Итак, дорогие друзья, мы предлагаем вам познакомиться с одной из форм разнообразного геологического рельефа Северного Кавказа – карстовыми пещерами.
Слово КАРСТ происходит от нем. KARST, по названию плато КРАС в Словении. Под ним понимают все процессы, происходящие при растворении горных пород природными водами. В результате причудливо меняется рельеф местности: образуются воронки, похожие на лунные кратеры, странные, как будто замкнутые с нижнего конца (слепые) долины, балки, колодцы.
На обнаженной поверхности горных пород, как морщины на лице старца, появляются лабиринты борозд – кары.
В наших краях карст вы увидите повсюду. Но самым интересным и привлекательным конечно является подземный карст. Это различные подземные полости в виде шахт, пещер (шахты – поноры, вскрытые пещеры, пещеры — источники).
Поверхностные воды, проникая в толщи горных пород по большим и маленьким трещинам или просачиваясь через капилляры и микротрещины, начинают там свою разрушительную деятельность. Горные породы под химическим воздействием воды начинают растворяться. Этот процесс называется коррозией. Трещины постепенно расширяются, образуя систему щелей. Системы щелей, направление которых совпадает с направлением стока воды, развиваются быстрее, стягивая все большее количество воды, превращаясь в каналы. Скорость движения воды увеличивается, и вот уже появляются бурные потоки воды с мощными завихрениями. Эти потоки увлекают за собой массу мелких твердых частичек как с поверхности, так оторвавшихся внутри каналов и щелей. Поэтому все более начинают развиваться эрозийные процессы за счет абразивного воздействия этих частиц на внутренние поверхности полостей, ускоряя их развитие.
Вначале движение воды в каналах сифонное (вода полностью заполняет объем полостей). Затем в верхней части канала появляется воздушное пространство. С этого момента начинают действовать гравитационные силы (силы тяжести): происходят обвалы сводов, каналы превращаются в сочетание узких проходов и широких залов с уходящими вверх куполами сводов. Таков основной принцип развития подземных карстовых полостей.
Природа создала все условия для развития карстовых форм на Кавказе. Мощные многометровые слои осадочных пород Верхней Юры ( возраст 110 – 150 млн.лет, толщина 300 — 800 метров – рифовые известняки Лагонаки) составляют основу верхнего (альпийского) геологического этажа Лагонакского нагорья.
(Общий возраст всех геологических этажей: нижний – Варисцийский, средний — Нижнеюрский, верхний – Альпийский; Лагонакского нагорья составляет 400 млн. лет. За периоды от 400 млн. лет назад до 70 млн. лет назад поверхность земной коры неоднократно испытывала подъемы и опускания. В периоды опускания наступал морской режим, территория сотни миллионов лет была залита водами древнего океана «Тетис». В конце мелового периода – около 70 млн. лет назад осевая зона Кавказа представляла собой единый невысокий остров с равнинной слаборасчлененной поверхностью. Современный горный рельеф начал формироваться 25 – 30 млн.лет назад и принял высокогорный характер только около 10 млн. лет назад).
В основном это легкорастворимые карбонатные породы, состоящие из известняка и доломита. Наличие в горах ледников, обильные осадки обеспечивают постоянную подпитку подземных карстовых вод, разрушающих эти породы. Важную роль в этом процессе играет и наличие растительности. Сопутствующие ей органические кислоты, растворяясь в воде, делают ее более агрессивной к горным породам.
НАТЁЧНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ. Элементарная форма убранства пещер сталактит возникает в местах постоянного формирования капель воды.
СТАЛАКТИТ (от греч .СТАЛАКТАС- натекший по капле). СТАЛАГМИТ (от греч. СТАЛАГМА — капля). Когда в основании обводненной трещины формируется капля раствора, это не только борьба силы притяжения и силы тяжести. Одновременно начинаются химические процессы, приводящие к выпаданию на контакте раствора и горной породы микроскопических частиц карбоната кальция. Несколько тысяч капель, сорвавшихся со свода, оставляют после себя на контакте парода//раствор тонкое полупрозрачное колечко кальцита. Следующие порции воды уже будут образовывать капли на контакте кальцит//раствор. Так из колечка образуется всё удлиняющаяся трубочка. Пока питающий канал сталактита открыт, по нему регулярно поступают капли. Капли срываются со свода. В момент удара о пол они разлетаются на мельчайшие брызги, но все же успевают оставить на месте падения не заметные для глаза пластинки кальцита, образуя на месте падения одиночный сталагмит.
Происходит это довольно медленно (десятки, сотни, не редко тысячи лет) и поэтому, такие тянущиеся друг к другу формы, во многих оборудованных пещерах мира получили название ВЕЧНЫХ ЛЮБОВНИКОВ. Когда питающий канал зарастет, глиной и песчинками, одного из любовников ждет ИНФАРКТ. Повышение гидростатистического давления в канале. Его стенка прорывается, и сталактит продолжает уже расти по его внешним сторонам.
СТАЛАГНАТ — натечно-капельное хемогенное отложение, представляет собой колонноподобные образования, возникающие при соединении сталактитов и сталагмитов. В узком смысле сталактитами называют кальцитовые натечно-капельные образования, имеющие форму сосульки с внутренним питающим каналом. В широком смысле это могут быть висящие на потолке натечные образования разнообразных форм. Как только питающий канал сталактита закупоривается осадочными отложениями, трубка сталактита прорывается и он начинает расти за счет стекания воды по стенкам, принимая самые причудливые формы. Иногда сталактиты вдруг начинают, как от дуновенья ветра, отклоняться в сторону. Такие изогнутые сталактиты называют АНИМАЛИТАМИ.
Загадочными и удивительными являются эксцентричные формы сталактитов ГЕЛИКТИТЫ (от греч. геликоид, винтовой). До сих пор точно не ясно, почему эти упрямцы, вопреки силе тяжести растут в бок, вверх, каким-нибудь не мыслимым зигзагом, куда угодно только не вниз. Предполагается, что это происходит в результате поступления питающего раствора по капиллярам или переноса аэрозолей кальцита по воздуху. Не маловажную роль здесь играет и поверхностное натяжение воды. Проверить это не легко, уж очень медленный этот процесс.
ПЕЩЕРНЫЙ ЖЕМЧУГ (с греч. оолит яйцо) На дне ванночек или в микроуглублениях в теле натека, часто образуются пещерные жемчужины, как настоящий состоящий из десятков концентратов нарастания. Основу оолита, как и настоящего жемчуга, составляет минерал арагонит, по хим. составу тоже карбонат кальция СаСОз, но в отличие от кальцита, он имеет другую форму кристаллической решетки. В центре оолита обычно располагается песчинка или обломок породы, вокруг которого происходит последовательное нарастание тонких слоев отлагающего вещества. Часто входят соединения железа, силикаты железа, сидерит, которые придают оолитам различные оттенки цветов . Встречаются оолиты белого, желтоватого, серого, зеленого, красного до темно бурого цветов.
Здесь можно увидеть образования шаровидной формы, размерами с копеечную монету, тысячами прилепившимися друг к другу, словно колонии мелких морских кораллов.Это КОРАЛЛИТЫ — тоже очень интересные натечные образования, как и ГЕЛИКТИТЫ не подчиняющиеся силам тяжести.
На поверхности подземных озер образуется тонкая минеральная пленка, которая может прикрепиться к стенке или к сталактиту, достигшему уровня воды, превратившись в тонкую пластинку. Обычно образуется несколько уровней нарастания, напоминающих кружевные оторочки.В слабопроточных местах образуются натечные плотины ГУРЫ имеющие высоту от нескольких см. до 15 метров.
Особняком стоит удивительное образование ЛУННОЕ МОЛОКО. В разных условия оно может быть полужидким, сметаноподобным, плотным, как творог, сыпучим, как мука. При высыхании лунное молоко превращается в тонкую белую пыль . Лунное молоко имеет около сотни синонимов, его образование объясняют более 100 гипотез. Единой теории пока нет.
Версии: вымерзание, деятельность микроорганизмов, разрушение коренных пород и натеков, прямое образование из инфильтрационных вод и многое другое
В пещерах очень много кальцитовых сталактитов и сталагмитов, которые обладают свойствами люминесценсии, то есть самостоятельно излучать свет, после воздействия на них внешнего светового потока. ФЛЮОРЕСЦЕНСИЯ- энергия излучается и поглощается порциями-квантами. Когда атом вещества поглощает квант света, его электрон перескакивает на более высокий энергетический уровень — орбиту, более далекую от ядра. Но такое возбужденное состояние не устойчиво: электроны стремятся занять положение, где их энергия будет наименьшей. Поэтому рано или поздно этот атом возвращается в нормальное состояние, срываясь на прежний уровень и возвращая разницу энергии в виде кванта света. Причина этого явления пока не выяснена, но это не мешает нам любоваться натеками, с начала как бы наливающимися изнутри прохладным огнем, который обрисовывает их очертание и медленно меркнет.
ЖИВОТНЫЙ МИР пещер на самом деле удивителен и разнообразен. В настоящее время принято выделять 7 типов животных:
— простейшие, губки, кишечнополостные, черви, членистоногие (ракообразные, паукообразные, многоножки, насекомые)
— моллюски и хордовые ( рыбы, амфибии, рептилии, птицы, млекопитающие
Вся спелеофауна подразделяется на 3 группы, между которыми, правда, нет четких границ:
ТРОГЛОБИОНТОВ, ТРОГЛОФИЛОВ и ТРОГЛОКСЕНОВ
Троглобионты — животные, проводящие под землей всю жизнь и здесь же размножающиеся.
В подземных реках и озерах можно встретить полупрозрачных рачков бокоплавов; только черная полоска кишечника, забитого илом, выделяет на фоне их беловатого цвета тела.
Большинство обитателей пещер лишены глаз и окраски (пигментации). Ножки и усики тонкие, длинные и покрыты чувствительными волосками и щетинками. Осязание заменяет им в темноте зрение. Постоянная температура и влажность пещер обусловливает особенности физиологии и образа жизни троглобионтов. Обмен веществ у них замедлен, а жизненные циклы растянуты. Бокоплавы живут не 2 года, как на поверхности, а 10-15 лет!
У многих стираются грани водной и воздушной среды обитания. Водное животное может долго находиться на суше, а сухопутный жук или многоножка (в здешних пещерах многоножки встречаются в большом количестве) спокойно путешествуют по дну водоемов. Питаются бактериями, развивающимися в иле подземных водоемов, низшими грибами типа плесени, пометом летучих мышей, листьями и веточками растений, заносимыми в пещеру с поверхности. Есть в пещерах и свои хищники жужелицы, стафилиниды, сенокосцы, лжескорпионы.
ТРОГЛОФИЛЫ — пещеролюбивые виды животных, иногда образующие обособленные сообщества, способные (могущие) обитать и на поверхности. Нередко хорошо приспособлены к жизни под землей, используют пещеры как укрытия или для охлаждения, необходимого в их жизненном цикле. Наиболее яркие представители — летучие мыши и…..крокодилы если хотите. В определенной мере к троглофилам относится и человек (во всяком случае- спелеолог. (ГУАХАРО — это крупная, размером с большого цыпленка, оранжево-коричневая птица, с размахов крыльев около 100 см.; стрижи-саланганганы; белая крыса; рыжая полевка; соня-полчёк; тюлени…)
ТРОГЛОКСЕНЫ — животные обитающие на поверхности, попадающие под землю активно (бабочки, мухи, насекомые, грызуны, ящерицы…) или пассивно ( с потоками воды ) . Эта группа животных наименее интересна для специалистов. Подобные животные сами выбраться из пещеры (чаще всего) не смогут, судьба их предрешена.
МИКРОКЛИМАТ
Представляет большой интерес микроклимат пещеры. Что же является лечебными факторами в холодных пещерах? Ведь мы уже убедились в том, что микроклимат спелеобиосферы далек от комфортного.
Специальные исследования показали их шесть: Не высокая (4,7-12гр); но постоянная температура воздуха способствует сужению расширенных кровеносных сосудов; высокое содержание СО2 (0,3-3,0 против0,03% на поверхности) увеличивает объем дыхания на 1,0-1,5л/мин. и способствует более глубокой вентиляции легких; высокая ионизация воздуха и наличие аэрозолей разного состава способствует уменьшению слизистых оболочек; высокая влажность (95-100%) –глубокому проникновению заряженных частиц и аэрозолей в дыхательные пути.
К этому стоит добавить высокую чистоту воздуха (менее 150 микробов на один кубический метр), отсутствие в нем аллергенов и тишину пещер, снимающую стрессы и позволяющую лучше воспринимать остальные лечебные факторы. Холодные пещеры можно использовать для лечения бронхиальной астмы, гипертонической болезни (при этом происходит снижение как максимального, так и минимального давления), кардиосклероза ( у больных пожилого возраста), гипертонии, нейроциркулярной дистонии, информационного невроза.
Интенсивность воздухообмена в пещерах не высока. Но, не смотря на то, что в них иногда проходит до нескольких сот экскурсантов в день (Большая Азишская пещера, «Нежная»), воздух здесь постоянно свежий и чистый. Дело в том, что углекислый газ, который мы выдыхаем, интенсивно поглощается влагой на сводах и стенах пещеры. В соединении с кальцием он оседает на них в виде пещерного известняка. Кроме того, в пещерах присутствует не большая, мягкая радиация в пределах 15-18 микрорентген в час. Это обычный земной фон. Но слабо циркулируемый воздух здесь успевает ионизироваться и по этому, здесь повышенное содержание озона.
ОСТОРОЖНО ГЛИНА!
На протяжении многих лет нам приходится сопровождать группы экскурсантов под землей. Первая реакция: ОЙ, здесь капает… грязно… Приходится объяснять, что глина — это не грязь, а один из типов отложений, обязательно присутствующих под землей.
В карстующихся породах, в не больших количествах (1-10%), обязательно содержится примесь песка и глины. При растворении, не растворимый остаток накапливается на стенах трещин, сползает на дно галерей, смешивается с другими пещерными отложениями. К примеру, если взять один кубический метр известняка (вес около 2,7 тонны) и «вымыть» растворимое, то на его месте останется порядка 140 кг. глины. Иногда в образовании налетов глины на стенках принимают участие бактерии. Некоторые виды микробов могут получать углерод из известняка (СаСОз). Так на стенах и сводах образуются червеобразные и округлые Глинистые вермикуляции.
Что ж, если отвлечься от научной полемики, то пещеры – это естественные подземные пространства, доступные для человека, целый мир со свей морфологией, климатом, водами, отложениями, животными и растениями.
Перед вами откроется целый сказочный мир, многоярусный и разветвленный: огромные пещерные залы – дворцы с колоннадами сталагнатов, бурные реки, прозрачные как слеза озера, низвергающиеся водопады, бесчисленные лабиринты коридоров, глубокие шахты – колодцы. Сотни и сотни тысяч лет природа трудилась над его созданием. И не удивительно, что она так ревностно оберегает его от постороннего глаза.
Чтобы заниматься спелеологией, необходимо иметь серьезную подготовку. Причем, не только физическую, но и техническую, а также и психологическую. Ведь пещера – это совершенно другой мир, где человек лишен обычных ориентиров: неба над головой, линии горизонта. Его можно сравнить разве что с подводным или космическим пространством.
Спелеология – в узком смысле – наука, изучающая пещеры, их происхождение, морфологию, микроклимат, гидрологию, органический мир, остатки материальной культуры…
Спелеология – в широком смысле – наука, изучающая полости в земнойкоре. Обеспечивающие дисциплины: геология,гидрология,геоморфология,гидрогеология, палеогеография, ландшафтоведение, климатология, почвоведение, горное дело, ботаника, зоология,
палеонтология, микроклиматология, археология, антропология, медицина, спорт.
Спелеолог должен много знать, чтобы не причинить вреда пещерам, и многое уметь, чтобы не навредить себе.
А главное — любить пещеры!
Здесь опасность, холод и красота гармонично связаны между собой и пребывание в пещерах, независимо от их сложности было и всегда будет экстремальной ситуацией для человека.
И сегодня у вас появилась уникальная возможность открыть для себя удивительный подземный мир. Заглянуть в недра земли, почувствовать себя романтиком, на себе испытать дух спелеолога — первооткрывателя в команде опытных гидов – проводников, за плечами которых не один десяток километров под землей.
