Юрий Лобанов - Уральские пещеры

Недавно в районе Южно-Уральского бокситового рудника перестал функционировать источник Шумиха, и представилась уникальная возможность проникнуть в пещеру зоны сифонной циркуляции. Осушение источника произошло после отвода реки Каменки трубопроводом выше понора для уменьшения водопритока в рудник. Открывшаяся при этом пещера Шумиха (рис. 12) была обследована на протяжении 550 м первоначально спелеологами г. Сатки, а затем несколькими другими спелеологическими группами. Спелеологи СГС посетили пещеру в мае 1975 года.

Рис. 12. Пещера Шумиха. Съемка СГС, 1975. Составили С. Голубев, А. Григорьев. Ю. Лобанов, Д. Кафанова

Пещера находится на левом берегу реки Ай близ пос. Первомайский, на юго-восточном крыле Улуирской синклинали, сложенной известняками и доломитами девонского периода с толщиной слоя до 400–500 м, перекрывающими бокситовый пласт. Карбонатные породы имеют редкие прослои и включения глинистых материалов и некарстующихся пород. Пласты их наклонены в среднем на 15° на восток-юго-восток у входа в пещеру и на юго-юго-восток в районе понора. Входное отверстие пещеры Шумиха находится на уровне 6 м над рекой Ай, в основании берегового склона высотой 30–40 м.

Источник питался понорами на реке Каменка, расположенными в 2 км южнее его. Он характеризовался резкими сезонными колебаниями температуры (2-10°) и расхода воды (10-103 л/с). Последний составлял лишь 40–50 % от расхода воды в понорах, остальное падало на донную разгрузку в реке Ай или на разгрузку в находящийся ниже бокситовый рудник. Быстрое движение вод на участке понор — источник Шумиха (от 1 до 20 км/сут) вело к тому, что общая минерализация воды в подземной реке увеличивалась от 90 мг/л на входе до 150 мг/л на выходе при расходе 600 л/с (на август 1959 г.). Ее предельная минерализация была значительно ниже минерализации постоянных источников инфильтрационного питания в этом районе (400–500 мг/л). Это свидетельствует о сохранении коррозионной активности вод подземной реки на всем ее протяжении.

Вход в пещеру, обращенный на северо-запад, представляет собой арку шириной 5 и высотой 2 м. От входа следует короткий спуск вниз на 3 м, и далее полость почти горизонтальным зигзагообразным коридором простирается на 60 м на юго-восток. Форма поперечных сечений здесь — неправильный прямоугольник размерами около 6X3 м. Дно коридора покрыто обвально-глыбовыми отложениями. В настоящее время летом здесь сохраняются ледяные натечные образования. В 60 м от входа находится грот размерами 20X20X20 м, почти (весь заполненный крупными глыбами. Продвигаться по нему приходится, проползая по узким щелям между ними. Зигзагообразный коридор продолжается на юго-восток и затем на запад. В 305 м от входа находится небольшой наклонный покрытый глиной грот. До этого участка полость практически горизонтальна, покрыта глыбами и глиной. Южнее грота, начинается наклонная часть полости. Вниз под углом 10–20° продолжается прямой коридор шириной 4–6 м и высотой 2–4 м. В конце его из правой стены на уровне 1,5 м над полом выбивает ручей с расходом воды 3–5 м/с, который исчезает в 75 м ниже в слое песка, смыкающегося здесь с понижающимся входом. Эта точка находится в 55 м ниже уровня входа, а удаление ее от него по прямой — 400 м.

Поперечные сечения галереи на ее наклонной части имеют форму либо арки (на участке 390–320 м от входа), либо почти правильного прямоугольника (260–390 м от входа). Последнее связано с тем, что потолок на этом участке полости сложен из плохо растворимой черной породы. На стенах и сводах наклонной части пещеры везде имеется "ребристый рельеф" — густая сеть эллипсообразных лунок, напоминающих в миниатюре барханный рельеф пустыни. Из стен торчат небольшие сферические темные образования, напоминающие розы. Реже встречаются остатки колоний организмов, имеющих вид клубка змей. Повсеместно со свода и стен свисают образованные потоком острые гребни неправильной формы.

На дне наклонного участка пещеры имеется слой песчано-глинистых отложений. В дальней части мощность его не менее 7–8 м; слой отложений здесь вскрыт двумя разрезами, приуроченными к местам капели со свода. Продольный профиль слоя песчано-глинистых отложений, а также свод пещеры имеют четко выраженные волнистые барханоподобные очертания, причем свод полости как бы копирует очертания поверхностного слоя отложений. Это наводит на мысль, что отложение песка и глины из потока на восходщем участке пещеры привело к необычному образованию галереи.

Обычно в полостях речного типа коррозионно-эрозионное расширение галерей сопровождается уходом потока вниз, в результате в каждом поперечном сечении галереи более древними являются верхние ее участки и более молодыми — нижние. Участки полостей речного типа с напорными водотоками, не дающими отложений, имеют округлые сечения. Все точки на окружности такого сечения разновозрастны. В отличие от двух этих случаев в пещере Шумиха более молодыми являются сводовые участки, так как дно пещеры защищает от коррозии слой осевших из напорного потока частиц песка. Уменьшается сечение пещеры — увеличивается скорость потока, а значит, и скорость коррозии и эрозии свода.

Анализ размера частиц песчаных отложений из дальней части пещеры по методу Р. Буркхарда (10) показал, что расходы воды в подземкой реке составляли 0,6–6,0 м 3/с, а линейные скорости в ней были в пределах 0,05-0,5 м/с, илн 8,6-43 км/сут. Эти результаты в общем хорошо согласуются с непосредственными гидрологическими наблюдениями Б. Ф. Перевозчикова, изучившего источник Шумиха (23).

На участке дальней наклонной части пещеры протяженностью 220 м отмечено 12 секущих его тектонических трещин. Расстояние между ними (до 15–20 м) примерно такое же, как и в других карстовых районах. В местах пересечений двух трещин наблюдается интенсивная капель, к ним в 9 случаях из 12 приурочены куполообразные углубления в своде галереи. Диаметр их и высота над уровнем свода от 1 до 4 м. Наибольший купол находится в 385 м от входа. Он проходит по двум близко расположенным трещинам и имеет гигантские размеры: диаметр 7 и высота 8 м, а постепенно сужающаяся трещина уходит от него вверх не менее чем на 8 м. В горизонтальной части пещеры эти фот мы менее развиты и встречаются значительно реже.

Очевидно, образование куполов следует связать с проявлением эффекта коррозии смешивания при контакте сравнительно сильно минерализованных инфильтрационных вод и значительно менее минерализованных вод подземной реки. На поверхности над наклонным участком полости каких-либо карстовых форм нет. Значит, для стабильной инфильтрации вод в пещеру на поверхности массива достаточно небольшого слоя почвы.