Главная > Земля и экология > Подземные строители

Подземные строители

Подземные воды не только путешествуют по пустотам и трещинам земной коры, но и перестраивают свои пути. Часть горных пород вода растворяет довольно быстро. Это карбонатные породы (известняки — СаСО₃, доломиты — CaMg(CO₃)₂), сульфатные (гипс — CaSO₄ • 2Н₂О, ангидрит — CaSO₄) и хлоридные (каменная соль (галит) NaCl и сильвин — КСl). Растворение пород идёт избирательно: водой выносятся наиболее легко растворимые вещества.

По мелким трещинкам вода проникает в глубь пород и растворяет их. Проходят тысячи и даже миллионы лет, и в толще пород образуются пещеры и лабиринты соединяющих их проходов, по которым текут подземные реки. Это явление природы получило название карст по имени известнякового плато Карст, расположенного на северо-западе Балканского полуострова (недалеко от города Триест), где впервые были изучены пещеры и подземные реки.

В зависимости от состава растворимых пород различают соляной карст, гипсовый и карбонатный, или известняковый.
Иногда вода, постепенно размывая вертикальные трещины, образует глубочайшие колодцы — пропасти. Они достигают сотен метров в глубину и обычно связаны с подземными пещерами. Глубочайшая пропасть мира — ЭКан-Бернар (1410 м) в Савойских Альпах (Франция). Пропасть Пьер-Сен-Мартен расположена на границе Франции и Испании в Пиренеях. Основная её часть представляет собой отвесную шахту, которая через 270 м переходит в свод огромной полости, а затем раздваивается: в одну сторону пропасть продолжается по вертикали до глубины 1350 м, а в другую — открывается наклонная система галерей, залов и подземных колодцев, протягивающаяся в общей сложности на 32,6 км. В Пиренеях есть карстовые пропасти глубже 900 м. Почти так же глубока пропасть Снежная на Кавказе (Бзыбский хребет) — 1320 м. Широко известны многочисленные карстовые пропасти глубиной 200—500 м в Горном Крыму (на Ай-Петри, Карабияйле, Чатырдаге).

Карстовые пещеры, залы и различные каналы образуются вдоль наиболее крупных трещин, по которым движутся подземные воды. Во многих пещерах существуют подземные озёра и реки.

Реки, встречая на своём пути растворимые (карстующиеся) горные породы, исчезают, протекая некоторое расстояние под землёй, а затем вновь выходят на поверхность. Это иногда отражается в их названиях. На юге штата Индиана (США) воды Лост-Ривер («Потерянной реки») исчезают в пещерах. Над её подземным течением сохранилось прежнее извилистое русло, где вода появляется только после сильных дождей, когда подземные туннели не вмещают весь мощный поток.
Вода не просто строит подземные пещеры и лабиринты. Она ещё и украшает их сталактитами и сталагмитами. Как же вода создаёт эти каменные скульптуры?

Известняк состоит из углекислого кальция (СаСО₃), который вообще-то очень плохо растворяется в воде. Однако если вода содержит углекислый газ, а его много в тех водах, которые проникают по трещинам сверху, то он вступает в химическую реакцию и образует двууглекислый кальций:
СаСО₃ + СO₂ + Н₂O - Са(НСO₃)₂. Двууглекислый кальций растворяется в воде гораздо лучше. В растворённом виде он путешествует с водой по трещинам, пока не попадает в пещеру. Поскольку это соединение неустойчиво, здесь оно разлагается обратно на воду, углекислый газ и малорастворимый карбонат кальция. Капли, падая с потолка пещеры, строят причудливые колонны и разнообразные скульптуры. Из капель, просочившихся с потолка пещер, как сосульки, нарастают вниз сталактиты. Из капель, падающих на пол пещеры, снизу постепенно растут столбики — сталагмиты. Иногда эти формы срастаются друг с другом в единые колонны, которые могут достигать нескольких метров в диаметре. Украшенные сталактитами и сталагмитами пещеры бывают похожи на роскошные дворцы и храмы со скульптурами удивительных животных и растений. Это сказочные подземные города и сады со своими обитателями. Да, не удивляйтесь: в этих таинственных, вечно погружённых во мрак пещерах и галереях есть своя жизнь. Там обитают не встречающиеся более нигде растения и животные.

Крупная карстовая пещера представляет собой грандиозный многоэтажный лабиринт. Вспомните описание пещеры из «Приключений Тома Сойера» американского писателя Марка Твена, в которой прятался индеец Джо: «...Пещера Мак-Дугала была не что иное, как обширный лабиринт извилистых и кривых коридоров, сходившихся и снова расходившихся, но не имевших выхода. Говорили, что в этой путанице трещин, расселин и пропастей можно было бродить дни и ночи и всё же не найти выхода, можно было спускаться все глубже и глубже и всюду находить одно и то же лабиринт под лабиринтом, и не было им конца. Ни один человек не мог похвалиться, что „знает" пещеру. Узнать её было невозможно».

Эта сталактитовая пещера, известная теперь как пещера Марка Твена, существует на самом деле. Она находится в штате Миссури (США), на правом берегу Миссисипи выше её слияния с Миссури, километрах в трёх южнее городка Ганнибал. Пещера электрифицирована. Её длина! 3,4 км. Всего на территории Северной Америки известно более 40 карстовых пещер длиннее 10 км. Среди них есть несколько всемирно известных. У подножия Гвадалупских гор, на юге штата Нью-Мексико, на окраине полупустынного плато находится знаменитая Карлсбадская пещера, отличающаяся не только своей длиной (33 км), но и глубиной (313 м), и в особенности громадными размерами отдельных залов (до 610 м). Ходы и залы пещеры расположены в несколько этажей. Залы имеют собственные громкие имена: Комната Зелёного озера, Зал великанов, Комната Кристального источника, Храм Солнца, Склад костей. Считают, что пещера открыта в 1901 г., хотя в неё, по-видимому, спускались ещё в XIX в. Она была обнаружена по туче круживших над её входом летучих мышей. Сейчас пещера посещается многочисленными туристами, электрифицирована, даже оборудована лифтами и закусочными.

В США, в штате Кентукки, находится и самая длинная в мире пещера, именуемая Флинт-Мамонтова. Суммарная протяжённость системы её залов и переходов — 341,1 км. Состоит она из двух пещер, история которых такова. Мамонтова пещера была обнаружена в 1809 г. охотником, преследовавшим раненого медведя. В 1812 г. во время Англо-американской войны был составлен первый план пещеры. Тогда она считалась самой длинной в мире (около 7 км). Своё название эта пещера получила из-за огромных размеров. Она представляет собой систему пещер, гротов, пропастей, соединённых в сложный пятиярусный лабиринт. Здесь есть три подземных озера, текут три реки с восемью водопадами. Один из огромных залов достигает в длину 163 м. С этой пещеры начался подземный туризм в Америке. После Первой мировой войны территории с Мамонтовой пещерой и находящимися по соседству другими большими пещерами была приобретена штатом Кентукки, и на ней был создан национальный парк. В 1973 г. было установлено, что соседняя пещера Флинт-Ридж длиной 121 км через новый найденный ход соединяется с Мамонтовой. В результате единая гигантская пещерная система стала называться Флинт-Мамонтовой.

Второе место в мире занимает гипсовая пещера «Оптимистическая» на юго-западе Русской равнины в Приднестровской Подолии (Украина). Длина её сложнейшего решётчатого лабиринта 142,5 км. Третья по суммарной длине (135 км) — известняковая пещера Хёллох глубиной 828 м — находится в Швейцарских Альпах.

Наибольшей известностью пользуются не самые длинные, а самые красивые и доступные пещеры. Так, знаменитая Кунгурская «ледяная» пещера на Урале тянется «всего» на 5,6 км. Удивительная окраска и причудливые формы сталактитов и сталагмитов, сложное сочетание наростов известняка и льда делают пещеру похожей на сказочное подземное царство. Самая известная на Кавказе — Анакопийская (Новоафонская) пещера. Естественный вход в неё («Бездонная яма») находится в воронке среди леса на горе Иверской. Чтобы проникнуть в гигантские залы пещеры, нужно спуститься на 139 м вертикально вниз. Пещера поражает громадным объёмом подземных полостей и разнообразием сталактитов и сталагмитов.

Теперь она оборудована для осмотра туристами: со стороны Нового Афона в «теле» Иверской горы в неё пробит горизонтальный туннель для электропоезда.
Очень красива известняковая пещера Красная в Долгоруковском массиве в Горном Крыму. Она состоит из шести разновозрастных этажей и исследована на протяжении 13,1 км. Верхние этажи богато украшены колоннами и башнями — сталактитами и сталагмитами. По двум нижним этажам протекает подземная река, образующая несколько сотен озёр и много водопадов.

Карстовые воды часто выходят на поверхность в виде источников и питают реки и озёра. Особенно мощные карстовые источники возникают тогда, когда из недр Земли вытекают целые подземные реки. Они получили название воклюз от известного карстового источника Воклюз на юге Франции недалеко от города Авиньона. Этот источник даёт начало реке Сорг — его максимальный расход воды достигает в многоводные годы 152 м³/с, а средний — близок к 30 м³/с. Ещё мощнее карстовые источники Мчишта на западном Кавказе в Абхазии и Люта на Балканском полуострове — они дают в секунду более 200 и 170 м³ воды соответственно.

Источники, бьющие из глубины под напором через крупные карстовые воронки, иногда образуют небольшие озёра. Интересно, что их название в переводе с немецкого означает «ключевой горшок». Эти озерца обычно имеют постоянный отток воды в виде ручья или речки. Если такой источник находится в зоне переменного насыщения, то расход его воды сильно изменяется в зависимости от сезона, особенно в областях со средиземноморским климатом. Это приводит к временному исчезновению озера.

Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=1190