, если мы имеем дело с карстом, где в разных соотношениях встречаются К, Т, П, КТ, КП, ТП и КТП-коллекторы, то в нем должны иметь место в основном турбулентное и смешанное движения воды.

Рис. 60. Комбинированная диаграмма для определения типа коллекторов и видов движения карстовых вод (по Т. Аткинсону, 1985, переработано автором).

Коллекторы: К - каверновые, Т - трещиноватые, П - пороговые, ТК,КП,ТП,КТП - смешанные; Движение карстовых вод: 1 - ламинарный, 2 - турбулентный, 3 - смешанный

Несмотря на обилие работ, посвященных гидрогеологии карста, это все еще "наука будущего". Необходимо найти теоретические решения и разработать расчетные характеристики, дающие ответы на ряд нерешенных вопросов. С позиций гидрогеолога любой горный массив - "черный ящик", о процессах, происходящих внутри которого, можно лишь догадываться по реакциям, наблюдаемым на входе (в области питания) и на выходе (в области разгрузки). Карстовый массив, являясь очень трудным объектом для исследований, в то же время обладает ценным свойством - он доступен для спелеологических исследований. Изучение гидрологического компонента подземного ландшафта спелеологическими методами в комбинации с набором классических гидрогеологических методов открывает путь к новым открытиям и неожиданным решениям.

РОЖДЕННЫЕ ВО ТЬМЕ

... Гляжу - сокровища кругом:
В роскошных формах сталактит
Холодной накипью блестит.

В. Бенедиктов

9.1. Глина - это не грязь...

Одним из важнейших компонентов подземных ландшафтов являются отложения пещер. Их классификации посвящены десятки работ специалистов-карстологов всего мира. Например, в 1985 г. Р. Цыкин выделил 18 генетических типов отложений, образующихся в пещерной обстановке. Здесь присутствуют практически все осадочные и кристаллические образования, известные на поверхности, но представлены они специфическими формами. Подробное описание пещерных отложений - дело специалистов. Наша задача - дать читателю общее представление о том, что можно встретить под землей. Для этой цели более подходит классификация, предложенная Д. С. Соколовым и переработанная Г. А. Максимовичем /19/. Она включает 8 типов пещерных отложений: остаточные, обвальные, водные механические, водные хемогенные, криогенные, органогенные, антропогенные и гидротермальные.

Остаточные отложения. На протяжении сорокалетней "пещерной" деятельности автору не раз приходилось сопровождать под землей группы неспециалистов. Первая их реакция: "как здесь грязно..." Приходилось объяснять, что глина - не грязь, а один из типов отложений, обязательно присутствующих под землей.

Рис. 61. Глинистые вермикуляции на стенах Красной пещеры, Крым

История остаточных отложений - история капли воды. В карстующихся породах в небольших количествах (1-10%) обязательно содержится примесь песка или глины, состоящая из SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃. При растворении известняков или гипсов нерастворимый остаток накапливается на стенах трещин, сползает на дно галерей, смешивается с другими пещерными отложениями. Карстолог Ю. И. Шутов подсчитал, что из одного кубического метра юрских известняков, слагающих Крымские горы (вес его около 2,7 т), образуется 140 кг глины (0,05 м³). Исследования показали, что она сложена минералами иллитом, монтмориллонитом, каолинитом, полевым шпатом, кварцем. От их соотношения зависят свойства глин: часть из них набухает при увлажнении, закупоривая мелкие трещины, часть, напротив, легко отдает воду и быстро осыпается со стенок. Иногда в образовании налетов глины на стенках принимают участие и бактерии: в 1957 г. французский исследователь В. Комартен доказал, что некоторые виды микробов могут получать углерод непосредственно из известняка (СаСО₃). Так на стенах пещер образуются червеобразные или округлые углубления - "глинистые вермикуляции", заполненные продуктами, непригодными даже для бактерий (рис. 61).

Остаточные отложения не имеют практического значения. Исключение, пожалуй, представляет случай, когда пещера находится неподалеку от действующих карьеров, где полезные ископаемые добываются взрывным способом. После сильных взрывов, эквивалентных местному сейсмическому толчку силой до 7 баллов, глины могут сползать со стенок трещин, временно закупоривая водопроводяшие каналы источников. Известны случаи, когда их расход падал до нуля, а затем из источников начинала идти "красная вода", выносящая взвешенные глинистые частицы...

9.2. В грохоте обвалов

В фундаментальной сводке Г. А. Максимовича /19/ обвальным отложениям посвящено всего 5 строчек... Считалось, что они не несут почти никакой информации. Исследования 60-90 гг. показали, что это не так. Они подразделяются на три группы разного происхождения.

Термогравитационные отложения образуются только у входа в пещеру, там, где велики суточные и сезонные колебания температур. Их стены "шелушатся", присводовая часть полости растет, а на ее полу накапливаются щебенка и мелкозем. Немецкий спелеолог И. Штрайт, потратив более десятка лет и применив изощренные математические методы обработки материалов, доказал, что количество этого материала, его состав, размеры, форма частиц, число их ребер и граней хранят зашифрованную информацию об изменениях климата района на протяжении десятков тысяч лет. Среднеазиатские карстоведы по пятнам этих отложений, выделяющимся на голом склоне, уверенно обнаруживают с противоположного склона малозаметные входы в пещеры.

Обвально-гравитационные отложения формируются на всем протяжении пещер, но особенно обильно - в зонах тектонической трещиноватости. Щебенка, дресва, небольшие глыбы, упавшие со сводов, дают представление о геологическом строении высоких залов, которое трудно изучить непосредственно (для исследования купола Большого зала в Карлсбадской пещере США американский спелеолог Р. Кербо использовал даже воздушный шар!).

Наибольший интерес представляют провально-гравитационные отложения. Смена предлогов имеет большой смысл: при обвале на дне галереи накапливается только тот материал, который имеется в самой пещере; при провале свода в нее поступает материал с поверхности, а при обрушении междуэтажных перекрытий возникают огромные залы... Эти отложения представлены блоками и глыбами весом в сотни тысяч тонн. Участки пещер, где они встречаются, представляют фантастическое зрелище. Многие из них настолько неустойчивы, что угрожающе скрипят, когда на них поднимается спелеолог.

Красновато-бурая поверхность известняков покрыта белыми "звездами" - следами ударов упавших камней. Неуютно чувствует себя человек в этом хаосе. Но часто и здесь можно найти как-то сразу успокаивающие закономерности...

В 1989 г. симферопольские спелеологи обнаружили, а в 90-е исследовали и оборудовали для экскурсий одну из самых красивых пещер Крыма - Мраморную на Чатырдаге. В ее центральной части располагается самый большой в Крыму обвальный зал (площадь - половина футбольного поля!), получивший в духе времени ироническое название зала Перестройки. К нашему удивлению, в хаосе его глыб наметился порядок: одни из них лежат горизонтально, другие - наклонены под углами 30-60°, третьи - перевернуты "вверх ногами", и некогда наросшие на них сталактиты сейчас превратились в "сталагмиты"... Секрет в том, что слагающие пещеру известняки сами падают под углом 30°. Поэтому при отрыве пласта в своде зала он смещается шарнирно, с поворотом и даже переворотом.

Кроме блоков и глыб к провально-гравитационным отложениям относятся еще поваленные натечные колонны. Лучше других они изучены в сейсмических районах - в Крыму, на юге Франции, на севере Италии. При этом удалось установить прямые и обратные связи карстоведения и сейсмологии. Сильные землетрясения вызывают обрушение сводов пещер. Если образующиеся при этом блоки и глыбы трудно напрямую связать с ними, то ориентированные поваленные колонны иногда уверенно указывают на эпицентры землетрясений. Так, в Крыму описано около 60 колонн, лежащих на горизонтальном полу (это очень важно, так как на наклонных полах они могут откатиться и сменить ориентировку). 40% их тяготеет к Судакской, 40% - к Ялтинской и по 10% - к Алуштинской и Севастопольской эпицентральным зонам. Это свидетельствует о миграции очагов сильных землетрясений в антропогене от Судака до Севастополя. К сожалению, пока не найдена расчетная схема, позволяющая объяснить механизм смещения гигантов, имеющих длину до 8 м (шахта Монастыр-Чокрак), диаметр до 3 м (Красная пещера) и вес до 70 т (шахта Мира). Ясно только, что они были сильнее, чем землетрясения исторического периода.

Когда происходили такие землетрясения? Спелеология и здесь дает сейсмологам надежный метод датировки. Натечные колонны - "минералогические" отвесы, в которых зафиксировано положение геофизической вертикали данной местности на протяжении всего ее роста. Если после падения на них нарастают сталактиты или сталагмиты (рис. 62), то по их возрасту, определенному любым абсолютным методом (радиоуглеродным, ядерно-магнитного резонанса и пр.), можно определить возраст колонны ("не ранее чем..."). По Крыму пока есть только две радиоуглеродные даты, дающие для поваленных колонн зала Перестройки возраст 10 и 60 тысяч лет. В других пещерах мира этот диапазон еще шире - от 10 до 500 тыс. лет...

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: