Юрий Лобанов - Уральские пещеры

По сравнению с лесными, горными или водными просторами, к которым все мы привыкли, пещеры — это объект весьма ограниченной протяженности. И если постоянно говорят о необходимости охраны природы туристами на их маршрутах, то все это в пяти-, десятикратной мере относится к пещерам. Читателю, конечно, совершенно ясна необходимость очень бережного отношения к красотам подземного мира — ведь время образования натеков составляет десятки и сотни тысяч лет. Ясна и недопустимость каких-либо надписей у входов в пещеры и внутри них как проявления неуважения к тем, кто придет потом. Нам приходилось встречаться, к сожалению, с такими фактами: на уникальных доисторических рисунках в Каповой пещере какой-то "патриот" начертал "Фрязино", и ученым стоило много труда удалить эту надпись, не испортив драгоценные рисунки. Другое, менее очевидное правило культурного поведения в пещерах предписывает их посетителям соблюдать чистоту. Все, что оставлено человеком в пещере, будь это пищевые отходы или отработанные батарейки, вскоре покрывается плесенью и начинает гнить, распространяя отвратительный запах.

Но как бы мы ни заботились о сохранности пещер, как бы ни были мы культурны, все равно необорудованной пещере ее посетители всегда причиняют какой-то ущерб. Это относится и к спелеологам. Поэтому они считают неэтичным посещение пещеры только с туристскими целями: "Если мое посещение пещеры причиняет ей какой-то, пусть хотя бы небольшой, ущерб, то оно оправдано лишь в том случае, когда я совершаю в ней какую-то полезную работу". Для спелеологов это положение стало законом. Оно внесено в правила организации спелеотуристских путешествий на территории нашей страны и должно соблюдаться всеми туристскими группами. Поэтому, прежде чем группа начнет свое путешествие, ее руководитель должен обратиться письменно в областную спелеологическую секцию с просьбой дать группе какое-либо задание. Это может быть поиск новых пещер в карстовом районе, расположенном на маршруте группы, или разведка нового неизвестного продолжения в давно известной пещере, или какие-то специальные подземные наблюдения, отбор проб и т. д. В любом случае такое задание придаст путешествию больший смысл и значимость и сделает его безукоризненным в этическом отношении. Потому что все посетители пещер обязаны не только беречь их, но и приумножать знания о них.

Эта глава книги, рассказывающая об образовании пещер, неискушенному читателю может показаться несколько сложной. Но это лишь на первый взгляд. Для освоения того, что здесь изложено, вполне достаточно знаний в объеме средней школы. При условии, конечно, что есть немного терпения и живого интереса к рассматриваемому предмету.

"Как образуются пещеры?" — этот вопрос для меня был всегда самым интересным в спелеологии. Работая в той или иной пещере, я всегда пытался ответить на него. Иногда я получал как будто правдоподобный ответ, но чаще всего он меня не устраивал. Чувствовалось, что не хватает знаний. Это легко поправить. Вот наиболее солидные монографии Д. С. Соколова (27), Г. А. Максимовича (16), Н. А. Гвоздецкого (8). В них обобщены все сколько-нибудь значительные представления по карсту и спелеологии. Как же отвечает наука на мой вопрос?

Чтобы начались карстовый процесс и образование пещеры, необходимы четыре условия: наличие горных пород, которые могут растворяться, их водопроницаемость, наличие под землей движущейся воды и сохранение ею растворяющей способности.

Карстовый процесс и образование пещер идут лишь в водопроницаемых горных породах, которые могут растворяться, конечно, если есть подземные воды, способные растворить их.

Пород, растворимых в воде, в природе немного. Но встречаются они довольно часто. Это карбонатные (известняки, доломиты, писчий мел, мрамор), сульфатные (гипс, ангидрит) и хлоридные породы (карналлит, ольвин, сильвинит и др.). Способность их растворяться в воде очень различна. В одном литре чистой воды при обычной температуре может раствориться 320 г каменной соли, 2,1 г гипса и 0,015 г кальцита — основного минерала известняка.

Но одной только растворимости пород недостаточно, чтобы образовалась пещера. Нужно, чтобы вода могла проникать в глубь массива по трещинам. Карстоведы выделяют четыре основных типа трещин: литогенетические, тектонические, трещины разгрузки и выветривания.

Литогенетические трещины образуются при превращении рыхлых известковых осадков, накапливающихся на морском дне, в горную породу. Со временем происходит их уплотнение, вода по порам выдавливается вверх. Но силы трения препятствуют усадке слоя пород, я происходит их растрескивание.

Тектонические трещины возникают при горообразовательных движениях земной коры. Водопроницаемость тектонических трещин очень мала, но выше, чем у литогенетнческих.

Трещины разгрузки и выветривания не играют существенной роли в пещерообразовании, и мы о них говорить не будем.

В карстовые полости трещины превращаются благодаря движению по ним подземных вод.

Подземный путь воды начинается на поверхности, в поноре. Понором может быть зияющее отверстие входа в пещеру или русло реки, которое отводит часть воды в подрусловые пустоты, или, наконец, карстовая воронка, сквозь почву которой в трещины породы просачивается дождевая и талая вода. В первых двух случаях имеет место инфлюационный тип питания подземной реки (инфлюация — вливание), в третьем — инфильтрационный. Выходят подземные воды на поверхность в виде источника близ дрены. Дреной может бить берег или дно реки или моря.

Скорость карстового процесса в глубине массива зависит от агрессивности воды, то есть ее растворяющей способности. Вода постепенно насыщается солью и в конце концов теряет свою агрессивность. Особенно быстро этот процесс завершается в узких трещинах. Теоретические расчеты гидрогеологов показывают, что вода, фильтрующаяся по трещинам в глубь массива, полностью насыщается уже на первых десятках метров и далее движется неагрессивной. Она не может растворять породу на стенках трещин в глубине массива, и, следовательно, карстовые полости там вообще образовываться не должны. И все же пещеры образуются, причем вопреки теории возникают иногда на глубине сотен метров от поверхности и на удалении многих километров от мест поглощения поверхностных потоков. В чем же причина этого противоречия?

В литературе есть попытки ответить на этот вопрос.

Но как объяснить, почему пещера имеет именно такое строение и как оно зависит от окружающей обстановки? Мы попытались решить этот вопрос самостоятельно.