Уральские пещеры

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.

Классификация пещер

Спелеологи знают, как удивительно разнообразны пещеры. А объясняется это различием геологических и климатических условий их образования. И все же многие пещеры схожи между собой по очертаниям, по характеру отложений. Это позволяет навести некоторый порядок в огромном спелеологическом материале — классифицировать его и попытаться объяснить форму полостей.

Известна морфогенетическая классификация карстовых полостей профессора В. Н. Дублянского и Ю. И. Шутова (9). Наша классификация (таблица) расширяет ее. Все полости разбиваются на два типа, различающихся прежде всего скоростью движения подземных вод. Для одних характерно быстрое движение вод, доходящее до 10-1000 м/ч и более. Это полости речного типа. По их галереям текут создавшие их подземные реки. Они возникают тогда, когда даже на ранней стадии развития карстовой системы пропускная способность понора и подземных пустот выше, чем расход воды в поверхностном ручье или реке. Чаще всего это бывает при небольшом расходе воды поверхностного водотока или при больших скоростях движения подземных вод, когда перепад высот понора к дрены значительный. Это чаще всего характерно для горных районов. В карстовые полости речного типа превращаются лишь небольшие участки отдельных трещин, участвующих в их образовании.

Классификация пещер

Развитая карстовая система речного типа состоит обычно из участков нисходящей, горизонтальной и сифонной циркуляции вод. Однако спелеологам пройти всю систему от понора до источника почти никогда не удается. Обычно доступны лишь отдельные части карстовой системы. В классификации мы рассматриваем их как подтипы, относящиеся к тем или иным зонам циркуляции вод. Нередки, однако, случаи, когда пещера или пещерная система расположена лишь в одной из зон гидродинамической циркуляции вод. Такова пещера Калкаман-Тишек на реке Белой, где из-за близости магистральной реки не сформировалась зона горизонтальной циркуляции. Может в пещере отсутствовать и зона нисходящей циркуляции, если перепад уровней между понором и источником невелик, как в Шемахинской системе.

Особенностью пещер речного типа, расположенных в зоне нисходящей циркуляции вод, является вытянутая вверх форма поперечных сечений галерей. Высота их обычно значительно больше ширины. Вертикальные участки таких пещер представляют собой, как правило, каскады следующих друг за другом колодцев. Это придает им ступенчатый продольный профиль. Возраст таких участков одинаков на всем протяжении от входа до уровня древней или современной дрены.

Особенностью пещер, относящихся к зоне горизонтальной циркуляции, является коридорное строение, ширина и высота их галерей обычно одинаковы. В них встречаются речные отложения — песок, галька, глина, а также заметны следы потоков на стенах и сводах. Уровни галерей в пещерах этой зоны соответствуют террасам магистральной реки. "Выходом" такой карстовой системы речного типа является горизонтальная пещера-источник, свободно изливающая на поверхность воды подземной реки (например, Шемахинская-1).

Нередко выходной участок карстовой системы лежит в зоне сифонной циркуляции карстового массива. Полость близ места разгрузки углубляется значительно ниже уровня магистральной реки и затем поднимается к ней наклонно или вертикально. Таковы источники Башкирии: гигантский Красный Ключ, Сукурай в Кутукском урочище, Шульган у Каповой пещеры. В соответствии с этим можно выделить подтипы восходящей (по течению) пещеры-источника и восходящей шахты-источника.

Основным процессом, ведущим к образованию карстовых полостей речного типа, является коррозия. Однако важную роль играет и процесс эрозии, так как поток всегда влечет массу частиц леска, истирающих стенки пещеры. Если скорости потока велики, возможен из-за завихрений в водном потоке кавитационный износ стен. Свидетельством этого, по-видимому, является "ребристый рельеф" на стенах пещеры.